DE2847794A1

DE2847794A1 - Kraftstoff-einspritzanlage

Info

Publication number: DE2847794A1
Application number: DE19782847794
Authority: DE
Inventors: Mitsuhiko Ezoe
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1977-11-04
Filing date: 1978-11-03
Publication date: 1979-05-10
Also published as: GB2007391B; GB2007391A; FR2408035B1; US4217863A; JPS5465222A; DE2847794C2; FR2408035A1

Description

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Kraftstoff-Einspritzanlage

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoff-Einspritzanlage für die Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges und insbesondere eine Kraftstoff-Einspritzanlage, die mit einer Schaltung versehen ist, die ein Signal erzeugt^ mit dem der Kraftstoffdurchsatz erhöht wird, um eine Verarmung des Kraftstoffluftgemisches aufgrund eines fehlerhaften Signals zu kompensieren, das einen Luftdurchsatz anzeigt, der auf einem Übersteuern des Luftdurchflußmessers beruht.

Bei einer Kraftstoff-Einspritzanlage für eine Brennkraftmaschine wird der Kraftstoffdurchfluß grundsätzlich nach Maßgabe des Durchsatzes der Luft, die in die Zylinder der Maschine eingeführt wird, und nach Maßgabe der Drehzahl der Maschine in Umdrehungen pro Minute bestimmt. Der Luftdurchsatz wird durch ein Drosselventil gesteuert, das sich im Ansaugkanal der Maschine befindet, wobei der Öffnungsgrad des Drosselventiles über das Gaspedal gesteuert wird, das in Funktionsverbindung dazu steht.

Ein Luftdurchflußmesser dient gewöhnlich dazu, den Luftdurchfluß zu messen und besteht aus einer drehbaren oder schwenkbaren Klappe, die sich im Ansaugkanal befindet, wobei diese Klappe mechanisch mit dem beweglichen Kontakt eines Potentiometers verbunden ist. Die Klappe ist so angeordnet, daß sie sich unter dem Einfluß des Druckunterschiedes auf der stromaufwärts liegenden Seite der Klappe und der stromabwärts liegenden Seite der Klappe gegen die Vorspannkraft einer Feder dreht. Das Potentiometer erzeugt ein Ausgangssignal, dessen Spannung die Winkelversetzung der Klappe anzeigt und das dazu dient, die Impulsbreite eines impulsförmigen Signals zu steuern,

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mit dem die Kraftstoff-Einspritzventile erregt werden.

Bei einem derartigen Luftdurchflußmesser wird ein Dämpfer oder eine Dämpfungseinrichtung dazu verwandt, Schwankungen in der Bewegung
der Klappe zu vermindern. Wenn jedoch der Luftdurchfluß abrupt zu- oder abnimmt, kann die Bewegung der Klappe übermäßig groß sein, so daß ein übersteuern auftritt und somit das angeschlossene Potentiometer ein Ausgangssignal erzeugt, das einen Luftdurchsatz anzeigt, der größer oder kleiner als der tatsächliche Luftdurchsatz ist.
Dieses fehlerhafte Signal bewirkt, daß die Kraftstoff-Einspritzanlage mehr oder weniger Kraftstoff zuführt als es notwendig ist, so daß das Kraftstoffluftgemisch reicher oder ärmer wird als es einem vorbestimmten oder gewünschten Wert entspricht. Obwohl eine Regelvorrichtung für das Kraftstoffluftverhältnis mit geschlossenem Regelkreis grundsätzlich vorteilhaft ist, um erwünschte Abweichungen des Kraftstoffluftverhältnisses zu vermeiden, wird der geschlossene Regelkreis leicht durch ein derartiges fehlerhaftes Signal beeinflußt, da dem Steuersystem eine gewisse Zeitverzögerung eigen ist. Ein in unerwünschter Weise angereichertes oder verarmtes Kraftstoffluftgemisch bewirkt eine Zunahme der Konzentration der Schadstoffe in den Abgasen und gleichfalls eine Abnahme des Wirkungsgrades eines katalytischen Wandlers _f falls dieser ein Dreiwegwandler ist und in
der Abgasanlage angeordnet ist, da ein derartiger katalytischer Wandler seinen maximalen Wirkungsgrad dann hat, wenn das Kraftstoffluftverhältnis oder das Kraftstoffluftgemisch innerhalb eines engen Bereiches gehalten wird, der gewöhnlich nahe am stöchiometrischen
Wert liegt.

Das oben erwähnte unerwünschte übersteuern der Klappe des Luftdurchflußmessers kann auf ein vernachlässigbares Ausmaß dadurch herabgesetzt werden, daß der Dämpfer oder die Dämpfungseinrichtung sorgfältig und genau ausgelegt und justiert wird. Ein derartiger Luftdurchflußmesser macht jedoch einen komplizierten Aufbau und eine
zeitraubende Einstellung des Durchflußmessers erforderlich. Die Anordnung des oben erwähnten komplizierten Dämpfers zur Verringerung des übersteuerns führt somit zu einer Zunahme der Kosten des Luft-

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durchflußmessers.

Obwohl im obigen davon ausgegangen wurde, daß die Übersteuerung der Klappe des Luftdurchflußmessers bei einer abrupten Zunahme oder Abnahme des Luftdurchsatzes auftritt, ist die Frequenz der abrupten Abnahmen beträchtlich größer als die der abrupten Zunahmen. Wenn der Luftdurchsatz abrupt abnimmt, nimmt auch der Kraftstoffdurchsatz ab. Aufgrund der Übersteuerung der Klappe des Luftdurchflußmessers fällt jedoch der Kraftstoffdurchsatz unter den erforderlichen Wert, so daß ein armes Kraftstoffluftgemisch den Zylindern der Maschine geliefert wird, wie es im obigen bereits erwähnt wurde. Wenn das Kraftstoffluftverhältnis unter dem vorbestimmten Wert liegt, kann das Kraftstoffluftgemisch zu Fehlzündungen oder unvollständigen Zündungen führen, so daß die Menge an unverbrannten Gasen von der Maschine zunimmt.

Bei einer herkömmlichen Kraftstoff-Einspritzanlage, wie sie beispielsweise in der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 52-18535 und 52-25932 dargestellt ist, wird der Kraftstoffdurchsatz für eine vorbestimmte Zeitdauer erhöht, wenn das Drosselventil vollständig oder nahezu vollständig geschlossen wird, oder wenn die Geschwindigkeit der Abnahme des Luftdurchsatzes über einem vorbestimmten Wert liegt. Bei einer derartigen Anordnung wird das arme Gemisch aufgrund der Übersteuerung der Klappe des Luftdurchflußmessers kompensiert. Da jedoch der Kraftstoffdurchsatz immer dann erhöht wird, wenn das Drosselventil vollständig geschlossen ist, kommt das Kraftstoffluftverhältnis auf einen höheren Wert als es erwünscht ist, wenn der Luftdurchsatz relativ langsam abnimmt. Wenn andererseits der Kraftstoffdurchsatz immer dann erhöht wird, wenn die Geschwindigkeit der Abnahme des Luftdurchsatzes über einem vorbestimmten Wert liegt, kommt das Kraftstoffluftverhältnis auf einen höheren Wert als es erwünscht ist, wenn der Luftdurchsatz nach einer abrupten Abnahme wieder zunimmt. Das bedeutet, daß bei der herkömmlichen Kraftstoff-Einspritzanlage mit einer Schaltung, die für eine Zunahme des Kraftstoffdurchsatzes führt, um das Kraftstoff luftverhältnis zu kompensieren, der Kraftstoffdurchsatz nicht nur dann wenn es notwendig ist, sondern auch dann erhöht wird, wenn

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es nicht notwendig ist. Da dann, wenn es nicht notwendig ist, der Maschine in unerwünschter Weise zusätzlicher Kraftstoff zugeführt wird, besteht die Gefahr, daß die Maschine instabil arbeitet und der Kraftstoffverbrauch und damit die Kosten zunehmen.

Durch die Erfindung sollen die oben erwähnten Mangel der bekannten Kraftstoffeinspritzanlagen beseitigt werden und wird eine Kraftstoff-Einspritzanlage geliefert, die mit einer Schaltung ausgerüstet ist, die ein Befehlssignal für eine Kraftstoffzunähme liefert, mit dem der Kraftstoffdurchsatz durch die Einspritzventile vorübergehend erhöht wird. Die Schaltung ist so ausgebildet, daß sie das Befehlssignal für eine Kraftstoffzunähme für eine kurze Zeitdauer nur dann liefert, wenn das Drosselventil der Maschine vollständig oder nahezu vollständig geschlossen ist und die Geschwindigkeit der Abnahme des Luftdurchsatzes über einem vorbestimmten Wert liegt.

Ziel der Erfindung ist daher eine Kraftstoff-Einspritzanlage, die mit einer Schaltung ausgerüstet ist, die ein Befehlssignal für eine Kraftstoffzunähme liefert, durch das die Arbeitsweise der Maschine stabil gehalten wird.

Durch die Erfindung soll weiterhin eine derartige Kraftstoff-Einspritzanlage geliefert werden, bei der der Kraftstoffverbrauch geringer als bei herkömmlichen derartigen Anlagen ist.

Die erfindungsgemäße Kraftstoff-Einspritzanlage soll weiterhin zu einer geringeren Abgabe unverbrannter Gase aufgrund eines reicheren Kraftstoffluftgemxsches als es erwünscht ist führen.

Bei der erfindungsgemäßen Kraftstoff-Einspritzanlage sollen weiterhin Fehlzündungen und unvollständige Zündungen vermieden werden.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist eine Kraftstoff-Einspritzanlage, bei der Stöße aufgrund einer abrupten Änderung des Drehmomentes der Maschine dadurch vermieden werden, daß eine plötzliche Verarmung des Kraftstoffluftgemisches vermieden wird, das der Maschine

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zugeführt wird.

Ein besonders bevorzugter Gedanke der Erfindung besteht in einer Kraftstoff-Einspritzanlage für die Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges, die mit einem Generator für ein Befehlssignal zur Kraftstoffzunähme ausgerüstet ist. Die Kraftstoff-Einspritzanlage weist einen Luftdurchflußmesser zum Messen des Luftdurchsatzes der angesaugten Luft zur Bestimmung der Impulsbreite eines impulsförmigen Signals, mit dem die Kraftstoffeinspritzventile erregt werden, und einen Generator für ein Befehlssignal zur Kraftstoffzunahme auf, der ein Befehlssignal erzeugt, mit dem der Kraftstof fdurchsatz vorübergehend erhöht wird. Der Generator für das Befehlssignal zur Kraftstoffzunahme weist einen Diffenrentiator und einen Komparator zur Ermittlung der Geschwindigkeit der Abnahme des Luftdurchsatzes, einen weiteren Komparator zur Ermittlunq des Öffnungsgrades des Drosselventiles der Maschine und ein UND-Glied auf, um ein Befehlssignal für die Kraftstoffzunähme zu erzeugen, so daß der Kraftstoffdurchsatz nur dann erhöht wird, wenn die Geschwindigkeit der Abnahme des Luftdurchsatzes über einem vorbestimmten Wert liegt, während gleichzeitig das Drosselventil geschlossen oder nahezu geschlossen ist.

Im folgendenwerden anhand der zugehörigen Zeichnung bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert:

Figur 1 zeigt das Blockschaltbild eines ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Kraftstoff-Einspritzanlage .

Figur 2 zeigt schematisch den Ansaugkanalteil einer Brennkraftmaschine mit der in Figur 1 dargestellten Kraftstoff-Einspritzanlage.

Figur 3 bis 5 zeigen jeweils in graphischen Darstellungen die Beziehung zwischen dem tatsächlichen Luftdurchsatz und dem Luftdurchsatz, der durch den Luftdurchflußmesser angegeben wird, der in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist, bezogen auf den Öffnungsgrad des Drosselventils, das in Figur 2 dargestellt ist.

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Figur 6 zeigt im einzelnen das Schaltbild des in Figur 1 dargestellten. Generators für das Befehlssignal zur Kraftstof f zunähme .

Figur 7 zeigt im einzelnen das Schaltbild eines Generators für ein Befehlssignal zur Kraftstoffzunähme, der bei einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel verwandt wird.

Figur 8 zeigt im einzelnen das Schaltbild eines Generators für das Befehlssignal zur Kraftstoffzunähme, der bei einem dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel verwandt wird.

Figur 9 zeigt im einzelnen das Schaltbild einer Schaltung, die statt der Kombination aus einem Diffenrentiator und dem ersten Komparator, die in Fig. 6, 7 und 8 dargestellt ist, verwandt werden kann.

Figur 1 zeigt in Form eines Blockschaltbildes ein erstes bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Kraftstoff-Einspritzanlage, die mit einer Schaltung, ausgerüstet ist, die ein Befehlssignal für die Kraftstoffzunähme erzeugt. Die in Figur 1 dargestellte Schaltung weist einen Impulsgenerator 1o, einen Luftdurchflußmesser 12, eine erste Impulsbreitenmodulatorschaltung 14, eine zweite Impulsbreitenmodulatorschaltung 16, eine Treiberschaltung 18, Kraftstoffeinspritzventile 2o, einen Drosselventilsensor 22, einen Funktionsgenerator 24 und einen Generator 38 für ein Befehlssignal zur Kraftstoffzunähme auf.

Figur 2 zeigt schematisch den Ansaugkanalteil einer Brennkraftmaschine mit der in Figur 1 dargestellten Kraftstoff-Einspritzanlage. Der Ansaugkanalteil der Maschine 46 enthält einen Luftfilter 4o, eine Ansaugleitung 42, den Luftdurchflußmesser 12, ein Drosselventil 48, den Drosselventilsensor 22 und einen Ansaugkrümmer 44. Die Ansaugleitung 42 liegt zwischen dem Luftfilter und dem Ansaugkrümmer 44. Der Luftdurchflußmesser 12 weisb eine drehbare oder schwenkbare Klappe 12f auf, die in der Ansauglei-

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tung 42 liegt. Ein Dämpfer 12d steht fest mit der Klappe 12f in Verbindung, um das Übersteuern oder Untersteuern der Klappe 12f zu verringern. Der Luftdurchflußmesser "12 weist weiterhin ein Potentiometer 12p auf, dessen beweglicher Kontakt in Arbeitsverbindung mit der Achse der Klappe 12f steht. Das Ausgangssignal des Potentiometers zeigt die Winkelversetzung der Klappe 12f an, so daß der Luftdurchsatz durch dieses Signal wiedergegeben wird. Das Ausgangs signal des Potentiometers, 12p liegt an der ersten Impulsbreitenmodulatorschaltung 14 und an einem Differentiator 26, der im Generator 38 für das Befehlssignal zur Kraftstoffzunähme liegt, wie es in Figur 1 dargestellt ist.

Das Drosselventil 48 befindet sich in der Ansaugleitung 42 stromabwärts vom Luftdurchflußmesser 12. Das Drosselventil 48 steht in Funktionsverbindung mit einem nicht dargestellten Gaspedal und wird über dieses gesteuert. Die Achse des Drosselventiles 48 steht in Arbeitsverbindung mit dem Drosselventilsensor 22, dessen Ausgang mit dem Funktionsgenerator 24 und einem Komparator 3o verbunden ist, der im Generator 38 für das Befehlssignal zur Kraftstoffzunahme liegt. Der Aufbau des Drosselventilsensors 22 wird im einzelnen später beschrieben.

Eine Anzahl von Kraftstoff-Einspritzventilen 2o befindet sich in jeder Zweigleitung des Ansaugkrümmers 44, um Kraftstoff in die entsprechenden Zylinder der Maschine 46 einzuspritzen.

Wie es in Figur 1 dargestellt ist, gibt das Ausgangssignal S» den Luftdurchfluß wieder. Der Impulsgenerator 1o spricht auf die Zündimpulse von der Zündschaltung,beispielsweise vom nicht dargestellten Verteiler der Maschine 46,an. Der Impulsgenerator 1o enthält tatsächlich eine Teilerschaltung, die die Anzahl der Impulse, die auf die Zündimpulse ansprechend erzeugt werden, durch eine vorbestimmte Zahl teilt. Wenn die Maschine eine Vierzylinderviertaktmaschine ist, wird beispielsweise die Anzahl der Impulse, die auf die Zündimpulse ansprechend erzeugt werden, durch zwei geteilt, so daß die Anzahl der Impulse gleich der Hälfte der Zündimpulse ist.

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Die Impulsbreite der durch den Impulsgenerator 1o erzeugten Impulse ist vorbestimmt und konstant. Vom Impulsgenerator 1o wird das impulsförmige Signal S₁ erzeugt.

Die Ausgangssignale des Luftdurchflußmessers 12 und des Impulsgenerators 1o liegen jeweils am ersten und am zweiten Eingang der ersten Impulsbreitenmodulatorschaltung 14. Die erste Impulsbreitenmodulatorschaltung 14 erzeugt ein impulsförmiges Ausgangssignal S-j, indem es die Impulsbreite des impulsförmigen Signals S₁ nach Maßgabe der Amplitude des Signals S₂ modifiziert, das den Luftdurchfluß wiedergibt. Das Ausgangssignal der ersten Impulsbreitenmodulatorschaltung 14 liegt an einem ersten Eingang 16-1 der zweiten Impulsbreitenmodulatorschaltung 16. Die zweite Impulsbreitenmodulatorschaltung 16 erzeugt ein impulsförmiges Ausgangssignal S., indem sie die Impulsbreite des impulsförmigen Signals S-j nach Maßgabe der Amplitude des Korrektursignals S„ modifiziert, das an ihrem zweiten Eingang 16-2 liegt. Das Korrektursignal S„ wird vom Funktionsgenerator 22 den verschiedenen Maschinenparametern, beispielsweise der Maschinentemperatur, die durch die Kühlmitteltemperatur S₅ wiedergegeben wird, der Temperatur S, der angesaugten Luft und dem Öffnungsgrad S₇ und einem Befehlssignal S„ für die Kraftstoffzunähme entsprechend erzeugt, das vom Generator 38 geliefert wird.

Das durch die zweite Impulsbreitenmodulatorschaltung 16 erzeugte impulsförmige Ausgangssignal S₄ lisgt an der Treiberschaltung 18, die eine Vielzahl von Erregersignalen für die Einspritzventile erzeugt. Die Anzahl der Erregersignale entspricht der Anzahl der Einspritzventile 2o, die gewöhnlich der Anzahl der Zylinder der Maschine entspricht. Die Erregersignale für die Einspritzventile werden wiederum nacheinander erzeugt, so daß jedes Kraftstoff-Einspritzventil 2o erregt wird, um den Kraftstoff entsprechend durchzulassen.

Da jedes Kraftstoff-Einspritzventil 2o für eine Zeitdauer erregt wird, die der Impulsbreite des impulsförmigen Signals S₄ entspricht,

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wird der Kraftstoffdurchsatz nach Maßgabe der Impulsbreite des impulsförmigen Signals S. gesteuert. Erforderlichenfalls kann eine nicht dargestellte Regelschaltung für das Kraftstoffluftverhältnis mit geschlossenem Regelkreis mit der Kraftstoff-Einspritzanlage kombiniert werden, um eine Selbstregelung nach Maßgabe der Konzentration eines in den Abgasen enthaltenen Bestandteils auszuführen.

Der Generator 38 für das Befehlssignal zur Kraftstoffzunahme umfaßt einen Differentiator 26,.einen ersten Komparator 28, einen zweiten Komparator 3o und ein UNR-Glied 32. Am Eingang des Differentiators 26 liegt das Ausgangssignal S„ des Luftdurchflußmessers, so daß der Differentiator 26 ein differenziertes Signal entsprechend der Spannungsänderung des Ausgangssignals S₂ des Luftdurchflußmessers erzeugt. Das heißt mit anderen Worten, daß die Ausgangsspannung des Differentiators 26 der Änderungsgeschwindigkeit des Ausgangssignals S- des Luftdurchflußmessers entspricht. Je schneller sich die Klappe 12f auf die geschlossene Stellung zu bewegt, umso höher ist nämlich die Spannung des Signals, das vom Differentiator 26 ausgegeben wird.

Das differenzierte Signal liegt an einem Eingang des ersten .Komparators 28, dessen Ausgang mit einem ersten Eingang des UND-Gliedes 32 verbunden ist. Der erste Komparator 28 ist so ausgebildet, daß er ein Ausgangssignal mit dem logischen Wert 1 erzeugt, wenn die Eingangsspannung eine vorbestimmte Vergleichsspannung überschreitet, die am anderen Eingang liegt. Die Vergleichsspannung kann über einen nicht dargestellten geeigneten Spannungsteiler erhalten werden. Am Eingang des zweiten Komparators 3o liegt das Ausgangssignal des Drosselventilsensors 22. Der zweite Komparator 3o ist so ausgebildet, daß er ein Ausgangssignal mit dem logischen Wert 1 erzeugt, wenn die am Eingang anliegende Spannung über einem vorbestimmten Wert liegt. Der zweite Komparator 3o erzeugt daher ein Ausgangssignal, wenn das Drosselventil vollständig oder nahezu geschlossen ist. Der Ausgang des zweiten Komparators 3o liegt an einem zweiten Eingang des UND-Gliedes 32.

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Bei einer derartigen Anordnung erzeugt das UND-Glied 32 ein Ausgangssignal Sg mit dem logischen Wert 1, wenn an beiden Eingängen jeweils ein Signal mit dem logischen Wert 1 liegt. Das Ausgangssignal mit dem logischen Wert 1 des UND-Gliedes 32, d.h. das Befehlssignal S_q für die Kraftstoffzunähme wird "anschließend dem Funktionsgenerator 24 zugeführt. Der Funktionsgenerator 24 ist so ausgebildet, daß er ein Korrektursignal S„ nach Maßgabe der verschiedenen Maschinenparameter, die oben erwähnt wurden, erzeugt und die Spannung des Korrektursignals S nach Maßgabe des Befehls-

signals S_g für die Kraftstoffzunähme steuert. Das heißt mit anderen Worten, daß die Spannung des Korrektursignals S„ um eine vorbestimmte Höhe ansteigt, wenn das Ausgangssignal des UND-Gliedes auf den logischen Pegel 1 kommt. Da die Impulsbreite des impulsförmigen Signals S- nach Maßgabe der Spannung des Korrektursignals Sg gesteuert wird, nimmt die Impulsbreite um einen vorbestimmten Betrag zu, so daß der Kraftstoffdurchsatz dementsprechend für eine kurze Zeitdauer zunimmt, die der Zeitdauer entspricht, während der das Ausgangssignal des UND-Gliedes 32 den logischen Wert hat. Es müssen zwei Bedingungen erfüllt sein, damit der Kraftstoffdurchsatz erhöht wird, nämlich daß die Geschwindigkeit der Abnahme der Luftströmung über einem vorbestimmten Wert liegt und daß das Drosselventil vollständig oder nahezu vollständig geschlossen ist. Wenn daher nur eine Bedingung erfüllt ist, wird die Zunahme des Kraftstoffdurchsatzes unterbrochen.

Die Figuren 3, 4 und 5 zeigen in graphischen Darstellungen die Beziehung zwischen dem tatsächlichen Luftdurchsatz und einem Luftdurchsatz, der durch das Ausgangssignal des Luftdurchflußmessers 12 wiedergegeben wird, bezogen auf den Öffnungsgrad des Drosselventils 48. Wenn, wie es in Figur 3 dargestellt ist, sich das Drosselventil 48 abrupt aus einer nahezu weitoffenen Stellung zum Zeitpunkt t schließt, nimmt der tatsächliche Luftdurchsatz in der Weise ab, wie es durch eine gestrichelte Linie dargestellt ist, da die Drehzahl der Maschine 46 abnimmt. Aufgrund der Übersteuerung der Klappe 12f des Luftdurchflußmessers 12 besteht jedoch die Gefahr, daß das Ausgangssignal S« des Luftdurchflußmessers 12 fehlerhaft ist. In diesem Fall ist der Luftdurchsatz, der durch eine aus-

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gezogene Linie angegeben ist und durch das Signal S~ wiedergegeben wird, wesentlich geringer als der tatsächliche Luftdurchsatz. Im Laufe der Zeit schwingt der Luftdurchsatz, der durch das Signal S₀ wiedergegeben wird, vor und zurück quer über den tatsächlichen Luftdurchsatz, da die Klappe 12f schwingtund er wird schließlich gleich dem tatsächlichen Luftdurchsatz.

Erfindungsgemäß wird zum Zeitpunkt t..ein Befehlssignal S_q für die Kraftstoffzunähme erzeugt, das so lange vorliegt, bis eine der oben erwähnten Bedingungen nicht mehr erfüllt ist.

In Figur 4 ist der Fall dargestellt, daß sich das Drosselventil 48 abrupt zum Zeitpunkt t.. in der gleichen Weise wie es in Figur 3 dargestellt ist, schließt und anschließend zum Zeitpunkt t~ , d.h. eine kurze Zeitdauer nach dem Zeitpunkt t₁, wieder geöffnet wird. In diesem Fall nehmen sowohl der tatsächliche Luftdurchsatz als auch der durch das Ausgangssignal S_ des Luftdurchflußmessers 12 wiedergegebene Durchsatz nahezu im gleichen Verhältnis ab. Dann liegt die Ausgangsspannung des Differentiators 26 unter der Vergleichsspannung am ersten Komparator 28, so daß kein Befehlssignal Sq für die Kraftstoffzunähme erzeugt wird. Folglich wird der Kraftstoffdurchsatz nicht erhöht.

In Figur 5 ist der Fall dargestellt, daß sich das Drosselventil 48 abrupt zum Zeitpunkt t₁ von einem relativ niedrigen Öffnungsgrad auf seinen kleinsten Öffnungsgrad schließt. In diesem Fall ist die Drehzahl der Maschine relativ niedrig, so daß der tatsächliche Luftdurchsatz und der vom Luftdurchflußmesser angegebene Luftdurchsatz allmählich in genau der gleichen Weise abnehmen. Das Ausgangssignal S- des Luftdurchflußmessers 12 ist daher nicht fehlerhaft, so daß keine Notwendigkeit besteht, den Kraftstoffdurchsatz zu kompensieren. In einem derartigen Fall wird in der gleichen Weise, wie es bei dem in Figur 4 dargestellten Fall war, kein Befehlssignal Sq für die Kraftstoffzunähme erzeugt.

Aus dem obigen ergibt sich, daß das Befehlssignal S_q für die Kraftstoff zunähme nur in dem Fall erzeugt wird, in dem der Luftdurch-

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satz mit einer Geschwindigkeit abnimmt, die über einem vorbestimmten Wert liegt, während gleichzeitig der Öffnungsgrad des Drosselventiles 48 gleich Null ist oder unter einem vorbestimmten Wert liegt.

Figur 6 zeigt im einzelnen das Schaltbild des Potentiometers 12p, das im Luftdurchflußmesser 12 liegt, des Generators 38 für das Befehlssignal zur Kraftstoffzunähme und des Drosselventilsensors 22, die alle in Figur 1 dargestellt sind. Das Potentiometer 12p des Luftdurchflußmessers 12 besteht aus zwei festen Widerständen 52 und 56 und einem veränderlichen Widerstand 54, die in Reihe geschaltet sind und zwischen einer Anschlußklemme und Masse liegen. An der Anschlußklemme liegt eine vorbestimmte Spannung V. Ein beweglicher Kontakt des veränderlichen Widerstandes 54 steht in Arbeitsverbindung mit der Achse der Klappe 12f, wie es in Figur 2 dargestellt ist, so daß am beweglichen Kontakt eine Spannung erhalten wird, die sich nach Maßgabe der Winkelversetzung der Klappe 12f ändert. Diese Spannung liegt am Funktionsgenerator 24 in Figur 1 und als Signal S_? an einem Eingang des Differentiators 26. Der Differentiator 26 enthält einen Funktionsverstärker 62, einen Kondensator 58 und einen Widerstand 6o. Der Kondensator 58 liegt zwischen dem beweglichen Kontakt des veränderlichen Widerstandes 54 und dem invertierenden Eingang "-" des Funktionsverstärkers 62, während der nichtinvertierende Eingang "+" des Funktionsverstärkers 62 an Masse liegt. Der Widerstand 6o ist quer über den invertierenden Eingang "-" des Funktionsverstärkers 62 und den Ausgang des Funktionsvers*:ärkers geschaltet.

Der erste Komparator 28 weist zwei Widerstände 64 und 66, die in Reihe geschaltet sind, und einen Funktionsverstärker 68 auf. Die Reihenschaltung der Widerstände 64 und 66 liegt zwischen einer Anschlußklemme, an der die vorbestimmte Spannung V liegt, und Masse, so daß diese Schaltung einen Spannungsteiler bildet. Der Verbindungspunkt zwischen den Widerständen 64 und 66 liegt am invertierenden Eingang des Funktionsverstärkers 68, so daß diesem eine vorbestimmte Spannung als Vergleichsspannung zugeführt wird. Der nichtinvertierende Eingang "+" des Funktionsverstärkers 68

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ist mit dem Ausgang des Differentiators 26, d.h. mit dem Ausgang des Funktionsverstärkers 62 verbunden, so daß er ein differenziertes Signal empfängt.- Der Ausgang des Funktionsverstärkers 68 liegt am ersten Eingang 32-1 des UND-Gliedes 32.

Der Drosselventilsensor 22 besteht aus einem Potentiometer 7o, das zwischen einer Anschlußklemme, an der eine vorbestimmte Spannung V liegt, und Masse geschaltet ist. Der bewegliche Kontakt des Potentiometers 7ο steht in Arbeitsverbindung mit der Achse des Drosselventils 48, wie es in Figur 2 dargestellt ist, so daß am beweglichen Kontakt eine Spannung erhalten wird, die sich nach Maßgabe des Öffnungsgrades des Drosselventiles 48 ändert. Der bewegliche Kontakt des Potentiometers 7o ist mit einem invertierenden Eingang "-" eines Funktionsverstärkers 76 verbunden, der im zweiten Komparator 3o liegt. Ein Spannungsteiler aus einer Reihenschaltung von zwei Widerständen 72 und 74 liegt zwischen einer Anschlußklemme und Masse und dient dazu, eine Vergleichsspannung zu liefern, die am nichtinvertierenden Eingang "+" des Funktionsverstärkers 76 liegt. Der Ausgang des Funktionsverstärkers, d.h. der Ausgang des zweiten Komparators 3o, steht mit dem zweiten Eingang 32-2 des UND-Gliedes 32 in Verbindung.

Wie es im vorhergehenden dargestellt wurde, wird am Ausgang des UND-Gliedes 32 ein Signal mit dem logischen Wert "1" erhalten, wenn der erste und der zweite Komparator 28 und 3o gleichzeitig Signale mit dem logischen Wert "1" erzeugen.

Bei dem in Figur 6 dargestellten Schaltungsaufbau dienen das Potentiometer 22 und der zweite Komparator 3o dazu, ein Signal mit dem logischen Wert "1" zu erzeugen, das die Tatsache wiedergibt, daß der Öffnungsgrad des Drosselventiles 48 unter einem vorbestimmten Wert liegt. Wenn jedoch ein Schalter verwandt wird, der so angeordnet ist, daß er sich schließt oder einschaltet, wenn der Öffnungsgrad des Drosselventiles 48 unter einem vorbestimmten Wert liegt, um ein Signal mit dem logischen Wert "1" zu erzeugen, sind das Potentiometer 7o und der zweite Komparator 3o nicht erforderlich.

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In Figur 7 ist im einzelnen das Schaltbild des Luftdurchflußmessers 12 eines Drosselventilsensors 22' und eines Generators 38' für ein Befehlssignäl zur Kraftstofferhöhung dargestellt, die bei einem zweiten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Kraftstoff-Einspritzanlage verwandt werden. Der in Figur 7 dargestellte Schaltungsaufbau ist derselbe wie beim ersten Ausführungsbeispiel/ außer daß das Potentiometer 7o, das als Drosselventilsensor verwandt wurde, durch einen Schalter 22' ersetzt ist, und daß dieser Schalter direkt mit dem zweiten Eingang 3 2-2 des UND-Gliedes 32 verbunden ist, während der zweite Komparator 3o fehlt.

Der bewegliche Kontaktschalter 22' steht in Arbeitsverbindung mit der Achse des Drosselventils 48, das in Figur 2 dargestellt ist und ist mit einer Anschlußklemme verbunden, an der eine vorbestimmte Spannung V (logischer Wert "1") anliegt. Der Schalter 22' ist so ausgebildet, daß er schließt oder einschaltet, wenn der Öffnungsgrad des Drosselventiles 48 unter einen vorbestimmten Wert fällt, so daß ein Signal mit dem logischen Wert "1" dem Funktionsgenerator 24 und dem zweiten Eingang 32-2 des UND-Gliedes 32 zugeführt wird. Dabei ist darauf hinzuweisen, daß bei dem zweiten Ausführungsbeispiel eine Einrichtung zum Vergleichen der Ausgangsspannung des Drosselventilsensors 22' nicht notwendig ist, da das Ausgangssignal S'_ des Schalters 22', der als Drosselventilsensor dient, einen logischen Wert hat und nur dann- am UND-Glied 32 liegt, wenn der Öffnungsgrad des Drosselventiles 48 unter einem vorbestimmten Wert liegt.

Obwohl bei dem ersten und bei dem zweiten Ausführungsbeispiel ein Drosselventilsensor 22 oder 22' in Form entweder eines Potentiometers oder eines Schalters unabhängig vom Luftdurchflußmesser 12 vorgesehen ist, kann eine derartige Einrichtung zur Ermittlung des Öffnungsgrades des Drosselventils 48 fehlen, wenn das Ausgangssignal S₂ des Luftdurchflußmessers dazu verwandt wird, den Zustand zu erfassen, bei dem das Drosselventil unter einen vorbeschriebenen Wert geschlossen ist.

Figur 8 zeigt im einzelnen das Schaltbild des Potentiometers 12b,

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das im Luftdurchflußmesser 12 enthalten ist,und des Generators 38 für das Befehlssignal zur Kraftstofferhöhung, die bei einem dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel verwandt werden. Der Schaltungsaufbau in Figur 8 ist der gleiche wie in Figur 6, außer daß der in Figur 6 dargestellte Drosselventilsensor fehlt und der invertierende Eingang "-" des Funktionsverstärkers 76 des zweiten !Comparators 3o mit dem beweglichen Kontakt des veränderlichen Widerstandes 54 verbunden ist, der im Potentiometer 12p des Luftdurchflußmessers liegt. Da der bewegliche Kontakt des veränderlichen Widerstandes 54 direkt am zweiten Komparator 3o liegt, erzeugt der zweite Komparator ein Ausgangssignal, wenn die Spannung am beweglichen Kontakt des veränderlichen Widerstandes 54 "unter eine vorbestimmte Spannung fällt, was anzeigt, daß der Luftdurchsatz unter einem vorbestimmten Wert liegt. Das Ausgangssignal· des zweiten Komparators 3o kann daher in derseiben Weise wie beim ersten Ausführungsbeispiel· verwandt werden, das in Figur 6 dargeist.

Bei den oben beschriebenen drei Ausführungsbeispielen, die in den Figuren 6, 7 und 8 dargesteirt sind, iiegt am zweiten Eingang 32-2 des UND-Gliedes 32 ein Signal, das anzeigt, daß der Öffnungsgrad des Drosse^ent^s 48 unter einem vorbestimmten Wert iiegt, oder daß der Luftdurchsatz, wie er durch den Luftdurchflußmesser 12 gemessen ist, unter einem vorbestimmten Wert liegt. Das bedeutet, daß ein Signal, das am zweiten Eingang 32-2 des UND-Gliedes 32 liegt, anzeigen sollte, daß die Maschine nicht beschleunigt wird. Es können daher andere Signaie, beispieisweise ein Signal·, das die Betätigungsstrecke des Gaspedales wiedergibt, stattdessen verwandt werden.

Figur 9 zeigt eine Schaltung, die anstehe des Differentiators 26 und des ersten Komparators 28 in den Figuren 6, 7 und 8 verwandt werden kann. Diese Schaitung besteht aus einem Funktionsverstärker 88, einem ersten, einem zweiten und einem dritten Widerstand 8o, 82 und 84 und einem Kondensator 86. Der erste und der zweite Widerstand δο und 82 iiegen jeweiis zwischen dem beweglichen Kon-

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takt des veränderlichen Widerstandes 54 des Potentiometers 12p und dem nichtinvertierenden Eingang "+" des FunktionsVerstärkers 88 und zwischen demselben beweglichen Kontakt und dem invertierenden Eingang "-" des Funktionsverstärkers 88. Der dritte Widerstand 84 und der Kondensator 86 sind parallel und zwischen den nichtinvertierenden Eingang "+" des Funktionsverstärkers 88 und Masse geschaltet. Der Ausgang des FunktionsVerstärkers 88 liegt am ersten Eingang 32-1 des ersten UND-Gliedes 32.

Der erste Widerstand 8o und der Kondensator 86 bilden einen Integrator, so daß am nichtinvertierenden Eingang "+" des Funktionsverstärkers 88 ein Signal liegt, das durch eine Integration der Spannung am beweglichen Kontakt des veränderlichen Widerstandes 54 über die Zeit erhalten wird, während am invertierenden Eingang "-" des Funktionsverstärkers 88 direkt die Spannung am beweglichen Kontakt über den zweiten Widerstand 82 liegt. Wenn bei einer derartigen Anordnung die Spannung des Signals S„, das vom Potentiometer 12p abgeleitet wird, abfällt, wird die Spannung am nichtinvertierenden Eingang "+" des Funktionsverstärkers 88 größer als die Spannung am invertierenden Eingang "-" aufgrund der Zeitverzögerung erster Ordnung. Das Ausmaß der Zeitverzögerung ist durch die Zeitkonstante des Integrators bestimmt, die ihrerseits durch die Wahl des Widerstandswertes und der Kapazität des ersten Widerstandes 8o und des Kondensators 86 gewählt wird.

Der Funktionsverstärker 88 ist so- ausgebildet, daß er als Komparator arbeitet und ein Ausgangssignal erzeugt, wenn der Spannungsunterschied zwischen dem invertierenden Eingang "-" und dem nichtinvertierenden Eingang "+" über einem vorbestimmten Wert liegt. Der Funktionsverstärker 88 wird somit ein Ausgangssignal erzeugen, wenn die Spannung des Signals S„ mit einer Geschwindigkeit abfällt, die über einem vorbestimmten Wert liegt. Folglich arbeitet die in Figur 9 dargestellte Schaltung in derselben Weise wie die Kombination aus dem Differentiator 26 und dem ersten Komparator 28.

§09819/0826

Claims

Dr. F. Zumstein sen. - Dr. E. Assrr arm - Dr. F?. Koenigsoerger Dipi.-Phys. R. Holzbauer - DipS.-lng. F. Klingseisen - Dr. F. Zumstein jun.

PATENTANWÄLTE

8000 München 2 · BiäuhausstraOe A ■ Telefon Sammel-Nr. 225341 · Telegramme Zumpat · Telex 529979

3/-

PG23-78055

Nissan Motor Company, Limited, Yokohama City,Japan PATENTANSPRÜCHE

1/ Kraftstoff-Einspritzanlage für die Brennkraftmaschine ^-"eines Kraftfahrzeuges mit einem Generator für ein Befehlssignal zur Kraftstoffzunähme gekennzeichnet durch eine Einrichtung (12) zum Messen des Luftdurchsatzes der angesaugten Luft der Maschine, durch eine Einrichtung (1o), die ein erstes impulsförmiges Signal auf die Zündimpulse der Maschine ansprechend erzeugt, durch eine Einrichtung (14), die die Impulsbreite des ersten impulsförmigen Signals nach Maßgabe des gemessenen Luftdurchsatzes modifiziert und ein zweites impulsförmiges Signal erzeugt, durch eine Einrichtung (16,24), die die Impulsbreite des zweiten impulsförmigen Signals nach Maßgabe der Maschinenparameter modifiziert und ein drittes impulsförmiges Signal erzeugt, durch eine Einrichtung (18) , die die Kraftstoff-Einspritzventile der Maschine nach Maßgabe des dritten impulsförmigen Signals betreibt und durch eine Einrichtung (38,38')/ die ein Befehlssignal zur Kraftstoffzunähme erzeugt, mit dem der Kraftstoffdurchsatz für eine kurze Zeitdauer erhöht wird, um ein armes Kraftstoffluftgemisch zu kompensieren, das der Maschine aufgrund der Übersteuerung des Luftdurchflußmessers geliefert wird, wobei die Einrichtung, die das Befehlssignal zur Kraftstoff zunähme liefert, eine erste Einrichtung (12,26,28,8o bis 88), die die Abnahmegeschwindigkeit des Luftdurchsatzes ermittelt, eine zweite Einrichtung (12,22,22',3o), die den Zustand des Drosselventils ermittelt, und eine logische Verknüpfungseinrichtung (32) aufweist, die auf die erste und die zweite Einrichtung anspricht und das Befehlssig-

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nal für die Kraftstoffzunähme nur dann erzeugt, wenn die Abnahmegeschwindigkeit des Luftdurchsatzes über einem vorbestimmten Wert liegt, während der Öffnungsgrad des Drosselventils unter einem vorbestimmten Wert liegt.
2. Kraftstoff-Einspritzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Einrichtung einen Differentiator, der auf das Ausgangssignal eines Potentiometers im Luftdurchflußmesser anspricht, und einen Komperator aufweist, der auf das Ausgangssignal des Differentiators anspricht und ein Ausgangssignal erzeugt, wenn die Ausgangsspannung des Differentiators über einem vorbestimmten Wert liegt.
3. Kraftstoff-Einspritzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennz eichnet, daß die erste Einrichtung einen Integrator, der auf das Ausgangssignal eines Potentiometers im Luftdurchflußmesser anspricht, und einen Komperator aufweist, der auf das Ausgangssignal des Potentiometers und auf das Ausgangssignal des Integrators anspricht und ein Ausgangssignal erzeugt, wenn die Ausgangsspannung des Integrators über der Spannung des Ausgangssignals des Potentiometers liegt.
4. Kraftstoff-Einspritzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Einrichtung ein Potentiometer, das in Arbeitsverbindung mit dem Drosselventil der Maschine steht und ein Ausgangssignal erzeugt, das den Öffnungsgrad des Drosselventiles wiedergibt,und einen Komperator aufweist, der auf das Ausgangssignal des Potentiometers anspricht und ein Ausgangssignal erzeugt, wenn die Spannung dieses Signals über einem vorbestimmten Wert liegt.
5. Kraftstoff-Einspritzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Einrichtung einen Schalter aufweist, der in Arbeitsverbindung mit dem Drosselventil der Maschine steht, um ein Signal zu erzeugen, wenn der Öffnungsgrad des Drosselventiles unter einem vorbestimmten Wert liegt.

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6. Kraftstoff-Einspritzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Einrichtung einen Komparator aufweist, der auf das Ausgangssignal eines Potentiometers im Luftdurchflußmesser anspricht und ein Ausgangssignal erzeugt, wenn das Ausgangssignal des Potentiometers unter einem vorbestimmten Wert liegt.
7. Kraftstoff-Einspritzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die logische Verknüpfungseinrichtung ein U:NI>-Glied ist, dessen erster und zweiter Eingang jeweils mit den Ausgängen der ersten und der zweiten Einrichtung verbunden sind.

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