DE3207394A1 - Steuereinrichtung in verbindung mit einem luftmassensensor einer brennkraftmaschine - Google Patents

Description

R. 17673

23.2.1982 Mü/Pi

ROBERT BOSCH GMBH, TOOO STUTTGART 1

Steuereinrichtung in Verbindung mit einem Luftmassensensor einer Brennkraftmaschine

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Steuereinrichtung für den Freibrennvorgang eines Hitzdrahtes in einem Konstanttemperatur-Anemometer nach der Gattung des Hauptanspruchs. Bekannt ist aus der DE-OS 27 50 050 ein Luftmassensensor nach dem Prinzip eines Konstanttemperatur-Anemometers, dessen Hitzdraht zu Reinigungszwecken nach jedem Meßzyklus freigebrannt wird. Dies geschieht bei der bekannten Einrichtung mittels einer starken Brückenverstimmung und dem daraus resultierenden hohen Stromfluß. Diese Freibrennvorgänge stellen eine hohe Belastung für den Hitzdraht dar. Zur Senkung dieser Belastung wurde auch bereits die Reduzierung der Anzahl der Freibrennvorgänge vorgeschlagen,

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SO daß nicht mehr nach jedem Meßzyklus, sondern nur 2.B. nach einer bestimmten Anzahl von Meßzyklen ein derartiges Freibrennen stattfindet. Wenn auch diese bekannten Einrichtungen in der Regel zufriedenstellende Ergebnisse liefern können, so ergeben sich doch im praktischen Betrieb gelegentlich Probleme.

Das Freibrennen von Rückständen auf Hitzdrähten geschieht bei Temperaturen von z.B. 1050 Grad C. Der Freibrennvorgang dauert etwa 1 Sekunde. Wird der Freibrennvorgang nach Ende eines Meßzykluses, d.h. bei ruhender Brennkraftmaschine eingeleitet, so kann dies bei betriebswarmen Motor zur Entzündung der aus dem Saugrohr aufsteigenden Dämpfe führen. Als Folge davon ergibt sich eine unkontrollierte Temperaturerhöhung am Hitzdraht, was wiederum zu dessen Zerstörung führen kann.

Vorteile der Erfindung

Mit der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung mit den Merkmalen des Hauptanspruchs wird sichergestellt, daß die Entzündung von Benzindämpfen im Umfeld des Hitzdrahtes erkannt wird und entsprechende Gegenmaßnahmen eingeleitet werden können.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich in Verbindung mit den Unteransprüchen aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles.

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-H- Zeichnung

Ausführungsbeispiele'der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben und erläutert. Es zeigen Figur 1 die prinzipielle Anordnung eines Luftmassensensors im Luftansaugrohr einer Brennkraftmaschine, Figur 2 den Strom durch den Hitzdraht während der Freibrennzeit, Figur 3 zwei Flußdiagramme zum Erkennen einer möglichen Eigenentzündung des Gemischs und Figur h ein Ausführungsbeispiel in analoger Schaltungstechnik der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung.

Beschreibung des Ausführungsbeispieles

Figur 1 zeigt in grobschematischer Darstellung das Luftansaugrohr einer gemischverdichtenden Brennkraftmaschine mit den Elementen Hitzdraht, Luftmassensensor, zentrales Einspritzventil und Drosselklappe. Im einzelnen besteht folgender Aufbau. Im Luftansaugrohr 10 ist stromaufwärts eines Einspritzventils 11 ein Hitzdraht 12 eines Luftmassensensors angeordnet. Das Einspritzventil 11 spritzt Kraftstoff in den Bereich des Umfangs einer Drosselklappe 13 und das entstehende Gemisch gelangt letztlich über das brennkraftmaschinenseitige Ende 1 U des Saugrohrs zu den einzelnen, nicht dargestellten Zylindern.

Wenn dieses Ausi'ührungsbeispiel von Figur 1 auch den Hitzdraht 12 im Luftansaugrohr 10 selbst zeigt, so sind doch auch Lösungen möglich, den Hitzdraht z.B. in einem Bypaßkanal unterzubringen, um die Verschmut-

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zungsgefahr noch weiter zu verringern. Figur 1 macht auch das Problem der möglichen Eigenentzün- · düngen des Gemischs im Saugrohr deutlich. Werden nämlich nach Ende eines Meßzykluses, was dem Abstellen der Brennkraftmaschine gleichkommt, nicht die letzten Gemischbestandteile über die Zylinder abgesaugt, dann besteht die Gefahr, daß aufgrund der warmen Saugrohrwände Benzindämpfe aufsteigen und in den Bereich des Hitzdrahtes 12 gelangen. Wird dieser Hitzdraht dann noch zum Freibrennen auf eine Temperatur von über 1000 Grad erhitzt, dann können sich diese Dämpfe entzünden und letztlich den Hitzdraht 12 zerstören.

Figur 2 zeigt den typischen Verlauf des Stromes durch den Hitzdraht während des Freibrennens. Zu Beginn des Freibrennens steigt der Strom stark . bis zu einem Maximalwert an, er fällt dann zuerst etwa linear und dann abrupt ab, um sich bis zum Ende des Freibrennvorganges auf einen bestimmten Wert zu stabilisieren. Es hat sich nun gezeigt, daß dieser Stromverlauf bei Auftreten von Eigenentzündungen des Gemisches Änderungen erfährt und diese Änderungen werden beim Gegenstand der Erfindung systematisch ausgewertet und entsprechend der Freibrennvorgang gesteuert.

Zwei Änderungen im Stromdiagramm nach Figur 2 treten besonders deutlich hervor. Die erste betrifft eine Verkürzung der Zeitdauer relativ hohen Stromes durch den Hitzdraht (siehe 1.), und die zweite eine Stromabsenkung unter einen bestimmten Wert während der Freibrennphase, (siehe 2.)

Mittels der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung werden diese Stromverläufe erfaßt und zur Steuerung der Unterbrechung des Freibrennvorganges herangezogen.

Nach den "bisherigen Erkenntnissen läßt sich der starke Stromabfall während der Freibrennphase infolge einer Eigenentzündung des Gemischs meßtechnisch am einfachsten erfassen. Bin Flußdiagramm hierzu zeigt Figur Nach dem Start des Freibrennens 20 wird eine bestimmte Zeitdauer 21 des Freibrennvorganges eingestellt. Der Freibrennvorgang 22 beginnt und es stellt sich ein bestimmter Freibrennstrom 23 ein, der als Spannung z.B. an einem Meßwiderstand erfaßt wird. Bleibt der Hitzdrahtstrom oberhalb eines bestimmten Schwellwertes, dann wird in den Freibrennvorgang nicht eingegriffen und er läuft während der eingestellten Zeitdauer ab. Unterschreitet der Hitzdraht strom jedoch einen bestimmten Wert, was gleichbedeutend ist mit einer bestimmten Spannungsabsenkung, dann wird dies als Indiz einer Eigenentzündung gewertet und der Freibrennvorgang über einen Stop-Eingang 25 des Blocks 21 für die Freibrennzeitdauer beendet.

Wesentlich ist somit beim Flußdiagramm nach Figur 3a das Erfassen des Stromes durch den Hitzdraht und dessen Auswertung zum Feststellen einer Eigenentzündung des Gemischs.

Figur 3b zeigt den entsprechenden Teil des Flußdiagramms bei Auswertung der Zeitdauer ta, während der zu Beginn der Freibrennzeit ein relativ hoher Strom durch den Hitzdraht fließt. Im Falle der Eigenent-

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zündung ist diese Zeitdauer ta kurzer als ohne Eigenentzündung, Über die Abfrage auf einen Mittelwert to läßt sich somit Feststellen, ob eine Eigenentzündung aufgetreten ist. In diesem Fall wird dann ebenfalls der Freibrennvorgang abgebrochen.

Im Hinblick auf eine mögliche Rechnersteuerun'g des Freibrennvorganges zeigt Figur 3 zwei Flußdiagramme. Eine entsprechende Programmierung stellt für den Fachmann auf diesem Gebiet kein Problem dar.

Für den Fall einer analogen Schaltungsrealisierung zeigt Figur k ein Prinzipschaltbild der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung. Sie weist zwei Eingangsklemmen 30 und 31 auf. Über die erste Eingangsklemme 30 gelangt ein Trigger-Impuls für das Starten des Freibrennvorganges zur Steuereinrichtung. Am zweiten Eingang 31 liegt ein den Stromfluß durch den Hitzdraht wiedergebendes Spannungssignal Um an. Dem Eingang 30 ist eine erste monostabile Kippstufe 32 nachgeschaltet, die einen Zeitsteuereingang 33 und einen Rücksetzeingang 3^ aufweist. Der invertierende Ausgang Q der monostabilen Kippstufe 32 ist über einen Widerstand 35 zur Basis eines pnp-Transistors 36 geführt, der emitterseitig mit einer Plus-Leitung 37 in Verbindung steht und dessen Kollektor über einen Widerstand 38 an Masse liegt. Eine Ausgangsklemme 39 ist unmittelbar mit dem Kollektor dieses Transistors 36 verbunden.

Die Eingangsklemme 31 steht mit dem Plus-Eingang eines Vergleichers ^O in Verbindung, dessen Minus-Eingang das Potential eines Spannungsteilers aus

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zwei Widerständen U1 und hS zwischen den Betriebsspannungsleitungen zugeführt erhält. Ausgangsseitig ist der Vergleicher kO über eine Umkehrstufe U3 mit einer zweiten monostabilen Kippstufe U2 verbunden, deren Q-Ausgang mit dem Rücksetzeingang 3^· der monostabilen Kippstufe 32 in Verbindung steht. Rücks.etzbar ist die zweite monostabile Kippstufe h2 mittels des Signals am Ausgang Q der ersten Kippstufe 32, das über einen Spannungsteiler aus zwei Widerständen Uli und U5 an den Rücksetz-Eingang der monostabilen Kippstufe k2 anlegbar ist.

Die Wirkungsweise der in Figur h dargestellten Schaltungsanordnung ist wie folgt:

Mittels des Triggerimpulses am Eingang 30 wird die monostabile Kippstufe 32 in ihrem instabilen Zustand geschaltet, was einer Spannungsabsenkung am Q-Ausgang entspricht. Infolgedessen steuert der nachfolgende Transistor 36 durch und an der Ausgangsklemme 39 zeigt sich ein Sprung auf ein positives Potential. Nun beginnt die Auswertung des Stroms durch den Hitzdraht über das Spannungssignal Um am Eingang 31. Solange dieser Spannungswert oberhalb etwa 3,5 Volt liegt, bzw. weniger als etwa 0,3 Volt unterhalb der Spannung beim Freiglühen am Meßwiderstand,

, bleibt die nachfolgende monostabile Kippstufe k2 wegen des zwischengeschalteten Inverters Ii 3 nicht getriggert und als Folge davon wird der Rücksetz-Eingang 3h der Kippstufe 32 nicht mit einem entsprechenden Rücksetz-Signal beaufschlagt. Sinkt die Spannung Um an der Eingangsklemme 31 unterhalb des Schwellwertes, dann erfolgt die Triggerung der nachfolgenden monostabilen Kippstufe k2 und die erste

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monostabile Kippstufe 32 wird zurückgesetzt, was wiederum das Sperren des nachfolgenden Transistors 36 nach sich zieht. Als Folge davon wird der Freibrennvorgang unterbrochen, so daß der Hitzdraht nicht mehr der Doppelbelastung aus Freibrennvorgang und willkürlicher Gemischverbrennung am Hitzdraht ausgesetzt ist.

Es hat sich gezeigt, daß dieses gezielte Abbrechen des Freibrennvorganges im Falle einer Brennstoffentzündung zu einer wesentlichen Standzeitverbesserung des Hitzdrahts 12 führt.

Die in Figur k eingezeichnete Signalverbindung über den Widerstand kh zum Rücksetz-Eingang der zweiten monostabilen Kippstufe k2 dient dazu, die Schaltungsanordnung außerhalb des Freibrennvorganges in definierten Zuständen zu halten.

Claims (8)

1. s. 17 δ 7 a

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   ROBERT BOSCH GMBH, TOOO STUTTGART 1

   Ansprüche

   1 /) Steuereinrichtung in Verbindung mit einem Luftmassensensor einer Brennkraftmaschine für den Freibrennvorgang eines Hitzdrahts in einem Konstanttemperatur-Anemometer, mit einer Schalteinrichtung zur verhältnismäßig kurzzeitigen Stromerhöhung durch den Hitzdraht abhängig von Betriebskenngrößen, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zum Erfassen einer selbständig ablaufenden Temperaturerhöhung (z.B. infolge einer Eigenentzündung oder katalytischen Verbrennung von Gemisch am Hitzdraht) vorhanden sind, und davon abhängig der Verlauf eines Freibrennsignals steuerbar ist.
2. 2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der wertmäßige Verlauf des Stromes durch den Hitzdraht bzw. einem davon abgeleiteten Spannungssignal zur Steuerung des Freibrennvorganges ausgewertet wird.
3. 3. Steuereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß während des Freibrennvorganges ein SoIl-Istwertvergleich eines Strom- bzw. Spannungssignals stattfindet.
4. k. Steuereinrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß der Vergleichspannungswert etwa 3,5 Volt beträgt oder etwa 0,3 Volt unterhalb der Spannung beim Freiglühen am Meßwiderstand.
5. 5. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zeitliche Verlauf des Stromes durch den Hitzdraht bzw. einem davon abgeleiteten Spannungssignal zum Steuern des Freibrennvorganges ausgewertet wird.
6. 6. Steuereinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer bestimmten Zeitunterschreitung einer Phase relativ hohen Stromes der Freibrennvorgan'g unterbrochen wird.
7. 7. Steuereinrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis k, dadurch gekennzeichent, daß mittels eines Triggersignals für den Freibrennvorgang ein erstes rücksetzbares Zeitglied geschaltet wird, dessen Ausgangssignal den Freibrennvorgang in seiner Dauer bestimmt, ein Strom- bzw. Spannungsvergleich bezüglich der Signalverhältnisse am Hitzdraht in einem Komparator (ko) stattfindet und abhängig vom Ausgangssignal dieses Vergleichers (Uo) das Zeitglied (32). rücksetzbar ist.

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8. 8. Steuereinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Vergleicher (ko) und Rückset z·- Eingang (3^) des Zeitgliedes (32) ein getrenntes Zeitglied (U2) angeordnet ist.