DE3224834A1

DE3224834A1 - Messeinrichtung und -verfahren fuer die motoransaugluft

Info

Publication number: DE3224834A1
Application number: DE19823224834
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Yokohama Kanagawa Kobayashi
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1981-07-03
Filing date: 1982-07-02
Publication date: 1983-01-27
Also published as: JPS586225U; GB2103367B; GB2103367A; US4457166A

Description

Die vorliegende Erfindun-σ betrifft eine Meßeinrichtunq für die Ansauqluft eines Motors, und insbesondere eine solche Einrichtung, welche eine Karman-Wirbel-Luftströmunqsmeßeinrichtunq verwendet.

Bei einem herkömmlichen, elektronisch aesteuerten bzw. qereqelten Verbrennungsmotor mit Treibstoffeinspritzung lieqt ein Weq zur Messuna der Ansaualuftströmuna in den Motor hinein in der Verwendung einer Karman-Wirbel-Luftströmunasmeßeinrichtuna. Die Ansaugluftströmung, die von der Karman-Strömungsmeßeinrichtung gemessen wird, wurde verwendet, um ein Treibstoffeinspritzventil anzusteuern, um die eingespritzte Treibstoffmenge in Übereinstimmung mit der Ansaugluftströmung zu steuern bzw. zu regeln. In diesem Fall umfaßt die Karman-Wirbel-Luftströmungsmeßeinrichtung ein Paar Heißdraht-Wirbelfühler, welche Wirbelsignale erzeugen, die dann von einem Wellenform- bzw. Sinusform-Umformer umgeformt werden. Die mittlere Anzahl der ungeformten Karman-Wirbel-Signalimpulse, die innerhalb von 720° der Kurbelwinkeldrehung auftreten, wird unter Bezugnahme auf vier aufeinanderfolgende 180°-Kurbelwinkel-Signalimpulse errechnet. Die Frequenz des Karman-Wirbel-Signals wird aus der Anzahl der Karman-Wirbel-Signalimpulse

und der Motordrehzahl errechnet.

Unter bestimmten Motorbetriebsbedingungen allerdings, und zwar insbesondere, wenn das Drosselventil voll geöffnet ist und deshalb verhältnismäßig große

Schwankungen in der Ansaugluftströmung stattfinden, war die errechnete Ansaugluftströmung größer als die tatsächliche Ansaugluft, und zwar infolge von zeitlichen Verzögerungen, die in der digitalen Art der Strömungsmeßeinrichtung liegt.

Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Ansaugluft-Strömunqsmeßeinrichtung zu finden, welche Systemfehler verringert, die der Karman-Strömungsmeß-

einrichtung anhaften und dann auftreten/ wenn Schwankungen in der Ansaugluftströmung stattfinden.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die gemessene Anzahl der Karman-Wirbel innerhalb eines bestimmten Kurbelwinkels bei bestimmten Betriebsbedingungen um eine geeignete Anzahl verringert, bei welchen das Drosselventil voll offen ist und die Schwankungen der Ansaugluft infolge der vollen Öffnung des Drosselventils verhältnismäßig stark sind, um die Berechnungen der Ansaugluftströmung zu korrigieren.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen bevorzugter

Ausführungsbeispiele näher beschrieben. 15

Fig. 1 zeigt Kurbelwinkel-Signalimpulse und Karman-Signalimpulse.

Fig. 2 ist ein Diagramm der Zuordnung zwischen

der mittleren Karman-Wirbel-Frequenz und

^u der Ansaugluftströmung einer Karman-Wirbel-

Strömungsmeßeinrichtung.

Fig. 3 ist ein Diagramm des Zusammenhangs zwischen der Ansaugluftströraung und dem Kurbelwinkel, und zwar sowohl infolge der Messungen durch die Karman-Wirbel-Strömungsmeßeinrichtung als auch die tatsächlichen Werte.

Fig. 4 ist ein Blockschaltbild eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.

Fig. 5 ist eine schematische Schaltung der Karman-

Wirbel-Strömungsmeßeinrichtung. Fig. 6 ist ein Ablaufdiagramm des durch eine

Steuereinheit der Fig. 4 durchgeführten

Prozesses.
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Fig. 7 ist ein Ablaufdiagramm eines anderen

Prozesses, der durch die Steuereinheit der Fig. 4 durchgeführt wird. Fig. 8 ist ein schematisches Blockschaltbild der

Einrichtung der vorliegenden Erfindung.

Fig. 9 ist ein Ablaufdiagramm eines weiteren

Prozesses, der durch die Steuereinheit der

Fig. 4 ausgeführt wird. 5

Um das Verständnis der vorliegenden Erfindung zu erleichtern, wird der oben erwähnte Stand der Technik detaillierter im Hinblick auf die Zeichnungen beschrieben. Figur 1 zeigt die Daten, die experimentell

*° erhalten wurden, wenn das Drosselventil voll offen ist und die Motordrehzah] 2400 niin"^ beträgt. Zwei paarweise angeordnete Heißdraht-Wirbel-Meßfühler einer Karman-Wirbel-Meßeinrichtung stellen die Änderungen in der Luftströmung zum Motor hin fest und geben Signale a

¹^ und b ab. Diese Signale a und b werden differentiell durch einen Wellenform-Umformer behandelt, so daß ein umgeformtes Signal c erzeugt wird. Die Anzahl umgeformter Signalimpulse c ist über den Zeitraum gemittelt, in welchem vier aufeinanderfolgende 180°-Kurbelwinkel-

Signalimpulse d eingegeben werden. Die mittlere Anzahl der umgeformten Signalimpulse und die vorliegende Motordrehzahl werden verwendet, um die Frequenz der Karman-Wirbelbildung zu errechnen.

Wenn allerdings das Drosselventil voll offen ist, dann liegt die Tendenz vor, daß die errechnete Ansaugluftströmung größer ist als die tatsächliche Ansaugluftströmung, Weis zu einem Systemfehler führt, wie er in Fig. 2 gezeigt i;;t.. In Fig. 2 zeigt die gestrichelte

Linie den Zusammenhang zwischen der mittleren Ansaugluftströmung, die aus dem mittleren Treibstoffverbrauch errechnet ist oder aus dem Ausgang einer Laminar-Luftströmungsmeßeinrichtung gemessen wurde, und der errechneten Karman-Wirbelfrequenz, wobei die stationäre

Strömung gegenüber der Wirbelfrequenzcharakterstik der Karman-Wirbel-Meßeinrichtung aufgetragen wurde. Die von den eingekreisten Punkten dargestellten Daten zeigen die tatsächlichen Werte der mittleren Karman-

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frequenz gegenüber der mittleren Ansaugluftströmung, wenn das Drosselventil weit offen ist. Dies zeigt, daß bei voll geöffnetem Drosselventil die gemessenen Wirbelfrequenzwerte gegenüber den tatsächlichen Werten versetzt sind. Wenn die Motordrehzahl der Darstelluna entspricht und der Ansauaunterdruck 100 oder 50 mmHg beträat. dann ist die Karman-Wirbel-Strömunasmeßeinrichtung durchaus genau, während dann, wenn das Drosselventil voll offen ist, die gemessene Frequenz der

!0 Karman-Wirbel-Ausbildung die tatsächliche Frequenz geringfügig, aber beständig übersteigt. Dies wird detaillierter anhand Fig. 3 beschrieben, welche zeigt, wie sich die Ansaugluftströmung, die von der Karman-Wirbel-Meßeinrichtung gemessen wurde, im Verlauf der Zeit bei Betriebszuständen ändert, in welchen Ansaugluftschwankungen stattfinden. Die glatte, gekrümmte Linie zeigt die tatsächliche Ansaugluftströmung, über der Zeit aufgetragen, während die abgesetzte, gekrümmte Linie die Ansaugluftströmung zeigt, wie sie ^u aus der Karman-Wirbelfrequenz errechnet wurde, wobei für die Ansaugluft die Zuordnung von stationärer Strömung und Frequenz verwendet wurde.

Die Karman-Wirbel-Strömungsmeßeinrichtung ist eine digitale Einrichtung, so daß ihr Ausgangssignal um eine Meßperiode verzögert ist, in welcher ein einzelner Wirbel impuls gezählt wird. Wenn somit die Ansaugluftströmung verhältnismäßig niedrig ist, ist auch die Karman-Wirbelfrequenz niedrig, so daß die Impulsdauer verhältnismäßig lang ist. Somit werden Änderungen in der gemessenen Ansaugluftströmung bezüglich der tatsächlichen Ansaugluftströmung verzögert. Dies veranlaßt¹, die Karman-Strömungsmeßeinrichtung, einen Ausgang zu

erzeugen, der bezüglich der tatsächlichen Ansaugluft-35

strömung versetzt ist. Diese Erscheinung tritt dann auf, wenn das Drosselventil so offen ist, daß Schwankungen der Ansaugluftströmung verhältnismäßig stark sind. Fig. 3 zeigt auch, daß nahe den Wendepunkten

Λ, C, Ey in welchen die Ansaugluftströmung sich von einer Abnahme zu einer Zunahme ändert, die Karman-Wirbel-Strömungsmeßeinrichtung einen Ausgang liefert, der höher ist als die tatsächliche Luftströmung. Somit liegt bei der Karman-Wirbel-Meßeinrichtung die Tendenz vor, daß der Ausgang höher ist als die tatsächliche Ansaugluftströmung.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, welches die obigen Nachteile ausräumt, wird nun unter Bezugnahme auf Fig. 4 beschrieben. Ein Wirbelerzeuger 2 ist in einem Luftansaugkanal 1 derart angeordnet, daß er die durch diesen erfolgende, laminare Luftströmung stört. Ein Paar Heißdraht-Wirbel-Meßfühler 3a und 3b sind nahe den Kanten des.Wirbelerzeugers angeordnet und sind den Wirbeln ausgesetzt, welche intermittierend an den Kanten des Wirbelerzeugers 2 erzeugt werden. Als Ergebnis ändern sich die Wärmeabgaben und deshalb auch die Widerstände der Heißdrähte 30a und 30b, und die beiden Wirbel-Meßfühler 3a und 3b erzeugen Wirbel-Signalimpulse, wie die Impulse a und b in Fig. 1. Der Wirbelerzeuger 2 und die beiden Heißdraht-Wirbelmeßfühler 3a und 3b bilden eine Karman-Wirbel-Meßeinrichtung 4. Die beiden Heißdraht-Wirbel- ° Meßfühler sind mit einem Wellenform-Umformer 5 zur Bildung von Recht eck impulsen verbunden, welche mit der Karman-Wirbclfrequenz synchronisiert sind.

Die kombinierte Anordnung von Wirbel-Meßfühlern 3a und

3b sowie Umformer 5 ist in Fig. 5 gezeigt. Heißdrähte 30a und feste Widerstände 31a, 32a und 33a bilden eine Widerstandsbrücke 34a. Eine Regelschaltung 35a für konstante Spannung besteht im wesentlichen aus einem Differenzverstärker 36a und einem Regel transistor 37a. Diese Schaltung verstärkt den bei Ungleichgewicht auftretenden Spannungsausgang der Brücke 3 4a, leitet den Ausgang des Verstärkers 36a zurück zur Basis des Transistors 37a, welcher an die Stromanschlußseite der

Brücke 34a angeschlossen ist, und ändert die an die Brücke 34a angelegte Spannung, wobei der Widerstand des Heißdrahtes 30a aufrechterhalten wird. Auf die gleiche Weise bilden ein Heißdraht 30b und feste Widerstände 31b, 32b, 33b eine Brücke 34b. Eine Regelschaltung 35b für konstante Spannung hat eine ähnliche Funktion wie die Regelschaltung 35a für konstante Spannung und besteht hauptsächlich aus einem Differenzverstärker 36b und einem Steuertransistor 3 7b. Somit besteht der Wirbel-Meßfühler 3a aus einem Heißdraht 30a, einer Brücke 34a und einer Regelschaltung 35a für konstante Spannung, und der Meßfühler 3b besteht aus einem Heißdraht 30b, einer Brückenschaltung 34b und aus einer Regelschaltung 3 5b für konstante Spannung.

Da die Heißdrähte 30a und 30b der Luftströmung innerhalb der Leitung 1 ausgesetzt sind, ändert sich die Wärmeabgabe der Heißdrähte 3 0a, 30b in Abhängigkeit von der stationären Luftströmung und örtlichen Schwankungen infolge der hierin auftretenden Karman-Wirbel. Die Regelschaltungen 3 5a und 3 5b für konstante Spannung halten die Temperatur der Heißdrähte im wesentlichen konstant gegenüber diesen Änderungen in

^5 der Wärmeabgabe, so daß die Spannungen, die an den Heißdrähten 30a und 30b angelegt werden, schwanken: Wenn die Wärmeabgabe zunimmt, dann nimmt auch die Spannung zu, um die Temperatur der Heißdrähte 30a, 30b

wieder anzuheben.
30

Die Schwankungen dieser angelegten Spannungen werden als Ausgangssignale Oa und Ob an den Verbindungen zwischen den Heißdrähten 30a bzw. 30b und den. festen Widerständen 33a bzw. 33b verwendet. Die Ausgangssignale Oa und Ob enthalten jeweils gleichbleibende Komponenten, welche den Geschwindigkeiten der stationären Strömungen entsprechen, und alternierende Komponenten, welche den örtlichen Geschwindigkeits-

Schwankungen der Ansaugluft infolge der Karman-Wirbel entsprechen. Die Heißdrähte 30a und 30b werden alternierend den Karman-Wirbeln K ausgesetzt, welche auf jeder Seite des Wirbelerzeugers 2 auftreten, so daß die alternierenden Komponenten in den Ausgangssignalen Oa und Ob synchron mit der Wirbelerzeugung auftreten, jedoch um 180° phasenverschoben sind.

Die Ausgänge der Wirbel-Meßfühler 3a und 3b werden durch zwei Koppelungskondensatoren 37a und 37b, welche die gleichbleibenden Komponenten aus den Ausgängen entfernen, in einen Differenzverstärker 50 zur Verstärkung eingegeben. Der Ausgang des Verstärkers 50 wird durch eine Wellenumformungsschaltung 51 in eine Folge rechteckiger Impulse umgeformt. Eine Spannung an der Verbindung der Widerstände 52 und 53, die über eine Stromversorgung +V hinweg angeschlossen sind, wird als Bezugspegel in den Plus-Eingang des Verstärkers 50 eingegeben, und auch als Bezugspegel in einen Vergleicher, der die Wellen-Umformungsschaltung 51 bildet.

Es wird nun wieder auf Fig. 4 Bezug genommen; ein Drosselschalter 7 ist an einem Drosselventil 6 im ° Luftansaugkanal 1 angebracht und wird geschlossen, wenn das Drosselventil 6 bis in eine Winkellage geöffnet wird, die ein bestimmtes Ausmaß des Öffnungsgrades überschreitet.

Die Karman-Wirbelimpulse des Umformers 5 und An- und Aus-Signa]e des Drosselschalters 7 werden in eine Steuereinheit 10 zusammen mit den Signalen aus einem Kurbelwinkel-Meßfühler 8 und einem Ansaugluft-Temperaturmeßfühler 9 eingegeben.

Wenn somit der Wirbelerzeuger 2 alternierend und regelmäßig an seiner stromabwärts gelegenen Seite Karman-Wirbel erzeugt, dann werden diese Wirbel von den

Meßfühlern 3a und 3b gemessen, vom Umformer 5 in ein Rechteckimpulssignal umgeformt, und dessen Frequenz wird durch eine Steuereinheit 10 gemessen, um die Ansaugluftströmung zu errechnen. Der Drosselschalter 7 zeigt den Pegel der Schwankungen in der Ansaugluftströmung dadurch an, daß er signalisiert, ob die Öffnung des Drosselventiles 7 einen bestimmten Öffnungswert überschreitet oder nicht. Die Steuereinheit 10 bewirkt die nachfolgenden Signa]prozesse in Uberein-Stimmung mit dem Signal aus dem Drosselschalter 7.

Der Drosselschalter 7 ist ausgeschaltet: Wenn die Schwankungen in der Ansaugluft verhältnismäßig schwach sind, dann wird die mittlere Frequenz der Karman-¹^ Wirbelbildung während der Drehung der Kurbelwelle über einen bestimmten Winkel hinweg errechnet; auf der Grundlage dieser Maßnahme wird die Ansaugluftströmung errechnet. Genauer gesagt, die Karman-Wirbelsignale, die innerhalb des bestimmten Kurbelwinkels ^ auftreten, werden in der Steuereinheit 10 gespeichert und gemittelt. Das Signal, das den Mittelwert dieser Karman-Wirbelwerte darstellt, wird einer Treibstoff-Einspritzeinrichtung 11 zugeführt, wobei die Einspritzeinrichtung 11 veranlaßt wird, eine geeignete Treibstoffmenge einzuspritzen.

Der Drosselschalter 7 ist angeschaltet: Wenn die Schwankungen in der Ansaugluft verhältnismäßig stark sind, dann wird eine geeignete Anzahl von Karman-

^Wirbelimpulsen abgezogen und die verbleibende Anzahl der Karman-Wirbelsignale wird verwendet, um die mittlere Anzahl der Karman-Wirbelimpulse und somit die Ansaugluftströmung zu errechnen. Genauer gesagt, die Karman-Wirbelimpulse, die innerhalb eines Kurbelwinkels von 720° auftreten, werden gespeichert, eine geeignete Anzahl von Karman-WirbelSignalen wird von diesen abgezogen, und die verbleibende Anzahl der Karman-Wirbelimpulse wird verwendet, um eine mittlere Anzahl von

Karman-Wirbelimpulsen zu errechnen, die in den bestimmten Kurbelwinkel fallen. Dann wird die entsprechende Ansaugluftströmung errechnet. Ein Ablaufdiagramm dieses Vorganges ist in Fig. 6 gezeigt. 5

Bei dem Verfahrensschritt 610 der Fig. 6 werden die Spitzenwerte des umgeformten Karman-Wirbelsignals (c) gezählt. Beim Verfahrensschritt 620 werden die Rechnungsvorgänge 630 bis 680 ausgelöst, wenn ein Signal empfangen wird, das anzeigt, daß die Kurbelwelle zwei volle Drehungen fertiggestellt hat (720°), seit dem das letzte, derartige Signal empfangen wurde. In diesem Fall wird der Wert η der Wirbelzählunq vom Verfahrensschritt 610 abgelesen und Gespeichert, und zwar für die Verwendung in den nachfolgenden Rechnungsvorgängen, wobei der im Verfahrensschritt 610 verwendete Zähler auf Null zurückgestellt wird, und die Steuerung wird auf den Schritt 6 30 übertragen. Der Zählvorgang des Schrittes 610 läuft in Wirklichkeit kontinuierlich weiter, ungeachtet anderer paralleler Rechnungen, und lediglich der Zählwert η wird zurück-^· gestellt, wenn ein Signal für 720° aufgenommen wird.

Beim Verfahrenschritt 630 geht, wenn kein Signal vom Drosselschalter 7 empfangen wird, was eine verhältnismäßig starke stationäre Luftströmung anzeigt, geht die Steuerung unmittelbar auf den Verfahrensschritt 650 über. Ist dies nicht der Fall, und zwar dann, wenn eine schwankende Luftströmung vorliegt, dann wird die Wirbelzählung η um einen bestimmten Wert c£ verringert, bevor man auf den Schritt 650 weitergeht. Beim Schritt 650 wird die Gesamtzeit T, die für die letzte Kurbelwellendrehung über 720° hinweg erforderlich war, durch die Wirbelzahl η geteilt, und zwar entweder so, wie sie gemessen wurde, oder in verringerter Größe, um die mittlere Wirbeldauer T zu erhalten, welche dann beim Errechnen des Schrittes 660-680 verwendet wird, um die gewünschte Treibstoffeinspritzmenge abzuleiten. Beim

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* Verf ahren.sr.chritt 660 wj rd <i ι c /.risaunl uf t.Kl römunq Qa = 1/~ χ K. errechnet, wobei Γ eine Konstante ist; Beim Verfahrensschritt 670 wird dann der Wert für die Änsaugluftmenge Q„ so angepaßt, daß eine Korrektur für

5. die Lufttemperatur vorgenommen würde, welche durch den Änsaugluft-Temperaturmeßfühler 9 gemessen wurde, und zwar entsprechend der Gleichung Q = Q χ K„, wobei

K„ eine Konstante ist, und im Vrrfahrensschritt 680 wird die Treibstoffeinspritzmenqo Q χ K„ errechnet, wobei wiederum K-. eine Konstante ist.

Um den Schwankungspegel der Ansaugluftströmung durch andere Mittel als den oben erwähnten Drosselschalter zu messen, können Einrichtungen verwendet werden, -¹^ um die Verteilung der Karman-Wirbelimpulse innerhalb des bestimmten Kurbelwinkels zu erhalten und zu bestimmen, ob die Streuung der Karman-Wirbelimpulse ein bestimmtes Maß übersteigt. In diesem Fall ist die erforderliche Signalbehandlung zum Durchführen dieser Beurteilung in einem Ablaufdiagramm in Fig. 7 gezeigt.

In diesem Augenblick müssen die Abstände zwischen jedem Wirbelpaar bestimmt werden. Dies wird in den Verfahrensschritten 710 und 720 vorgenommen. Ein erster Zähler zählt die Taktimpulse im Verfahrensschritt 710, bis ein Wirbelimpuls aus dem Signal c der Fig. 1 empfangen wird. Dann wird die Taktimpulszählung T. eingespeichert, der erste Zähler wird zurückgestellt und die Wirbelzählung η wird um Eins durch einen

zweiten Zähler im Verfahrensschritt 730 verringert.

Die Steuerung geht auf den Schritt 740 über, in welchem die Vorgänge 750 - 810 ausgelöst werden, wenn ein Signalimpuls für eine Kurbelwellendrehung um 720°

empfangen wird, wie in Fig. 6. Ansonsten werden die 35

Vorgänge zur Wirbelzählung und zur Zeitraum-Messung 710 - 730 wieder aufgenommen.

Beim Verfahrensschritt 750 werden die Standardab-

weichungen C der Wirbelzeitdauer T. und die mittlere Wirbelzeitdauer T über die letzten zwei Kurbelwellendrehungen (720°) bestimmt, und zwar gemäß der Wirbelzählung n, den gespeicherten Wirbel-Zeitdauerzählungen T. und bekannten mathematischen Formeln. Im Verfahrensschritt 760 wird die Abweichung ir mit der Zeitdauer T verglichen. Wenn der Wert 6"""einen bestimmten Bruchteil (beispielsweise 1/6) des Wertes T überschreitet, dann geht die Steuerung auf den Verfahrensschritt 770 über, in welchem der Wert T durch n/(n-«i) multipliziert wird, wobei o6 ein bestimmter Wert ist. Dieser Verfahrensschritt weist die selbe Korrektionsfunktion wie der Schritt 640 in der Fig. 6 auf. Wenn die Standardabweichung ^kleiner ist als der bestimmte Bruchteil der

*° mittleren Wirbelzeitdauer T, was bei verhältnismäßig stationärer Luftströmung der Fall ist, dann geht die Steuerung unmittelbar auf den Verfahrensschritt 780 über. Die Schritte 780 bis 810 sind analog zu den Schritten 650 - 680 der Fig. 6, in welchen die gemessenen und erforderlichen falls korrigierten Wirbeldaten verwendet werden, um die Ansaugluftmenae zu errechnen und aus dieser die aewünschte Treibstoffeinspritzmenge.

Fig. 8 zeigt ein anderes Ausführunasbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Bezugszeichen 12 bezeichnet einen Karman-Wirbel-Meßfühler, der Heißdraht-Wirbel-Meßfühler umfaßt, wie sie in Fia. 5 aezeiat sind.

Das Bezugszeichen 13 bezeichnet einen Rechteckimpuls-30

Umformer, der im Aufbau ähnlich dem Teil 5 in Fig. 5

ist und der die Ausgangsimpulse des Karman-Wirbel-Meßfühlers 12 in eine Folge rechteckiger Impulse um-• formt. Ein Zähler 14 zählt die Ausgangsimpulse aus

dem Umformer 13 zwischen aufeinanderfolgenden Kurbel-35

winkel-Meßfühlerimpulsen, welche dem Zähler 14 durch einen Inverter 16 und ein UND-Gatter 17 einaeaeben werden, in welches auch die Wirbelimpulse aus dem Umformer 13 einqeaeben werden. Der Zähler 14 wird nach

ieder Kurbelwellendrehunq von 720° durch eine Verzögerungsschaltung 18 zurückgestellt. Ein Register 19 liest den Inhalt des Zählers 14 ab, unmittelbar bevor dieser Zähler 14 zurückgestellt wird. Ein Drosselventilftffnungsmeßfühler 20 stellt verhältnismäßig hohe Motorlastbedingungen fest, während deren die Anzahl der Impulse, die die Karman-Wirbel-Strömungsmeßeinrichtung abgibt, eine um ot größere Ansaugluftströmung darstellt als die tatsächliche Ansaugluftströmung, und zwar in Übereinstimmung mit dem Ausmaß der öffnung des Drosselventils, und erzeugt ein Signal, wenn das Drosselventil im wesentlichen voll offen ist, wobei zu dieser Zeit ein Festspeicher ein Signal abgibt, das einen Wert $£, darstellt (beispielsweise t>C = 2) . Jedes

° Signal für eine Kurbelwellendrehung von 720° wird durch eine Verzögerungsschaltung 23 einem Subtrahierer 22 zugeführt, um diesen zu veranlassen, die Inhalte des Registers 19 abzulesen. Dann subtrahiert der Subtrahierer 22 den bestimmten Wert ^£ , beispielsweise

2, vom Ausgang η des Registers 19, wobei er das Resultat η -^ liefert.

Impulse aus einem Taktgeber 24 werden zusammen mit dem Ausgang eines Inverters 16 durch ein UND-Gatter 25

in einen Zähler 26 eingegeben, der die Impulse aus dem Taktgeber 24 während jeder Kurbelwellendrehung um 720° zählt. Ein Register 27 liest den Wert des Zählers 26 ab, indem er auf ein Ablesesinnal anspricht, das

dem Kurbelwellenwinkelsignal von 720° auf einem 30

Kurbelwellenwinkel-Meßfühler 15 entspricht, und zwar unmittelbar bevor der Zähler 26 durch ein Kurbelwellenwinkelsianal über die Verzöoerunasschaltuna 18 zurückgestellt wird. Eine Rechnunseinheit 28 für die Ansaua-

luftströmunq errechnet eine Ansauqluftströmunq Τ/(η-35

aus dem Ausqang (T) des Registers 26 und dem Ausgang

des Subtrahierers 22, nachdem diese Ausgänge über eine Verzögerungsschaltung 29 empfangen wurde.

} Es ist auch möglich, die Ansaugluftströmung mit einem kleinstmöglichen Meßfehler dadurch zu messen, daß man von vorne herein einen Korrekturfaktor für die Anzahl der Karman-Wirbel festsetzt, die der Motordrehzahl entsprechen, und den Korrekturfaktor von der gemessenen Anzahl der Karman-Wirbel in Abhängigkeit von der gemessenen Motordrehzahl abzieht, da die Größe der Schwankungen der Ansaugluftströmungen in Abhängigkeit von Motordrehzahl und -rlast veränderlich ist. In diesem Fall sollte der Korrekturfaktor derart gewählt werden, daß, wenn die Motordrehzahl zunimmt, auch der Korrekturfaktur zunimmt. Ein Ablaufdiagramm hierfür ist in Fig. 9 gezeigt.

Der Vorgang, der im Ablaufdiagramm in Fig. 9 durchgeführt wird, ist ähnlich jenem der Fig. 7. Dementsprechend werden im einzelnen nun nur die Unterschiede beschrieben. '

Die Verfahrensschritte 910 bis 960 stimmen entsprechend mit den Schritten 710 bis 760 der Fig. 7 überein. Wenn die Standardabweichung 6" kleiner ist als der bestimmte Bruchteil der mittleren Wirbelzeitdauer T, dann wird beim Schritt 960 die Steuerung unmittelbar auf die

Schritte 1000 bis 1030 überführt, was den Schritten 780 bis 810 der Fig. 7 entspricht. Wenn dies nicht der Fall ist, dann geht die Steuerung auf den Schritt 970 über, bei welchem die vorliegende Motordrehzahl mit .

einem bestimmten, verhältnismäßig hohem Wert verglichen

1

wird, beispielsweise 3000min . Wenn die Motordrehzahl den bestimmten Wert überschreitet, dann geht die Steuerung auf den Schritt 980 über, bei welchem der Wert T mit n/(n-2) multipliziert wird. Ist dies nicht der Fall, dann geht die Steuerung auf den Schritt 990 über, bei welchem der Wert T durch n/(n-1) multipliziert wird. In beiden Fällen geht die Steuerung dann auf die Rechnungsschritte 1000 bis 1030 über.

Die Korrekturen, die in den Schritten 980 und 990 durchgeführt werden, sind analog den Schritten 640 der Fig. 6 und 770 der Fig. 7- Der Vorteil dieser von der Motordrehzahl abhängigen Einstellung beruht auf der digitalen Art des Wirbel-Meßfühlers. Wenn die Motordrehzahl zunimmt, dann verkürzt sich der Meßzeitraum für eine Drehung um 720° dementspre eilend, so daß die Diskrepanz zwischen der gemessenen und der tatsächlichen Luftströmung, wie dies speziell an den Punkten A und C in Fig. 3 gezeigt ist, eine proportional größere Auswirkung auf die nachfolgenden Rechnungen aufweist. Wenn die Motordrehzahl zunimmt, dann haben auch die Ansaugluftmenge und somit die Wirbelzählung η ebenfalls eine Tendenz zur Zunahme. Diese Zunahme spiegelt sich in der Zunahme des Korrekturfaktors <-· . wieder.

Während die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele gezeigt und beschrieben wurde, *® sollte vermerkt werden, daß die vorliegende Erfindung nicht auf diese begrenzt sein soll. Zahlreiche Anpassungen und Änderungen können vom Fachmann vorgenommen werden, ohne daß er den Gedanken und Umfang

der vorliegenden Erfindung verläßt. 25

Leerseite

Claims

PATENTANWÄLTE DR. KA DOH & DR. KLUNKER

K 14 485/7WO

Nissan Motor Company, Ltd. 2, Takara-cho, Kanagawa-ku, Yokohama-shi
Kanagawa-ken / JAPAN

!5 Meßeinrichtung und -verfahren für die Motoransaugluft

Patentansprüche

—

( 1 . ^Gießeinrichtung für die Motoransaugluft, wobei Luftströmungswirbel im Ansaugrohr des Motors erzeugt werden, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

a) eine Einrichtung zum Messen der Anzahl der Wirbel in Abhängigkeit von der Ansaugluftströmung in dem Motor und während eines bestimmten Kurbelwellen-Drehwinkels,

b) eine Einrichtung zum Messen der Größe der Schwankungen der Ansaugluftströmung,

c) eine auf die Meßeinrichtung ansprechende Einrichtung, um die gemessene Anzahl der Wirbel um eine vorbestimmte Anzahl dann zu verringern, wenn die Größe der Schwankungen der Ansaugluft einen bestimmten Wert überschreitet, und

d) eine Einrichtung zum Errechnen der mittleren Ansaugluftströmung in Übereinstimmung mit der Anzahl der Wirbel.
2. Einrichtunq nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung (7) den Öffnungsgrad eines Drosselventils (6) mißt und bestimmt, daß die Größe der Schwankung der Ansaugluftströmung

b den bestimmten Viert dann übersteigt, wenn die öffnung des Drosselventils einen bestimmten Wert überschreitet.
3. Meßverfahren für die Motoransaugluft, wobei Luft-Strömungswirbel im Ansaugrohr des Motors erzeugt werden, gekennzeichnet duro-h die folgenden Schritte:
a) Messen der Anzahl der während einer bestimmten Kurbelwellendrehung erzeugten Wirbel,

b) Messen der Größe der Schwankung der Ansaugluftströmung über ein Zeitmaß hinweg, welches kürzer ist als die bestimmte Kurbelwellendrehung,

c) Verringern der Anzahl der Wirbel um eine bestimmte Anzahl, wenn die Größe der Schwankung einen bestimmten Wert überschreitet, und

d) Errechnen der mittleren Ansaugluftströmung in Übereinstimmung mit der Anzahl der Wirbel.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch g e k e η η zeichnet, daß die Messung der Größe der Schwankung dadurch durchgeführt wird, daß man feststellt, ob der öffnungswinkel eines Drosselventils im Motor einen bestimmten Wert überschreitet, und daß die Verringerung der Anzahl der Wirbel dann durchgeführt

wird, wenn der öffnungswinkel des Drosselventi3.es den bestimmten Wert überschreitet.
5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Messung der Größe der Schwankung dadurch durchgeführt wird, daß man die Zeitzwischenräume zwischen den Wirbeln mißt und die Standardabweichung der Zeitzwischenräume über die bestimmte Kurbelwel.1 endrehung hinweg errechnet, und

daß man die Anzahl der Wirbel verrinqert, wenn die Standardabweichunq einen bestimmten Bruchteil des mittleren Zeitzwischenraumes überschreitet.
6. Verfahren nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch die folgenden, weiteren Schritte:

a) Messen der Motordrehzahl,

b) Verringern der Anzahl der Wirbel um eine erste, bestimmte Anzahl, wenn die Größe der Schwankung einen bestimmten Wert überschreitet und auch die Motordrehzahl einen bestimmten Wert überschreitet, und

c) Verringern der Anzahl der Wirbel um eine zweite, bestimmte Anzahl dann, wenn die Größe der Schwankung einen bestimmten Wert überschreitet und die Motordrehzahl den für sie bestimmten Wert nicht überschreitet.