DE1576283C - Einrichtung zur Erzeugung einer Kalt startmehrmenge bei einer elektronisch gesteuerten Benzineinspntzanlage fur Brennkraftmaschinen 4nm Robert Bosch GmbH, 7000 Stuttgart - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Erzeugung einer Kraftstoffmehrmenge für den Kaltstart bei einer elektronisch gesteuerten Benzineinspritzanlage mit mindestens einem elektromagnetisch betätigbaren Einspritzventil und mit einem monostabilen Steuermultivibrator zur Erzeugung von Öffnungsimpulsen für das Einspritzventil und mit einem synchron mit den Kurbelwellenumdrehungen betätigbaren Signalgeber zum Auslösen des Steuermultivibrators. Γ \

Beim Kaltstart muß das Kraftstoff-Luftgemisch sehr fett sein, weil sich ein Teil des Kraftstoffs an den kalten Wandungen der Ansaugleitung wieder anschlägt und nur ein geringer Teil verflüchtigt und für die Gemischaufbereitung zur Verfügung steht. Es sind bereits Schaltungen bekannt, die beim Kaltstart die Einspritzzeit verlängern.

Eine solche Schaltung ist in der deutschen Patentschrift 1 125 718 beschrieben. Sie enthält zwei voneinander unabhängige elektrische Kippeinrichtungen, von denen die eine die Einspritzmenge in Abhängigkeit von der geforderten Leistung der Brennkraftmaschine bestimmt, während die andere Kippeinrichtung die Einspritzmenge in Abhängigkeit von der Motortemperatur additiv beeinflußt. Dieser zweite Teil der Einspritzmenge, im folgenden Anlaßmehrmenge genannt, wird beim Anlassen noch erheblich vergrößert.. Versuche haben gezeigt, daß die Anlaßmehrmenge stark drehzahlabhängig sein muß, da bei den ersten Zündungen der Brennkraftmaschine die Drehzahl ansteigt und als Folge davon die Gemischaufbereitung besser wird. Deshalb muß mit steigender Drehzahl die zusätzliche Einspritzmenge kleiner werden, damit das Benzin-Luftgemisch in jedem Falle zündfähig ist und eine hohe Verbrennungsenergie ergibt, da sonst ein Drehzahlabfall infolge von Verbrennungsaussetzern oder energiearmen Verbrennungen auftreten kann. ·

Erfindungsgemäß wird diese Drehzahlabhängigkeit dadurch erreicht, daß zur Erzeugung der Kaltstartmehrmenge ein frei schwingender, astabiler Multivibrator vorgesehen ist, der zwischen zwei vom Signalgeber gelieferten Auslösesignalen jeweils mindestens ein zusätzliches Auslösesignal für den Steuermultivibrator erzeugt. . .

Das bedeutet, daß der astabile Multivibrator den zur Bestimmung der Öffnungsdauer dienenden monostabilen Steuermultivibrator je Arbeitshub der Brennkraftmaschine gegebenenfalls mehrmals anstößt, wodurch sich die Einspritzmenge je Arbeitshub vergrößern läßt. Da diese Periodendauer drehzahlunabhängig ist, gelangen bei steigender Drehzahl je Arbeitshub weniger Impulse über den Steuermultivibrator zur Endstufe und.zu den Ventilen, und die Kaltstartmehrmenge nimmt umgekehrt proportional zur Drehzahl ab.

Aus der französischen Patentschrift 1 448 064 ist es bereits bekannt, die für einen einzelnen Ansaugtakt der Brennkraftmaschine vorgesehene Kraftstoffmenge mit einer Anzahl von sehr kurzen Spritzvorgängen bereitzustellen, von denen jeder durch einen Einzelimpuls einer Impulsreihe ausgelöst wird, die von einem astabilcn Multivibrator erzeugt wird. Sowohl die Dauer der Einzelimpulsc als auch die Zahl der zu einer Impulsreihe gehörenden Einzelimpulse soll nach dieser Patentschrift zur Anpassung der Kraftstoff menge an die jeweiligen Betricbszuständc geändert werden können. Hine derartige Betriebsweise, bei welcher jeweils eine Impulsreihe einem einzelnen ununterbrochenen Einspritzvorgang der erfindungsgemäßen Einspritzanlage entspricht, läßt sich wegen der Trägheit elektromagnetische^ Ventile nur schwer verwirklichen. .

Die Erfindung ist nachstehend in Fig. 1 und 2 an einer als Apsführungsbeispiel dienenden Benzineinspritzanlage näher erläutert. -■■■;
Die gesamte Anlage ist in Fig. 1 als Blockschaltbild dargestellt. Es wird eine Zwei-Kanal-Einspritzung für eine mit Fremdzündung arbeitende Vier-Zylinder-Maschine zugrunde gelegt. Die Einspritzänlage enthält eine elektronische Steuereinrichtung zur Zeitsteuerung der elektromagnetischen, jeweils einem der Zylinder zugeordneten Einspritzventile, denen der Kraftstoff unter praktisch konstantem. Druck von etwa 2' atü zugeführt wird. Als zeitbestimmendes Glied ist ein monostabiler Steuermultivibrator 28 vorgesehen, der im normalen Fährbetrieb von der Auslösung 30 so angestoßen wird, daß bei jeder Kurbelwellenumdrehung ein Öffnungsimpuls für die Ventile erzeugt wird. Der Druck im Ansaugrohr wird durch den Druckfühler 27, der aus einem Übertrager mit verschiebbarem Eisenkern besteht, abgefühlt und bestimmt die Einspritzzeit beim Fahrbetrieb unter Last. Die am Ausgang des Steuermultivibrators 28 entstehenden Impulse gelangen über einen elektronischen Umschalter 29 abwechselnd über die Verstärker 25 bzw. 31 zu den Endstufen 26 bzw. 32, an die je zwei Ventile angeschlossen sind, die während der Impulszeit öffnen und den Kraftstoff einspritzen. Beim Kaltstart stößt der astabile Multivibrator 24 den Steuermultivibrator 28 zusätzlich pro Kurbelwellenumdrehung noch mehrmals an* so daß die beim nächsten Arbeitstakt verbrennende Kraftstoffmenge vergrößert wird. Der astabile Multivibrator ist so ausgelegt, daß er nur dann schwingt, wenn der Anlaßschalter 21 geschlossen ist und wenn außerdem die Temperatur der Brennkraftmaschine, die durch einen Temperaturfühler 23 abgefühlt wird, weit unter der bei längerem Betrieb sich einstellenden Temperatur liegt. Ferner ist dafür gesorgt, daß die Schwingfrequenz des astabilen Multivibrators temperaturabhängig ist, und zwar derart, daß die Perioden-' dauer der Schwingungen mit zunehmender Temperatur immer größer wird und daher pro Arbeitshub weniger Impulse an den Ventilen wirksam werden. Beim Erreichen einer voreingestellteri Temperatur von z. B. 15° C setzt der astabile Multivibrator ganz

aus. '-.■■■·■

Es hat sich bei praktischen Versuchen als vorteilhaft gezeigt, die Kaltstartmehrmenge beim Erreichen einer bestimmten Drehzahl ganz abzuschalten. Dies wird auf folgende Weise erreicht: Der Druck ist im Saugrohr beim Anlassen, d. h. bei geschlossener Drosselklappe, weitgehend von der Drehzahl der Brennkraftmaschine abhängig. An das Saugrohr ist daher ein Druckschalter 22 angeschlossen, der. normalerweise geschlossen ist und beim Erreichen eines bestimmten Druckes bzw. einer bestimmten Drehzahl öffnet. Die Schaltung ist so ausgelegt, daß nur bei geschlossenem Druckschalter der Steuermultivibrator vom astabilen Multivibrator angestoßen werden kann.

Die gesamte Schaltung ist in F i g. 2 dargestellt. Die beiden Transistoren 66 und 69 bilden zusammen den monostabilen, die Öffnungsdauer der Einspritzventile bestimmenden Stcuerniultivibrator 28, der als Zeitglicd einen Transformator enthüll, bei welchem

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die Induktivität seiner Primärwicklung 86 durch Ver- tiv gegenüber seinem Emitter ist. Das ist der Fall bei stellen seines Eisenkerns 87 mit einer an das Ansaug- tiefen Temperaturen, wenn der Heißleiter 23 sehr rohr der Brennkraftmaschine angeschlossenen, im hochohmig ist. Wird der Anlaßschalter 21 geschloseinzelnen nicht dargestellten Druckdose 27 verändert sen, so kann über die Widerstände 37 und 36 und die werden kann. Im Ruhezustand ist der Transistor 66 5 Diode 35 ein Basisstrom zum Transistor 38 fließen leitend und der Transistor 69 gesperrt, da die Basis und diesen leitend machen. Die Diode 35 dient des Transistors 66 über den Widerstandes ein posi- ebenso wie die Diode 49 zum Schutz der Basistives Potential gegenüber dem Emitter hat. Gelangt Emitter-Strecke der Transistoren 38 bzw. 51 gegen jetzt ein negativer Impuls von einem der Signalgeber Überspannung. Beim Ausschalten des Anlaßschalters 63 oder 64 über eines der Differenzierglieder, be- ίο 21 kann an der Wicklung des Magnetschalters 73 eine stehend aus den Kondensatoren 76 bzw. 77 und den negative Abschaltspannung bis zu einer Höhe von Widerständen 78 bzw. 79 und über die Dioden 61 400 V auftreten, die über die Widerstände 37 und 36 oder 62 an die Basis des Transistors 66, so wird dieser und die Diode 35, deren höchstzulässige Sperrgesperrt. Gleichzeitig wird der Transistor 69 leitend spannung wesentlich kleiner ist, den Transistor 38 und beginnt über die in seinem Kollektorkreis lie- 15 zerstören könnte. Aus diesem Grunde ist zwischen die gende Primärwicklung 86 des Übertragers einen Widerstände 36 und 37 die Diode 33 mit ihrer Strom zu führen, der rasch auf einen durch die Größe Kathede angeschlossen. Die Anode dieser Diode liegt des Wicklungswiderstandes und des Widerstandes 70 an der Minusleitung 84. Normalerweise ist die Diode festgelegten Höchstwert ansteigt. Während dieses An- 33 gesperrt, wird aber beim Auftreten dieser Störstiegs entsteht in der Sekundärwicklung 88 eine 20 spannung leitend und begrenzt sie auf das Minusexponentiell abklingende Spannung, deren Zeit- potential. Der Widerstand 37 muß dabei so dimenkonstante von der Stellung des Eisenkerns 87 ab- sioniert werden, daß der zulässige Durchlaßstrom in hängt. Diese negative Spannung sperrt den Tran- der Diode 33 nicht überschritten wird,
sistor 66 so lange, bis seine Basis wieder positiv Wenn der Transistor 38 bei Betätigen des Starters gegenüber dem Emitter wird. Der Transistor 66 leitet 25 leitend wird, springt das Potential an seinem Kollekdann wieder und sperrt gleichzeitig den Transistor 69. tor annähernd um den Betrag der Batteriespannung Auf diese Weise entstehen am Kollektor des Tran- ins Negative. Dieser Potentialsprung wird durch den sistors 69 Impulse, deren Zeitdauer vom Druck im Kondensator 40 und die Diode 45 an den Kollektor Saugrohr abhängt. Falls erwünscht und für die Funk- des Transistors 50 übertragen, an den gleichzeitig die tion der Brennkraftmaschine zweckmäßig, kann diese 30 Anode der Diode 49 angeschlossen ist, die nun sperrt, Impulsdauer auch noch von anderen Parametern be- so daß kein Basisstrom zum Transistor 51 fließen einflußt werden, z. B. der Motortemperatur, der kann. Infolgedessen sperrt nun der Transistor 51. Der Batteriespannung oder der Motordrehzahl. negative Potentialsprung wird nun über die Kollektor-

Die Impulse gelangen über den elektronischen Um- Emitter-Strecke des Transistors 50 und den Wider-

schalter29 abwechselnd an die Verstärker 25 bzw. 31 35 stand 54 mit konstantem Strom abgebaut. Die Zeit,

und von dort zu den Endtransistoren 80 bzw. 81. bis der Transistor 51 wieder leitend wird, ist abhängig

Zwischen den Kollektoren der beiden Transistoren von der Spannung am Spannungsteiler, bestehend aus

und der Minusleitung 84 sind je zwei Ventile 83 mit dem Heißleiter 23 und dem Widerstand 58, und dem-

je einem Vorwiderstand 82 geschaltet. Solange einer zufolge von der Temperatur der Brennkraftmaschine,

der beiden Transistoren leitet, fließt durch die ent- 40 Mit steigender Temperatur wird die · Spännung am

sprechenden Ventile ein Strom und der Kraftstoff Widerstand 54 kleiner und demzufolge auch der

wird eingespritzt. Strom durch diesen Widerstand. Damit wird die Zeit*

Der erfindungsgemäß für die Kaltstartmehrmenge bis der negative Potentialsprung abgebaut ist, länger,

vorgesehene astabile Multivibrator 24 wird aus den Wenn nur der Transistor 51 wieder leitend wird,

Transistoren 38, 50 und 51 gebildet. Solange der zum 45 springt das Potential an seinem Kollektor annähernd

Einschalten des nicht dargestellten Starters dienende um den Betrag der Emitterspannung ins Negative.

Anlaßschalter 21 geöffnet ist, bleibt der Transistor 38 Dieser Sprung wird über den Kondensator 41 an die

gesperrt. Der Schaltzustand des Transistors 51 ist von Anode der Diode 35 übertragen. Diese Diode sperrt,

der Betriebstemperatur der Brennkraftmaschine ab- und somit auch der Transistor 38. Der negative

hängig. Als Temperaturfühler dient ein mit der 50 Potentialsprung wird über die Widerstände 36 und 37

Brennkraftmaschine in warmleitender Verbindung abgebaut, bis der Transistor 38 wieder leitend wird

stehender Heißleiter 23. Er ist an eine gemeinsame, und der ganze Vorgang zur Erzeugung einer neuen

mit dem Minuspol der nicht dargestellten Fahrzeug- Schwingung von vorn beginnt.

batterie verbundene Minusleitung 84 angeschlossen Die Dioden 44 und 45 haben folgende Funktion: und bildet mit dem Widerstand 58 einen Spannungs- 55 Wurde die Brennkraftmaschine bei tiefen Temperateiler, an den der Widerstand 54 angeschlossen ist, türen gestartet, dann ist nach beendetem Anlaßder zum Emitter des Transistors 50 führt. Die Basis Vorgang der Transistor 38 gesperrt. Solange die vom des Transistors 50 liegt an einem aus etwa gleich Temperaturfühler 23 abgefühlte Betriebstemperatur großen Widerständen 46 und 47 gebildeten Span- noch niedrig ist, bleibt der Transistor 50 leitend, nungsteiler, so daß das Potential an der Basis des 60 Wenn diese Temperatur ansteigt, so wird der Tran-Transistors 50 etwa die halbe Batteriespahnung be- sistor 50 und damit auch der Transistor 51 gesperrt, trägt. Der Transistor 51 erhält seinen Basisstrom nur Dabei springt das Potential am Kollektor des Tranüber die Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors sistors 51 um den Betrag der Batteriespannung ins 50, da die Diode 45 in Sperrichtung geschaltet ist. Positive, und über den Kondensator 41 wird der

Der Transistor 50 kann nur leitend werden, wenn 65 Transistor 38 kurzzeitig leitend. Um zu verhindern,

das Potential an dem aus dem Heißleiter 23 und dem daß beim Sperren des Transistors 38 der Transistor

Widerstand 58 gebildeten Spannungsteiler so weit im 51 über ■ den Kondensator 40 leitend wird und den

Positiven liegt, daß die Basis des Transistors 50 nega- astabilen Multivibrator zum Schwingen bringt, ist

zwischen der rechten Seite des Kondensators 40 und der Anode der Diode 49 die Diode 45 dazwischen geschaltet, und zwar so, daß sie positive Spannungssprünge nicht durchläßt und ein unbeabsichtigtes Schwingen des astabilen Multivibrators verhindert. Vorgespannt wird die Diode 45 über die Diode 44, die ein Entladen des Kondensators 40 über den aus Widerständen 42 und 43 bestehenden Spannungsteiler verhindert.

Die Kathode der Diode 44 muß vorgespannt werden, damit im Ruhezustand die Dioden 44 und 45 sperren, d. h. kein Ableitstrom fließt, der ein Leitendhalten des Transistors 51 verhindern könnte.

Wird der Transistor 51 leitend, so springt das Potential an seinem Kollektor, wie schon beschrieben, annähernd um den Betrag der Batteriespannung ins Negative. Dieser Sprung wird durch den Spannungsteiler, bestehend aus den Widerständen 52 und 53, heruntergeteilt und über den Kondensator 55 an einen Spannungsteiler, bestehend aus den Widerständen 56 und 57, übertragen. An diesen Spannungsteiler ist außerdem noch die Kathode der Diode 60 angeschlossen, deren Anode an der Basis des Transistors 66 liegt. Diese Diode ist normalerweise gesperrt. Bei geöffnetem Druckschalter 22 liegt die rechte Seite des Kondensators 55 annähernd auf dem Pluspotential der Batterie. Da die Anode der Diode 60 annähernd auf Minuspotential liegt, reicht der negative Sprung nicht aus, um die Diode 60 leitend zu machen. Die Schwingungen des astabilen Multivibrators 24 können daher bei geöffnetem Druckschalter 22 keine zusätzlichen, zu einer Kraftstoffmehrmenge führenden Einspritzvorgänge auslösen. Erst wenn der Druckschalter 22 geschlossen ist, liegt die mit den Widerständen 56 und 57 verbundene Elektrode des Kondensators 55 so weit im Negativen, daß ein nun auftretender negativer Sprung genügt, um die Diode 60 leitend zu machen. Dadurch wird dann die Basis des Transistors 66 negativ gegenüber dem Emitter, und der monostabile Steuermultivibrator 28 kippt in seinen labilen Schaltzustand, wobei ein zusätzlicher Einspritzvorgang ausgelöst wird.

Der Vorteil der beschriebenen Anordnung besteht darin, daß der astabile Multivibrator 28 nur bei eingeschaltetem Anlaßschalter 21 und bei tiefen Temperaturen schwingt. Steigt die Temperatur der Brennkraftmaschine, so nimmt die Frequenz des astabilen Multivibrators ab bzw. die Periodendauer wird größer, bis die Schwingungen beim Erreichen eines voreingestellten Temperaturwertes ganz aussetzen. Diese Schwelle läßt sich innerhalb eines großen Bereiches durch Verändern der Widerstände 46 und 47 verschieben. Der monostabile Steuermultivibrator kann jedoch in der dargestellten Anordnung durch den astabilen Multivibrator nur dann ausgelöst werden, wenn der Druckschalter 23 geschlossen ist.

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Erzeugung einer Kraftstoffmehrmenge für den Kaltstart bei einer elektronisch gesteuerten Benzineinspritzanlage mit mindestens einem elektromagnetisch betätigbaren Einspritzventil und einem monostabilen Steuermultivibrator zur Erzeugung von Öffnungsimpulsen für das Einspritzventil und mit einem synchron mit den Kurbelwellenumdrehungen betätigbaren Signalgeber zum Auslösen des Steuermultivibrators,dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung der Kaltstartmehrmenge ein frei schwingender, astabiler Multivibrator (24) vorgesehen ist, der zwischen zwei vom Signalgeber (30) gelieferten Auslösesignalen jeweils mindestens ein zusätzliches Auslösesignal für den Steuermultivibrator (28) erzeugt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingfrequenz bzw. Periodendauer des astabilen Multivibrators (24) selbsttätig in Abhängigkeit von einer sich während des Betriebs der Brennkraftmaschine ändernden Betriebsgröße, insbesondere von der Betriebstemperatur und/oder dem Druck bzw. Unterdruck im Ansaugrohr der Brennkraftmaschine veränderbar ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der astabile Multivibrator (24) mindestens einen mit der Brennkraftmaschine in wärmeleitender Verbindung stehenden temperaturabhängigen Widerstand (23) enthält.

4. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein in Abhängigkeit vom Druck bzw. Unterdruck im Ansaugrohr der Brennkraftmaschine betätigbarer Schalter (22) vorgesehen ist, der auf ein an den Schwingungsvorgängen des astabilen Multivibrators (24) beteiligtes elektrisches Bauelement, vorzugsweise auf den Ladungszustand eines zwischen dem astabilen Multivibrator und dem Eingang des Steuermultivibrators (28) angeordneten Koppelkondensators (55) einwirkt.

5. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der astabile Multivibrator (24) über eine Eingangsstufe (33, 35, 36, 38) derart mit einer zur Inbetriebnahme des Anlassers dienenden Schalteinrichtung (21) verbunden ist, daß gleichzeitig mit dem Anlasser auch der astabile Multivibrator eingeschaltet wird.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der astabile Multivibrator (24) zwei zueinander komplementäre Transistoren (50, 51) enthält, von denen der erste (50) mit seiner Emitter-Basis-Strecke in der Diagonale einer den temperaturabhängigen Widerstand (23) enthaltenden Brücke (46, 47, 23, 58) angeordnet und mit seinem Kollektor über einen für seinen Kollektorstrom durchlässigen Gleichrichter (49) an die Basis des zweiten Transistors (51) angeschlossen ist, dessen Kollektor über einen Koppelkondensator (55) und vorzugsweise eine Diode (60) mit dem Eingangstransistor (66) des Steuermultivibrators (28) verbunden ist.

7. Einrichtung nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Eingangsstufe im astabilen Multivibrator (24) ein dritter, zum ersten Transistor (50) komplementärer Transistor (38) vorgesehen ist, der an seinem Kollektor mit dem Kollektor des ersten Transistors (50) über einen ersten Kondensator (40) und an seiner Basis mit einem weiteren Gleichrichter (35) verbunden ist, der über mindestens einen Basiswiderstand (36, 37) mit der Schalteinrichtung (21) verbunden und außerdem an eine der beiden Elektroden eines zweiten Kondensators (41) angeschlossen ist, dessen andere Elektrode an den Kollektor des zweiten Transistors (51) angeschlossen ist.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Kollektor des ersten Transistors (50) und dem ersten Kondensator (40) eine entgegengesetzt zum Gleichrichter (49) gepolte erste Diode (45) angeordnet und an den Verbindungspunkt der ersten Diode mit dem

ersten Kondensator (40) eine zweite, zum Abgriff eines Spannungsteilers (42,43) führende Diode (44) derart angeschlossen ist, daß zwischen dem Kollektor und dem Abgriff beide Dioden mit gleicher Durchlaßrichtung hintereinander liegen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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