DE2455482A1 - Anordnung zur gewinnung von signalen fuer das steuergeraet einer elektronischen kraftstoffeinspritzung - Google Patents

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Anordnung zur Gewinnung von Signalen für das Steuergerät einer elektronischen Kraftstoffeinspritzung

Die Erfindung "betrifft eine Anordnung zur Gewinnung von dem. Steuergerät einer elektronischen Kraftstoffeinspritzung einer Brennkraftmaschine zuzuführenden Signalen mittels einer Drehzahlmeßeinrichtung für die Maschinendrehzahl und einer Luftmeßeinrichtung für die der Maschine zugeführte Luftmenge oder den Saugrohrdruck.

Elektronische Kraftstoffeinspritzungen für Brennkraftmaschinen gehören in verschiedenen Ausführungsformen und nach verschiedenen Prinzipien arbeitend zum Stand der Technik. So ■beschreiben Arbeiten in der 'Motortechnischen Zeitschrift¹ 34 (1973), 1, Seite 7, und 4, Seite 99, elektronische Benzineinspritzungen, die mit einem Luftmengenmesser arbeiten und bei denen dem Steuergerät drehzahlabhängige Signale zugeleitet werden, die aus Zündimpulsen der Brennkraftmaschine gewonnen sind, während Arbeiten in der .'Automobiltechnischen

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Zeitschrift 73 * (197Ό, 4, Seite 126, in Bosch Technische Berichte 2 - Heft 3 - November I967, Seite 107,sowie Bosch Technische Berichte 3 - Heft 1 - November I969, Seite 3, Kraftstoffeinspritzungen beschreiben, bei denen die drehzahlabhängigen Signale durch zusätzliche Eontakte am Zündverteiler gewonnen werden. Während bei Kraftstoffeinspritzungen gemäß den zuerst genannten Literaturstellen aus dem Ergebnis der Luftmengenmessung und dem drehzahlabhängigen Signal im Steuergerät der Quotient zur Gewinnung eines der Einspritzzeit proportionalen Signals gebildet wird, ist bei den in den zuletzt genannten Artikeln beschriebenen Kraftstoffeinspritzungen die !Drehzahl nur eine Korrekturgröße.

Bei einzelnen, mit einer Kraftstoffeinspritzung ausgerüsteten Kraftfahrzeugen haben sich nun in bestimmten Betriebszuständen, beispielsweise im Schiebebetrieb und bei Teillast, Fahrzeuglängsschwingungen gezeigt, die nicht erklärbar waren. Dies gilt umso mehr, als diese Schwingungsneigung nicht bei allen Fahrzeugen desselben Typs und auch bei Fahrzeugen desselben Typs in unterschiedlichem Maße auftrat.

Wie erkannt wurde, können kurzzeitige Drehzahländerungen der Brennkraftmaschine, und zwar positive oder negative Drehzahländerungen oder Unregelmäßigkeiten, die durch verschiedenartige Ursachen, also beispielsweise Unebenheiten der Fahrbahn oder auch elektrische Einstreuungen in der Zündeinrichtung, hervorgerufen sein können, über die im Steuergerät der Kraftstoffeinspritzung enthaltene Drehzahlrückführung Änderungen der Einspritzzeit bewirken, die ihrerseits über Änderungen des Luftverhältnisses zu Schwankungen des von der Maschine abgegebenen Drehmoments führen. Inwieweit sich diese Schwankungen des abgegebenen Drehmoments in Längsschwingungen

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de.s Fahrzeugs äußern, hängt unter anderem auch von der Elastizität im Antriebsstrang des Fahrzeugs und damit von sei-* ner Eigenfrequenz ah.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung der eingangs genannten.Art zu schaffen, die die unerwünschte neigung zu DrehmomentSchwankungen nicht besitzt. Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet, daß zumindest einer der analoge Spannungssignale erzeugenden Meßeinrichtungen eine Glättungseinriehtung mit Tiefpaßcharakter für das in ihr erzeugte Spannungssignal nachgeschaltet ist, die in den analogen S-pannungsSignalen infolge bedienungsfremder Einflüsse etwa auftretende Wechselspannungsanteile dämpfend ausgelegt ist.

Besonders zweckmäßig ist es, wenn im Wege der Signale sowohl von der Drehzahlmeßeinrichtung als auch von der Luftmeßeinrichtung eine derartige Glättungseinrichtung liegt.

Bei der Erfindung in ihrer allgemeinsten Form wird also dafür gesorgt, daß diejenigen WechselSpannungsanteile in dem von der jeweiligen Meßeinrichtung erzeugten analogen Spannungssignal, die nicht auf Bedienungseinflüsse zurückzuführen sind, zumindest gedämpft werden. Die Glättungseinrichtung muß mithin so ausgelegt sein, daß sie eine Dämpfung für Frequenzen ab etwa 2 bis 8 Hz bewirkt, denn in dieser Größen-* Ordnung liegen die Wechselspannungsanteile, die zu den unerwünschten Fahrzeuglängsschwingungen führen. Infolge des verlangten iiefpaßcharakters der Glättungseinrichtung werden dagegen auf Bedienungseingriffe, beispielsweise Änderungen der Gaspedalstellung, zurückzuführende Änderungen des jeweiligen analogen SpannungsSignaIs - abgesehen von einer gewissen Verzerrung der Form des Anstiegs bzw. Abfalls der Spannung praktisch nicht gedämpft, so daß die erfindungsgemäß vorgese-

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hene Dämpfung zumindest nicht zu einer störenden. 'Verlängerung der Reaktionszeit der Kraftstoffeinspritzung "bei Steuerbefehlen führt.

Die Glättungseinrichtung kann so ausgelegt sein, daß sie eine symmetrische Dämpfung bewirkt, also beide Halbwelien der zu dämpfenden ¥echselspannungsanteile in gleicher Weise dämpft,. Besonders zweckmäßig ist jedoch eine dadurch gekennzeichnete Ausbildung der Erfindung, daß die Glättungseinrichtung als die Wechselspannungsanteile unsymmetrisch dämpfende Glättungseinrichtung ausgelegt und diese Unsymmetrie derart gewählt ist, daß die dadurch entstehende Änderung des Mittelwerts des analogen Spannungssignals als die Kraftstoffzufuhr vergrößerndes Signal (Anfettungssignal) zum Steuergerät gelangt. Der Vorteil dieser Anordnung liegt darin, daß nicht nur eine Dämpfung der entgegengesetzten Halbwellen der Wechselspannungsanteile - und zwar in unterschiedlichem Haße auftritt, sondern durch die Unsymmetrie der Dämpfung zugleich eine Verlagerung des Mittelwerts der WechselSpannungsanteile erhalten wird, die zur Gewinnung eines die Kraftstoffzufuhr vergrößernden Signals ausgenutzt wird. Eine derartige Gemischanfettung hat nämlich die Wirkung, daß dadurch die zu den unerwünschten Fahrzeuglängsschwingungen Anlaß gebenden Drehmomentänderungen beseitigt werden. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung werden also beim ersten Auftreten von Wechselspannungsanteilen in den von einer der Meßeinrichtungen abgegebenen analogen SpannungsSignalen an das Steuergerät Signale geliefert, die sofort eine Gemischanfettung bewirken, die ihrerseits den unerwünschten Schwingungen entgegenwirkt.

Die erfindungsgemäße Glättungseinrichtung läßt sich mit aktiven Gliedern, wie Transistoren und Verstärkern, aufbauen.

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Eine'hinsichtlich des Bauteil, Platz und Energie aufwand s' "besonders sparsame Ausführungsform zeichnet sich jedoch dadurch aus, daß die Glättungseinrichtung eine RC-Kombination sowie zumindest eine Diode enthält, die parallel zu einem im Längszweig liegenden Widerstand der RG-Kombination liegt. Im Falle einer symmetrischen Dämpfung beider Halbwellen der Wechselspannungsanteile wird man zwei Dioden verwenden, die gegensinnig gepolt sind; im Falle einer unsymmetrischen Dämpfung genügt eine einzige Diode, jedoch ist es auch möglich, auch in diesem Falle zwei gegensinnig gepolte Dioden zu verwenden, denen unterschiedlich bemessene Yorwiderstände zugeordnet sind. Dabei kann einer der Torwiderstände den Wert 0 besitzen. Unabhängig von der Tatsache, ob die Glättungsein- richtung symmetrisch oder unsymmetrisch dämpfend aufgebaut ist, können alle WechselSpannungsanteile, deren Amplitude kleiner als die Schwellspannung der Diode ist, nur über die RC-Kombination und damit in von der Güte des Tiefpasses abhängigem Maße zum Steuergerät gelangen. Alle Spannungssignale jedoch, und auch ihre Wechselspannungsanteile, deren Anderungsamplitude größer als die Schwellspannung der jeweiligen Diode ist, bringen diese in den leitenden Zustand. Dann tritt eine Dämpfung durch den Spannungsfall an der Diode ein. Außerdem ergibt sich dann, wenn eine Glättungseinrichtung mit unsymmetrischer Dämpfung vorliegt, also beispielsweise nur eine Diode oder zwei gegensinnig gepolte Dioden mit unterschiedlichen Vorwiderständen Verwendung finden, eine Verschiebung des Mittelwerts der Wechselspannungsantei-·· Ie, die ihrerseits zu der erwähnten Gemischanfettung führt.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der figürlich dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert. Dabei zeigt Figur das Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Anordnung mit einer

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Schaltungsmöglichkeit für eine symmetrisch dämpfende Glättungseinrichtung, während Figur 2 eine Ausführungsmöglichkeit für eine unsymmetrisch dämpfende Glättungseinrichtung wiedergibt. Figur 5 schließlich zeigt die mögliche Zusammenschaltung einer Glättungseinrichtung mit weiteren Bastandteilen der Anordnung.

Betrachtet man zunächst Figur 1, so sind eine Luftmengenmeßeinrichtung 1 und eine Drehzahlmeßeinrichtung 2 vorhanden; die Drehzahlmeßeinrichtung empfängt Zündimpulse beispielsweise über einen Kontakt des Zündverteilers 3· Die Luftmengenmeßeinrichtung 1 enthält in diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung in an sich bekannter Veise einen von der Luftströmung im Saugrohr 4 betätigten Schwenkflügel 5, der das Potentiometer 6 entsprechend dem jeweiligen Luftdurchsatz verstellt. An den Schaltungspunkten 7 und 8 liegen dsngemäß analoge Spannungssignale vor, die in ihrer Amplitude der jeweiligen Luftmenge bzw. der jeweiligen Drehzahl der Maschine entsprechen.

In diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist sowohl in die Verbindung zwischen Steuergerät 9 und Luftmengenmeßeinrichtung

I als auch in die Verbindung zwischen Steuergerät 9 und Drehzahlmeßeinrichtung 2 jeweils eine Glättungseinrichtung 10 bzw*

II eingeschleift. Grundsätzlich ist es auch möglich, nur eine dieser Glättungseinrichtungen vorzusehen. In dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel besteht die Glättungseinrichtung 10 aus dem den Längswiderstand 12 und den Querkondensator 13 enthaltenden RO-i-Glied sowie den beiden gegensinnig gepolten Dioden 14 und 15 parallel zum Widerstand 12. Entsprechend weist die andere Glättungseinrichtung 11 den Längswiderstand 16 und den Querkondensator 17» die zusammen das RC-Glied des Tiefpasses "bilden, sowie die beiden gegensinnig gepolten Dioden 18 und 19 auf, die ebenfalls parallel zum Längswiderstand liegen.

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Es handelt sich in beiden Fällen also tun eine Dämpfungseinrichtung mit symmetrischer Dämpfung beider Halbwellen der Wechselspannungsanteile in den analogen Spannungssignalen.

Da die Erfindung mit analogen Spannungssignalen arbeitet, zumindest die der jeweiligen Maschinendrehzahl entsprechenden Signale zum Steuergerät 9 aber als Impulssignale gelangen müssen, ist der Glättungseinrichtung 11 die Einrichtung 20 nachgeschaltet, die das an ihrem Eingang anstehende analoge Spannungssignal in simulierte Zündimpulse umsetzt.

Das Ausführungsbeispiel nach Figur 2 dient zur Erläuterung mehrerer prinzipieller Möglichkeiten zum Aufbau der in Figur 1 mit 10 und 1.1 .bezeichneten Glättungseinrichtungen. Wiederum ist ein den Widerstand 21 und den Querkondensator 22 enthaltendes RC-Glied vorhanden, das zwischen eine der Meßeinriehtunigen (in Figur 2. linke Anschlußklemme) und das Steuergerät (rechte Anschlußklemme) geschaltet ist·. Parallel zum Längswiderstand 21 liegen zwei Reihenschaltungen von jeweils einer Diode 25 bzw. 24 und einem Yorwiderstand 25 bzw. 26; die beiden Di- ■ öden 25 und 24 sind wiederum gegensinnig gepolt. Gemeinsam ist allen jetzt beschriebenen Ausführungsformen, daß der Widerstand 21 sehr groß gegenüber den Widerständen 25 und 26 ist. Sind die Widerstände 25 "und 26 gleich groß und die Dioden 25 und 24 vom gleichen Typ, so hat man wiederum den Fall einer Glättungseinrichtung mit symmetrischer Dämpfungswirkung. Sind dagegen die Widerstände 25 und 26 unterschiedlich, so erhält man unterschiedliche Dämpfungen der entgegengesetzten Halbwellen der unerwünschten WechselSpannungsanteile der zugeführten analogen Spannungssignale. Diese Ungleichheit der Widerstände kann so weit gehen, daß einer der-beiden Widerstände 25 und 26 fortfällt. .

Es ist auch möglich, auf eine der beiden Dioden 25 und 24 zu

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verzichten, wodurch das Maximum an unsymmetrie der Dämpfung erzielt wird.

Figur 3 schließlich zeigt im Blockschaltbild die Einschaltung der in Figur 1 mit 11 bezeichneten Glättungseinrichtung, die aber auch eine der anhand Figur 2 erläuterten Ausbildungen besitzen kann, im Rahmen der Gesamtanordnung. Durch Umrandungen sind wiederum die Drehzahlmeßeinrichtung 2 und der Umwandler 20 angedeutet.

An der Klemme a liegen die Zündimpulse bzw. ihnen entsprechende Impulse, die über die Schwellwertschaltung 30 zur Unterdrückung von Störimpulsen auf den Eingang der ersten monostabilen Kippstufe 31 gelangen. Am Ausgang b der monostabilen Kippstufe 31 ergeben sich demgemäß Rechteckimpulse mit einer Dauer t, die durch die Zeitkonstante der Kippstufe 31 vorgegeben ist; der zeitliche Abstand zwischen den Impulsen entspricht dem Abstand zwischen den einzelnen Zündimpulsen.

Die Ausgangsimpulse der ersten monostabilen Kippstufe 31 steuern über das Oder-Tor/mit Negierung den ersten Integrator 33 an. Toraussetzung für die Wirksamkeit der Anordnung ist ein Startsignal vom Zündschloß 42 her. Die Ansteuerung des ersten Integrators 33» der mit seiner in der Figur linken Eingangsklemme an einer Referenzspannungsquelle liegt, erfolgt also so, daß der Integrator 33 sich nur zwischen den Ausgangsimpulsen der ersten monostabilen Kippstufe 31 auflädt, dagegen während der Zeiträume t entlädt. Damit ergibt sich der oberhalb der Ausgangsklemme c des ersten Integrators 33 wiedergegebene Spannungsverlauf. Während der Zeiträume t hält die Einrichtung 34 den Integrationswert, wie dies das Diagramm oberhalb der Klemme b zeigt. Die Einrichtung 35 gibt eine der Drehzahl analoge Spannung an ihrer Ausgangsklemme e ab, die dem Verlauf

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der Spitzenwerte der Spannung an der Klemme Td entspricht. Der in dem Spannungsverlauf an der Klemme d jeweils während der Zeitspanne t auftretende Spitzenwert wird in der Einrichtung 35 gehalten "bis zum Auftreten des nächsten Impulses dex Dauer t.

Diese der Drehzahl analoge Spannung wird nun über die Glättungseinrichtung 11 und den Invertierer 56 dem einen Eingang des Komparators 37 zugeführt, dessen anderer Eingang mit dem Ausgang des zweiten Integrators 38 verbunden ist. Die Zeitkonstanten der beiden Integratoren 33 und 38 sind identisch. Auch der zweite Integrator wird über ein Oder-Glied 39 mit Uegierung von einer monostabilen Kippstufe, und zwar der zweiten monostabilen Kippstufe 40, her angesteuert. Auch die beiden Kippstufen 31 /und 40 haben gleiche Zeitkonstanten. Die Spannung am Ausgang f des zweiten Integrators 38, dessen Eingang direkt mit der Referenzspannung in Verbindung steht, ist oberhalb dieser Klemme dargestellt. Sobald diese Spannung betragsmäßig größer wird als die über den Invertierer 36 zugeführte Spannung, gibt der Komparator 37 ^a& die monostabile Kippstufe 40 einen Impuls ab, der den Integrationsvorgang im zweiten Integrator 38 während der Zeitspanne t unterbricht. Die Ausgangssignale der zweiten monostabilen Kippstufe 40 gelangen zugleich an den schaltbaren Verstärker 4I» der an seinem Ausgang g Rechteckimpulse als simulierte Zündimpulse an das Steuergerät leitet. Damit erfolgt also zunächst eine Umsetzung der Zündimpulse in ein analoges Spannungssignal, das erfindungsgemäß geglättet wird, und eine Umsetzung des Spannungssignals in die zum Ansteuern des Steuergeräts erforderlichen Impulssignale.

Auf den Aufbau der einzelnen Schaltungsbausteine braucht nicht eingegangen zu werden, da sie zum Stand der Technik gehören. In diesem Zusammenhang wird auf das Buch Electronics and Uucleonics Dictionary von Cook und Markus, i960, verwiesen.

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Wenn auch in den Ausführungsbeispielen stets ein Luftmengenmesser vorliegt, schließt dies die Anwendung der Erfindung bei einem als Saugrohrdruckmesser ausgebildeten. Luftmesser nicht aus.

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Claims (6)

1. ANSPRÜCHE

   *) Anordnung zur Gewinnung von dem Steuergerät einer elektronischen Kraftstoffeinspritzung einer Brennkraftmaschine zuzuführenden Signalen mittels einer Drehzahlmeßeinrichtung für die Maschinendrehzahl und einer. Luftmeßeinrichtung für die der Maschine zugeführte Luftmenge oder den Saugrohrdruck, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest einer der analoge Spannungssignale erzeugenden Meßeinrichtungen (1, 2) eine Glättungseinrichtung (10, 11) mit Tiefpaßcharakter für das in ihr erzeugte Spannungssignal nachgeschaltet ist, die in den analogen Spannungssignalen infolge "bedienungsfremder Einflüsse etwa auftretende Wechselspannungsanteile dämpfend ausgelegt ist.
2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Glättungseinrichtung (10, 11) als die Weehselspannungsanteile unsymmetrisch dämpfende Glättungseinrichtung ausgelegt und diese Unsymmetrie derart gewählt ist, daß die dadurch entstehende Änderung des Mittelwerts des analogen Spannungssignals als die Kraftstoffzufuhr vergrößerndes · Signal (Anfettungssignal) zum Steuergerät (9) gelangt.
3. 3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Glättungseinrichtung (10, 11) eine RG-Kom"bination (12, 13; 16, H) sowie zumindest eine Diode (14, 15; 18, enthält, die parallel zu einem im Längszweig liegenden Widerstand (12, 16) der RC-Kombination liegt.
4. 4. Anordnung nach den Ansprüchen 2 und 3» dadurch gekennzeich net, daß zwei ge.gensinnig gepolte Dioden (23, 24) mit die

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   Unsymmetrie bestimmenden, unterschiedliche Widerstandswerte besitzenden Torwiderständen (25, 26) vorgesehen sind.
5. 5· Anordnung nach den Ansprüchen 2 und 3» dadurch gekennzeichnet, daß zwei gegensinnig gepolte Dioden vorgesehen sind, von denen nur einer ein die Unsymmetrie bestimmender Vorwiderstand zugeordnet ist.
6. 6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Glättungseinrichtung (11) einer mit Zündimpulsen der Maschine beaufschlagten Drehzahlmeßeinrichtung (2) nachgeschaltet ist mit einer ersten monostabilen Kippstufe (51)» die die Zündimpulse umsetzt in Impulse vorbestimmter Dauer, einem ersten Integrator (33)» der, angesteuert von den Impulsen vorbestimmter Dauer, sich in den Impulspausen auflädt, dagegen während der Impulse entlädt, und mit speichernden Mitteln (34» 35) zur Bildung eines analogen Spannungssignals, das dem kontinuierlichen zeitlichen Verlauf des Integrationsergebnisses des ersten Integrators (33) entspricht und der Glättungseinrichtung (11) zugeführt wird, die ausgangsseitig ebenso wie der Ausgang eines zweiten Integrators (38), der die gleiche Zeitkonstante wie der erste Integrator (33) besitzt, mit einem Amplitttdenkomparator (37) ⁱⁿ Verbindung steht, der über eine zweite monostabile Kippstufe (40), die die gleiche Zeitkonstante wie die erste Kippstufe (3I) besitzt, simulierte Zündimpulse der vorgegebenen Dauer als dem Steuergerät zuzuführende Signale erzeugt.

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