DE3335339C2

DE3335339C2 - Anordnung zur Diagnose eines Verbrennungsmotors

Info

Publication number: DE3335339C2
Application number: DE3335339A
Authority: DE
Inventors: Toshio Mitakashi Tokio/Tokyo Takahashi
Original assignee: Fuji Jukogyo KK
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 1982-09-30
Filing date: 1983-09-29
Publication date: 1986-07-24
Also published as: GB8326191D0; JPH051385B2; DE3335339A1; JPS5960068A; US4546647A; GB2130750A; GB2130750B

Abstract

Eine Anordnung zur Diagnose eines Verbrennungsmotors enthält einen Luftströmungsmesser und Einrichtungen zum Berechnen des Volumens der Ansaugluft des Motors. Der Luftströmungsmesser enthält einen Spannungsteiler mit einem variablen Widerstand. Ein Schleifer des variablen Widerstands steht in Wirkungsverbindung mit einer Klappe in dem Ansaugkanal, um eine Ausgangsspannung entsprechend dem Volumen der Ansaugluft zu erzeugen. Ein Rechner berechnet das Volumen der Ansaugluft aus der Ausgangsspannung und einer festen Spannung an einem Ende des variablen Widerstands. Ein Glättungskondensator lädt die Ausgangsspannung, ein Widerstand ist parallel zu dem Kondensator für dessen Entladung geschaltet und ein Diagnosekreis entspricht auf die Ausgangsspannung an, um ein Diagnosesignal zu erzeugen, wenn die Ausgangsspannung auf einen vorbestimmten Pegel abfällt (Fig. 1).

Description

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 elektromagnetbetätigten Einspritzventilen zu erzeugen, ist bekannt (DE-OS 31 28 006, DE-OS 31 03 178). 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

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Anordnung zur Diagnose eines Fehlers in einer Luftströmungsmeßanordnung 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 1. Eine Weiterbildung der Erfindung ist im Unteranspruch angegeben.

Die Erfindung wird beispielhaft anhand der Zeichnung erläutert, in der sind

F i g. 1 ein Blockschaltbild einer Diagnoseanordnung für den Betrieb eines Motors,

F i g. 2 ein Schaltbild einer Luftströmungsmeßdiagnoseschaltung 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

F i g. 5 ein Schaltbild einer Schaltung zum Erzeugen von Betriebssicherheitssignalen.

Die Diagnoseanordnung nach F i g. 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 \7g 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 Kühlmitteltemperaturfühler 3, einen Ansauglufttemperaturfühler 4 und einen 02-Fühler 5 zum Feststellen der Sauerstoffkonzentration in den Abgasen. Die Feststeiieinrichtungsgruppe enthält des weiteren einen Starterschalter 6 zum Feststellen des Betriebs des Starters des Motors, einen Unterdruck schalter 7 zum Feststellen des Unterdrucks in dem Ansaugkanal des Motors, einen Leer?auffeststellschalter 8, der durch eine Drosselventilwelle in der Leerlaufstellung des Drosselventils betätigt wird, und einen Vollastschalter 9, der auch durch die Drosselventilwelle bei weit offener Drosselstellung des Drosselventils betätigt wird. Der Rechner 11 enthält eine Selbstdiagnosefunktionssektion 11a, eine Betriebssicherheitserzeugungssektion 116, eine Brennstoffeinspritzregelsignalerzeugungssektion Hc und eine Anzeigewechselsignalerzeugungssektion Hd Die Selbstdiagnosefunktionssektion 11a ist mit einem Anschluß 10 zur Fehlerprüfung verbunden. Wenn der Anschluß 10 mit Erde in einer Werkstatt verbunden wird, wird der in der Anzeigewechselsignalerzeugungssektion Hc/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 lic über das Interface 17a angelegt. Ausgangssignale des Luftströmungsmessers 2 und der Fühler 3 bis 5 werden an die Sektionen 11a und llcüber einen A/D-Umsetzer 21 und das Interface YIb angelegt. Ausgangssignale der Schalter 6 bis 9 werden des weiteren an die Sektionen lla und Hc jeweils über die Interfaces 17c bis 17/angelegt.

Die Selbstdiagnosefunktionssektion Ha überwacht Eingangssignale von der Motorbetriebsfeststelleinrich-

tungsgruppe 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 Selbstdiagnosefunktionssektion 11a ein Diagnoscsignal in Abhängigkeit von der Art der Motorstörung zu der Betriebssicherheitssignalerzeugungssektion lib. Die Betriebssicherheitssignalerzeugungssektion Ub speichert mehrere Dattn, 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 lic zugeführt, die arbeitet um das Eingangssignal der Feststelleinrichtungsgruppe 1 bis 9 anzuhalten.

Im normalen Motorbetrieb arbeitet die Brennstoff einspritzregelsignalerzeugungssektion lic, um ein Luftbrennstoffverhältnisregelsignal zu erzeugen, indem die von der Motorbetriebsfeststelleinrichtungsgruppe 1 bis 9 zugeführten Eingangssignaie berechnet werden. Das Luftbrennstoffverhältnisregelsignal wird einer Brennstoffpumpe 13 über die Treiberstufe Mb und ein Relais 14 und den Brennstoffeinspritzregelkreisen 12 über die Treiberstufe 18a zugeführt um einen geeigneten Betrag des Brennstoffs zu einer geeigneten Zeit einzuspritzen. Die Brennstoffeinspritzregelsignalerzeugungssektion lic sendet des weiteren ein Signal zu der Schaltsektion Ud ansprechend auf ein Eingangssignal von dem O2- Fühler 5. Die Schaltsektion lld sendet ein Signal zu einer Monitorlampe 16, ansprechend auf das Signal von der Brennstoffeinspritzregelsignalerzeugungssektion lic, um anzuzeigen, daß die Abgase die normale Sauerstoffkonzentration haben.

Wenn das Betriebssicherheitssignal von der Betriebssicherheilssignaierzeugungssektion life der Brennstoffeinspritzregelsignalerzeugungssektion lic zugeführt wird, erzeugt die Sektion lic ein Quasi-Luftbrennstoffverhältnisregelsignal in Abhängigkeit von dem Betriebssicherheitssignal. Das Quasi-Luftbrennstoffverhältnisregelsignal wird den Brennstoffeinspritzregelkreisen 12 zugeführt, so daß der Betrieb des Motors in Übereinstimmung mit dem Quasi-Signal ohne Stillstand weiterläuft.

Des weiteren sendet die Anzeigewechselsignalerzeugungssektion Udein 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 l&erkennen.

Der Luftströmungsmesser gemäß F i g. 2 enthält ein Potentiometer als Spannungsteiler mit Widerständen Ri, R 2, einen Schleifer 23, der gleitbar mit dem Widerstand R 2 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 R 1 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 25 gespeist. Ein Zwischenpunkt zwischen den Widerständen R 1 und R 2 ist mit dem A/D-Umsetzer über einen Anschluß b verbunden, so daß eine feste Bezugsspannung Unx dem A/D-Umsetzer zugeführt wird. Eine Spannung an dem Schleife 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 Kondensator Ci und ein Widerstand R 3 sind parallel zwischen einen Eingangsanschluß des A/D-Umsetzers für die feste Bezugsspannung Ufix und Erde geschaltet und ein Glättungskondensator C 2 und ein Widerstand R 4 sind auch parallel zwischen einen Eingang für die Spannung US und Erde geschaltet Der Rechner 11 wird mit Signalen entsprechend den Spannungen US und Ufix gespeist um die Menge der Ansaugluft zu berechnen. Die Menge der Ansaugluft Q kann durch die folgende Gleichung erhalten werden:

Q = A(U_FIX-US)/UB,

worin A eine Konstante ist.

Gemäß der Erfindung überwacht die Selbstdiagnosefunktionssektion 11 a (F i g. 1) des Rechners 11 den Pegel der Spannung Us und erzeugt ein Diagnosesignal für eine P^triebssicherheitsoperation, wenn der Pegel der Spannung Us auf einen vorbestimmten niedrigen Pegel abfällt.

Gemäß F i g. 3 wird davon ausgegangen, daß der Verbinder 22 zur Zeit Xi gelöst wird und daß sich die Kondensatoren C1 und C2 entladen, so daß die Spannungen Ufix und US abfallen, wie gezeigt Eine bekannte Diagnoseanordnung mit den Widerständen R 3 und /?4 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 R 4 mit dem Glättungskondensator C 2 für dessen Entladen verbunden ist, sich der Kondensator schnell entladen. Das Betriebssicherheitssignal kann deshalb zu einer Zeit X 3 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 F i g. 4 enthält einen Rechenkreis Xt ^um 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 Analogschaiter 47 zugeführt. Das Ausgangssigna! 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 Fensierkomparator 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 (F i g. 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 Regelverknüpfungsglied des Analogschalters 47 über einen Inverter 46 angelegt, um den Schalter zu unterbrechen. Es ist notwendig, den Zähler 40 zurückzustellen, falls die Störung in der Luftströmungsmeßanordnung nach einer kurzen Zeit wieder aufhört. Der Zähler 43 stellt den Zähler 40 zurück. Das Ausgangssignal des ODER-Verknüpfungsglieds 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 zügeführten 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 Rückstellvorgang der Zähler 40 und 43 so lange wiederholt, wie sich die Luftströmungsmeßanordnung im normalen Zustand befindet. Wenn ein Fehler in der Luftströmungsmeßan-Ordnung auftritt und der Analogschalter 45 durch das Ausgangssignal des Zählers 40 betätigt wird, wird ein Betriebssicherheitssignal von einem Betriebssicherheitskreis 48 (f i g. 5) entsprechend dem Betriebssicherheitssignalerzeugungskreis 11 b der Fig.] dem Rechenkreis 49 über den Schalter 45 zugeführt. Der Rechenkreis 49 erzeugt ein Quasi-Luftbrennstoffverhältnisregelsignal aufgrund des Betriebssicherheitssignals und unter Bezugnahme auf die darin gespeicherten Daten. Das Quasi-Luftbrennstoffverhältnisregelsignal wird einem BrennstofHnspritzer 51 über eine Treiberstufe 50 zugeführt, um den Brennstoff mit einem geeigneten Luftbrennstoffverhältnis einzuspritzen, um den Motorbetrieb aufrechtzuerhalten.

Der Betriebssicherheitskreis 48 der F i g. 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 Leerlauffeststellschalter 8 und den Vollastschalter 9 erhalten und werden jeweils den Invertern 58 und 59 und einem UND-Verknüpfungsglied 57 zugeführt Ausgangssignale der Operationsverstärker 54 und 55, des NOR-Verknüpfungsglieds 56, der Inverter 58 und 59 und des UND-Verknüpfungsglieds 57 werden kombiniert und neun UND-Verknüpfungsgliedern 60 züge führt, um eines der neun Ausgangssignale in Abhängig· keit von den Motorbetriebszuständen zu erzeugen. Aus· gangssignale der UND-Verknüpfungsglieder 60 werder jeweils an die Regelverknüpfungsglieder der Analogschalter 61 angelegt. Durch die Analogschalter 61 laufer Betriebssicherheitssignale Q1 bis Q9 jeweils in Abhängigkeit von den Ausgangssignalen der UND-Verknüpfungsglieder 60. Ein Betriebssicherheitssignal wird somit dem Rechenkreis 49 in Übereinstimmung mit der Motorbetriebszuständen zugeführt.

Aus der voranstehenden Beschreibung ergibt sich daß gemäß der Erfindung, da ein Entladungswiderstanc an einen Glättungskondensator angeschaltet ist, eir Fehler schnell durch die plötzliche Entladung des Kon densators festgestellt werden kann. Die Betriebssicherheitsoperationen können somit schnell ausgeführt werden, um einen Stillstand des Motors zu vermeiden.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Anordnung zur Diagnose eines Verbrennungsmotors mit einem Luftströmungsmesser (2), der einen variablen Widerstand (R2) enthält der auf das Volumen der Ansaugluft anspricht und eine Ausgangsspannung (US) erzeugt, mit einem Rechner (32) zum Berechnen des Volumens der Ansaugluft aus der Ausgangsspannung und einer festen Spannung (LJFIX) an einem Anschluß des variablen Widerstands, mit einem Glättungskondensator (C₂) zum Laden der Ausgangsspannung (USX wobei der Rechner so ausgebildet ist, daß er das Volumen der Ansaugluft aus der Spannung an dem Glättungskondensator berechnet, und mit einem Diagnosekreis (31), der auf ein Ausgangssignal des Rechners anspricht und ein Diagnosesignal erzeugt, wenn das Ausgangssignal einen vorbestimmten Pegel unterschreitet, gekennzeichnet durch einen zu dem GlSrtungskondensator parallel geschalteten Widerstand (Λ»), um den Glättungskondensator schnell zu entladen, wenn der Pegel der Spannung (US) durch Auftreten eines Fehlers verschwindet, um den Fehler schnell festzustellen.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftströmungsmesser (2) einen Spannungsteiler mit einem festen Widerstand (R 1), dem variablen Widerstand (R 4) und einem Schleifer (23) enthält, der in Wirkungsverbindung mit einer Klappe (24) steht, die in dem Ansaugkanal (26) des Motors voi gesehen ist.