DE3036355C2 - Fühlersystem für den Ansaugluft-Druck bei einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Fühlersystem für den Ansaugluft-Druck bei einer Brennkraftmaschine

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Description

Die Erfindung betrifft ein Fühlersystem für den Ansaugluft-Druck bei einer Brennkraftmaschine mit einem mit dem Ansaugkrümmer verbindbaren Unterdruckfühler.
Es ist bekannt, die Motorlast bei Brennkraftmaschinen dadurch zu bestimmen, daß der Ansaugluft-Druck in dem Ansaugkrümmer mittels eines Unterdruckfühlers gemessen wird. In dem DE-GM 78 35 470 sind verschiedene Arten von Unterdruekfühlern angegeben, die mit dem Ansaugkrümmer verbunden sind und an denen ein elektrisches Meßsignal abgenommen werden kann, welches einem Steuersystem für die Brennkraftmaschine zugeführt wird.
Häufig werden Halbleiter-Unterdruckfühler ver wandt. Bei einem Halbleiter-Unterdruckfühler kann sich die Druck-Ausgangssignal-Kcnnlinic in Abhängigkeit von der Temperatur und/oder der Verwendungsdauer verändern. Dies hat zur Folge, daß man, wenn die die Änderungen der Kennlinie hervorrufenden Parameter nicht berücksichtigt werden, eine Druckmessung erhält die den tatsächlichen Verhältnissen nicht entspricht Damit wird dann die Bestimmung des Lastzustandes der Brennkraftmaschine fehlerhaft so daß keine richtige Steuerung durchgeführt werden kann.
Aus der DE-OS 27 46 105 ist eine Druckfühiereinrichtung bekannt, bei der zwei getrennte Druckfühier in ίο einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind. Eine Seite des einen Druckfühlers kann mit dem Ansaugkrümmer verbunden sein. Eine Seite des anderen Druckfühlers wird vom Atmosphärendruck beaufschlagt. Auf die jeweils anderen Seiten der beiden Druckfühler wirkt ein vorbestimmter Druck, welcher kleiner als der zu messende, im Ansaugkrümmer auftretende Druck ist. Die Druckfühler sprechen auf die auf ihre gegenüberliegenden Seiten ausgeübte Druckdifferenz an und erzeugen jeweils Signale, die den Wert für den Druck im Ansaugkrümmer und den Wert des Atmosphärendruckes anzeigen. Ein Differenzverstärker subtrahiert den Wert des Drucks im Ansaugkrümmer von dem Wert des Atmosphärendrucks und erzeugt ein die Differenz anzeigendes Signal. Da die beiden Druckfühler in dem gleichen Gehäuse angeordnet sind, kann davon ausgegangen werden, daß sie im allgemeinen auch die gleiche Temperatur aufweisen. Da der Ausgangsendwert bei dieser bekannten Fühlereinrichtung durch die Differenz zweier Drücke gebildet ist, könnte sich der durch eine temperaturbedingte Kennlinienverschiebung hervorgerufene Einfluß auf die einzelnen Meßwerte wegen der Differenzenbildung aufheben. Dies ist jedoch nur dann der Fall, wenn beide Unterdruckfühler bezüglich ihres Ausgangssignals ein identisches Temperaturverhalten aufweisen. Ferner ist erforderlich, daß der Einfluß einer Alterung auf die Kennlinie der Unterdruckfühler bei beiden Unterdruckfühlern gleich ist. Unterdruckfühler, welche ein derart übereinstimmendes Arbeitsverhalten aufweisen, sino teuer, da sie entweder äußerst kleine Herstellungstoleranzen aufweisen müssen, oder aber nur durch Ausmessen der einzelnen Druckfühier aus einer großen Anzahl aufgefunden werden können.
Aus der DE-AS 16 48 574 ist eine Meßeinrichtung bekannt, bei der ein piezoelektrischer Druckwandler über ein Umschaltventil mit einer Druckleitung, die beispielsweise an eine Brennkraftmaschine angeschlossen ist, oder mit der umgebenden Atmosphäre verbindbar ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Fühlersystem der eingangs genannten Art anzugeben, mit dem unabhängig von den Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine eine zuverlässige Information über den Ansaugluftdruck erhalten werden kann.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß vorgesehen sind eine zwischen dem Ansaugkrümmer und dem Unterdruckfühler angeordnete Schalteinrichtung, durch die dem Unterdruckfühler wahlweise Ansaugluft-Druck oder Atmosphärendruck zuführbar bo ist, ein Kofrekturbcfchlgencraior zum Erzeugen eines Korrekuirbefehls, welcher der Schalleinrichtung zuführbar ist, wodurch der Unterdruckfühler mit Atmospharendruck beaufschlagbar ist. eine Speichereinrichtung, in der beim Vorliegen des Korrektursignals das b5 Ausgangssignal des Untcrdruckfühlers bei Atmosphärendruck speicherbar ist. und eine Korrektureinrichtung, der das Ausgangssignal des Untcrdruckfühlers bei Ansaugluft-Druck zugeführt wird und in der der Unier-
schied zwischen dem in der Speichereinrichtung gespeicherten Ausgangssignal des Unterdruckfühlers bei Atmosphärendruck und dem jeweils vorliegenden Ausgangssignal des Unterdruckfühlers bei Ansaugluft-Druck bestimmbar ist
Mit dem erfindungsgemäßen Fühlersystem läßt sich, obgleich nur ein einziger Unierdruckfühler vorgesehen ist, eine zuverlässige Information über den Ansaugluft-Druck unabhängig von auf den Unterdruckfühler wirkenden Einflußgrößen wie z. B. Temperaturänderungen und Änderungen aufgrund von Alterung, welche zu Fehlern führen, erhalten. Dadurch, daß immer dann, wenn ein Korrektursignal erzeugt wird, der Unterdruckfühler mit Atmosphärendruck beaufschlagt und das dabei erzeugte Ausgangssignal gespeichert wird, werden Änderungen der Druck-Ausgangssignal-Kennlinie laufend berücksichtigt. Die durch beispielsweise Temperaturänderungen hervorgerufene Änderung des Ausgangssignals tritt in gleicher Weise sowohl beim Messen des Atmosphärendruckes als such bei der im wesentlichen zur gleichen Zeit erfolgenden Bestimmung des Druckes im Ansaugkrümmer auf, so daß die temperaturbedingte Änderung des Ausgangssignals durch Subtraktion des Signalwertes für den Druck im Ansaugkrümmer von dem Signalwert bei Atmosphärendruck aufgehoben wird.
Weder an den Unterdruckfühler noch an die Schalteinrichtung, durch die dem Unterdruckfühler wahlweise Ansaugluft-Druck oder Atmosphärendruck zugeführt wird, sind besondere Anforderungen in bezug auf die Herstellungstoleranzen zu stellen.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigt
F i g. 1 eine schematische, diagrammartige Darstellung einer Ausführungsform eines Fühlersystem nach der Erfindung bei dem ein Halbleiter-Unterdruckfühler eingesetzt ist,
F i g. 2 eine grafische Darstellung der Änderung der Kennlinie des Unterdruckfühlers, und
F i g. 3 eine Darstellung von Signalkurven, die an verschiedenen Verbindungspunkten des Fühlersystenis gemäß Fig. 1 erhalten '.verden.
In Fig. 1 ist ein Fühlersystem für den Ansaugluft-Druck dargestellt, welches einen Unterdruckfühler und eine Korrektureinrichtung zum Korrigieren des Ausgangssignals des Unterdruckfühlers umfaßt. Die Ansaugluft wird in einen Motorzylinder 10 durch einen Luftansaughanal und einen Ansaugkrümmer 12 eingebracht. Ein Treibstoffeinspritzventil 14 ist in dem Ansaugkrümmer vorgesehen. Dieses spritzt Treibstoff in den Ansaugkrümmer ein, um ein Luft-Treibstoff-Gemisch zu schaffen. Ein Magnetventil 16 ist mit dem Ansaugkrümmer 12 über einen Unterdruckkanal 18 verbunden. Das Magnetventil 16 weist zwei Kammern 20 und 22 auf, die durch eine Membran 21 von einander getrennt sind. Die Kammer 20 ist über den Unterdruckkanal 18 mit dem Ansaugkrümmer 12 verbunden. Die Kammer 22 ist über eine öffnung 24 zur Atmosphäre hin offen.
Das Magnetventil 16 ist über einen Kanal 28 mit einem Halbleiter-Unierdruckfühler 26 verbunden. An der einem Ventilsitz 32 in dem Magnetven.il 16 gegenüberliegenden öffnung des Kanals 28 ist ein bewegliches Ventilelement 30 vorgesehen. Eine Feder 31 drückt das bewegliche Ventilelement 30 von dem Ventilsitz 32 fort und zwar bei der Darstellung gemäß F i g. 1 nach unten. Die Feder 31 bestimmt die Anfangsstellung des beweglichen Ventilelementes, in der die auf seine beiden Seiten wirkenden Kräfte ausgeglichen sind. Wenn eine Magnetspule 33 erregt wird, wird das bev/egliche Ventilelement 30 in Richtung auf den Ventilsitz 32 bewegt, wodurch eine Verbindung zwischen der Kammer 22 und dem Kanal 28 hergestellt wird. Somit kann dem Halbleiter-Unterdruckfühler 26 durch das Magnetventil 16 ίο wahlweise Ansaugluft-Druck oder Atmosphärendruck zugeführt werden.
Obwohl bei dieser Ausführungsform eines Fühlersystems ein Halbleiter-Unterdruckfühler vorgesehen ist, kann auch ein anderer, geeigneter Unterdruckfühler eingesetzt werden.
Wenn die Temperatur der Ansaugluft relativ stark zunimmt oder der Motor während einer relativ langen Zeitdauer betrieben wird, ändert sich die Druck-Ausgangssignal-K.ennlinie des Unterdruckfühlers, wie es in F i g. 2 gezeigt ist In F i g. 2 stellt die aufgezogene Gerade A die Druck-Äusgangssignai-Kennliiiie des Unterdruckfühlers bei normalen Verhältnissen und die unterbrochene Gerade B die Druck-Ausgangssignal-Kennlinie des Unterdruckfühlers bei veränderten Verhältnissen, wie τ B. bei einer höheren Temperatur dar. In beiden Fällen besteht jeweils eine lineare Beziehung zwischen dem Ausgangssignal des Unterdruckfühlers und dem Ansaugluft-Druck und die sich ändernde Größe ist im wesentlichen die gleiche. Betrachtet man nämlich den Ausgangssignalwert x„ des Fühlers bei Atmosphärendruck und den Ausgangssignalwert χ des Unterdruckfühlers, wenn ein Unterdruck ρ vorliegt, jeweils bei erhöhten Temperaturbedingungen und bei normalen Bedingungen, so ist der Unterschied xo—χ der Ausgangssignalwerte bei erhöhten Temperaturbedingungen im wesentlichen der gleiche wie der Unterschied a„—a der Ausgangssignalwerte bei normalen Verhältnissen, wobei sich hier au und a auf die Signalwert·; bei Atmosphärendruck und bei dem Unterdruck ρ bei normalen Verhältnissen beziehen. Eine Speichereinrichtung 34 ist mit dem Unterdruckfühler 26 verbunden und erhält das von diesem erzeugte Ausgangssignal.
Wenn die Temperatur der Ansaugluft einen vorbestimmten Wert überschreitet und/oder der Verbremnungsmolor während einer relativ langen Zeitdauer in Betrieb ist, wird Atmosphärendruck oder Ansaugluft-Druck wahlweise dem Unterdruckfühler zugeführt, um den Unterschied zwischen den dabei am Unterdruckfühler auftretenden Ausgangssignalwerten zu bestimmen. Die Speichereinheit 34 ist mit einem Korrekturschaltkreis 36 verbunden, welcher wiederum auch mi:t dem Unterdruckfühler 26 verbunden ist, um dessen Aus;-ga.igSMgnal zu erhalten. Das dem Korrekturschaltkreis 36 zugeführte Ausgangssignal des Fühlers wird auf der Basis des von der Speichereinheit 34 gespeicherten Signalwertes korrigiert, wie es weiter unten noch beschrieben wird. Das korrigierte Ausgangssignal des Fühlers wird einem Steuerschaltkreis 38, beispielsweise einem Steuerschaltkreis für die Treibstoffeinspritzung bo als Steuergröße zugeführt.
Bei der bevorzugten und hier beschriebenen Ausführungsform wird der Korrekturbefehl zum Durchführen des Korrekturvorganges an dem Ausgangssignal des Unterdruckfühleis d.τη Magnetventil 16 zugeführt. In Μ Abhängigkeit von dem Korrekturbefehl wird die Magnetspule 33 erregt, um eine Verbindung zwischen der Kammer 22 und dem Kanal 28 herzustellen. Wenn das Magnetventil 16 erregt und deshalb dem Unterdruck-
fühler 26 Atmosphärendruck zugeführt wird, wird der in dem Ansaugkrümmer vorliegende Ansaugluft-Druck dem Unterdruckfühler nicht zugeführt. Der an die Magnetspule 33 gegebene Korrekturbefehl wird auch dem Korrekturschaltkreis 36 zugeführt, der beim Vorliegen des Korrekturbefehls derart angesteuert wird, daß das in ihm vorliegende, korrigierte Ausgangssignal des Unterdruckfühlers gehalten wird. Das gehaltene Ausgangssignal des Unterdruckfühlers wird dann dem Steuerschaltkreis 38 zugeführt, in
Zu diesem Zeitpunkt wird das Zeitintervall zum Durchführen des Korrekturvorganges bestimmt, so daß der gehaltene Wert des Fühlcrsignals nicht wesentlich durch den tatsächlichen Ansaugluft-Druck verändert wird. Beim Korrekturvorgang erzeugt der Unterdruckfühler ein Ausgangssignal, welches dem zugeführten Atmosphärendruck entspricht. Bei der praktischen Anwendung wird somit der Korrekturb?fch! dem Magnetventil 16 und dem Korrekturschaltkreis 36 durch Einschalten des Zündungsschalters zugeführt und während einer im wesentlichen kurzen Zeitdauer aufrechterhalten.
Die Arbeitsweise des vorhergehend beschriebenen Fühlersystems wird im folgenden näher unter Bezugnahme auf die Signalzeitdiagramme beschrieben, die in F i g. 2 dargestellt sind. In F i g. 3 bezeichnet D ein Zeitdiagramm der Korrekturbefehle D\ und Ch. Beim Einschalten des Zündungsschalters werden die Korrekturbefehle D\ und Di Hern Magnetventil 16 zugeführt, um dieses zu erregen. Die Erregungsdauer des M;ignetvcn- jo tils 16 entspricht der Impulsbreite des Korrekturbefehls. Während des Zeitintervalles, während dessen das Magnetventil 16 erregt ist. nimmt der Wert des Ausgangssignals E schnell zu. In der Speichereinheit 34 wird nun der Wert des Ausgangssignals des Unterdruckfühlers gespeichert, welcher von dem nun mit Atmosphärendruck beaufschlagten Unterdruckfühler erzeugt wird.
Der Wert des Ausgangssignais £des Unterdruckfühlers, weiches erzeugt wird, wenn der Unterdruckfühler 26 mit dem Ansaugkrümmer verbunden ist, wird dem Korrekturschaltkreis 36 zugeführt.
Gleichzeitig wird der in der Speichereinheit gespeicherte Wert F, der dem Ausgangssignalwert des Unterdruckfühlers bei Atmosphärendruck entspricht, ebenfalls dem Korrekturschaltkreis 36 zugeführt, um den Unterschied zwischen diesen beiden Werten, nämlich Xo-χ zu bestimmen. Aufgrund dieses bestimmten Unterschiedes wird der Ausgangsendweri G des Korrckturschaltkreises 36 festgelegt, welcher dem Steuerschaltkreis 38 zugeführt wird. Gemäß F i g. 3 wird der Wen. C auf einem Wert unmittelbar vor Auftreten des Korrekturbefehls D1, D2 gehalten.
Es ergibt sich somit, daß das von dem Halbleiter-Unterdruckfühler erzeugte Ausgangssignal in zufriedenstellender Weise und effektiv korrigiert wird. Dies hat eine große Genauigkeit des Steuervorganges der Brennkraftmaschine zur Folge, der durch die Steuerschaltkreise durchgeführt wird, wie z. B. einen Steuerschaltkreis für die Treibstoffeinspritzung.
eo
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
65

Claims (5)

Patentansprüche:
1. Fühlersystem für den Ansaugluft-Druck bei einer Brennkraftmaschine mit einem mit dem Ansaugkrünimer verbindbaren Unterdruckfühler, dadurch gekennzeichnet, daß vorgesehen sind eine zwischen dem Ansaugkrümmer (12) und dem Unterdruckfühler (26) angeordnete Schalteinrichtung (16), durch die dem Unterdruckfühler (26) wahlweise Ansaugluft-Druck oder Atmosphärendruck zuführbar ist, ein Korrekturbefehlgenerator zum Erzeugen eines Korrekturbefehls (Dx; Cb), welcher der Schalteinrichtung (16) zuführbar ist, wodurch der Unterdruckfühler (26) mit Atmosphärendruck beaufschlagbar ist, eine Speichereinrichtung (34), in der beim Vorliegen des Korrektursignals das Ausgangssignal (xo) des Unterdruckfühlers (26) bei Atmosphärendruck speicherbar ist, und eine Korrektureinrichning (36), der das Ausgangssignal (x) des Unterdruckfühlers (26) bei Ansaugluft-Druck zugeführt wird und in der der Unterschied zwischen dem in der Speichereinrichtung (34) gespeicherten Ausgangssignal (xo) des Unterdruckfühlers (26) bei Atmosphärendruck und dem jeweils vorliegenden Ausgangssignal (x) des Unterdruckfühlers (26) bei Ansaugluft-Druck bestimmbar ist
2. Fühlersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung (16) ein Magnetventil ist
3. Fühlersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der«Korrektjrbefehlgenerator in Abhängigkeit vom Anschalten des Zündungsschalters des Motors betreibbar ist.
4. Fühlersystem nach Anspruch 2 oder 3. dadurch gekennzeichnet, daß der Korrekturbefehl ein Impulssignal (D\; Di) mit einer Impulsbreite ist, welche ein Erregungszeitintervall für die Schalteinrichtung (16) festlegt, während dessen Atmosphärenluft dem Unterdruckfühler (26) zuführbar ist.
5. Fühlersystem nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Korrektureinrichtung (36) der Wert des Ausgangssignals des Unterdruckfühlers (26) haltbar ist, den das Ausgangssignal unmittelbar vor der Erzeugung des Korrekturbefehls (D1; D2) aufweist, und daß der gehaltene Wert während der Dauer des Korrekturbefehls gehalten wird.
DE3036355A 1979-09-27 1980-09-26 Fühlersystem für den Ansaugluft-Druck bei einer Brennkraftmaschine Expired DE3036355C2 (de)

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