DE2947940A1

DE2947940A1 - Steuereinrichtung fuer treibstoffzufuhr

Info

Publication number: DE2947940A1
Application number: DE19792947940
Authority: DE
Inventors: Yoshitaka Hata; Kenji Okamura
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1978-11-30
Filing date: 1979-11-28
Publication date: 1980-06-04
Also published as: JPS5575548A; US4290404A; DE2947940C2; FR2442968A1; GB2036863B; GB2036863A; FR2442968B1

Description

29479A0

Beschreibung;

Diese Erfindung betrifft eine elektronisch gesteuerte bzw. geregelte Treibstoff-Einspritzeinrichtung zur Verwendung in einem Verbrennungsmotor, und insbesondere eine einfache und billige Steuereinrichtung bzw. Regeleinrichtung für die Treibstoffzufuhr, um die Treibstoff menge zu bestimmen, die den Motor in Übereinstimmung mit dem Ansaugluftstrom zugeführt wird.

Es ist übliche Praxis, eine elektronische Steuer- bzw. ..Regelanlage zur Steuerung der Treibstoffmenge zu verwenden, die einem Verbrennungsmotor in Übereinstimmung mit dem Motoransaugunterdruck zugeführt wird, der in Ansaugkanal stromabwärts vom Drosselventil auftritt. Eine derartige Praxis kann allerdings nicht in dem Fall Anwendung finden, in welchem eine Abgas-Rückführungseinrichtung in einem derartigen Motor vorgesehen ist, um seine charakteristischen Abgas-Emissionswerte zu verbessern, da Änderungen im Abgasrückführungsstrom den Motor-Ansaugunterdruck veranlassen, zu- oder abzunehmen, so daß große Abweichungen zwischen den erforderlichen und tatsächlichen Treibstoffmengen vorliegen, die dem Motor zugeführt werden, was zu einer schlechten Treibstoffnutzung, schlechten charakteristischen Abgasemissionswerten und schlechtem Fahrverhalten führt. Aus diesem Grund muß die Treibstoffmenge, die dem Motor zugeführt wird, in Übereinstimmung mit dessen Ansaugluftstrom gesteuert werden, der durch ein billiges LuftStrömungsmeßgerät gemessen wird, das im Ansaugkanal vorgesehen ist.

In den letzten Jahren wurden genaue und billige Halbleiter-Druckmeßfühler in weitem Umfang verwendete Dementsprechend war es hinsichtlich der Kosten und der Genauigkeit vorteilhaft, die Treibstoff menge, die den Motor zugeführt wurde, in Übereinstimmung mit das An-

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saugluftstrom zu steuern, der aus der Motordrehzahl und dem Motoransaugunterdruck ermittelt wurde und in Übereinstimmung mit der Abgas-Rückführungsströmung unter Verwendung von Halbleiter-Druckmeßfühlern korrigiert wurde, um den Motoransaugunterdruck und die Abgasrückführungsströmung zu messen.

Es ist deshalb ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine billige Steuereinrichtung zur Treibstoffzufuhr vorzusehen, welche die Treibstoffmenge, die einem Motor zugeführt wird, in Übereinstimmung mit dem Ansaugluftstrom mit größerer Genauigkeit steuern kann.

Ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine verbesserte Steuereinrichtung für die Treibstoffzufuhr vorzusehen, wobei die Steuereinrichtung insbesondere zur Verwendung in einem Verbrennungsmotor geeignet ist, der mit einer Abgasrückführungseinrichtung versehen ist.

Ein noch anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine verbesserte Steuereinrichtung zur Treibstoffzufuhr vorzusehen, wobei die Steuereinrichtung die Abgasrückführungsmenge in Übereinstimmung mit den Motorbetriebsbedingungen steuern kann.

Gemäß der vorliegenden Erfindung werden diese und noch andere Ziele durch eine Steuereinrichtung für die Treib-rstoffzufuhr zur Verwendung in einem Verbrennungsmotor erreicht, welcher einen Ansaugkanal aufweist, der in seinem Inneren mit einem Drosselventil versehen ist, einen Auspuffkanal sowie einen Abgasrückführungskanal, der den Auspuffkanal mit einer öffnung des Ansaugkanals verbindet, welcher stromabwärts vom Drosselventil vorgesehen ist, und der ein Abgasrückführungsventil enthält, wobei die Steuereinrichtung gekennzeichnet ist durch die folgenden Merkmale:

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- Ein Ansaugunterdruck-Meßfühler zum Messen des Ansaugunterdrucks , der Jji Einlaß- bzw. Ansaugkanal stromabwärts vom Drosselventil auftritt,

- eine Blende« die im Abgasrückführungskanal zwischen der Öffnung und dem Abgasrückführungsventil vorgesehen ist, —

- ein Differenzdruck-Meßfühler zum Messen des Druckunterschiedes zwischen den entgegengesetzten Seiten der Blende,

- ein Drehzahlmesser zum Feststellen der Drehzahl des Motors, und

- eine Einrichtung zum Bestimmen der Treibstoffmenge, welche dem Motor in Übereinstimmung mit dem Ansaug* luftstrom zugeführt wird, der aus dem Ansaugunterdruck, der vom Ansaugunterdruck-Meßfühler gemessen wird, und der Motordrehzahl ermittelt wird, die vom Drehzahlmesser gemessen wird, und auch in Übereinstimmung mit der Abgasrückführungsströmung korrigiert wird, die durch den Druckunterschied ermittelt wird, der vom Differenzdruck-Meßfühler gemessen wird.

Gemäß einem besonderen Aspekt betrifft die Erfindung eine Steuereinrichtung für die Treibstoffzufuhr zur Verwendung in einem Verbrennungsmotor, der mit einer Abgasrückführungseinrichtung versehen ist; diese Steuereinrichtung bestimmt offenbarungsgemäß die Treibstoffmenge, die dem Motor in Übereinstimmung mit dem Ansaugluftstrom zugeführt werden soll, der aus dem Motoransaugunterdruck und der Motordrehzahl ermittelt wird und in Übereinstimmung mit der Abgasrückführungsströmung korrigiert wird. Die Messungen des Motoransaugunterdrucks und der Abgasrückführungsströmung werden in Übereinstimmung mit dem Druck vorgenommen, der an geeigneten Punkten durch Halbleiter-Druckmeßfühler gemessen wird.

Andere Ziele, Einrichtungen und Vorzüge der vorliegenden Erfindung werden dem zuständigen Fachmann aus der nach-

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folgenden Beschreibung noch näher ersichtlich.

Die nachfolgende Erläuterung des bevorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung wird bei deren Verständnis dienlich sein, wenn sie in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen herangezogen wird, welche jedoch nicht in irgendeiner Weise als Einschränkung der vorliegenden Erfindung aufgefaßt werden dürfen, sondern lediglich zum Zweck der Erläuterung aufgeführt sind. In den Zeichnungen, in welchen gleiche .Teile mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind, ist:

Fig. 1 eine schematische Ansicht, welche ein Ausführungsbeispiel einer in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung aufgebauten Steuereinrichtung für die Treibstoffzufuhr zeigt, und

Fig. 2 die vergrößerte Ansicht eines Schnitts, der die Druckmeßfühler zeigt, die in der Steuereinrichtung für die Treibstoffzufuhr der Fig. enthalten sind.

Es wird nun auf Fig. 1 Bezug genommen; dort ist schematisch ein Verbrennungsmotor 10 dargestellt, der Einlaß- und Auslaßkanäle 12 und 14 umfaßt. Der Einlaßkanal 12 ist durch eine Einrichtung 16 zur Luftreinigung mit der Umgebungsluft verbunden und enthält ein Drosselventil 18, das einem Drosselöffnungs-Meßfühler 20 zugeordnet ist. Ein Treibstoffeinspritzventil 22 ist im BtniftRkenfrT 12 nahe seinem stromabwärtsgelegenen Ende vorgesehen. Der Motor 10 umfaßt auch einen Abgasrückführungskanal (EGR-Kanal) 24, der den Auslaßkanal 14 mit einer ersten Öffnung 26 des Einlaßkanals 12 über ein Abgasrückführungsventil 28 verbindet, wobei die Öffnung stromabwärts vom Drosselventil 18 vorgesehen ist. Das Abgasrückführungsventil 28 umfaßt ein Ventilgehäuse 30, sowie eine Membran 32, die sich quer zum

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Innenraum des Ventilgehäuses 30 erstreckt, um eine Abgaskammer 34 und eine Unterdruckkammer 36 herzustellen.

Die Unterdruckkammer 36 ist durch ein Steuerventil 38 für die Ruhe des Unterdrucks mit einer zweiten öffnung 40 des Einlaßkanals 12 verbunden, der stromabwärts vom Drosselventil 18 vorgesehen ist, so daß die Abgasrückführungsströmung in Übereinstimmung mit dem Ansaugluftstrom oder am Motoransaugunterdruck gesteuert werden kann, der im Ansaugkanal 12 stromabwärts vom Drosselventil 18 auftritt. Eine Blende 42 ist im Abgasrückführungskanal 24 stromabwärts vom Abgasrückführungsventil 28 vorgesehen, d. h. zwischen dem Abgasrückführungsventil 28 und der ersten öffnung 26.

Um den Ansaugunterdruck zu messen, der im Einlaßkanal 12 stromabwärts vom Drosselventil 18 auftritt, ist ein Ansaugunterdruck-Meßfühler 44 vorgesehen, der ein Meßfühlergehäuse 46, eine Unterteilung 48, die mittig mit einem Durchgangsloch 50 ausgebildet ist und sich quer zum Innenraum des Meßfühlergehäuses 46 erstreckt, um eine erste und zweite Druckkammer 52 und 54 zu bilden, sowie ein druckempfindliches Halbleiterelement 56 umfaßt, welches in Form eines Silicium-DehnungsmeßStreifens (Si strain gauge) herangezogen werden kann" und an der Unterteilung 48 innerhalb der zweiten Druckkammer 54 derart angebracht ist, daß das Durchgangs loch 50 verschlossen ist. Die erste Druckkammer 52 ist durch ein Unterdruck-Einleitungsrohr 58 mit einer dritten öffnung 60 des Einlaßkanals verbunden, die stromabwärts vom Drosselventil 18 gsehen ist, und die zweite Druckkammer 54 ist leergepumpt, so daß das druckempfindliche Element 56 den Absolutwert des Motoransaugunterdrucks messen kann.

Um den Unterschied zwischem dem Motoransaugunterdruck und dem Druck im Abgasrückführungskanal zu messen,

d. h. den Druckunterschied zwischen den gegenüberliegenden

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Seiten der Blende 42, ist ein Differenzdruckmeßfühler 62 vorgesehen, welcher ein Meßfühlergehäuse 64, eine Unierteilung 66, die mittig mit einem Durchgangsloch 68 ausgebildet ist und sich quer zum Meßfühlergehäuse 64 erstreckt, um eine erste und zweite Druckkammer 70 und 72 herzustellen, sowie ein druckempfindliches Halbleiterelement 74 umfaßt, welches in der Form eines Silicium-Dehnungsmeßstreifens herangezogen werden kann und an der Unterteilung 66 innerhalb der zweiten Druckkammer 72 derart angebracht ist, daß das Durchgangsloch 68 verschlossen ist.

Die erste Druckkammer 70 ist durch das Unterdruckeinleltungsrohr 58 mit der dritten Öffnung 60 verbunden, und die zweite Druckkammer 72 ist durch ein Einleitungsrohr 76 für den Druck im Abgasrückführungskanal mit dem Abgasrückführungskanal 24 stromabwärts vom Abgasrückführungsventil 28 derart verbunden, daß das druckempfindliche Element 74 den Druckunterschied zwischen den entgegengesetzten Seiten der Blende 42 messen kann, die im Abgasrückführungskanal 24 vorgesehen ist. Da das Einleitungsrohr 76 für den Druck im Abgasrückführungskanal an seinem einen Ende mit der geschlossenen zweiten Druckkammer 72 verbunden ist, tritt kein rückgeführtes Abgas in die zweite Druckkammer 72 ein. Dies gestattet die Verwendung eines druckempfindlichen Halbleiterelements ohne irgendeine Temperaturabdichtungseinrichtung.

Es ist aus dem Voranstehenden ersichtlich, daß der druckempfindliche Meßfühler 62 im Aufbau im wesentlichen dem Unterdruckmeßfühler 44 ähnlich ist, mit der Ausnahme, daß die zweite Druckkammer 72 mit dem Abgasrückführungskanal 24 verbunden ist. Somit kann die gleiche Prüfeinrichtung bei der Inspektion bzw. überprüfung der Meßfühler 44 und 62 verwendet werden. Das Bezugszeichen 80 bezeichnet Verstärker, von welchen lediglich einer

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dargestellt ist, um die Ausgänge des jeweiligen Meßfühlers 44 und 62 zu verstärken. Angesichts der Verringerung der Abmessungen un<? des einfachen Einbaus ist es bevorzugt, daß die Meßfühler 44 und 62 sowie die Verstärker 80 als eine Einheit auf derselben Grundplatte angebracht sind, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist.

Die Ausgänge der Meßfühler 44 und 62, des Meßfühlers 20 für die Drosselöffnung und eines Drehzahlmeßfühlers (nicht gezeigt) werden mit den Eingängen einer elektronischen Steuer- bzw. Regelschaltung (nicht gezeigt) verbunden, welche mit ihren Ausgängen mit dem Treibstoffeinspritzventil 22 und dem Steuerventil 38 für die Höhe des Unterdrucks verbunden ist, um die Tätigkeit dieser Einrichtungen zu steuern.

Im Betrieb mißt, wenn keine Abgasrückführung vorliegt, der Differenzdruckmeßfühler 62 keinen Druckunterschied zwischen den gegenüberliegenden Seiten der Blende 42. In diesem Zustand wird die Menge des Treibstoffs, der dem Motor zugeführt wird, in Übereinstimmung mit der Ansaugluftströmung bestimmt, welche aus dem Motoransaugunterdruck, der durch den Ansaugunterdruckmeßfühler 44 gemessen wird, und der Motordrehzahl ermittelt wird, die durch den mit Drehzahlmeßfühler gemessen wird.

Wenn irgendeine Abgasrückführungsströmung vorliegt, dann mi_ßt der Differenzdruckme β fühler 62 einen Druckunterschied zwischen den entgegengesetzten Seiten der Blende 42. In diesem Zustand wird die Treibstoffmenge, die dem Motor zugeführt werden soll, in Übereinstimmung mit dem Einlaßluftstrom bestimmt, der aus dem Motoransaugunterdruck, der durch den Ansaugdruckmeßfühler 44 gemessen wird, und der Motordrehzahl, die vom Drehzahlmeβfühler gemessen wird, ermittelt und in Übereinstimmung mit der Abgasrückführungsströmung korrigiert wird, welche aus dem Druckunterschied ermittelt wird, der durch den Differenz-

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druckfühler 62 ermittelt wird.

Die tatsächliche Abgasrückführungsmenge kann aus der ermittelten Einlaßluftströmung und Abgasrückführungsströmung erhalten werden. Wenn irgendein Unterschied zwischen erhaltenen und vorher programmierten Abgasrückführungsströmungen vorliegt, dann liefert die elektronische Steuerschaltung ein Steuersignal an das Steuerventil 38 für die Höhe des Unterdrücke, um die Unterdruckhöhe der Unterdruckkammer 36 des Ansaugrückführungsventils 28 derart zu steuern, daß ein Druckunterschied, der der Abgasrückführungsmenge entspricht, an den entgegengesetzten Seiten der Blende 42 auftritt.

Die Ansaugluftströmung und die Abgasrückführungströmung kann auf der Grundlage von Daten hergestellt werden, die vorher in die elektronische Steuerschaltung eingespeichert wurden, oder kann von einer Datentabelle abgelesen bzw. abgeronnen werden. Letzteres gestattet die Vereinfachung der elektronischen. Steuerschaltung.

Bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung werden billige und genaue druckempfindliche Halbleitermeßfühler verwendet, um die Drücke zu messen, aus denen die Einlaßluftströmung ermittelt werden kann. Dies erübrigt das Erfordernis irgendeines teuren Meßfühlers für die Ansaugluftströmung und gestattet eine genaue Steuerung der Treibstoffmenge, die dem Motor zugeführt wird bzw. zugeführt werden soll.

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Leerseite

Claims

PATENTANWÄLTE

Nissan Motor Company, Limited

2, Takara-cho, Kanagawa-ku, Yokohama-shi, Kanagavi a-ken, Japan

A. GRÜNECKER

cm.iNti

H. KINKELDEY

W. STOCKMAIR

OK-Μα A^tICALTICH

K. SCHUMANN

OH HEA NAT Ο«.-PWVS.

P. H. JAKOB

OVLma

G. BEZOLD

or RW N«r an-cxM

8 MÜNCHEN

MAXIMIUANSTRASSB «3

28. Nov. 1979 P 14 485

STEUEREINRICHTUNG FÜR TREIBSTOFFZUFUHR

Patentansprüche;

M-/ Steuereinrichtung für die Treibstoff zufuhr zur verwendung in einem Verbrennungsmotor mit einem Einlaßkanal, der in seinem Inneren mit einem Drosselventil versehen ist, einem Auslaßkanal und einem Abgasrückführungskanal, der den Auslaßkanal mit einer ersten
öffnung des Einlaßkanals verbindet, die stromabwärts
vom Drosselventil vorliegt, und der ein Abgasrückführungsventll enthält, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

a) ein Ansaugunterdruckmeßfühler (44) zum Messen des Motoransaugunterdrucks, der im Einlaßkanal (12)
stromabwärts vom Drosselventil (18) auftritt,

b) eine Blende (42) , die im Abgasrückführungskanal (24) zwischen der ersten öffnung (26) und dem Abgasrückführung sventil (28) vorgesehen ist,

c) ein Differenzdruckmeßfühler (62) zum Messen des Druckunterschieds zwischen den entgegengesetzten Seiten

(o··) aaaaea

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K Οβ-9·9·Ο TIlieUMMt

MONAPAT

der Blende (42),

d) ein Drehzahlmesser zum Feststellen der Drehzahl des Motors (10)/ und

e) eine Einrichtung, um die Treibstoffmenge, die dem Motor (10) zuzuführen ist, in Übereinstimmung mit dem Einlaßluftstrom zu bestimmen, der aus dem Motoransaugunterdruck, der durch den Ansaugunterdruck- meBfühler (44) gemessen wird, und der Motordrehzahl bestimmt wird, die durch den Drehzahlmeßfühler gemessen wird, und in Übereinstimmung mit der Abgasrückführungsströmung korrigiert wird, die durch den Druckunterschied ermittelt wird, der vom DifferenzdruckmeBfühler (62) gemessen wird.
2. Steuereinrichtung für die Treibstoffzufuhr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ansaugunterdruckmeßfühler (44) ein Meßfühlergehäuse (46) , eine Unterteilung (48), die mittig mit einem Druchgangsloch (50) ausgebildet ist und sich quer zum Innenraum des Meßfühlergehäuses (46) erstreckt, um eine erste (52) und zweite Druckkammer (54) zu bilden, und ein druckempfindliches Halbleiterelement (56) umfaßt, das an der Unterteilung (48) im Inneren der zweiten Druckkammer (54) derart angebracht ist, daß es das Durchgangsloch (50) verschließt, wobei die erste Druckkammer (52) mit einer zweiten Öffnung (60) des Einlaßkanals (12) verbunden ist, die stromabwärts vom Drosselventil (18) vorgesehen ist, und wobei die zweite Druckkammer (54) ausgepumpt ist und sich unter Vakuum befindet, so daß die druckempfindliche Halbleitereinrichtung (56) den Absolutwert des Motoransaugunterdrucks mißt, der im Einlaßkanal (12) stromabwärts vom Drosselventil (18) auftritt.
3. Steuereinrichtung für die Treibstoffzufuhr nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das druckempfindliche Halbleiterelement als Silicium-Dehnungsmeßstreifen

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bzw. -Dehnungsmeßeinrichtung (56) ausgebildet ist.
4. Steuereinrichtung für die Treibstoffzufuhr nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Differenzdruckmeßfühler (62) ein Meßfühlergehäuse (64), eine Unterteilung (66) , die mittig mit einem Durchgangsloch (68) ausgebildet ist und sich quer zum Innenraum des Meßfühlergehäuses (64) derart erstreckt, daß sie eine erste (70) und zweite Druckkammer (72) ergibt, und ein druckempfindliches Halbleiterelement (74) aufweist, welches an der Unterteilung (66) innerhalb der zweiten Kammer (72) derart angebracht ist, daß es das Durchgangsloch (68) verschließt, wobei die erste Druckkammer (70) mit der zweiten öffnung (60) des Einlaßkanals (12) verbunden ist, welche stromabwärts vom Drosselventil (18) vorgesehen ist, und wobei die zweite Druckkammer (72) mit dem Abgasrückführungskanal (24) stromabwärts vom Abgasrückführungsventil (28) derart verbunden ist, daß das druckempfindliche Element (74) den Druckunterschied zwischen den entgegengesetzten Seiten der Blende (42) messen kann.
5. Steuereinrichtung für die Treibstoffzufuhr nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das druckempfindliche Halbleiterelement in Form eines Silicium-Dehnungsmeßstreifens bzw. einer -Dehnungsmeßeinrichtung (74) ausgebildet ist.
6. Steuereinrichtung für die Treibstoffzufuhr nach einem der Ansprüche 1 bis 5, ferner gekennzeichnet durch ein Steuerventil (38) für die Höhe des Unterdrucks zum Steuern der ünterdruckhöhe der Unterdruckkammer (36) des Abgasrückführungsvetils (28) derart, daß ein Druckunterschied, der der Abgasrückführungsmenge entspricht, an den entgegengesetzten Seiten der Blende (42) auftritt.

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