DE3016078A1

DE3016078A1 - Elektronisches system zur einstellung des luft/brennstoffverhaeltnisses bei einer brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE3016078A1
Application number: DE19803016078
Authority: DE
Inventors: Glen Joseph Drellishak
Original assignee: Bendix Corp
Current assignee: Bendix Corp
Priority date: 1979-05-01
Filing date: 1980-04-25
Publication date: 1980-11-20
Also published as: US4269156A; GB2048517A; GB2048517B; FR2455681A1

Description

ffl ItIN M¹NWZiU t BKU^t tJKUifc D-8023 München-Pullach, Wiener Str. 2; Tel. (089) 7 93 30 7ΐ; Telex. 5*215147. tjroc d; Cableä:.«(?ateritibus» München

Anmelderin: THE BENDIX CORPORATION, Executive Offices,

Bendix Center, Southfield, Michigan 48037, USA

Elektronisches System zur Einstellung des Luft/Brennstoffverhältnisses bei einer Brennkraftmaschine

5808-A ?_a ⁹ _te:22. April 1980

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BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft allgemein ein elektronisches System zur Einstellung des Luft/Brennstoffverhältnisses bei einer Brennkraftmaschine, und speziell eine Eichkorrektur-Einrichtung für derartige Systeme, die auf der Grundlage des Druckdifferenzials arbeitet, welches zwischen dem Abgasrohr und dem Ansaugrohr der Maschine auftritt.

Es wurden bereits elektronische Systeme zur Bestimmung des Luft/BrennstoffVerhältnisses entwickelt, bei denen die in das Ansaugrohr einer Brennkraftmaschine einzuführende Brennstoffmenge anhand der Messung verschiedener Betriebsparameter der Maschine berechnet wird. Diese Parameter umfassen allgemein die Luftdurchsatzmenge in die Maschine und primär die Drehzahl der Maschine, den absoluten Druck des Ansaugrohres und die Temperatur der Luft. Weitere sekundäre Parameter, wie beispielsweise spezielle Eichungen für die Aufwärmbedingungen oder für einen Betrieb entsprechend einer geschlossenen Regelschleife bestehen aus d;er Kühlmittel-

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temperatur und der Zusammensetzung der Abgase im Abgasrohr oder Abgassystem der Maschine.

Alle gemessenen Parameter werden einer elektronischen Steuereinheit eingespeist, die dann die Brennstoffmenge entsprechend ermittelt und ein das Luft/Brennstoffverhältnis wiedergebendes Steuersignal erzeugt. Bei einem der gebräuchlicheren Systeme wird das Steuersignal, welches das Luft/ Brennstoffverhältnis angibt, durch ein Impulsbreite-Signal mit variabler Dauer bzw. Impulsbreite gebildet. Dieses Impulsbreite-Signal, dessen zeitliche Dauer durch die berechnete Brennstoffmenge bzw. ermittelte Brennstoffmenge bestimmt ist, wird durch eine Impulsbreite-Generatorschaltung der elektronischen Steuereinheit in einer zyklischen Folge erzeugt, und zwar abhängig von der Drehzahl der Maschine. Eine Einspritzvorrichtung oder eine andere Brennstoffbemessungseinrichtung spricht auf die Impulse mit veränderlicher Dauer der elektronischen Steuereinheit an und leitet die gewünschte Brennstoffmenge in die Maschine ein.

Allgemein werden diese das Luft/Brennstoffverhältnis festlegenden Systeme vorteilhaft für die Regulierung des Luft/ Brennstoffverhältnisses bei einer Viertakt-Brennkraftmaschine mit Funkenzündung verwendet. Im Betrieb einer herkömmlichen Viertakt-Brennkraftmaschine mit Ansaug-, Kompressions-, Arbeite- und Abgaszyklen wird eine Ladung entsprechend einem Luft/Brennstoffverhältnis durch das Ansaugrohr in einen Zylinder eingeführt, in dem die Ladung verbrannt wird und es werden die Verbrennungsprodukte bzw. Abgase aus dem Zylinder über ein Abgas- oder Auspuffrohr abgeleitet. Die Steuerung der vier getrennten, zeitlich gesteuerten Zyklen wird dadurch realisiert, indem Einlaß- und Auslaßventile geöffnet und geschlossen werden, und zwar für jeden Zylinder in einer zeitlich gesteuerten Beziehung.

Während des Schließens des Abgasventils und des öffnens des Einlaßventils tritt eine Ventil-Überlappung auf, während

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welcher sowohl das Einlaßventil als auch das Auslaßventil für eine kurze Zeitperiode gleichzeitig geöffnet sind. Aufgrund des im Ansaugrohr herrschenden höheren Druckes, verglichen mit demjenigem Druck, der im Ansaugrohr während des Überlappungsbereiches herrscht, gelangt ein Teil des Abgases zurück in die nächste ankommende Ladung entsprechend einem Luft/Brennstoffverhältnis. Dadurch wird eine interne Abgasrückführung (EGR) erzeugt, bei welcher ein Lecken nicht verbrennbarer Abgasbe.standteile die folgende Ladung entsprechend einem Luft/Brennstoffverhältnis in Richtung auf eine fettere Ladung verunreinigen als dies durch die elektronische Steuereinheit ermittelt wurde. Dies ist deshalb der Fall, weil nicht die gesamte Brennstoffeingabe in den Zylinder bei Vorhandensein zusätzlicher nichtverbrennbarer Abgase verbrannt werden kann.

Allgemein ist das Ausmaß der internen Leckerscheinung relativ gering und die Erscheinung der Ventilüberlappung ziemlich konstant für eine spezifische Ausführung einer Maschine. Vor noch nicht langer Zeit stellte diese interne Abgasrückführung kein wesentliches Problem für die Steuerung des Luft/BrennstoffVerhältnisses dar, da andere Fehlerquellen hinsichtlich des Luft/Brennstoffverhältnisses diesen Effekt überdeckt haben. Mit dem Aufkommen von Präzisions-Elektronikreglern wird dieser Fehler des Luft/Brennstoffverhältnisses nunmehr jedoch zu einer Größe, die kompensiert werden sollte und auch kompensiert werden kann. Es ist daher also vorteilhaft das Steuersystem für das Luft/Brennstoffverhältnis proportional zur Verunreinigung zu kompensieren, die durch die interne Abgasrückführung bzw. Rezirkulation hervorgerufen wird.

Es wurde festgestellt, daß das Ausmaß der internen Abgasrezirkulation bzw. das Ausmaß des Leckens primär als Funktion der Druckänderungen im Abgasrohr und im Ansaugrohr bei konstanter Drehzahl der Maschine schwankt. Es ist daher wünschenswert, eine interne Abgasrezirkulations^·Kompensation als Funk-

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tion der Druckänderungen im Ansaug- und. Abgasrohr zu schaffen.

Die,Druckänderungen in diesen zwei Bereichen lassen sich jedoch nicht auf einfache Weise beschreiben, da jede Änderung für sich mit veränderlichen Einschränkungen behaftet sein kann, die mit einer Änderung entsprechend den ■verschiedenen Betriebsbedingungen oder Parametern der Maschin© ©inhargehen. Die heutzutage feätgestllten allgemeinen Einschränkungen hinsichtlich des Abgassystems betreffen KatlOysator-Wandler und Geräuschunterdrückungseinrichtungen, die unterschiedliche Strönnmgseigenschaften bei unterschiedlichen Temperaturen und Feuchtigkeitsbedingungen aufweisen. Darüberhinaus nimmt der Abgasrohrdruck nicht linear mit der Drehzahl der Maschine zu, und zwar seifest, bei,..einer festen Einschränkung.

Die meisten allgemeinen veränderlichen Ansaugrohr-Einsch^änkun^en betreffen die Drosselklappen-Platte, welche die Luftströmung' in die Maschine reguliert, der automa$||5pie Choke, der bei unterschiedlichen Temperatureinstellungen der Maschine Verwendung findet, und weiter irgendwelche Filtereinrichtungen, die in Reihe mit dem Abgassystem, geschaltet sind, wie beispielsweise eine Luftreinigungseinrichtung .

Schließlich ändert sich der im Ansaugrohr und im Abgasrohr herrschende Druck mit der Höhe, auf welcher die Maschine betrieben wird und führt zu unterschiedlichen Ausmaßen einer internen Abgasrezirkulation bei unterschiedlichen Drosselklappenstellungen. Wenn das Ansaugrohr gedrosselt wird, so beeinflussen Umgebungsdruckänderungen gewöhnlich den absoluten Druck im Abgasrohr ausgeprägter als den absoluten Druck im Ansaugrohr.

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Allgemein enthalten moderne elektronische Steuereinheiten eine Höhen-Kompensationsschaltung für Änderungen in der Dichte, die durch Veränderungen der Höhe verursacht werden.

Eine weitere hauptsächliche variable Einschränkung, die bei vielen Automobilsystemen gefunden werden kann, ist heutzutage der Turbolader. Für gewöhnlich enthält ein solches System eine Turbine, die als gedrosselte Einrichtung in den Strömungsbereich des Abgases eingesetzt ist und die mechanisch mit einem Rotor oder einer Luftpumpe gekuppelt ist, um einen erhöhten Druck zum Ansaugrohr zuzuführen. Diese Einschränkungen sind sowohl für das Ansaugrohr als auch für das Abgasrohr variabel, da sie in nicht linearer Weise Änderungen unterworfen sind, und zwar hinsichtlich der Drehgeschwindigkeit mit welcher sie betrieben werden.

Beispielsweise entwickelt eine blockierte oder stationäre Turbine eine sehr viel größere Einschränkung oder Drosselung gegenüber der Abgasströmung als wenn sich die Turbine dreht. Wenn weiter ein Turboladersystem vom Abgassteuertyp (waste gate type) Verwendung findet, bei dem die Turbine sich dauernd dreht, so bildet die veränderliche Abgassteuereinrichtung (waste gate) eine veränderliche Drosselung bzw. Drosselstelle, die abhängig von der Einstellung durch den Fahrer ist.

Speziell bei plötzlichen Beschleunigungen folgt der Druck im Abgasrohr oder Auspuffrohr eines Turboladersystems nicht unmittelbar der Druckänderung im Ansaugrohr, die durch Öffnen des Drosselklappenventils bewirkt wird. Die Verzögerung hinsichtlich eines Ausgleichs der Druckänderungen zwischen den zwei Bereichen, während die Drehzahl der Turbine zunimmt, kann zu einem merklichen Fehler des Luft/ Brennstoffverhältnisses führen.

Alle die zuvor erläuterten Einschränkungen bzw. Drossel-

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einrichtungen führen zu einem veränderlichen Ausmaß der interen Abgasrückführung (EGR), wodurch die eingeführte Ladung entsprechend einem Luft/Brennstoffverhältnis verunreinigt wird und von der berechneten abweicht, sodaß also ein Fehler hinsichtlich des Luft/Brennstoffverhältnisses bei der betreffenden Maschine eingeführt wird. Das Ausmaß einer internen Abgasrückführung oder der Luft/ Brennstoffverhältnisfehler auf einer absoluten Skala aufgetragen, ist direkt auf das Druckdifferenzial zwischen den zwei Rohren bzw. Ansaug- und Abgasabgabebereich bezogen. Nimmt man an, daß die Ventilüberlappung im wesentlichen konstant bleibt, würde es sehr vorteilhaft sein, diesen Parameter dazu zu verwenden, die Einstellung des Fehlers zu korrigieren.

Die Erfindung bezweckt die Schaffung eines Gerätes für die Korrektur der Eichung eines Steuersystems für das Luft/ ■Brennstoffverhältnis als Funktion des Druckdifferenzials zwischen dem Abgasrohr und dem Ansaugrohr einer Maschine.

Dabei soll die Eichung den Anreicherungseffekt der internen Abgasrückführung (EGR) korrigieren, und zwar im Bereich der Ventilüberlappung der Maschine als Folge der verschiedenen Druckänderungen, die im Ansaugrohr und im Abgasrohr auftreten.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt die Einrichtung Mittel zur Erzeugung eines Druckdifferenzialsignals, welches die Differenz zwischen dem absoluten Druck im Abgasrohr und dem absoluten Druck im Ansaugrohr wiedergibt. Die Einrichtung umfaßt ferner eine Druckdifferenzial-Funktionsschaltung, die das Druckdifferenzialsignal empfängt und ein Druckkorrektursignal als Funktion der Druckdifferenz erzeugt. Das Druckkorrektursignal gelangt dann zu einer elektronischen Steuereinheit, um das Luft/Brennstoffverhältnis für die Maschine in Einklang damit abzuändern.

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Bei einer Ausführungsform wird das Druckdifferenzialsignal dadurch erzeugt, indem man einen Druckdiffernzialfühler mit zwei Druck-Eingängen verwendet. Ein Druckeingang ist strömungsmäßig mit dem Ansaugrohr verbunden, während der andere Druckeingang strömungsmäßig mit dem Abgasrohr verbunden ist. Die Ausgangsgröße des Differenzialfühlers wird dann in elektrischer Form der Druckdifferanzial-Funktionsschaltung zugeführt, um dieser die Druckunterschjtede zuzuführen.

Bei einer alternativen Ausführungsform gelangen zwei Druckfühler zur ,Anwendung, wobei ein Fühler betriebsmäßig bzw. strömungsmäßig mit dem Ansaugrohr und der andere Fühler betriebsmäßig bzw. strömungsmäßig mit dem Abgasrohr in Verbindung steht. Die von den jeweiligen Fühlern abgeleiteten Signale geben jeweils den absoluten Druck im Ansaugrohr und im Abgasrohr wieder und gelangen dann zu einer Differenzialschaltung, die das Differenzialdrucksignal erzeugt. Das Differenzialdrucksignal gelangt dann anschließend zur Differenzialdruckfunktions.-Schaltung um ' i zu berechnen. "

Diese alternative Ausführungsform eignet sich besonders für ein Steuersystem für das Luft/Brennstoffverhältnis, welches auf einer Drehzahl-Dichteeichung basiert und einen Ansaugrohr-Druckfühler enthält. Der Ansaugrohr-Druckfühler kann dann zwei Zwecke erfüllen, und zwar kann er ein Drucksignal für die Grundeichung und die Eichungskorrektur liefern, wodurch diese beiden in Einklang gebracht werden. Da nur ein einziger Eingangsfühler anstatt eines Differenzialeingangsfühlers für das Abgasrohr benötigt wird, kann dadurch eine zusätzliche Genauigkeit erzielt werden.

Das Druckkorrektursignal verändert das Luft/Brennstoffverhältnis der Brennkraftmaschine in einer gewünschten Weise, indem bevorzugt die Dauer eines Impulsbreite-Signals gesteuert wird, welches von der elektronischen Steuereinheit erzeugt wird. Bei einer vorteilhaften Ausführungsform er-

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zeugt die elektronische Steuereinheit jeden Impuls des Signals als Funktion eines Anfangs-Signalpegels, einer Ladestromsteigung oder Anstieg und von einem Beendigungssignalpegel. Das Druckkorrektursignal wird dazu verwendet, einen oder mehrere dieser Parameter zu modulieren, die dazu verwendet werden, das Impulsbreite-Signal zu erzeugen.

Bei einer Ausführungsform nach der Erfindung ist das Druckkorrektursignal mit der ECU verkettet, um eine inkrementelle Impulsbreitenänderung zu erreichen, indem der Beendigungspegel des Impulsbreite-Signals modifiziert wird. Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist das Druckkorrektursignal mit der ECU verkettet (interfaced), um die Impulsbreite proportional zu verändern, und zwar durch Änderung der Steigung oder des Anstiegs, der durch den Ladestrom bewirkt wird. Eine bevorzugte Form der Differenzialdruckfunktion besteht aus einer linearen Änderung des Druckkorrektursignals hinsichtlich den Änderungen im Druckdifferenzialsignal. Bei einer Schaltungsausführung wird die lineare Änderung durch eine spannungsgeregelte Stromquelle erzeugt, die inkrementell einen Ausgangsstrom erhöht, der das Druckkorrektursignal wiedergibt, und zwar für Änderungen in einer Eingangsspannung, welche das Druckdifferenzialsignal angibt.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Hinweis auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch ein System und ein Blockschaltbild einer Brennkraftmschine mit einem Steuersystem für das Luft/Brennstoffverhältnis und mit einer Differenzialdruck-Eichkorrekturvorrichtung mit Merkmalen nach der Erfindung;

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Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine mit einer anderen Ausführungsform der Differenzialdruck-Eichkorrekturvorrichtung;

Fig. 3 ein detailliertes elektrisches Schaltbild der Differenzialschaltung und der Differenzialdruck-Funktionsschaltung der Fig. 2;

Fig. 4 ein detailliertes Blockschaltbild der elektronischen Steuereinheit, die in den Fig. 1 und 2 veranschaulicht ist;

Fig. 5 ein detaillierter Stromlaufplan der Impulsbreite-Generatorschaltung der elektronischen Steuereinheit von Fig. 4;

Fig. 6 teilweise ein Blockschaltbild und teilweise den Schaltplan einer Kupplungselektronik zwischen der Differenzialdruck-Funktionsschaltung und der Impulsbrei te- Generator schaltung in Fig. 5;

Fig. 7 teilweise ein Blockschaltbild und teilweise ein Stromlaufplan der Generatorschaltung zur Erzeugung einer rampenförmig verlaufenden Spannung, die in Fig. 4 gezeigt ist und die Kopplung des Druckkorrektursignals;

Fig. 8 ein Funktionsdiagramm, welches graphisch das Druckkorrektursignal als lineare Funktion des Differenzialdrucksignals (EMAP-IMAP) wiedergibt; und

Fig. 9 Wellenformen von Signalen, die für die Berechnung des a-c Impulsbreite-Signals durch die Impulsbreite-Generatorschaltung der Fig. 5 verwendet werden.

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Figur 1 veranschaulicht eine Brennkraftmaschine 10 mit einem Steuersystem für das Luft/Brennstoff verhältnis, welche;:·, eine elektronische Steuereinheit 12 enthält. Die Maschine ist mit verschiedenen Fühlern ausgestattet, die in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen der Maschine elektrische Signale entwickeln. Die Signale gelangen von dem Fühler über eine Signalhauptleitung 14 zu der elektronischen Steuereinheit, um dort elektronisch verarbeitet zu werden. Die elektronische Steuereinheit 12 berechnet oder stellt ein Steuersignal entsprechend einem Luft/Brennstoffverhältnis auf, und zwar nach Maßgabe der Eingangsparameter und reguliert das Luft/Brennstoffverhältnis mit Hilfe dieses Steuersignals über eine Steuerleitung 16.

Die elektronische Steuerung des Luft/Brennstoffverhältnisses erhöht die Genauigkeit der Regelung während sich fortwährend ändernder Last-, Drehzahl-, und Temperaturbedingungen der Maschine. Wie dies bekannt ist, führt diese genaue Steuerung in Verbindung mit den heute erhältlichen Katalysator-Wandlereinrichtungen, die bestimmte Verbrennungsprodukte beseitigen, zu einer Reduzierung von schädlichen oder giftigen Auspuffstoffen der Maschine, wobei gleichzeitig die Fahreigenschaften und eine gute Wirtschaftlichkeit hinsichtlich des Brennstoffverbrauchs erreicht werden.

Die elektronische Steuerung des veranschaulichten Systems basiert auf einer Eichung eines Luft/BrennstoffVerhältnissen bzw. Ladung entsprechend einer offenen Regelschleife, wobei diese Ladung über ein Ansaugrohr 18 in eine Verbrennungskammer 20 eines Zylinders der Maschine 10 eingeleitet wird. Das Einführen oder Einleiten erfolgt über ein geöffnetes Einlaßventil 22 während eines abwärts gerichteten Hubes eines Kolbens 27 vrährend eines Einlaßzyklusses. Das l'-inlaßventil 22 wird durch Drehung einer Nockenwelle 2h hin- und herbewegt, wobei diese Nockenweiche mechanisch mit der Kurbelwelle der Maschine verbunden ist, und zwar in einer zeitlich gesteurten Beziehung. Die Ladung entsprechend, einem Luft/ Brennstoffverhältnis wird danach durch den nach oben ge-

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richteten Hub des Kolbens 27 komprimiert und mit PIiIfe einer H^feeuerten. Funkenvorrichtung 26 während eines

gezündet. Die Verbrennung treibt den α entsprechend 'einem.'Arbeitshub, um die ^jiiaschine zu drehen. Die .'Verbrennungspro i^pfcs^nung gelangen aus deja Zylinder während Ausstoßzyklusses, und; zwar über ein 28, welches durch eine weitere Nockenwelle 30 in 'einer zjeitlicn gesteuerten Beziehi^vge^ffiaet-wArd, wo-Nockenwelle mechani sch^: mit> de:r jiatpie.bswelle ist.. Durchs das '; 1%&£tm&1{ie& Aus

in Fig. 1 __tist nur ein Zylinder der IMschine 10. veranschaulicht, undü.zwar der Übersichtlichkeitfna^ber,-.es ist jedoch

daß die vorliegende Beschreibung genau-

Vielzylindermasöfeine anwendbar ist, eine 8-Zylindermaschiiie,:. wie dies durch κ in der Figur verapsChajoliLcht ist. Für sp. auch selbstverständlich, daß das vor- <$infach an irgendein^ Vi,&lzylinder-Brennfej-Lne abgepaßt werden kann, wie teiisp4elsw,eise an

liegende

Bei.dem gezeigten bevorzugten Ausführungsbeispiel liefert

Steuereinheit 12 das Steuersignal ent-3rennstoffverhältnis von einem Kückstellvon einem Drehzahlfühler 34 entwickelt RST wird als impulsförmiges Signal geliefert', yjjgsjs^ Frequenz von der Drehgeschwindigkeit der Kui^^eUle ;öd^fe^eines sich drehenden Teiles der Kurbelwelj^;.abhängig ist; d.h. die Verteilerwelle, Ein Signal.. IMA]?,.: entsprechend; :,dein absoluten Ansaugrohrdruck vird durch einen analögen Druckfühler 36, der über eine Leitung 38 mit dem Ansaugrohr 18.stpömungsmäßig in Verbindung steht, für die

ΐ;.

ECU erzeugt. Diese zwei Signale sehen allgemein die Informationen vor, die für eine Drehzahl-Dichte- oder eine Grund-. massenluft/Strömung-Berechnung durch die elektronische Steuereinheit 12 erforderlich ist. Korrekturen für diese grundlegende Eichung entsprechenayeiner offenen Regelschleife werde» durch ein Kühlmitteltemperatursignal HpO TEMP eines

?rs 40 vorgesehen, der im;Zylinder-Kühlwasserist. Weitere Dichte-Korrekturen werden durch ei» jXjUjTttemperatur-Signal vorgenommen, welches von dem Te^eraturfühler 42 geliefert wird, der strömungsmäßig mit

dem Ansaugrohr 18 in Verbindung steht. l)urch einen Drehpositionsschalter 44 , der mechanisch mit der Drosselklappe 46'igeku|»pelt ist, wird ein Drosselklappensignal 0 erzeugt, welches den relativen Öffnungsgrad der Drosselklappe anwird ein Korrektursignal Op entsprechend ■'.$ i^r^ g^sehlcyssenen :Regelschleife, abhSiigig von der Be- . jJ,

der Abgase, durch einen Sauerstoff- . -|

¹- vorgesehen, der im Abgasrohr· j}2 der Maschine ge-

Aus diesen Betriebsparametern entwickelt die elektronische Steuereinheit 12 das Brennstoff-Reguliersignal in Form eines^igputsbreite-Signals, dessen Dauer abhängig von der zuzuführenden Brennstoffmenge schwankt. Das Irapulsbreite-Signal gelangt zu einer Brennstoff-Abmeßvorrichtung, die Qls. Bremistoff-ELnspritzvo.rrichtung 48 vom Solenoidtyp in Pig·. 1 geüeigt ist und die unter Druck stehenden Brennstoff von eine.r Versorgungsleitung 50 her empfängt. Die Versorgungsleitung 50 steht durch einen Druckregler 52 unter der In Verbindung mit einer Brennstoffpumpe 54 ar-, ,φμτοΐι die der Brennstoff von einen» Reservoir 56 .,Versorgungsleitung fließt bzw. zirkuliert« Das impyiis£8rinige Signal kann ein Ventil in|der,Ein5P>.itzvorriohtung &ffnen, so daß der unter Druck\$tehende Brennstoff über eine Düse in die hereinkommende Luftströmung',eipgesprltzt yr$.ru, und zwar innerhalb αβ8."..ΑηβίΒ_ιΜΕΓ<)1ίί'φ,9" 18.

III«!

de» E&nl&ßvimtiiia 22 und das Sefcliejle» d.tej4u§l^ilvefttilö 2b.

Diese Bedingung oder Zustand, gemäß welciier beide^ Ventile

geringfügig ,geöffnet sind, erfolgt ^ί^|^η -e;

zyklusses und am Ende eines kömtoliche Yierzyiindermaschine« Lag« un<jl Geometrie der Nocken werden,: ^e^clies, so veranschau]

ventil _λ22"öffnet, während die" Nocki^^S^Ä^e*il 28

scsWiU,eßt, Der ,Ventilmechanismus heiWbediiigten, Verzögerung behaf tej£ Öffnungs- tmd"Schließzeiten einen, Wert reduzieren, bei dem sonst die' Lebensdauer der Daher wird "bei 'den meisten wisse Überlappung von im führt. Abhängig vom'Druck im Abgasrohr 32 führt der

Mengen an Abgasen,, die intern zurückgelangen,,.. tgißijzmx in

dieihere4|i&pmmende Ladung entsprech^nd-^lilpiCpuli^

verhältnis, :3ο; daß: .dadurch das "——^--*^-^i.*i:fe^-—*-**.._^

häljnis

PM

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Die Mönge des rezirkulierenden Abgas^s.Ää^ -^:

durch das'-A^sai^blir/^LUiddas Abgas"^ji%i^^^f|ip^ien- All* ^: " [ gemein sind die:meisten dieser Drosse^4^ii|^|variabel, und ': zwar mit-den Betriebsbedingungen der Maschine. Allgemein be- .1 stehen solche Drosselstellen in demiAbgÄSrc^ir, die:: schematisch Γ durch die^ iÄ^ss:elstelle: R angedeutet ^^Gp^aus; einem Kataly-. -'f sator»¥andler 58 und einem Geräuschjuilli^ einem i·::

Schalldämpfer bzw. Auspuff topf 60, der ^:in,R^hel fischen das ;; 'Ϊ Abgasrohr und vdi.e Atmosphäre geschaltet isi;*; |^ej5e Drossel- ^ stellen ändern sich jedoch mit dem äijsoluten^ ^FT^fk und Tempert; .X ratur_;:der Umgebung, mit der Maschine^ei^^^ir^:.ujid'dem Zu-:'4-^ stand der Maschine, der Drehzahl der ^;i&sjc|bpJle und; weiteren _·\ :l variablen FakjtQre;n. Eine weitere allgejaejl! veränderliche '

r^Wm^v

BAD ORtätNAL

Ά.

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mäßige

Ansaugrohr ist natürlich auch aas-Drosselbetriebsmäßig die lA^tetrömung durch

Verdünnung des :, wird durch die den Druckuntersrohr festzu-Fig. 1 ist

ennstoffverhältnis für di.

EGR zu korrigi
.Einrichtung vorgesehen*
dem Ansaugrohr und d^
Ausführungsbeispiel .ge

^··ίί!^renzialdruckfühler -62 mit; zwei Druckeingängen. wafcist strömungsmäßig mit\ dem Ansaugrohr 18

verbunden und der anidei'^'IDrucKeingang ist mit dem Abgasrohr 32 übjer_;i^liä Höhr» 64 ver- gerenziaiexuQ daher ein

welches''.eir^e spaünungs-

| der Differenz ist, die !^wischen dem abim Abgasrohr (EMAP) und'deafls-absoluten Druck

herrscht. Die absoluten Drücke werden kompensieren sich hinsichtlich Höhenda die Änderungen, ^ep^pj^ice, in beiden

i^^

gelangt als' Eingangsgröße zu

66, die ein für die elektronische Steuereinheit

,j#itung .68 als Funktion detr^jst^ckdifferenz erckkorrektursignal PCS/m^ijfe|izii©rt das Luft/ in Richtung auf die magere Seite hin .eine Verdünnung dertä^nitiernen Abgasrezirku-

ist bevorzugt eine -s4lche, gemäß welcher Luft/Brennstoffverteg^$||l;s ^ausreichend

um den gesamtjen;, eingespritzten Brenn-

st^itf ijZil^e^i^eimen. Dies führt zu βϊ,.^(9|| stoichlometrisehen Luft/Br.^iiastoffverhältnis,- welches mit Ju₁Ife des Katalysator-Wandlers J|8, .die AbgasverninreinigurigsjfriijdijLkte reduziert.

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Der Druck im Ansaugrohr ,ändert sich von einem niedrigen Druckwert, de,r unterhalb" dem.Atmosphä^endruck liegt, bei geschlo seeder Drosselklappe auf nahezu atmosphärischen Druck bei Weit geöffneter Drosselklappe,'-"Das Abgasrohr liegt auf seinem Niedrigsten Druckwert während «te^ Leerlaufes und der Djr^ck nimmt ständig mit zunehmender Drehzahl der Maschine zu. Die absolute Druckdifferenz, ist die größte bei "■",... „,^ hohen Drehzahlen der ^Maschine und niedrigen Belastungen \ und ist am niedrigsten bei niedrigen Drehzahlen der Maschine ;. _vund vöit geöffneter Drosselklappe. Die Differnzialdruck^ : Eichung wird für die interne Abgasrezirkul^tion zwischen diesen zwei Extremwerten korrigiert. „< .;""..

Fig. . 2 veriiiischauiicht eine weitere bevorzugte Ausführungsform des Systems,'bei" welchem das Differenzialdrucksignal durch einiej^e. Drückfühler 70 und 72 er^e^Jgt wird anstelle des el3fiL?f?j^en_;i^yfferenzlaldruckfühlei>s* 6£_t .Dies ermöglicht =... es,v;äal5i^S;|jMA^n5ignal aus dem DrucKfüMei* ;70 zwei^ Zwecken ν άίψψ^>^Βφ^:^·^^ pvfa^'vira es für die.Bruekdifferenz-Eichungverweridet-^ojd:ebenso als Eingangsgröße für die grundlegende Dreiizahl^i[|_lclptte-Berechnung. Beide Fühler· können empfindlicher als die alternative Ausführungsform sein, und zwar bei gleichen Kosten und BS werden Fehler zwischen de^t Fühlern minimal ge-; |· halten. ' , '' :_: ^:: ;^;. -v

Der Druckfühler 70 ist mit einem Druckeingang mit dem Ansaug-; rohr 18 übejr ein Rohr 72 verbunden und erzeugt ein Signal, welches den absoluten Druck IMAP im Ansaugrohr wiedergibt. Der Dimckfüjk||[r Jt besitzt einen Druckeingang, de!r strömungs- · mäßig mit dem Abgfisrohr 32 über die Leltung_n7^ in Verbindung )■ steht und:-ejp^ierzeiigt ein Signal, welches.'den absoluten Druck EMAP im Abgasrohr j wiedergibt.. Diese Slgna2..e gelangen zu einer-.., Dlff(&.renzs.c>|tsltun^ 76, um ein Differenziardrucksignal zu erzeugen.^ Dapsr: Dlf^ferenzialdrucksignal wird in Ähnlicher Weise wie bei der alternativen Ausführungsform■als Eingangsgröße der pruckfunktionsschaltung 66 zugeführt und die Ausgangsgröße derselben, gelangt über die Leitung 68 zu der ECU 12.

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ν, ι 11) Ί) uiu fihratTnrvri tit'W-i-ιιλ ti Ί γ v*Mn^tmhi'y*iWiritfin*Mtfiriite^liti''iM^JtYfri> r-M-H-IiM^mHiITf- *-iffj*r-■·■*■! ir* .τ- r -τ' -τ 11-' - - - *.

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Bei dieser Ausführungsform ist auch noch ein weiteres Beispiel,, ftjr.^ine veränderliche Drosselstelle enthalten, die niQ&tl'igear ist ,und sich mit den Betriebsbedingungen der Maschine ändert. Im Abgasrohr ist eine Turbine 78 eines Turboladers; enthalten, die mechanisch mit einer Luftpumpe 80 verbunden ist und sich mit dieser dreht, um im Ansaugrohr 18-den-Druck"zu erhöhen. Alternativ ist auch bekannt, daß der erhöhte Druck oder Zusatzdruck im Ansaugrohr über ein getrenntes Rohr und nicht durch eine Drosselstelle in diesem erzeugt werden kann.

Wenn das Drosselventil 46 schnell bei einer Beschleunigung geöffnet wird, so steigt bei dem gezeigten AusfUhrungsbeispiel der Druck im Ansaugrohr schnell auf den Atmosphärendruck an und der Druck im Abgasrohr fängt an zu steigen,und zwar aufgrund der zunehmenden Drehzahl der Maschine.. Der Abgasdruck nimmt Jedoch sehr viel schneller zu als bei einer normal beschickten Maschine, und zwar aufgrund der blockierten Turbine 78. Wenn die Turbine 78 in ihrer Drehzahl hoch fährt, so nähert sich der Druck im Abgassystem bzw. Abgasrohr mehr demjenigen der normal beschickten Maschine unter den. gleichen Bedingungen, es nimmt jedoch der Ansaugrohrdruck auf einen positiven Druck zu, so daß die Luftpumpe einen erhöhten Druck erzeugt. Bei dieseä. Übergangsdruckänderungen werden verschiedene Ausmaße oder Grade einer internen Abgasrückführung entsprechend dem momentanen Druckdifferenzial zwischen den Rohren erzeugt. Durch die vorliegende Erfindung soll das Luft/Brennstoffverhältnis für die variable Abgasrückführung kompensiert werden, die durch den Turbolader verursacht wird.

Fig. 3 zeigt nun einen detaillierten Schaltplan einer Schaltungsanordnung der bevorzugten Differenzschaltung 76 und der Differenzialdruck-Funktionsschaltung 66. Die Differenzschaltung 76 besteht aus einem Differenzialverstärker A2, der das Signal EMAP entsprechend dem absoluten Druck im Abgasrohr an seinem invertierenden Eingangsanschluß über einen Widerstand 302 vom Anschluß 300 empfängt. An den

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nicht invertier endien Eingangsanschluß des Verstärkers A2

!LP entsprechend dem'_; absoluten Ansaugrohrdruck angelegt, und zwar von der Verbindungsstelle eines Teilers mit den Widerständen 304, 306, die zwischen den Eingarigsanschluß 301 und Masse oder Erde geschaltet sind. Die Differenzschaltung 76 umfaßt weiter; einen Rtiekkopplungswiderstand 308, der zwischen dem Ausgan.gsanschluß des Verstärkers A2 und dem invertierenden Eingangsanschluß eingeschaltet ist. Der Verstärker A2 wirkt alsieine invertierende Subtrahierstufe mit einer Verstärkung.^ proportional zum Ver-"hältnis der Widerstandswerte der Widerstände 308und 302. Die FunktioÄS-Ausgangsgröße dieser Schaltung zur^Differenzial-' druck-Funktionschaltung 66 beträgt daher (EMAP "■- !.MAP), was eine invertierte Größe des Differenzialdrucksignals darstellt.

Die Differenzialdruck-Funktionsschaltung 66 enthält in bevorzugter Weise eine spannungsgesteuerte Stromquelle, die einen linearen Stromanstieg hat und einen Schwellenwert besitzt. Die Stromquelle umfaßt einen Verstärker A4 mit einer Rückkopplungsschleife über einen Widerstand'312 vom Emitter eines Quell,en|;ransistors 314 vom invertierenden Eingangsanschluß. An den nichtinvertierenden Eingangsanschluß des Verstärkers A4 gelangt über einen Widerstand 310 eine Spannung, welche das Differenzialdrucksignal (EMAP- IMAP) wiedergibt. Die Werte der..Widerstände 312 und 310 sind äquivalent gewählt, um den: in die Eingänge des VerJllfgrkers fließenden Strom bei gleichen Spannungen auszugleichen bzw. gleichzumachen. Der Verstärker A4 steuert den iLeitzustand des Transistors 314, und zwar über die Ausgangsverbindung zum Basisanschluß desselben und moduliert den Strom, der über den Kollektor-Emitterübergang des Transistors fließt. Die Steigung, in welcher sich der Strom ändert, wird durch den Wert eines Widerstandes 316 bestimmt, der zwischen den Emitter des Transistors 314 und eine Schwellwertspannung geschaltet ist. Die Schwellenwertspannung wird von einem Verbindungspunkt eines Paares von Spannungsteilerwiderständen 318 und 320 gewonnen, die zwischen eine positive Spannungsquelle +A und Masse oder Erde geschaltet sind. Das Druck-

BAQ

korrektursignal PCS besteht aus dem Ausgangsstrom aus der Schaltung übjsr- die Anschlußleitung 68 zur ECU.

Betrachtet man weiter die detaillierte Schaltung nach Fig. 3, nun Jedoch.in Verbindung mit dem Funktionsdiagramm der Variablen-in Fig. 8, so läßt sich hinsichtlich der Betriebsweise,,erkennen, daß die Differenz zwischen den Signalen EMA^'iand IKAP eine Schwellenwert spannung überschreiten muß,,, bevdrjein.Strom, über den Kollektor <äes Transistors fließen kann.· Für Differenzwerte, die. kleiner als der Schwellenwert sind, Ist die Spannung am nichtinvertierenden Eingangsanschluß desTerstärkers A4 größer als die Schwellenwertspannung, die über den Steigungswiderstai^d 316 und den Rückkopplungswiderstand 312 dem nichtinvertierenden Eingangsanschluß zugeführt wird. Der Quellentransistor 314 befindet sich während dieser Zeit in nichtleitendem Zustand. Wenn der ■pruckun-fcer.schied zunimmt, so fällt die über den Wider-

■"■-" ■■ · \\χ&:'ϊϊ,'- · - ■■■■■-.

stand 510 eingespeiste Spannung unter den Schwellenwert und der Verstärkter A4 versucht, den Emitter des Transistors auf dem Spannungsausgangswert der Differenzschaltung 76 zu halten, Dacliprch fließt mehr Strom über den Widerstand 316 und die Spannung fällt an diesem Punkt in Einklang mit dem Leitzustand; des Transistors ab. Das Signal PCS besteht somit aus einem linear anwachsenden Strom, wenn die Differenz zwischen dem Signal EMAP und dem Signal |MAP größer wird, und zwar bei einer Steigung, die vom Widerstand 316 abhängt. Der Schwellenwert wird allgemein auf das 'minimale Druckdifferenzial eingestellt, welches bei der MasoMne normalerweise in Betrieb zu .erwarten ist. Der Schwellenwert schützt das System vor Übergangs spannungen oder tjbergangsbedingungen, bei denen die Fühler anzeigen können, daß ein höherer Druck im Ansaugrohr als im Abgasrohr vorhanden .ist.

Obwohl bei .dem .beschriebsnen bevorzugten Ausführungsbeispiel hervorgeht, daß die Differenzialdruck-Funktionsschaltung ein Stromsignal PCS als lineare Funktion, der Differenzialdruck- Signalspännung erzeugt, ist es für den Fachmann offensichtlich, daß auch sehr viel komplexere ^Funktionen realisiert

werden können. Darüberhinaus kann entweder eine Spannungs- oder Stromwiedergjabe irgendeiner Funktion erzeugt werden oder ßs.ik^^$ö^:-an<iere elektrische Größei* erzeugt werden.

Fig. 4 zeigt-nun ein detailliertes Blockschaltbild einer bevorzugten elektronischen Steuereinheit 12, die ein Impulsbreite-Signal erzeugt, um eine Brennstoff-Bemessungsvor- :--;'. richtung zu steuern, wie dies an früherer Stelle erläutert wurde. Die elektronische Steuereinheit 12 umfaßt einen .Hauptimpulsbreite-Generator bzw. Schaltung 406, die ein Impulsbreite-Signal PWS erzeugt und dieses Signal an eine ■''■'. Treiber- und Zeitsteuerschaltung 402 sendet. Die: Treiberund Zeitsteuerschaltung 402 transformiert das Impulsbreite-Signal in eine Korrekturspannung und Stromwerte zur Erregung der Brennstoff-Bemessungsvorrichtung der Maschine» Die ; Treiber- uitö-Zeitst euer schaltung 402 kann- auch dazu ver- : wendet werden, das Impulsbreite-Signal tormäßig zu steuern, ; λ um Brennstoffeins$>ritzgruppen zu trennen, wenn mehr als nur-eine solche·Einspritzvorrichtung bei einem System vor- ■■■"·"." handen ist. - · . ' ■ ,■■-·■'■'"'

Die -impulsbreite-Generatorschaltung 402-entwickelt das Signal -\]-t PWS .aus vier getrennten Eingangssignäleil. Das erste Signal besteht aus einemlZeitsteuersignal, welches den Winkelwert ^:' der Maschine, bezögen auf die Drehzahl,04er das;Eingangs- ' V signal RST über die Leitung-35 anzeigt.^ Dieses Zeitsteuer- . ,■%>,;: signal wird dazu verwendet, das Impulsbreite-Signal zu :·._:ϊγλ initiieren, und zwar bei einem Spannungspegel SFS, der das zweite Eingangssignal umfaßt, welches -Über die Leitung 405 von einer Drehzahlfühlerschaltung 4θ4 übertragen wird. Die ; Drehzahlfühlerschaltung 404 empfängt auch das Signal RST und ^: entwickelt einen Spannungspegel SFS als.'Funktion der Drehzahl. Diese spezielle Funktion ist ein Signal, mit zwei Pegeln mit einem Abfall von dem einen Pegel zu dem anderen Pegel entsprechend auf einer Leerlaufdrehzahl der Maschine. :

Aus dem Anfangsspannungspegel SFS wird?., eine veränderliche

SpannungsSteigung durch ein Stromsignal CCC aus einer Steigungsgeneratorschaltung 410 erzeugt, die eine Zeitsteuerkapazität auflädt. Wenn der Spannungsanstieg einen weiteren Spannungspegel MFS erreicht, der durch eine Druckfühlerschaltung 408 über eine Leitung 409 geliefert wird, wird das Impulsbreite-Signal beendet. Die Steigungsgeneratorschaltung 410 erzeugt das Stromsignal CCC als Funktion des Drosselklappenwinkelsignal 9, des Wassertemperatursignals HpO TEMP, des Lufttemperatursignals, des AIR TEMP-Signals und des Abgaszusammensetzung-Signals O₂. Das Signal MFS wird' durch die DruckfUhIerschaltung 408 erzeugt, die als Eingangsgröße das Signal IMAP entsprechend dem absoluten Ansaugrohrdruck und auch das Drosselklappenwinkelsignal θ empfängt. Speziell'das Signal PWS besteht aus Impulsen mit variabler Dauer, die synchron mit den Signalen RST erzeugt werden. Die Impulse werden primär verlängert oder verkürzt .durch den Beendigungspegel MFS, der eine Funktion des Ansaugrohrdruckes ist. Dadurch wird eine Impulsdauer realisiert, die auf einer Drehzahl-Dichteeichung basiert. Die weiteren sekundären Korrekturen hinsichtlich des Impulsbreite-Signals werden durch Modifizierung des Stromsignals CCC in geeigneter Weise entsprechend der gewünschten Änderung erzeugt.

Fig. 5 zeigt einen detaillierten Schaltplan der Impulsbreite-Generatorschaltung 406. Die Impulsbreite-Generatorschaltung 406 umfaßt einen Operationsverstärker A8, der als Vergleichsstufe arbeitet und dessen invertierender Eingangsanschluß mit.einem Spannungsverbindungspunkt 507:bzw. mit einem Anschluß einer Zeitsteuerkapazität 506 verbunden ist, deren anderer Anschluß mit Masse oder Erde verbunden ist. Am nichtinvertierenden Eingangsanschluß des Verstärkers A8 wird über einen Eingangswiderstand 514 das Ansaugrohr-Druckfunktionssignal MFS von der Anschlußleitung 409 empfangen, die zur Druckfühlerschaltung 408 führt. Der Ausgang des Verstärkers A8 ist mit einem Verbindungspunkt

517 verbunden, der mit einer Stromaufnahmequelle über einen Widerstand 518 verbunden ist, wobei dieser Widerstand zwischen den Verbindungspunkt und eine positive Stromversorgung + A- geschaltet ist. Ein Hysterese-Widerstand 516 ist zwischen den Verbindungspunkt 517^lund ,den nichtinvertierenden Eingang des Verstärkers A8 .geschaltet. Die Ausgangsgröße, des Verstärkers A8 besteht a^ dem Signal PWS und dieses wird über eine Abblockdiode 520 über eine Leitung 403 der Einspritz-Treiber- und Zeitsteuerschaltung zugeleitet.

Das Ladestromsignal CCC gelangt über die Leitung 411 zu dem Verbindungspunkt 507, um die Kapazität 506 in einer steuerbaren Folge oder Geschwindigkeit aufzuladen und um eine veränderliche rampenförmig verlaufende Spannung bzw. Steigung zu erzeugen. Ein Entladepfad für die Kapazität 506 wird durch einen Transistor 504 gebildet, dessen Kollektor mit dem Verbindungspunkt 507 und dessen Emitter pit:, dem. Ausgang eines Operationsverstärkers A6 verbunden ist.: Der Transistor 504 empfängt an seinem Basisanschluß das Signal RST Über einen Widerstand 502 von der Eingangsleitung, 35· Der Operationsverstärker A6 ist mit seinem invertierenden Eirigangsanschluß mit dem Verbindungspunkt 507 verbunden und empfängt an seinem nichtinvertierenden Eingangsanschluß über die Anschlußleitung 405 das Drehzahlfunktio|issignal BFS.

Eine Klemmschaltung für die Kapazität 506 ist ebenfalls vorgesehen und besteht aus einer Diode. 508 und zwei Widerständen 510 und 512. Der Verbindungspunkt 507 ist mit der Anode der Diode 508 gekoppelt, deren Katode mit dem Verbindungspunkt der Teilerwiderstände 510 und 512 gekoppelt ist, die zwischen eine positive Spannungsquelle +A und Masse oder Erde geschaltet sind.

Eine Halteschaltung vervollständigt die Impulsgeneratorschaltung 406 und besteht aus einem Transistor 524, dessen Kollektor über eine Abblockdiode 522 mit. dem Verbindungspunkt 517 verbunden ist, während sein Emitter auf Masse oder

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Erde liegt. Der Transistor 524 empfängt an seiner Basis das Signal RST über den Verbindungspunkt zweier Teilerwiderstände 523 und 526, die zwischen die Signalleitung lind Masse oder Erde geschaltet sind.

Zur Erläuterung der Betriebsweise der Schaltung nach Fig. soll im folgenden auf die speziellen Formen nach den Fig. 9 A - 9 C hingewiesen werden, wobei hervorgeht, daß das Signal RST. aus einem Impuls besteht, der in einer Folge auftritt, diejvpn der Drehzahl der Maschine abhängig ist. ■ Ein ;impulsbreji.te-Signal PWS nach Fig. 9. C wird für jedes Signal RST ©rzeugt und entsteht synchron zur hinteren Flanke desselben. Fig. 9 B veranschaulicht die Spannung an der Zeitsteuerkapazität 506, die in Kombination mit dem Verstärker A8 die Dauer des Impulsbreite-Signals PWS bestimmt.

Zu Begion ,wird für die Impulserzeugung die Zeitsteuerkapazität 5Q6 auf eine Spannung ^v _ci_amp aufgeladen, die äquivalent zur Spannung an dem Verbindungspunkt der Teilerwider stände _: 51 0 und 512 ist. Die Kapazität 506 wird durch den fortwährenden Strom auf die Klemmspannung aufgeladen, der durch das Signal CCC am Verbindungspunkt 507 erzeugt wird, wird jedoch nicht weiter aufgeladen, und zwar aufgrund der vorwärtsgerichteten Vorspannung der Diode 508, wenn die Spannung an der Kapazität die Klemmspannung um ca. 0,6 Volt überschreitet.

Zu irgendeinem Zeltpunkt wird das Impulssignal RST der Basis d'e-s Transistors 504 zugeführt, so daß dieser eingeschaltet bzw. leitend wird. Da der invertierende Eingangsanschluß des Verstärkers A6 mit dem Verbindungspunkt 507 verbunden ist, der auf der Klemmspannung liegt und auch höher ist als das Signal SFS, fällt die Ausgangsspannung dos Verstärkers A6 auf einen niedrigen Pegel, wodurch der Transistor 504 die Kapazität 506 über den Ausgang des Verstärkers nach Masse hin entlädt. Diese Entladung erfolt schnell, wie sich dies auch anhand der Wellenform der Fig. 9 B bei 900

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ORIGINAL-'■ ' " "

- 28 -

ergibt.

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Hi6078

Wenn, der Spannungswert an derKapazitäti^li^en.Pegel SFS . . - ϊ-/.:.·. .ν .^ g_ei_angt der Ausgiärijg|de& .V^er^tlrkers A6

i-.nicht

dieser; Stelle ^i^^^^

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506;und ist.

Während der gesamten Zeit des Vorhandenseins RST, ist der·.Transistor 524 über die ä nation, entjE^preclie|id den

^^fe^ leibend und erdet

A8,_; -

"einge-

.522 den Ausl Widerstand am !Verbindungs-

■"scnwenkt normalem zwar aufgrund. der^i I Kapazität 506 an. Eingängsanscnlüß- -gelangt und Spannung an seinem
aufgrund des Signals MFS. Wenn das werden die Transistoren 504 und 524 über der Kapazität 506 und damit am schlug clQ-s 'yerstäpkers A8 steigt entsp^ejc||e|id der durch das Sighal CCC erzeugt wirjip^^^. Spannung verläuft' bei 904 rampenförmij^piipen und führt zu der Erzeugung des ImpulsesW"" an" idfr Kapazität 506 das Signal MFS $ so gelangt dSir Verstärker A8 zurück und das ;Slgna3Lv PWS. fäl-lt auf einen ;n$ hohen ; ^?en Spannung

wird, .-.,; . I)ie Spannung Eingangsandem Strom an,

^;;Pegel MSF zu Wenn die Spannung

Betrieb

Nachu:(|er vorliegenden Erfindung kann

und dainit d^e' von der Brennstoff-Bem$«st^s|forr4chtung abge gebene; Brjinnsitoffmenge durch das Druclckorre^t«r^igna.l PCS variiert werden. jJemäß einem Ausfünru^g^^^^|_r^l|r^, das.

Signal PCS dazu verwendet, das Stromsignal CCC abzuändern, um die Steigung;der rampenförmig verlaufenden Aufladung der Kapazität 506 zu ändern. Ein Beispiel für die Verringerung der Steigung ist bei 908 in Fig. 9 B gezeigt und führt zu einer Erweiterung oder Verlängerung der Impulsbreite auf PW3, wie dies in den Zeichnungen gezeigt ist. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel wird das Druckkorrektursignal PCS dazu verwendet, den Spannungspegel MFS beispielsweise auf den Pegel 910 zu verändern und die Impulsbreite auf PW1 zu verkürzen. Aus diesen Erläuterungen

läßt sich bereits erkennen, daß durch Veränderung von entire* '

weder dem Anfangsspannungspegel SFS der Endspannungspegel MFS,· oder durch Veränderung der Steigung des Ladestromes, des Signals CCC mit dem Signal PCS, daß das Impulsbreite-Signal PWS entweder verlängert oder verkürzt werden kann.

Fig. 6 zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kombination, des Signals PCS mit dem Signal MFS, wobei eine inkrementel^e Änderung der Impulsbreite für eine inkrementelle Änderung des Stromes PCS realisiert wird. Bei dieser Ausführungsform ist eine Kopplungsschaltung 600 über einen Widerstand 602 mit der Leitung 409 entsprechend dem Signal MFS verbunden. Der Widerstand 602 überträgt eine Offset-Spannung, die an dem Verbindungspunkt zweier Teilerwiderstände 604 und 6q6 gebildet wird, die zwischen eine positive Spannungsquelle +A und Masse oder Erde geschaltet sind.

Der Widerstand 606 besteht aus einem veränderbaren Widerstand, der eingestellt werden kann, um eine gewünschte Offset-Spannung entsprechend der gewünschten Eichung zu erzeugen. Parallel zu dem veränderbaren Widerstand 606 ist ein spannungserzeugender Widerstand 608 geschaltet, der zwischen die Differenzialdruck-Funktionsschaltung über die Leitung 68 und Masse oder Erde geschaltet ist. Der Widerstand 608 empfängt Strom von dem Druckkorrektursignal PCS und transformiert diesen in eine Spannung, welche die Offset« Spannung entsprechend verändert. Diese^:Spannung, welche an

030047/0700 .,

dem Anschluß 68 erzeugt wird, wird mit dem Signal MFS in Form eir|er. analogen Addition kombiniert, um die'Impulsbreite in der Impulsgeneratorschaltung 406 zu ändern.

Eine weitere Ausführungsform für die Verbindung des Stromsignals PCS mit dem Steigungsgenerationsstrom CCC ist in Fig. 7 veranschaulicht» Bei dieser Kombination wird eine proportionale Veränderung der Impulsbreite erzeugt, wobei eine Änderung des Stromes eine proportional größere Änderung in der Impulsbreite hervorruft. Das Stromsignal PCS gelangt als Eingangsgröße; zur Steigungsgeneratorschaltung über die Signalleitung 68»

Die Steigungsgeneratorschaltung 410 ist allgemein aus einer spannungsgeregeliien Stromquelle mit einem. Verstärker Λ10 gebildet, der an ;seinem Ausgangsanschlüß. mit einem Steuertransistor .714 Verbunden ist. Der Steuertransistor 714 ist mit seinem Emitter über eine Rückkopplungsscnleife mit dem invertierenden Eingangsanschluß des Ve^iärieers: Ä10 verbunden und, weiter über einen EmitterwicLeristand 712 mit Masse oder Erde.» jDer Kollektor des Steuertransistors 714 ist mit der Katode einer Diode 724 verbunden, deren Anode mit den Basisanschlüssen eines Paares von Spiegeltransistoren 720 und 722 verbunden ist. Die Spiegeltransistoren 720 und -■ 722 sind mit ihren Emitteranschlüssen über Widerstände und 718 jeweils mit einer positiven Spannungsquelle 4-A verbunden. Der Kollektor des Transistors722 bildet den Ausgangsanschluß für die Erzeugung des Stromsignals CCC und der Kollektor des Transistors 722 ist mit dem Kollektor des Steuertransistors 714 verbunden. Der Eingang zu der spannungsgeregelten Stromsenke erfolgt über den nichtinvertierenden Eingangsanschluß des Verstärkers A10, an den die Parallelschaltung aus einem Widerstand 708 und einer Filterkapazität 710 angeschaltet ist, die nach Masse oder Erde führt.

BAD ORIGINAL

Die Eingabe e^ines Stromes in den nichtinvertierenden Eingangsanächlu% des Verstärkers A10 führt zur Erzeugung einer Spannung über dem Widerstand 708 und bewirkt, da'ß der Steuertransistor 714 seinen Leitzustand ändert, um dadurch eine vorbestimmte Stromgröße über den Widerstand 712 fließen zu lassen, sodaß dadurch die Spannungen an den Eingängen des Verstärkers ausgeglichen v/erden. Die geregelte Stromgröße, die über den Steuertransistor 714 gezogen wird, regelt die Stromgröße, die durch den Widerstand 716 fließt, und zwar durch den Verstärkungsfaktor des Transistors 720. Der Transistor 722 spiegelt daher denjenigen Strom, der durch den angepaßten Transistor 720 gezogen wird, um das Signal CCC zu erzeugen. Normalerweise wird das Signal CCC durch die Stromeingangsgrößen des Widerstandes 708 von einer Lufttemperaturfunktionsschaltung 702, einer Aufwärmfunktionsschaltung. 704 und einer geschlossenen Schleifen-Funktionsschaltung 706 gesteuert. Diese Schaltungen empfangen die verschiedenen erwähnten Eingangsparameter und erzeugen Stromsignale als Funktion der Variablen. Durch den Widerstand 708 wird eine analoge Addition der Ströme erreicht, um die Steuerspannung zu erzeugen. Bei der gezeigten Ausführungsform kann der Strom PCS von der Schaltung 66 auch zu einer analogen Addition geführt werden, um darüberhinaus die Impulsbreite proportional zu dem vorgesehenen Strom zu variieren.

Die Veränderung der Impulsbreite für die Kopplung (interfacing) des Signals PCS in Fig. 7 erfolgt proportional, da die Steigungs-Generatorschaltung 410 die Impulsbreite als i/e modifiziert, und zwar für Stromzunahmen, die zum Widerstand 708 gelangen. Somit ändert für Druckänderungen das Strömsignal PCS die Impulsbreite auf ähnliche Weise, wenn diese Kopplungselektronik (interface) verwendet wird. Normalerweise macht der Strom PCS keinen sehr großen Prozentsatz der Eingangsgröße zum Widerstand 708 aus und kann daher über die^neisten interessierenden Bereiche durch eine

BADORIGiNAL

lineare Steigung angenähert werden.

Zusammenfassend schafft die vorliegende Erfindung somit ein Steuersystem für das Luft/Brennstoffverhältnis einer Brennkraftmaschine mit einer Einheit zur Regelung des Luft/Brennstoffverhältnisses der Maschine in Abhängigkeit von Betriebsparametern der Maschine und eine Anordnung zur Korrektur des Luft/Brennstoffverhältnisses in Abhängigkeit von der interenen Abgasrückführung oder Rezirkulation. Diese Anordnung umfaßt dabei eine Vorrichtung 62 zur Feststellung der Druckdifferenz zwischen dem Ansaugrohr 18 und dem Abgasrohr 32 der Maschine und zur Erzeugung eines Differenzialdrucksignals, welches den Druckunterschied angibt; werter umfaßt die Anordnung eine Schaltung 66, die auf das Differenzialdrucksignal anspricht, um ein Druckkorrektursignal PCS zu erzeugen, und zwar als Funktion des Differenzialdrucksignals und um das Druckkorrektursignal PCS der Reguliereinheit 12 zuzuführen um dieser die Möglichkeit zu geben, noch weiter das Luft/Brennstoffverhältnis in Abhängigkeit von dem Druckkorrektursignal PCS zu regulieren bzw. einzustellen.

Obwohl einige bevorzugte Ausführungsbeispiele nach der vorliegenden Erfindung veranschaulicht und beschrieben wurden, ist es für den Fachmann offensichtlich, daß eine Reihe von Abwandlungen und Änderungen bei dem erläuterten System vorgenommen werden können, ohne dadurch den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Sämtliche aus der Beschreibung, den Ansprüchen und Zeichnungen hervorgehenden Merlanale und Vorteile der Erfindung, einschließlich konstruktiver Einzelheiten und räumlicher Anordnungen können sowohl für sich als auch in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.

BAD ORIGINAL]
SADORiGINAL- 030 047/0700

Claims

B4TENTy4Nl4*ILTE - BRQSE ^BROSE

D-8023 München-Pullach, Wiener Str 2; Tel. (089) 7 93 3d /1; Telex.5 21ί- 147-biosTa; Caries: JPJitenlibiis» München

Anmelderin: THE BENDIX CORPORATION, Executive Offices,

Bendix Center, Southfield, Michigan 48037, USA

Ihr Zeichen: _,__-. . Tag: , -.

Your ret.: 5808-A _Date: vln/ho

22. April 1980

PATENTANSPRÜCHE

1/ Steuersystem für das Luft/Brennstoffverhältnis einer Brennkraftmaschine mit einem Ansaugrohr und einem Abgasrohr, einer Einrichtung zur Regulierung des Luft/Brennstoffverhältnisses der Maschine in Abhängigkeit von wenigstens einem Betriebsparameter der Maschine, dadurch gekennzeichnet, daß das System folgende Einrichtungen und Merkmale aufweist:

Eine Einrichtung (62; 70, 72, 76) zur Feststellung der Druckdifferenz zwischen dem Ansaugrohr (18) und dem Abgasrohr (32) der Maschine und zur Erzeugung eines Differenzialdrucksignals (EMAP - IMAP), welches die genannte Druckdifferenz wiedergibt, und eine auf das Differenzialdrucksignal (EMAP - IMAP) ansprechende Einrichtung (66) zum Erzeugen eines Druckkorrektursignalc (PCS) als Funktion des Differenzialdrucksignals (EMAP IMAP), wobei die Reguliereinrichtung (12) auf das Druck-

ORtG(NAL INSPECTED 03CKH7/0700

korrektursignal (PCS) anspricht und das Luft/Brennstoffverhältnis der Maschine in Abhängigkeit von diesem Signal reguliert.
2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reguliereinrichtung (12) aus einer elektronischen Steuereinheit (12) besteht, die die von der Maschine angeforderte Brennstoffmenge auf der Grundlage der Luftdurchsatzmenge im Ansaugrohr (18) der Maschine reguliert.
3. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Brennstoff-Einspritzvorrichtung (48) vorgesehen ist, die durch die elektronische Steuereinheit (12) regulierbar ist, um eine steuerbare Brennstoffmenge in die Maschine einzuspritzen.
4. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Steuereinheit (12) die Brennstoffeinspritzvorrichtung (48) mit einem Impulsbreite-Signal (PWS) steuert oder reguliert, dessen Dauer die einzuspritzende Brennstoffmenge wiedergibt.
5. System nach den Ansprüchen 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckkorrektursignal (PCS) das Impulsbreite-Signal (PWS) proportional verändert.
6. System nach den Ansprüchen 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckkorrektursignal (PCS) das Impulsbreite-Signal (PWS) inkrementell verändert.
7. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl das Ansaugrohr (18) als auch das Abgasrohr (32) Drosselstellen (46, 58, 60; 46, 78, 80) enthält, welche. die Strömung durch diese Rohre in Abhängigkeit von Betriebszuständen-der Maschine verändern.

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8. System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Ansaugrohr (18) durch eine Drosselklappe (46) gesteuert bz\-:. gedrosselt ist.
9. System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Abgasrohr (32) durch eine Geräuschdämpfungseinrichtung (60) gedrosselt ist.
10. System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Abgasrohr (32) durch einen Katalysator-Wandler (58) gedrosselt ist.
11.' System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Abgasrohr (32) durch eine Turbine (78) eines Turboladers gedrosselt ist.
12. System nach den Ansprüchen 7 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Ansaugrohr (18) durch einen Rotor (80) des Turboladers gedrosselt ist.
13. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den Differenzialdruck feststellende Einrichtung (62; 70, 72, 76) einen Differenzialdruckfühler (62) mit einem ersten Druckeingang enthält, der strömungsmäßig mit dem Ansaugrohr (18) verbunden ist und mit einem zweiten Druckeingang, der strömungsmäßig mit dem Abgasrohr (32) verbunden ist, und daß der Differenzialdruckfühler (62) die seinen Eingängen zugeführten Druckwerte in ein elektrisches Signal (EMAP IMAP) umwandelt, welches die Druckdifferenz zwischen Ansaugrohr (18) und Abgasrohr (32) wiedergibt.
14. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den Differenzialdruck feststellende Einrichtung (62; 70, 72, 76) folgende Einrichtungen enthält: Einen ersten Druckfühler (70) mit einem Druckeingang, der strömungsmäßig mit dem Ansaugrohr (18) in Verbindung steht und der den zugeführten

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Druck in ein erstes elektrisches Signal umwandelt, welches den im Ansaugrohr (18) herrschenden absoluten Druck wiedergibt; einen zweiten Druckfühler (72) mit einem Druckeingang, der strömungsmäßig mit dem Abgasrohr (32) in Verbindung steht und der das zugeführte Drucksignal in ein zweites elektrisches Signal umwandelt, welches den im Abg'asrohr (32) herrschenden absoluten Druck wiedergibt; eine mit dem ersten und dem zweiten Druckfühler (70, 72) elektrisch verbundene Einrichtung (76), um die Differenz zwischen dem ersten und dem zweiten elektrischen Signal zu berechnen und um das Differenzialdrucksignal (EMAP - IMAP) zu erzeugen.
15· System nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die die Differenz berechnende Einrichtung (76) einen Differenzialverstärker (A2) mit einem nichtinvertierenden Eingangsanschluß enthält, der elektrisch mit dem ersten Druckfühler (70) verbunden ist, und mit einem invertierenden Eingangsanschluß, der elektrisch mit dem zweiten Druckfühler (72) verbunden ist. .
16. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die das Korrektursignal erzeugende Einrichtung (66) das Druckkorrektursignal (PCS) als lineare Funktion des Differenzialdrucksignals (EMAP - IMAP) erzeugt.
17. System nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckkorrektursignal (PCS) in Form eines Stromes erzeugbar ist, der eine lineare Funktion des Differenzialdrucksignals (EMAP - IMAP) ist.
18. System nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die das Korrektursignal erzeugende Einrichtung (66) einen Operationsverstärker (A4) und einen Transistor (314) enthält, daß der nichtinvertierende Eingangsanschluß des Operationsverstärkers (A4) das Differenzialdrucksignal (EMAP - IMAP) empfängt und daß der Ausgangsanschluß dieses

030047/Ö700 ._f!._v„,

ORIGINAL INSPECTED

Verstärkers elektrisch mit der Basis des Transistors (314) verbunden ist, während der Emitter des Transistors (314) eine Schwellenwertspannung über einen Steigungswiderstand (316) empfängt und mit dem invertierenden Eingangsanschluß des Operationsverstärkers (A4) über einen Rückkopplungswiderstand (312) verbunden ist, wobei der Kollektor des Transistors (314) den Ausgang für den Abgriff bzw. die Erzeugung des Druckkorrektursignals (PCS) bildet.

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