DE3335339A1 - Anordnung zur diagnose eines verbrennungsmotors - Google Patents

Anordnung zur diagnose eines verbrennungsmotors

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Description

5/131 «>· Fuji Jukogyo K.K.
Anordnung zur Diagnose eines Verbrennungsmotors
Priorität: 30. September 1982 Japan 57-171506
Die Erfindung betrifft eine Diagnoseanordnung für einen Verbrennungsmotor und insbesondere eine Anordnung zur Diagnose von Fehlern einer Luftströmungsmeßanordnung, die das Volumen der Ansaugluft des Motors eines Kraftfahrzeugs mißt.
Ein Brennstoffeinspritzsystem, das mit einem Rechner versehen ist, der das Volumen der Ansaugluftströmung aus einem Ausgangssignal von dem Luftströmungsmesser berechnet, um Ausgangssignale zum Aussteuern von e lektromagnetbe-tät i gten Einspritzventilen zu erzeugen, ist bekannt. Wenn ein Fehler, wie eine Unterbrechung der Drähte des Luftströmungsmessers oder ein Lösen eines Verbinders des Luftströmungsmessers von einem Anschluß einer Einheit, auftritt, kann eine Regelung des Luftbrennstoffverhältnisses des eingespritzten Brennstoffs nicht ausgeführt werden. Ein solcher Fehler wird deshalb sofort festgestellt, um eine Betriebssicherheitsanordnung zu betätigen, um den Stillstand des Motors zu verhindern. Eine übliche Feststelleinrichtung enthält ein Potentiometer, das durch eine Klappe in einem Ansaugkanal betätigt wird, und einen Glättungskondensator. Wenn die Spannung an dem Kondensator auf einen niedrigen Pegel durch den Fehler abfällt, arbeitet die Betriebssicherheitsanordnung. Da die Spannung an dem Kondensator während des normalen Betriebs des Motors schwankt, wird die Spannung, bei der die Betriebssicherheitsanordnung wirksam wird, auf einen erheblich niedrigen Pegel eingestellt, um eine Falschbeurteilung der Feststellung zu vermeiden.
Es verstreicht deshalb eine relativ lange Zeit, bevor die Spannung auf den voreingestellten niedrigen Pegel bei dem Fehler absinkt, so daß der Motor zum Stillstand kommt.
-r-3.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Anordnung zur Diagnose eines Fehlers in einer Luftströmungsmeßan-Ordnung zu schaffen, die schnell den Fehler der Luftströmungsmeßanordnung feststellt, um einen durch den Fehler verursachten Stillstand des Motors zu verhindern.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs Eine Weiterbildung der Erfindung ist im Unteranspruch angegeben.
Die Erfindung wird beispielhaft anhand der Zeichnung erläutert, in der sind
Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Diagnoseanordnung für
den Betrieb eines Motors,
Fig. 2 ein Schaltbild einer LuftströmungsmeßdiagnoseschaI-
tung gemäß der Erfindung,
Fig. 3 eine graphische Darstellung der Betriebssicherheitserzeugungszeiten nach der Anordnung der Erfindung
und einer bekannten Anordnung, Fig. 4 ein Blockschaltbild einer Diagnoseanordnung der
Erfindung und
Fig. 5 ein Schaltbild einer Schaltung zum Erzeugen von Betriebssicherheitssignalen.
Die Diagnoseanordnung nach Fig. 1 enthält eine Motorbetriebsfeststelleinrichtungsgruppe 1 bis 9 und eine Regeleinheit CU. Die Regeleinheit CU enthält einen Rechner 11 mit Speichern, Eingabe/Ausgabeeinrichtungen und Zeitgebern, eine Interfacegruppe 17a bis 17g und Treiberstufen 18a bis 18c. Die Feststelleinrichtungsgruppe enthält einen Zündsignalerzeugungskreis 1, dessen Ausgangssignal einen gezündeten Zylinder des Motors und dessen Zündzeit angibt, einen Luftströmungsmesser 2, einen KühImitte Itemperaturfüh I er 3, einen Ansauglufttemperaturfüh Ier 4 und einen O_-Fühler 5 zum Feststellen der Sauerstoffkonzentration in den Abgasen. Die Feststelleinrichtungsgruppe enthält des weiteren einen
StarterschaLter 6 zum Feststellen des Betriebs des Starters des Motors, einen Unterdruckschalter 7 zum Feststellen des Unterdrucks in dem Ansaugkanal des Motors, einen Leerlauf festste I I scha lter 8, der durch eine Drosselventilwelle in der Leerlaufstellung des Drosselventils betätigt wird, und einen Vollastschalter 9, der auch durch die Drosselventilwelle bei weit offener DrosseIste I lung des Drosselventils betätigt wird. Der Rechner 11 enthält eine Selbstdiagnosefunktionssektion 11a, eine Betriebssicherheitserzeugungssektion 11b, eine Brennstoffeinspritzregelsignalerzeugungssektion 11c und eine Anzeigewechselsignalerzeugungssektion 11d. Die SeIbstdiagnosefunktionssektion 11a ist mit einem Anschluß 10 zur Fehlerprüfung verbunden. Wenn der Anschluß 10 mit Erde in einer Werkstatt verbunden wird, wird der in der Anzeigewechselsignalerzeugun-gssektion 11d gespeicherte Fehlerzustand durch die Lampe 16 angezeigt. Während der Fahrt des Kraftfahrzeugs wird der Anschluß 10 von Erde abgeschaltet. Das Ausgangssignal des Zündsignalerzeugungskreises 1 wird an die Selbstdiagnosesektion 11a und die Brennstoffeinspritzregelsignalerzeugungssektion 11c über das Interface 17a angelegt. Ausgangssignale des Luftströmungsmessers 2 und der Fühler 3 bis 5 werden an die Sektionen 11a und 11c über einen A/D-Umsetzer 21 und das Interface 17b angelegt. Ausgangssignale der Schalter 6 bis 9 werden des weiteren an die Sektionen 11a und 11c jeweils über die Interfaces 17c bis 17f angelegt.
Die Selbstdiagnosefunktionssektion 11a überwacht Eingangssignale von der MotorbetriebsfeststeI Leinrichtungsgruppe 1 bis 9. Wenn ein Fehler festgestellt wird, wird ein Signal zu einer Warnlampe 15 über die Treiberstufe 18c zum Melden des Fehlers gesandt. Wenn des weiteren eine solche wesentliche Motorstörung auftritt, die den Motor zum Stillstand bringt, sendet die Selbstidagnosefunktionssektion 11a ein Diagnosesignal in Abhängigkeit von der Art der Motorstörung zu der BetriebssieherheitssignaIerzeugungssektion 11b. Die Betriebssi cherheitssignalerzeugungssektion 11b speichert
mehrere Daten, um einen Stillstand des Motors zu verhindern, der durch die Motorstörung verursacht wird, und erzeugt ein Betriebssicherheitssignal in Abhängigkeit von dem Diagnosesignal .
Das Betriebssicherheitssignal wird der Brennstoffeinspritzregelsignalerzeugungssektion 11c zugeführt, die arbeitet, um das Eingangssignal der Feststelleinrichtungsgruppe 1 bis 9 anzuhaI ten.
Im normalen Motorbetrieb arbeitet die BrennstoffeinspritzregeI signalerzeugungssektion 11c, um ein Luftbrennstoffverhältnisregelsignal zu erzeugen, indem die von der Motorbetriebsfeststelleinrichtungsgruppe 1 bis 9 zugeführten Eingangssignale berechnet werden. Das Luf tbrennsto'f f verhä 1tnisrege I signa I wird einer Brennstoffpumpe 13 über die Treiberstufe 18b und ein Relais 14 und den Brennstoffeinspritzrege lkreisen 12 über die Treiberstufe 18a zugeführt, um einen geeigneten Betrag des Brennstoffs zu einer geeigneten Zeit einzuspritzen. Die Brennstoffeinspritzregelsignalerzeugungssekt ion 11c sendet des weiteren ein Signal zu der Schaltsektion 11d, ansprechend auf ein Eingangssignal von dem O_-Fühler 5. Die Scha It sektion 11d sendet ein Signal zu einer Monitorlampe 16 ansprechend auf das Signal von der Brennstoffeinspritzrege Isignalerzeugungssektion 11c, um anzuzeigen, daß die Abgase die normale Sauerstoffkonzentrat i on haben .
Wenn das Betriebssicherheitssignal von der Betriebssicherheit sSignalerzeugungssektion 11b der Brennstoffeinspritzregelsignalerzeugungssektion 11c zugeführt -wird, erzeugt die Sektion 11c ein Quasi-Luftbrennstoffverhältnisregelsignal in Abhängigkeit von dem Betriebssicherheitssignal. Das Quasi-LuftbrennstoffverhäItnisrege I signaI wird den BrennstoffeinspritzregeIkreisen 12 zugeführt, so daß der Betrieb des Motors in Übereinstimmung mit dem Quasi-Signal ohne Stillstand weiterläuft.
Des weiteren sendet die Anzeigewechselsignalerzeugungssektion 11d ein Signal zur Lampe 16 in Abhängigkeit von dem Diagnosesignal, das von der Selbstdiagnosefunktionssektion 11a zugeführt wird. Die Lampe 16 leuchtet intermittierend in Übereinstimmung mit einem Muster auf, das durch das Diagnosesignal bestimmt wird, indem der Anschluß 10 mit Erde in einer Werkstatt verbunden wird. Ein Inspekteur der Werkstatt kann die Art der Motorstörung durch das Muster des Aufleuchtens der Lampe 16 erkennen.
Der Luftströmungsmesser gemäß Fig. 2 enthält ein Potentiometer als Spannungsteiler mit Widerständen R1, R 2 , einen Schleifer 23, der gleitbar mit dem Widerstand R2 in Berührung ist, und eine Klappe 24, die in einem Ansaugkanal 26 vorgesehen ist und in Wirkungsverbindung mit dem Schleifer 23 steht. Der Luftströmungsmesser 2 ist mit der Regeleinheit CU über einen Verbinder 22 und Leitungen^verbunden. Ein Ende des Widerstands R1 ist mit dem A/D-Umsetzer 21 über einen Anschluß a verbunden und wird mit einer konstanten Spannung UB (z.B. 8 V) von einem Konstantspannungskreis gespeist. Ein Zwischenpunkt zwischen den Widerständen R1 und R2 ist mit dem A/D-Umsetzer über einen Anschluß b verbunden, so daß eine feste Bezugsspannung U ΐχ dem A/D-Umsetzer zugeführt wird. Eine Spannung an dem Schleifer 23, d.h. die Ausgangsspannung US des Luftströmungsmessers 2, wird dem A/D-Umsetzer über einen Anschluß c zugeführt.
Des weiteren wird die Erdespannung GND über einen Anschluß d zugeführt. Ein Glättungskondensator und ein Widerstand R3 sind parallel zwischen den Lufteingangsanschluß des A/D-Umsetzers für die feste Bezugsspannung U Y und Erde ge-
Γ Ι Λ
schaltet und ein Glättungskondensator C2 und ein Widerstand R4 sind auch parallel zwischen einen Eingang für die Spannung US und Erde geschaltet. Der Rechner 11 wird mit Signalen entsprechend den Spannungen US und Up1x gespeist, um die Menge der Ansaugluft zu berechnen. Die Menge der
Ansaugluft Q kann durch die folgende Gleichung erhalten werden:
Q=A(UCT -US)/UB,
Γ 1 Λ
worin A eine Konstante ist.
Gemäß der Erfindung überwacht die Selbstdiagnosefunktionssektion 11a (Fig. 1) des Rechners 11 den Pegel der Spannung U_TV und erzeugt ein Diagnosesignal für eine Betriebssicher-
heitsoperation, wenn der Pegel der Spannung UCTV auf einen
Γ χ Λ
vorbestimmten niedrigen Pegel abfällt.
Gemäß Fig. 3 wird davon ausgegangen, daß der Verbinder zur Zeit X1 gelöst wird und daß sich die Kondensatoren C1 und C2 entladen, so daß die Spannungen UCTY und US ab-
Γ 1 Λ
fallen, wie gezeigt. Eine bekannte Diagnoseanordnung mit den Widerständen R3 und R4 überwacht den Pegel der Spannung US, um ein Betriebssicherheitssignal zu erzeugen. Da die Spannung US mit wesentlich großen Amplituden während des normalen Betriebszustands des Motors schwankt, erzeugt die bekannte Diagnoseanordnung ein Betriebssicherheitssignal zur Zeit X2, wenn die Spannung US auf einen sehr niedrigen Pegel abfällt, um eine Fehlbeurteilung zu vermeiden. Deshalb verstreicht eine lange Zeit, bevor das Betriebssicherheitssignal erzeugt wird, was zu einem Stillstand des Motors führt, bevor die Betriebssicherheitsoperation einsetzt.
Bei der Anordnung der Erfindung kann, da der Widerstand R4 mit dem Kondensator C2 für dessen Entladen verbunden ist, sich der Kondensator schnell entladen. Das Betriebssicherheitssignal kann deshalb zu einer Zeit X3 erzeugt werden, wenn der Pegel auf einen relativ niedrigen Pegel abfällt. Demgemäß kann das Betriebssicherheitssignal früher erzeugt werden, um einen Motorstillstand zu verhindern.
Die Anordnung der Fig. 4 enthält einen Rechenkreis 32 zum Berechnen der Menge der Ansaugluft Q und einen Diagnosekreis 31. Die Ausgangsspannung Q des Rechenkreises 32 wird einem Fensterkomparator mit den Operationsverstärkern 33 und 34 und einem ODER-VerknüpfungsgIied 35 in dem Diagnosekreis 31 und des weiteren einem Rechenkreis 49 über einen Analogschalter 47 zugeführt. Das Ausgangssignal des Fensterkomparators des Diagnosekreises 31 wird einem UND-Verknüpfungsglied 37 und auch einem UND-Verknüpfungsglied 38 über einen Inverter 39 zugeführt. Die UND-Verknüpfungsglieder 37 und 38 werden mit Impulsen von einem Oszillator 36 gespeist, um Impulse in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal des Fensterkomparators zu erzeugen.
Der Diagnosekreis 31 ist mit einem ersten Zähler 40 zum Feststellen des Fehlers der Luftströmungsmeßanordnung und mit einem zweiten Zähler 43 zum Rückstellen des ersten Zählers 40 versehen.
Wenn die Spannung US abfällt und die Spannung Q auf einen vorbestimmten niedrigen Pegel durch den Fensterkomparator abfällt, wird das Ausgangssignal des ODER-Verknüpfungsglieds 35 hochpegelig, so daß das UND-Verknüpfungsglied 37 Impulse erzeugt. Die Impulse werden dem Zähler 40 über ein UND-Verknüpfungsglied 42 zugeführt. Wenn die Zählung des Zählers 40 eine eingestellte Zählung entsprechend dem vorbestimmten Pegel L (Fig. 3) übersteigt, erzeugt der Zähler 40 ein hochpegeliges Ausgangssignal. Das Ausgangssignal wird dem anderen Eingang des UND-VerknüpfungsgLieds 42 über einen Inverter 41 zugeführt, so daß das UND-Verknüpfungsglied 42 geschlossen wird, um das ,Ausgangssignal des Zählers 40 zu halten. Das Ausgangssignal des Zählers 40 wird einem Regelverknüpfungsglied eines Analogschalters 45 zugeführt, um diesen zu schließen, und wird auch an das Rege I verknüpfungsgLied des Analogschalters 47 über einen Inverter 46 angelegt, um den Schalter zu unterbrechen. Es ist notwendig, den Zähler 40 zurückzustellen, falls
-X-1.
die Störung in der Luftströmungsmeßanordnung nach einer kurzen Zeit wieder aufhört. Der Zähler 43 stellt den Zähler 40 zurück. Das Ausgangssignal des ODER-VerknüpfungsgIieds 35 befindet sich auf einem niedrigen Pegel bei normalen Betriebszuständen, so daß das UND-Verknüpfungsglied 38 geöffnet wird, um Impulse zu erzeugen. Wenn die Zahl der dem Zähler 43 zugeführten Impulse einen vorbestimmten Wert erreicht, welcher der oben beschriebenen kurzen Zeit entspricht, erzeugt der Zähler 43 ein Ausgangssignal. Das Ausgangssignal wird einem Rückstellanschluß des Zählers 40 zugeführt, um diesen zurückzustellen, und wird auch einem eigenen Rückstellanschluß über einen Verzögerungskreis 44 zugeführt. Somit wird der RücksteI IVorgang der Zähler 40 und 43 so lange wiederholt, wie sich die Luftstromungsmeßanordnung im normalen Zustand befindet. Wenn ein Fehler in der Luftstromungsmeßanordnung auftritt und der Analogschalter 45 durch das Ausgangssignal des Zählers 40 betätigt wird, wird ein Betriebssicherheitssignal von einem Betriebssicherheitskreis 48 (Fig. 5)' entsprechend dem Betriebssieherheitssignalerzeugungskreis 11b der Fig. dem Rechenkreis 49 über den Schalter 45 zugeführt. Der Rechenkreis 49 erzeugt ein Quasi-Luftbrennstoffverhä Itnisregelsignal aufgrund des Betriebssicherheitssignals und unter Bezugnahme auf die darin gespeicherten Daten. Das Quasi-LuftbrennstoffverhäItnisrege I signa I wird einem Brennstoff ei nspri tzer 51 über eine Treiberstufe 50 zugeführt, um den Brennstoff mit einem geeigneten Luftbrennstoffverhältnis einzuspritzen, um den Motorbetrieb aufrechtzuerhalten.
Der Betriebssicherheitskreis 48 der Fig. 5'ist so ausgelegt, daß er neun Arten von Betriebssicherheitssignalen erzeugt. Ein Motordrehzahlsignal wird durch einen Wellenformungskreis 52' für den Kreis 1 und durch einen Frequenz-Spannungs-Umsetzer (F/V) 53 erzeugt und einem Fensterkomparator mit Operationsverstärkern 54 und 55 und einem ODER-Verknüpfungsglied 56 zugeführt. Drosselstellungssignale
werden durch den LeerL auf festste LL scha L ter 8 und den VoLL-LastschaLter 9 erhaLten und werden jeweiLs den Invertern 58 und 59 und einem UND-VerknüpfungsgLied 57 zugeführt. AusgangssignaLe der Operationsverstärker 54 und 55, des NOR-VerknüpfungsgL ιeds 56, der Inverter 58 und 59 und des UND-VerknüpfungsgLieds 57 werden kombiniert und neun UND-VerknüpfungsgLiedern 60 zugeführt, um eines der neun AusgangssignaLe in Abhängigkeit von den Motorbetriebszuständen zu erzeugen. AusgangssignaLe der UND-VerknüpfungsgLieder 60 werden jeweiLs an die RegeLverknüpfungsgLieder der Ana Logs cha Lter 61 angeLegt. Durch die AnaLogschaLter 61 Laufen BetriebssicherheitssignaLe Q1 bis Q9 jeweiLs in Abhängigkeit von den AusgangssignaLen der UND-VerknüpfungsgLieder 60. Ein BetriessicherheitssignaL wird somit dem Rechenkreis 49 in Übereinstimmung mit den Motorbetriebszuständen zugeführt.
Aus der voranstehenden Beschreibung ergibt sich, daß gemäß der Erfindung, da ein Ent Ladungswi de rstand an einen GLättungskondensator angeschaLtet ist, ein FehLer schneLL durch die pLötzLiche EntLadung des Kondensators festgesteLLt werden kann. Die Betriebssicherheitsoperationen können somit schneLL ausgeführt werden, um einen StiLLstand des Motors zu vermeiden.
/in.
Leerseite

Claims (2)

Patentansprüche
1. Anordnung zur Diagnose eines Verbrennungsmotors mit einem Luftströmungsmesser und Einrichtungen zum Berechnen des Volumens der Ansaugluft des Motors, gekennzei chnet durch einen variablen Widerstand in dem Luftströmungsmesser, der auf das Volumen der Ansaugluft zum Erzeugen einer Ausgangsspannung anspricht, durch einen Rechner zum Berechnen des Volumens der Ansaugluft aus der Ausgangsspannung und einer festen Spannung an einem Ende des variablen Widerstands, durch einen GLättungskondensator zum Laden der Ausgangsspannung, durch einen zu dem Glättungskondensator parallel geschalteten Widerstand und durch einen Diagnosekreis, der auf die Ausgangsspannung zum Erzeugen eines Diagnosesignals anspricht, wenn die Ausgangsspannung einen vorbestimmten Pegel überschreitet.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Luftströmungsmesser einen Spannungsteiler mit einem festen Widerstand, einem variablen Widerstand und einem Schleifer enthält, der in Wirkungsverbindung mit einer Klappe steht, die in dem Ansaugkanal des Motors vorgesehen i st.
DE3335339A 1982-09-30 1983-09-29 Anordnung zur Diagnose eines Verbrennungsmotors Expired DE3335339C2 (de)

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