DE3839721C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Ermitteln des Öffnungsgrades einer Drosselklappe für die Regelung einer Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung ent­ sprechend der Maschinendrehzahl und dem Öffnungsgrad der Drosselklappe.

Der Öffnungsgrad der Drosselklappen ist ein für die Regelung der Maschine wesentlicher Parameter und kann mittels eines Drosselklappen-Sensors festgestellt wer­ den. Bisher sind verschiedene Arten von Drosselklap­ pen-Sensoren vorgeschlagen worden. Jedoch hat von her­ kömmlichen Drosselklappen-Sensoren keiner eine für ei­ nen Bereich kleiner Werte des Drosselklappen-Öffnungs­ grades ausreichende hohe Auflösung.

Insbesondere bei Regelsystemen für Brennkraftmaschinen wird der Grad der Drosselklappenöffnung zu einer wich­ tigen Informationsquelle zum Ermitteln der Betriebslast einer Brennkraftmaschine. Ein Sensor zum Feststellen des Öffnungsgrades einer Drosselklappe ist gewöhnlich mit einem Regelwiderstand aufgebaut, wie z.B. in JP-GM- OS 57 92 107 und 59-66 106 beschrieben. Vom Sensor kann eine dem Grad der Drosselklappenöffnung proportionale Ausgangsspannung erhalten werden, die von einer Regel­ einheit analog-digital umgesetzt und einem Rechner zu­ geleitet wird.

Mit herkömmlichen Drosselklappen-Sensoren sind jedoch Schwierigkeiten verbunden, insofern als der Grad der Drosselklappenöffnung der Maschinenlast (z.B. Druck im Ansaugrohr) nicht proportional ist, so daß, wie in Fig. 5 dargestellt, die Maschinenlast nicht in linearer Be­ ziehung zum Grad der Drosselklappenöffnung steht. Ins­ besondere ändert sich die Maschinenlast im niedrigen Maschinendrehzahlbereich bei kleinen Werten des Dros­ selklappen-Öffnungsgrades rasch und bei großen Werten des Drosselklappen-Öffnungsgrades weniger rasch. Es ist folglich notwendig, den Grad der Drosselklappenöffnung im niedrigen Maschinendrehzahlbereich und bei kleinen Werten der Drosselklappenöffnung mit hoher Auflösung zu ermitteln, um die Maschine präzise regeln zu können. Mit dem vorstehend beschriebenen herkömmlichen Drossel­ klappen-Sensor kann jedoch eine bei niedrigen Maschi­ nendrehzahlen und kleinen Werten des Drosselklappen- Öffnungsgrades ausreichende Auflösung nicht erzielt werden.

Im Hinblick auf die vorstehend angesprochenen Schwie­ rigkeiten ist es daher Aufgabe der Erfindung, eine Ein­ richtung zum Ermitteln der Drosselklappenöffnung zu schaffen, bei der die Ausgangsspannungscharakteristik eines Drosselklappen-Sensors entsprechend der Maschi­ nendrehzahl und dem Grad der Drosselklappen-Öffnung so geändert wird, daß eine im wesentlichen ausreichende Auflösung für die Maschinenregelung über dem gesamten Betriebsbereich der Maschine erzielt wird.

Diese Aufgabe ist mit einer Einrichtung nach dem Patentanspruch gelöst.

Bei der vorstehend beschriebenen Ausbildung der Ein­ richtung zum Ermitteln des Öffnungsgrades der Drossel­ klappe kann die Ausgangsspannungscharakteristik des Drosselklappen-Sensors so eingestellt werden, daß sie sich bei kleinen Werten des Öffnungsgrades der Dros­ selklappe rascher ändert, wobei die Öffnung im Bereich niedriger Maschinendrehzahlen klein wird und die Ma­ schinendrehzahl bei kleinen Werten für den Öffnungsgrad der Drosselklappe niedriger wird. Daher kann auch bei den kleinen Werten für den Öffnungsgrad der Drossel­ klappe und niedrigen Maschinendrehzahlen eine ausrei­ chend hohe Auflösung beim Ermitteln des Öffnungsgrades der Drosselklappe erzielt werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine vereinfachte Darstellung einer Ausfüh­ rungsform der Einrichtung zum Ermitteln des Öffnungsgrades einer Drosselklappe,

Fig. 2 einen Schaltplan für den Hauptteil der das Hauptmerkmal der Erfindung bildenden Regel­ einheit,

Fig. 3 ein Diagramm der Beziehung zwischen der Aus­ gangsspannung des Drosselklappen-Sensors und dem Grad der Drosselklappenöffnung,

Fig. 4 eine Auswahltabelle, mit der sich eine Cha­ rakteristik des Drosselklappen-Sensors ent­ sprechend dem Öffnungsgrad der Drosselklappe und der Maschinendrehzahl auswählen läßt, und

Fig. 5 ein Diagramm der Beziehung zwischen Maschi­ nenlast und Öffnungsgrad der Drosselklappe.

Gemäß Fig. 1 sind am Luftansaugsystem 2 einer Brenn­ kraftmaschine 1 eine Drosselklappe 3 und stromab von ihr eine Sammelkammer 5 angeordnet. In der Nähe von Luftansaugöffnungen der Maschine 1 an der Sammelkammer 5 nachgeschalteten Luftansaugrohren sind Einspritzvor­ richtungen 6 angeordnet. Außerdem sind ein Drossel­ klappen-Sensor 7 an der Drosselklappe 3, ein Sensor 8 für die Wassertemperatur und ein Sensor 9 für den Kur­ belwinkel an der Maschine 1, ein Sensor 10 für die An­ sauglufttemperatur an der Sammelkammer 5 und ein Sensor 11 für das Luft-Kraftstoff-Verhältnis an einer Auspuff­ anlage 14 der Maschine 1 angeordnet. Die erfaßten Sig­ nale von den Sensoren 7, 8, 9, 10 und 11 sowie von einem Sensor 4 für den atmosphärischen Druck werden einer als Regeleinrichtung dienenden Regeleinheit 12 zugeleitet. Die Regeleinheit 12 berechnet bzw. verar­ beitet die erfaßten Signale und gibt zweckdienliche Steuersignale an die Einspritzvorrichtungen 6 und an Zündspulen 13 ab.

Gemäß der in Fig. 2 dargestellten Schaltungsanordnung für die Regeleinheit 12 und den Drosselklappen-Sensor 7 ist letzterer aus einem Regelwiderstand Rv aufgebaut, mit dem mehrere Widerstände R1 und R2 von verschiedenen Widerstandswerten parallelgeschaltet sind. Mit den Wi­ derständen R1 und R2 sind zugehörige Schalter in Form von Transistoren Tr1 und Tr2 verbunden. Ein Ende des Regelwiderstandes Rv ist an eine Stromquelle Vcc, die andere an Masse angeschlossen, und das bewegliche Kon­ taktstück 7a des Widerstandes Rv ist über einen Analog- Digital-Umsetzer 15 mit Eingängen 16 einer Zentralein­ heit (ZE) 17 verbunden. Die Basisanschlüsse der Transi­ storen Tr1 und Tr2 sind mit Ausgängen 18 von der ZE 17 der Regeleinheit 12 verbunden. Letztere leitet den Transistoren Tr1 und Tr2 nach Bedarf Steuersignale S1 (1, 1 in binärer Schreibweise), S2 (0, 1), S3 (1, 0) und S4 (0, 0) zu.

Die vorstehend beschriebene Ausbildungsform ermöglicht es, die Ausgangsspannungscharakteristik des Drossel­ klappen-Sensors 7 gemäß Fig. 3 in Übereinstimmung mit dem Durchlaß- bzw. Sperrzustand der durch die Steuer­ signale von der Regeleinheit 12 angesteuerten Transi­ storen Tr1 und Tr2 zu ändern.

Der Vorgang der Änderung der Ausgangsspannungscharakte­ ristik des Drosselklappen-Sensors 7 entsprechend dem Öffnungsgrad der Drosselklappe 3 und der Maschinendreh­ zahl ist folgender: Die Kombination aus Öffnungsgrad der Drosselklappe 3 und Maschinendrehzahl bestimmt die in Fig. 4 angegebenen Ausgangsspannungscharakteristiken (1) bis (4), deren Numerierung derjenigen der in Fig. 3 dargestellten Kennkurven entspricht. Beispielsweise wird die Charakteristik (1) mit auf Durchlaß geschalte­ ten Transistoren Tr1 und Tr2 (sh. Fig. 3) für eine Drosselklappenöffnung von 10 Grad oder kleiner und für Maschinendrehzahlen von 1500 min^-1 und weniger gewählt. Bei größer werdendem Öffnungsgrad der Drosselklappe und zunehmender Maschinendrehzahl ändert sich die Charakte­ ristik in die Charakteristik (2) mit gesperrtem Transi­ stor Tr1 und auf Durchlaß geschaltetem Transistor Tr2, in die Charakteristik (3) mit auf Durchlaß geschaltetem Transistor Tr1 und gesperrtem Transistor Tr2, und in die Charakteristik (4) mit gesperrten Transistoren Tr1 und Tr2.

Folglich werden die Transistoren Tr1 und Tr2 bei nie­ drigen Maschinendrehzahlen und niedrigem Öffnungsgrad der Drosselklappe auf Durchlaß geschaltet, so daß sich die Ausgangsspannung des Sensors 7 bei kleiner Drossel­ klappenöffnung rasch ändert, wodurch eine hohe Auflö­ sung zustande kommt. Die Schalter oder Transistoren Tr1 und Tr2 werden entsprechend der der Regeleinheit 12 zugeleiteten Information über Maschinendrehzahl und Öffnungsgrad der Drosselklappe nach Bedarf in den Durchlaß- oder den Sperrzustand geschaltet, um so nach Bedarf die Widerstände R1 und R2 mit dem Regelwider­ stand Rv parallelzuschalten. Folglich kann eine zweck­ dienliche Ausgangsspannungscharakteristik des Drossel­ klappen-Sensors 7 gewählt werden, die eine hohe Auflö­ sung in jedem Betriebszustand der Brennkraftmaschine 1 ermöglicht.

Die Ausgangsspannungscharakteristik des Drosselklap­ pen-Sensors 7 läßt sich so ändern, daß sie nur vom Öffnungsgrad der Drosselklappe 3 oder von der Maschi­ nendrehzahl abhängig ist. Beim gezeigten Beispiel wer­ den die Transistoren Tr1 und Tr2 im Durchlaßzustand gehalten, während die Drosselklappe 3 vollständig ge­ schlossen ist.

Aus dem Vorstehenden ergibt sich, daß die Erfindung eine Einrichtung schafft, bei der die Ausgangsspan­ nungscharakteristik des Drosselklappen-Sensors ent­ sprechend der Maschinendrehzahl und dem Öffnungsgrad der Drosselklappe geändert wird. Daher kann auch bei einem Drosselklappen-Sensor, der selbst eine lineare Ausgangsspannungscharakteristik hat, eine ausreichend hohe Auflösung über dem gesamten Betriebsbereich der Maschinensteuerung erzielt werden, und das Regelsystem für die Brennkraftmaschine kann als Ganzes eine große Genauigkeit erreichen.

Claims (1)

1. Einrichtung zum Ermitteln des Öffnungsgrades einer Drosselklappe für die Regelung einer Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung, mit einem Drosselklappen-Sensor (7) zum Erzeugen einer den Öffnungsgrad der Drosselklappe (3) repräsentierenden Ausgangsspannung, sowie einem Drehzahlsensor (9) zum Erfassen der Maschinendrehzahl, gekennzeichnet durch mehrere Widerstände (R1, R2), die mit dem Drosselklappen- Sensor (7) parallel geschaltet sind, mehrere Schalter (Transistoren Tr1, Tr2), die je mit einem zugehörigen Widerstand (R1, R2) verbunden sind, und eine Regeleinrichtung (12) die abhängig von der Maschinendrehzahl und/oder der Drosselklappenstellung Steuersignale (S1, S2, S3, S4) zum individuellen Schalten der Schalter (Tr1, Tr2) abgibt, um dadurch wahlweise einen bis sämtliche Widerstände parallel zum Drosselklappensensor zu schalten und so die Ausgangsspannungscharakteristik des Drosselklappen- Sensors (7) nach Bedarf zu verändern.