DE1601367B2 - Kraftstoffeinspritzanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzanlage für eine Brennkraftmaschine, insbesondere einen mit Saugrohreinspritzung arbeitenden Kraftfahrzeugmotor, deren elektronische, die Öffnungsdauer wenigstens eines elektromagnetischen Einspritzventils bestimmende Steuereinrichtung einen monostabilen Multivibrator enthält, bei welchem die Dauer seiner Ausgangsimpulse in Abhängigkeit von mindestens einem Betriebsparameter der Brennkraftmaschine — insbesondere von dem im Ansaugrohr hinter der Drosselklappe herrschenden Ansaugluftdruck — veränderbar ist und an den Multivibrator eine elektronische Impulsverlängerungsstufe angeschlossen ist, die einen sich jeweils an einen Ausgangsimpuls des Multivibrators anschließenden Verlängerungsimpuls liefert, wobei aus den beiden Impulsen ein Summenimpuls gebildet wird, der die Einspritzdauer der Einspritzanlage bestimmt, und wobei die Dauer des Verlängerungsimpulses von ίο der Dauer des Ausgangsimpulses abhängt und sowohl der Ausgangsimpuls als auch der zugehörige Verlängerungsimpuls einem den Summenimpuls bildenden elektronischen Gatter zugeführt werden, nach Patent 1 526 506.

Mit einer derartigen Kraftstoffeinspritzanlage ist es möglich, die Einspritzdauer in Abhängigkeit von verschiedenen Betriebsparametern zu ändern. Um z. B. die Erhöhung der Kraftstoffmenge beim Kalt- und ' Warmlauf zu erreichen, ist ein NTC-Widerstand vorgesehen, der in wärmeleitender Verbindung mit dem Kühlwasser des Motors steht und der die Impulsdauer des zweiten monostabilen Multivibrators und damit die Einspritzdauer beeinflußt.

Es hat sich aber herausgestellt, daß es vorteilhaft ist, wenn gemäß der Erfindung sowohl die Impulsdauer des monostabilen Multivibrators als auch die Impulsdauer des von der Verlängerungsstufe erzeugten Verlängerungsimpulses mit Hilfe je eines Temperaturfühlers beeinflußbar ist.

Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus dem im folgenden beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel. Es zeigt

F i g. 1 ein Schaltbild der Kraftstoffeinspritzanlage, teilweise in nur schematischer Darstellung, und
F i g. 2 bis 6 Diagramme zur Erläuterung der Wirkungsweise der Kraftstoffeinspritzanlage nach F i g. 1.

Die Kraftstoffeinspritzanlage nach F i g. 1 ist zum Betrieb einer vierzylindrigen Brennkraftmaschine 10 bestimmt, deren Zündkerzen 11 an eine nicht dargestellte Hochspannungszündanlage angeschlossen sind. In unmittelbarer Nähe der nicht dargestellten Einlaßventile der Brennkraftmaschine 10 sitzt auf jedem der zu den einzelnen Zylindern führenden Verzweigungsstutzen eines Ansaugrohres 12 ein elektromagnetisch betätigbares Einspritzventil 13. Die vier Ventile 13 dienen zusammen als Einspritzeinrichtung. Jedem von ihnen wird über eine Leitung 14 unter konstantem Druck stehender Kraftstoff aus einem Verteiler 15 zugeführt. Dieser Kraftstoff wird durch eine Pumpe 16 aus einem Vorratstank 17 angesaugt und in den Ver-" teiler 15 gepumpt. Diese Pumpe kann elektrisch oder, wie dargestellt, von der Brennkraftmaschine 10 angetrieben werden.

Jedes der Einspritzventile 13 ist einpolig an Masse angeschlossen. Die beiden linken Einspritzventile 13 (bezogen auf F i g. 1) sind über je einen Widerstand 18 mit dem Kollektor eines pnp-Leistungstransistors 22 verbunden, und die beiden rechten Einspritzventile 13 sind über je einen Widerstand 19 mit dem Kollektor eines pnp-Leistungstransistors 23 verbunden. Die Emitter der beiden Transistoren 22 und 23 liegen an einer Leitung 24, die mit dem Pluspol einer als Batterie 25 ausgebildeten Betriebsspannungsquelle verbunden ist und die deshalb im folgenden als Plusleitung bezeichnet wird. An den Minuspol der Batterie 25 ist eine Leitung 26 angeschlossen, die mit Masse verbunden ist. Sie wird im folgenden als Minusleitung bezeichnet.

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Die Basen der beiden Leistungstransistoren 22 und des Übertragers 58 und einen mit ihr in Serie liegenden 23 werden über einen Umschalterkontakt 27, der mit Widerstand 67 an die Plusleitung 24 angeschlossen

der Nockenwellendrehzahl der Brennkraftmaschine 10 ist.

angetrieben wird, abwechselnd mit dem Ausgang Am Verbindungspunkt P zwischen der Primäreines ODER-Gatters 28 verbunden, das einen npn- 5 wicklung 66 und dem Widerstand 67 ist die Kathode Transistor 29 enthält. An dem Eingang dieses ODER- einer Diode 122 angeschlossen. Die Anode der Diode Gatters sind die Ausgänge zweier Multivibratoren an- 122 liegt am Verbindungspunkt S von zwei einen geschlossen. Dies sind ein erster monostabiler Multi- Spannungsteiler ergebenden Widerständen 120 und vibrator 32 mit zwei npn-Transistoren 33, 34 und ein 121, von denen der Widerstand 120 als temperaturzweiter monostabiler Multivibrator 35 mit zwei pnp- io unabhängiger Widerstand ausgebildet und mit der Transistoren 36, 37 und einem npn-Transistor 38. Plusleitung 24 verbunden ist, während der zweite Der zweite Multivibrator 35 arbeitet mit einem Zeit- Spannungsteilerwiderstand 121 mit der Minusleitung glied 39 zusammen, das einen npn-Transistor 40 ent- 26 verbunden ist und als Heißleiter oder NTC-Widerhält. Die Impulsdauer T₂ des zweiten Multivibrators 35 stand ausgebildet ist und mit dem Motoröl der Brennhängt mit der Impulsdauer T₁ des ersten Multivibra- 15 kraftmaschine 10 durch in der Zeichnung nicht dartors 32 etwa nach der Funktion T₂ = b · T₁ —a zu- gestellte Mittel in wärmeleitender Verbindung steht, sammen, wobei α im Ausführungsbeispiel eine Funk- Durch Veränderungen des Widerstandswertes des tion der Spannung an der Batterie 25 ist. Durch diese Widerstandes 121 läßt sich eine Änderung der Impuls-Maßnahme erhält man in vorteilhafter Weise die ge- dauer T₁ in Abhängigkeit von der Motoröltemperatur wünschte Variation der Einspritzdauer T = T₁ + T₂ 20 erreichen.

(d. h. der Öffnungsdauer der Ventile 13) von etwa Der Übertrager 58 hat einen verstellbaren Eisen-1: 4, die sonst besonders bei hohen Drehzahlen nur kern 68, welcher durch eine Stellstange 69 mit einer schwer zu verwirklichen ist, wie das eingangs dargelegt Druckmeßdose 72 verbunden ist, die nach Art einer wurde. Die Größe b ist im Ausführungsbeispiel eine evakuierten Barometerdose aufgebaut und an das Funktion der Temperatur der Brennkraftmaschine, 25 Saugrohr 12 angeschlossen ist. Am Eingang des Saugdie also die Impulsdauer T₂ multiplikativ beeinflußt, rohrs 12 befindet sich wie üblich eine Drosselklappe 73, während die Spannung an der Batterie 25 einen addi- die hinter einem Luftfilter 74 angeordnet ist und durch tiven Einfluß auf die Impulsdauer T₂ hat. Außerdem ein Gaspedal 75 betätigt werden kann. Wird das Gasist noch eine sogenannte Startanreicherung vorgesehen, pedal 75 niedergetreten, so wird die Drosselklappe 73 durch die beim Anlassen die Impulsdauer T₂ ebenfalls 30 geöffnet und das Vakuum im Saugrohr 12 verringert, verlängert wird. so daß der Eisenkern 68 in den Übertrager 58 ge-

Im einzelnen ist die Schaltung nach F i g. 1 wie schoben wird und sich die Impulsdauer des Multifolgt aufgebaut: Die Emitter der Transistoren 33 und vibrators 32 verlängert, also mehr Kraftstoff einge-34 sind direkt an Masse angeschlossen. Die Basis des spritzt wird. Wird umgekehrt die Drosselklappe 73 Transistors 33 ist mit der Kathode einer Diode 43 35 geschlossen, so wird das Vakuum im Saugrohr 12 und über einen Widerstand 44, mit Masse verbunden. größer, und die Druckmeßdose 72 zieht den Eisen-Die Anode der Diode 43 ist mit einem Verbindungs- kern 68 in Richtung des eingezeichneten Pfeiles aus punkt 45 verbunden, an den die Anoden zweier Dioden dem Übertrager 58 heraus, so daß die Induktivität der 46, 47 angeschlossen sind und der über einen Wider- Primärspule verringert und die Einspritzdauer entstand 48 mit der Plusleitung 24 in Verbindung steht. 40 sprechend verkleinert wird.

Die Kathode der Diode 46 ist über einen Widerstand Die Arbeitsweise des monostabilen Multivibrators 32 49 mit Masse und über einen Kondensator 52 mit nach F i g. 1 ist an sich bekannt, weshalb sie nur kurz einem Verbindungspunkt 53 verbunden, der seiner- beschrieben wird: Wenn der Unterbrecherkontakt 55 seits über einen Widerstand 54 an die Plusleitung 24 geöffnet ist, ist der Transistor 33 im Ruhezustand angeschlossen ist und über einen Unterbrecherkon- 45 leitend, und der Transistor 34 ist gesperrt. Wird jetzt takt 55 mit Masse verbunden werden kann. Der der Kontakt 55 geschlossen, so kommt ein negativer Unterbrecherkontakt 55 wird von einem zweihöck- Impuls U₁ (vgl. auch F i g. 2) an den Verbindungsrigen Nocken 56 bei jeder Umdrehung der Nocken- punkt 45, sperrt die Diode 43 und damit auch den welle der Brennkraftmaschine 10 zweimal geschlossen Transistor 33, wodurch der Transistor 34 leitend wird und gibt dann jeweils einen negativen Impuls an den 50 und beginnt, über die Primärwicklung 66 einen Strom Verbindungspunkt 53. Dieser Impuls wird von dem zu führen. Dieser Strom steigt exponentiell auf einen i?C-Differenzierglied 49, 52 differenziert, wobei die in Höchstwert, der durch die Größe des Widerstands der F i g. 1 eingezeichnete Spannungsform entsteht; die Wicklung 66 und des Widerstands 67 gegeben ist. Diode 46 läßt hiervon nur die negative Hälfte durch, Während dieses Anstiegs wird in der Sekundärdie beim Schließen des Kontakts 55 entsteht (Span- 55 wicklung 57 eine exponentiell abklingende Spannung nung M₁ am Verbindungspunkt 45, [vgl. F i g. 2]). induziert, die die Basis des Transistors 33 auf Masse-

Die Kathode der Diode 47 ist über die Sekundär- potential hält. Sobald diese Spannung genügend weit

wicklung 57 eines Übertragers 58 mit einem Verbin- abgeklungen ist — diese Zeit hängt von der Induktivi-

dungspunkt 59 verbunden, von dem ein Widerstand tat der Primärwicklung 66 und damit der Stellung des

62 nach Masse und ein Widerstand 63 zur Pluslei- 60 Eisenkerns 68 ab — wird die Basis des Transistors 33

tung 24 führt. Durch Ändern des Potentials am Ver- wieder positiver, und dieser Transistor wird wieder

bindungspunkt 59 kann die Impulszeit T₁ des Multi- stromleitend, wobei er gleichzeitig den Transistor 34

vibrators 32 multiplikativ verändert werden, z. B. in sperrt.

Abhängigkeit von der Drehzahl. Am Kollektor des Transistors 33 entstehen also

Der Kollektor des Transistors 33 ist über einen 65 positive Spannungsimpulse u₂ (F i g. 2), die mit der

Widerstand 64 mit der Plusleitung 24 und über einen Drehzahl der Brennkraftmaschine 10 synchronisiert

Widerstand 65 mit der Basis des Transistors 34 ver- sind. Ihre Dauer T₁ ist von der Lage des Eisenkerns 68

bunden, dessen Kollektor über die Primärwicklung 66 und dem Widerstandswert des NTC-Widerstandes 12I₅

der mit dem Motoröl in wärmeleitender Verbindung steht, abhängig.

Die Basis des Transistors 36 ist direkt mit dem Kollektor des Transistors 33 verbunden. Der Emitter des Transistors 36 ist über einen einstellbaren Widerstand 76 an die Plusleitung 24 angeschlossen. Sein Kollektor ist über einen Kondensator 77, dessen Ladespannung im wesentlichen die Impulsdauer des zweiten Multivibrators 35 bestimmt, mit dem Kollektor des Transistors 37 und über eine Diode 78 mit der Basis des Transistors 38 verbunden. Dabei ist die Kathode der Diode 78 mit der Basis des Transistors 38 und — über einen Widerstand 78 — mit Masse verbunden.

Der Emitter des Transistors 37 ist über einen einstellbaren Widerstand 82 mit der Plusleitung 24 verbunden. Außerdem ist er direkt an die Kathode einer Diode 83 angeschlossen, deren Anode über einen einstellbaren Widerstand 84 mit einem Verbindungspunkt 85 verbunden ist. Letzterer ist mit der Anode einer Zenerdiode 86 verbunden, deren Kathode an der Plusleitung 24 liegt. Außerdem ist der Verbindungspunkt 85 über einen Widerstand 87 an Masse angeschlossen.

Die Basis des Transistors 37 ist über einen Widerstand 88 an die Plusleitung 24 angeschlossen; über zwei Widerstände 91, 92, die über einen Verbindungspunkt 93 in Serie liegen, ist sie an Masse angeschlossen. Der Verbindungspunkt 93 ist mit der Kathode einer Diode 94 verbunden, deren Anode an einen Knotenpunkt 95 angeschlossen ist. Dieser Knotenpunkt 95 ist über einen Widerstand 96 mit negativem Temperaturkoeffizienten (NTC-Widerstand) an Masse und über einen Widerstand 97 an die Plusleitung 24 angeschlossen. Außerdem ist er mit der Anode einer Diode 98 verbunden, deren Kathode über einen Widerstand 100 mit Masse verbunden ist. Parallel zur Diode 98 liegt ein Widerstand 103. Die Kathode der Diode 98 ist außerdem mit dem einen Anschluß eines Anlaßschalters 104 verbunden, dessen anderer Anschluß an der Plusleitung 24 liegt. Der Emitter des Transistors 38 ist mit Masse verbunden. Sein Kollektor liegt über einen Kollektorwiderstand 105 an der Plusleitung 24. Außerdem ist dieser Kollektor über einen Widerstand 106 mit der Basis des Transistors 29 verbunden, an die auch der Kollektor des Transistors 33 über einen Widerstand 107 angeschlossen ist.

Der Kollektor des Transistors 29 ist über einen Widerstand 108 mit dem Umschalterkontakt 27 verbunden und über einen Kollektorwiderstand 109 an die Plusleitung 24 angeschlossen.

Die Anode der Diode 83 ist mit der Anode einer Diode 112 verbunden, deren Kathode an den Kollektor des Transistors 40 angeschlossen ist, dessen Emitter an Masse liegt. Sein Kollektor ist über einen Kollektorwiderstand 113 mit der Plusleitung 24 verbunden. Seine Basis ist mit der Kathode einer Diode 114 und über einen Widerstand 115 mit Masse verbunden. Die Anode der Diode 114 ist über einen Verbindungspunkt 116 und einen Widerstand 117 an die Plusleitung 24 angeschlossen. Über die Serienschaltung eines Kondensators 118 und eines Widerstandes 119 steht der Verbindungspunkt 116 mit dem Kollektor des Transistors 33 in Verbindung.

Die Einspritzeinrichtung nach F i g. 1 arbeitet wie folgt: Bei jedem Schließen des Unterbrecherkontaktes 55 gelangt ein negativer Impuls M₁ (vgl. F i g. 2) zum Verbindungspunkt 45 und sperrt die Diode 43 sowie den Transistor 33 während einer Zeit T₁. wie das bereits beschrieben wurde. Dadurch entstehen am Kollektor von Transistor 33 positive Impulse M₂ (F i g. 2) mit einer zeitlichen Dauer T₁, wobei T₁ wie beschrieben eine Funktion des Vakuums im Saugrohr 12 und der Motoröltemperatur ist.

Die Impulse w₂ werden über den Widerstand 107 dem Transistor 29 des ODER-Gatters 28 zugeführt, so daß dieses jeweils während der Dauer der Impulse M₂ leitend wird und der Kollektor des Transistors 29

ίο etwa das Potential der Minusleitung 26 erhält (Spannung M₇ in Fig. 2). Dadurch wird bei der gezeichneten Stellung des Umschalters 27 der Leistungstransistor 22 leitend, und die beiden linken Einspritzventile 13 öffnen, so daß Kraftstoff für die beiden linken Zylinder der Brennkraftmaschine 10 eingespritzt wird. (Stände der Umschaltkontakt 27 in seiner oberen Stellung, so wurden die beiden rechten Ventile 13 geöffnet.)
, Während der Dauer jedes Impulses M₂ wird außerdem über das RC-Glied 119, 118 der Transistor 40 leitend gehalten, wobei sich der Kondensator 118 in der durch + und — angedeuteten Weise auflädt. Der Widerstand 119 begrenzt in vorteilhafter Weise den Ladestrom des Kondensators 118. Die Form der Impulse H₂ wird hierdurch verbessert, weil beim Sperren des Transistors 33 dessen Kollektorpotential schneller ansteigt. Nach Ende eines Impulses it.,, d. h., wenn der Kollektor des Transistors 33 wieder negativer wird, wird diese Spannungsänderung über den Kondensator 118 auch auf den Verbindungspunkt 116 übertragen und sperrt die Diode 114 und den Transistor 40 so lange, bis sich der Kondensator 118 über die Widerstände 117, 119 genügend entladen hat und der Transistor 40 wieder leitend wird. Diese Sperrzeit des Transistors 40 ist beim Ausführungsbeispiel auf etwa 1 Millisekunde bemessen. Dieser Wert hat sich für einige Typen von Brennkraftmaschinen als vorteilhaft erwiesen.

Während der Sperrzeit des Transistors 40 liegt an seinem Kollektor eine positive Spannung, die in F i g. 1 und 2 mit M₅ bezeichnet ist. Die Impulse M₅ schließen sich zeitlich unmittelbar an die Impulse M₂ an.

Außerdem erhält bei jedem positiven Impuls M₂ der

Transistor 36 an seiner Basis ein Potential, das etwa zwischen dem Potential der Minusleitung 26 und dem der Plusleitung 24 liegt. Nimmt man z. B. an, die Batterie 25 habe eine Spannung von 12 V und die Plusleitung 24 das Potential 0 V (Spannungsreferenzebene), so hat diese Basis etwa ein Potential von —6 V. Der Emitter des Transistors 36 hat dann wegen des Spannungsabfalls an der Emitter-Basis-Strecke des Transistors 36 ein etwas positiveres Potential von z. B. — 5,4 V. Entsprechend fließt im Transistor 36 während der Dauer T₁ des Impulses M₂ ein im wesentlichen konstanter Kollektorstrom, der den Kondensator 77 linear auflädt, so daß seine Spannung linear mit der Zeit zunimmt. Der Transistor 36 dient also als Konstantstromquelle, deren Strom am Widerstand 76 eingestellt werden kann. Die Spannung an der linken Elektrode des Kondensators 77 ist in Fi g. 1 und 2 mit M₃ bezeichnet.

Beim Ende des Impulses M₂, wenn der Transistor 33 wieder leitend wird, springt das Basispotential des Transistors 36 auf einen wesentlich negativeren Wert von z.B. —11,5V, bezogen auf die Plusleitung24. Entsprechend wird auch der Kollektor dieses Transistors negativer, und dieser Sprung des Kollektorpotentials wird vom Kondensator 77 über die Diode 78

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auf die Basis des Transistors 38 übertragen und sperrt diesen, und zwar gleichzeitig mit dem Ende des Impulses W₂. Am Kollektor des Transistors 38 entsteht dann eine positive Spannung W₆, die über den Widerstand 106 auf die Basis des Transistors 29 übertragen wird und diesen weiterhin leitend hält. Dadurch bleiben die beiden linken Einspritzventile 13 weiterhin offen, so daß die Einspritzdauer über die Impulsdauer T₁ des ersten Multivibrators 32 hinaus verlängert wird. ίο

Der Kondensator 77 entlädt sich nun über den Widerstand 82, den Transistor 37 und die Transistoren 36 und 33. Dabei wird die Kollektor-Basis-Strecke des Transistors 36 invers betrieben, d. h. umgekehrt zur normalen Stromrichtung vom Strom durchflössen.

Durch den zweiten Multivibrator 35 erreicht man verschiedene Vorteile. Der erste Vorteil ist, daß die Bauteile des ersten Multivibrators 32, hauptsächlich der Übertrager 58, für kürzere Impulszeiten T₁ bemessen werden können. Der zweite Vorteil ergibt sich dadurch, daß es mit dem zweiten Multivibrator nach der Erfindung möglich ist, außer den notwendigen additiven Korrekturen, z. B. für die Änderung der Spannung an der Batterie 25, auch noch sogenannte multiplikative Korrekturen vorzunehmen, z. B. für die Änderung der Temperatur der Brennkraftmaschine 10. (Unter einer additiven Korrektur soll eine Korrektur verstanden werden, die die Einspritzdauer im wesentlichen um eine feste Korrekturkonstante verändert. Beispiel: Die Korrekturkonstante betrage bei niedriger Batteriespannung 0,3 msec. Eine Impulsdauer von T = 8 msec wird dann auf 8,3 msec verlängert und eine Impulsdauer von T= 2 msec auf 2,3 msec. Eine multiplikative Korrektur verlängert dagegen im wesentlichen die Impulsdauer T um einen bestimmten Korrekturfaktor, z. B. bei einer bestimmten niedrigen Temperatur der Brennkraftmaschine 10 um 20%-Eine Impulsdauer von T = 8 msec wird dann auf 9,6 msec verlängert und eine Impulsdauer von T = 2 msec auf 2,4 msec.)

Weiterhin ergibt sich bei hohen Drehzahlen der Vorteil, daß die Einspritzung sicherer und gleichmäßiger erfolgt, aus folgenden Gründen:

Wenn bei hohen Drehzahlen viel Kraftstoff eingespritzt werden soll und zur Steuerung der Einspritzventile nur ein einziger Multivibrator vorgesehen ist, hat dieser Multivibrator eine sehr lange Impulsdauer im Verhältnis zur Periodendauer. Ein Impuls dauert dann z. B. 8 msec, und schon eine Millisekunde nach Impulsende soll ein neuer Impuls beginnen. Deshalb kann sich manchmal der Multivibrator in dieser kurzen Zeit nicht genügend »erholen«, und der folgende Impuls wird verkürzt oder fällt ganz aus. Die Einspritzung wird also unregelmäßig.

Nach der Erfindung dagegen setzt sich der Gesamtimpuls für die Einspritzung mit der Zeitdauer T aus zwei Einzelimpulsen zusammen: Einem Einzelimpuls mit der Zeitdauer T₁ vom Multivibrator 32 und einem Einzelimpuls mit der Zeitdauer T₂ vom Multivibrator 35. Diese Einzelimpulse sind kürzer als der Gesamtimpuls, z. B. je 4 msec lang. Soll wie im obigen Beispiel der nächste Einspritzimpuls schon nach 1 msec folgen, so hat jeder der beiden Multivibratoren eine Erholzeit von 4+1 = 5 msec zur Verfügung. Mit der Erfindung ist es also möglich, weit höhere Drehzahlen zu erreichen als bisher und trotzdem den Einspritzvorgang sicher zu beherrschen, wobei trotzdem der Einspritzvorgang für alle Ventile von der Impulsdauer des ersten Multivibrators bestimmt wird.

Ein weiterer Vorteil ergibt sich schließlich durch das Zeitglied 39 in Verbindung mit dem zweiten Multivibrator 35. Durch dieses Zeitglied 39 erreicht man, daß bei Zunahme der Impulsdauer T₁ die Impulsdauer T₂ überproportional ansteigt, z. B. nach der Funktion T₂ = b -T₁ —a, wobei die Konstanten noch weitere Funktionen sein können, z. B. α eine Funktion der Batteriespannung und b eine Funktion der Temperatur der Brennkraftmaschine 10.

Man erhält dadurch den Vorteil, daß die gesamte Einspritzdauer T = T₁ + T₂ in einem größeren Verhältnis von Maximal- zu Minimaldauer variabel wird als die Impulsdauer T₁. Eine solche vergrößerte Variationsbreite ist sehr erwünscht, da bei einem Kraftfahrzeugmotor die Einspritzmenge etwa im Verhältnis 4:1 verändert werden muß und eine Änderung der Impulsdauer über einen solch großen Bereich sonst nur schwer zu erreichen ist.

Die genannten einzelnen Vorteile werden wie folgt erreicht: Wenn der Transistor 38 gesperrt wird, ist zunächst auch der Transistor 40 gesperrt, und sein Kollektor ist positiv (vgl. die Spannung w₃ in F i g. 2). Die Diode 112 ist dann gesperrt, während über die Diode 83, den Widerstand 84 und die Zenerdiode 86 ein Strom fließt, der den Emitter- und Kollektorstrom des Transistors 37 erhöht. Der Kondensator 77 wird also rascher entladen, solange der Transistor 40 gesperrt ist.

Wenn der Transistor 40 wieder leitend ist, also nach Ablauf der Zeit T₁, hat sein Kollektor etwa das Potential der Minusleitung 26. Entsprechend fließt vom Verbindungspunkt 85, der durch die Zenerdiode 86 ein konstantes Potential hat, ein Strom über den Widerstand 84, die Diode 112 und den Transistor 40 nach Masse. Dieser Strom erzeugt einen Spannungsabfall am Widerstand 84 und gibt der Anode der Diode 83 ein negativeres Potential, so daß diese Diode sperrt. Dadurch wird der Emitter- und Kollektorstrom des Transistors 37 kleiner, und der Kondensator 77 wird entsprechend langsamer entladen.

Wenn sich der Kondensator 77 genügend entladen hat, wird nach einer Zeit T₂ die Basis des Transistors 38 wieder positiv, so daß dieser Transistor wieder leitet und damit sein Kollektor negativ wird. Damit erhält auch das ODER-Gatter 28 keine positive Spannung mehr, und der Transistor 29 wird gesperrt. Der Einspritzvorgang der beiden linken Ventile ist dann beendet. Dieser Einspritzvorgang dauert insgesamt eine Zeit T, die sich aus der Impulsdauer T₁ des ersten Multivibrators 32 und der Impulsdauer T₂ des zweiten Multivibrators 35 zusammensetzt, so daß gilt T = T₁ + T₂.

F i g. 5 zeigt den Zusammenhang zwischen T₁ und T₂ bei konstanter Motortemperatur und konstanter Batteriespannung. In einem ersten Bereich, z. B. zwischen einer Impulsdauer T₁ von 0 ... 1 msec (wie sie bei der vorliegenden Anlage im Betrieb nicht vorkommt) herrscht ein linearer Zusammenhang zwischen T₁ und T₂. Diese Zeiten liegen innerhalb der Impulsdauer T₁ des Zeitglieds 39. Oberhalb dieser Impulsdauer steigt dagegen T₂ rascher an als T₁.

Durch einen zweiten Multivibrator 35 werden außerdem noch die Schwankungen der Spannung an der Batterie 25 und die Schwankungen der Temperatur der Brennkraftmaschine 10 in entsprechende Änderungen der Impulsdauer T₂ und damit auch der Ein-

spritzdauer T = !T₁+!T₂ umgesetzt. Außerdem ist eine Startanreicherung vorgesehen, um das Kraftstoff-Luft-Gemisch beim Anlassen automatisch mit Kraftstoff anzureichern. Alle diese Korrekturen beeinflussen den Entladekreis des Kondensators 77. Im folgenden werden sie einzeln der Reihe nach beschrieben.

Korrektur von Schwankungen der Betriebsspannung

Schwankungen der Betriebsspannung haben einen Einfluß auf die Kraftstoffeinspritzanlage, weil die Einspritzventile 13 bei größerer Impulsspannung schneller öffnen als bei kleiner Impulsspannung. Da die Betriebsspannung auch die Impulsspannung beeinflußt, bedeutet dies, daß bei gleichbleibender Impulsdauer bei höherer Betriebsspannung mehr Kraftstoff eingespritzt wird als bei niederer Betriebsspannung.

In den F i g. 3 und 4 sind Spannungsverläufe für verschiedene Betriebsspannungen Ub dargestellt. Da sowohl der Verlauf der Spannung u₃ wie der Verlauf der Spannung M₄ von Ub abhängig ist, wurden jeweils

die Werte -rf- und ~- aufgetragen. Die Kurven stellen

Ub Ub

also Prozente der Betriebsspannung dar (sogenannte normierte Darstellung).

Die Kurve -~- zeigt jeweils den Verlauf der Span-

Ub

nung am Kondensator 77 während der Aufladung mit konstantem Strom. Die Kurve -jj- zeigt die Spannung am Kollektor des Transistors 37 während der Entladung des Kondensators 77. Während der Zeit T₁ ist der Transistor 40 gesperrt. Während dieser Zeit wird die Diode 112 über den Widerstand 113 gesperrt, so daß durch die Diode 83, den Widerstand 84 und die Zenerdiode 86 ein Strom fließen kann, der sich zu dem Strom durch den Widerstand 82 addiert und damit die Entladung des Kondensators 77 während der Zeit T₁ beschleunigt.
Wird die Betriebsspannung Ub erhöht, so ändert

sich der Verlauf der Kurve—- nicht. Dagegen ver-

Ub

größert sich der über die Diode 83, den Widerstand 84 und die Zenerdiode 86 fließende Strom überproportional, da die Spannung an der Zenerdiode 86 praktisch konstant ist. Dieser Verlauf von ■—- bei erhöhter

Ub

Betriebsspannung ist in den F i g. 3 und 4 durch die gestrichelte Kurve dargestellt. Die Geschwindigkeit der Entladung des Kondensators 77 wird also während der ZeItT₁ erhöht und bleibt nach Ablauf der ZeItT₁ gleich. Hierdurch ergibt sich bei erhöhter Betriebsspannung Ub eine Verringerung der Impulsdauer T₂ um die Zeit T. Durch diese Verringerung wird erreicht, daß bei erhöhter Betriebsspannung Ub gleich viel Kraftstoff eingespritzt wird wie bei niedriger Betriebsspannung.

F i g. 3 zeigt den Verlauf der Spannungen bei einer langen Impulsdauer, F i g. 4 bei einer kurzen. In beiden Fällen stellen die ausgezogenen Kurven den Verlauf bei einer bestimmten niederen Betriebsspannung und die gestrichelten Kurven den Verlauf bei einer bestimmten höheren Betriebsspannung dar. In beiden Fällen ergibt sich die gleiche Verkürzung AT der Impulsdauer, d. h., diese Korrektur wirkt additiv. Es hat sich gezeigt, daß eine solche additive Verkürzung optimale Ergebnisse liefert.

Warmlaufanreicherung und Korrektur von
Schwankungen der Motortemperatur

Während des Anlaßvorganges in kaltem Betriebszustand und während des anschließenden Warmlaufs muß der Brennkraftmaschine für einen einwandfreien Lauf eine erhöhte Kraftstoffmenge zugeführt werden, d. h., es ist ein Kraftstoff-Luft-Gemisch erforderlich, das mehr Kraftstoff enthält. Ein solches Gemisch wird oft als »fetteres« Gemisch bezeichnet. Die Ursache für die Notwendigkeit der höheren Kraftstoffmenge ist in einer relativ schlechteren Aufbereitung des Kraftstoffes gegenüber der Aufbereitung im betriebswarmen Zustand des Motors und in einer Verschlechterung der Zündfähigkeit zu suchen.

Es hat sich gezeigt, daß es zur Erzielung guter Laufeigenschaften der Brennkraftmaschine ausreicht, dem Motor während der Warmlaufphase eine bis zu fünffache Kraftstoffmenge zuzuführen und diese z. B.

exponentiell über einer für denMotor charakteristischen Temperatur (z. B. Kühlwassertemperatur) abzuregein. Um jedoch auch eine immer stärker werdende Forderung nach geringerer Abgasemission zu erfüllen, muß man für die Zurückregelung der Warmlaufmenge einer komplizierten Funktion nach F i g. 6 genügen. In dieser F i g. 6 ist für eine bestimmte Ausgangstemperatur die Abregelung der beim Warmlauf benötigten Kraftstoffmehrmenge über der Zeit dargestellt. Zur Regelung der Kraftstoffmenge ist deshalb ein zweiter Temperaturfühler heranzuziehen.

Die Temperaturfühler müssen sich an geeigneten Stellen des Motors befinden, die sich etwa um den Faktor 5 verschieden schnell erwärmen. Ein erster Temperaturfühler TFl sei derjenige mit der kleinen Zeitkonstante. Er kann beispielsweise am Zylinderkopf, am Auspuffsystem oder im Kühlwasser angebracht sein. Sein Einfluß auf die gesamte Kraftstoffmehrmenge soll etwa 60 bis 80% betragen. Der Temperaturfühler TFl soll eine fünfmal größere Zeitkonstante als der Temperaturfühler 7"Fl haben.

Er kann beispielsweise im Ölkreislauf angebracht sein. Sein Kraftstoffmehrmengenanteil soll etwa 20 bis 4O°/o betragen.
Als Temperaturfühler TFl ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel der NTC-Widerstand 96 vorgesehen, der mit der Brennkraftmaschine 10 oder auch ihrem Kühlwasserkreislauf in wärmeleitender Verbindung steht.

Bei niedrigen Temperaturen der Brennkraftmaschine 10, ζ. B. beim Anlassen, hat dieser Widerstand einen hohen Wert, und entsprechend hat auch der Knotenpunkt 95 ein positiveres Potential als der Verbindungspunkt 93, so daß ein Strom über die Diode 94 fließt. Das Basispotential des Transistors 37 wird dadurch positiver, d. h., der vom Transistor 37 gebildete Widerstand im Entladekreis des Kondensators 77 wird größer, und entsprechend verlängert sich bei tiefen Temperaturen der Brennkraftmaschine 10 die Entladezeit des Kondensators 77 und damit die Impulsdauer T₂- Um zu verhindern, daß bei sehr tiefen Temperaturen zuviel Kraftstoff eingespritzt wird, ist der Widerstand 100 vorgesehen. Wenn bei solchen tiefen Temperaturen der Knotenpunkt 95 positiver wird als die Kathode der Diode 98, so fließt ein Strom über die Diode 98, wodurch ein weiteres Ansteigen des Potentials am Knotenpunkt 95 verhindert wird. Durch diese einfache Maßnahme wird verhindert, daß bei sehr tiefen Temperaturen das

Kraftstoff-Luft-Gemisch zu fett wird. Die Diode 89 liegt also zwischen dem Abgriff eines Spannungsteilers 96, 97 und dem Abgriff eines Spannungsteilers 100, 103, 97.

Wenn die Brennkraftmaschine ihre Betriebstemperatur erreicht hat, z. B. 80⁰C, wird der Widerstandswert des NTC-Widerstands 96 sehr klein, und die Diode 94 sperrt. Oberhalb dieser Temperatur beeinflußt der NTC-Widerstand 96 also die Impulsdauer T₂ nicht mehr. Das Verhältnis der Widerstände 91 und 92 bestimmt diese Temperatur.

Als zweiter Temperaturfühler TFl dient der NTC-Widerstand 121, der mit dem Ölkreislauf der Brennkraftmaschine 10 in wärmeleitender Verbindung steht und Bestandteil eines Spannungsteilers (120, 121) ist. An der Anzapfung des Spannungsteilers bei Punkt S ist eine Elektrode einer Diode 122 angeschlossen, die mit ihrer anderen Elektrode an Punkt P liegt. Die Durchlaßrichtung der Diode 122 ist so gewählt, daß diese nur dann einen Strom zu führen vermag, wenn das Potential des Punktes S höher liegt als das Potential des Punktes P. Die Widerstandswerte der beiden Widerstände 120 und 121 sind so gewählt, daß bei einer über 0⁰C liegenden Öltemperatur die Diode 122 dauernd gesperrt bleibt. Wenn jedoch die Temperatur des NTC-Widerstandes 121 unter O⁰C absinkt und dieser daher höhere Widerstandswerte annimmt, verschiebt sich das Potential des Punktes 5 in positiver Richtung. Das Potential des Punktes P wird jedoch mit steigendem Kollektorstrom immer negativer und erreicht daher um so früher das Potential des Punktes S, je tiefer die Öltemperatur des Motors liegt. Wird jetzt die Diode 122 leitend, bevor die instabile, die Ausgangsimpulslänge bestimmende Kipplage beendet ist, wird die für den Anstieg des Kollektorstromes maßgebende Zeitkonstante sprunghaft vergrößert, das bewirkt wiederum eine Vergrößerung der Ausgangsimpulsdauer, die um so größer ist, je weiter die Motoröltemperatur unter 0°C abgesunken ist.

Korrektur beim Anlassen

Beim Anlassen wird über den Anlaßschalter 104, den Widerstand 103 und die Diode 94 der Verbindungspunkt 93 positiver gemacht. Dadurch wird, wie oben beschrieben, die Entladezeit des Kondensators 77 vergrößert und dadurch die Impulsdauer T₂ verlängert. Gleichzeitig erhält die Kathode der Diode 98 das Potential der Plusleitung 24, d. h., diese Diode bleibt — unabhängig von der Temperatur der Brennkraftmaschine 10 — während des Anlaßvorgangs gesperrt. Beim Anlassen erhält man also ein sehr fettes Gemisch, wodurch die Brennkraftmaschine 10 leicht startet. Es wird also mehr Kraftstoff eingespritzt, d. h.. man erhält eine Kraftstoffanreicherung (Startübermenge) beim Anlassen.

Durch die Erfindung erhält man also eine Kraftstoffeinspritzanlage, die auch bei hohen Drehzahlen sehr gut arbeitet und bei der eine Reihe von Korrekturen. und zwar sowohl additive wie multiplikative Korrekturen, möglich sind, ohne daß sich diese Korrekturen gegenseitig beeinflussen. Weiterhin erhält man mit der erfindungsgemäßen Anlage auch ohne Schwierigkeiten die gewünschte Verstellmöglichkeit der Impulsdauer in einem breiten Bereich.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (23)

Patentansprüche:

1. Kraftstoffeinspritzanlage für eine Brennkraftmaschine, insbesondere einen mit Saugrohreinspritzung arbeitenden Kraftfahrzeugmotor, deren elektronische, die Öffnungsdauer wenigstens eines elektromagnetischen Einspritzventils bestimmende Steuereinrichtung einen monostabilen Multivibrator enthält, bei welchem die Dauer seiner Ausgangsimpulse in Abhängigkeit von mindestens einem Betriebsparameter der Brennkraftmaschine —· insbesondere von dem im Ansaugrohr hinter der Drosselklappe herrschenden Ansaugluftdruck — veränderbar ist und an den Multivibrator eine elektronische Impulsverlängerungsstufe angeschlossen ist, die einen sich jeweils an einen Ausgangsimpuls des Multivibrators anschließenden •Verlängerungsimpuls liefert, wobei aus den beiden Impulsen ein Summenimpuls gebildet wird, der die Einspritzdauer der Einspritzanlage bestimmt, und wobei die Dauer des Verlängerungsimpulses von der Dauer des Ausgangsimpulses abhängt und sowohl der Ausgangsimpuls als auch der zugehörige Verlängerungsimpuls einem den Summenimpuls bildenden elektronischen Gatter zugeführt werden, nach Patent 1 526 506, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Impulsdauer des monostabilen Multivibrators als auch die Impulsdauer des von der Verlängerungsstufe (35) erzeugten Verlängerungsimpulses mit Hilfe je eines Temperaturfühlers (TFl, TFl) beeinflußbar ist.

2. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Temperaturfühler von zwei verschiedenen Temperaturen beeinflußt werden, die sich mit einer um den Faktor »5« unterschiedlichen Zeitkonstante ändern.

3. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturfühler (TFl), der durch Temperaturänderungen kleiner Zeitkonstante beeinflußt wird, die Korrektur der Einspritzdauer zu 60 bis 80% bestimmt und daß der Temperaturfühler (TF2), der durch Temperaturänderungen größerer Zeitkonstante beeinflußt wird, die Korrektur der Einspritzdauer zu 20 bis 40 °/₀ bestimmt.

4. Kraftstoffeinspritzanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Temperaturfühler temperaturabhängige Widerstände, beispielsweise NTC-Widerstände, vorgesehen sind.

5. Kraftstoffeinspritzanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Temperaturfühler (JFl) im Kühlwasser der Brennkraftmaschine (10) und ein Temperaturfühler (TFl) im Ölkreislauf der Brennkraftmaschine (10) vorgesehen ist.

6. Kraftstoffeinspritzanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Temperaturfühler (TFl) am Zylinderkopf der Brennkraftmaschine (10) und ein Temperaturfühler (TF2) im Ölkreislauf der Brennkraftmaschine (10) vorgesehen ist.

7. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsdauer (T₂) des zweiten Multivibrators (35) bei steigender Impulsdauer (T₁) des ersten Multivibrators (32) in mindestens einem Teilbereich überproportional zunimmt.

8. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens für die im Betrieb verwendeten Impulsdauern die Impulsdauer (T₂) des zweiten Multivibrators (35) gleich einem ersten Faktor (b) mal der Impulsdauer (T₁) des ersten Multivibrators (32) minus einem zweiten Faktor (a) ist.

9. Kraftstoffeinspritzanlage nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Multivibrator (35) einen Kondensator (77) enthält, der während der Impulsdauer (T₁) des ersten Multivibrators (32) geladen und nach ihrem Ende entladen wird, und daß die Impulsdauer (T₂) des zweiten Multivibrators (35) von der Ladespannung dieses Kondensators abhängig ist.

10. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator (77) über eine Konstantstromquelle (36, 76) geladen wird.

11. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Konstantstromquelle als gegengekoppelter Transistor (36) ausgebildet ist.

12. Kraftstoffeinspritzanlage nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zeitglied (39) vorgesehen ist, das vom ersten Multivibrator (32) gesteuert wird und den Entladekreis (82, 37, 36, 33) des zweiten Multivibrators (35) beeinflußt.

13. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Zeitglied während einer unmittelbar an das Ende eines Impulses (w₂) des ersten Multivibrators (32) anschließenden Zeit (T₁) den Entladekreis (82, 37, 36, 33) des zweiten Multivibrators (35) im Sinne einer schnellen Entladung beeinflußt.

14. Kraftstoffeinspritzanlage nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Entladekreis des Kondensators (77) in der Weise von der Betriebsspannung (Batterie 25) der beiden Multivibratoren (32, 35) beeinflußt ist, daß mit steigender Betriebsspannung die Entladezeit (T₂) verkleinert wird.

15. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 12 oder 13 und Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Entladekreis (82, 37, 36, 33) des zweiten Multivibrators (35) nur während der Einschaltzeit eines Zeitglieds (39) von der Betriebsspannung beeinflußt wird.

16. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zum Emitterwiderstand (82) eines im Entladekreis des Kondensators (77) liegenden Transistors (37), dessen Basis über einen Spannungsteiler (88, 91, 92) an die Betriebsspannungsquelle (25) angeschlossen ist, über eine Diode (83) eine Zenerdiode (86) angeschlossen ist, die über einen Widerstand (87) ebenfalls an der Betriebsspannungsquelle (25) liegt, so daß der über die Zenerdiode (86) fließende Teil des Entladestroms bei steigender Betriebsspannung überproportional zunimmt.

17. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Diode (83) über einen Widerstand (84) an die Zenerdiode (86) angeschlossen ist und daß das Potential des Ver-

bindungspunktes von Diode (83) und Widerstand (84) von dem Zeitglied beeinflußt ist.

18. Kraftstoffeinspritzanlage nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Entladekreis des Kondensators (77) in der Weise von der Temperatur der Brennkraftmaschine (10) beeinflußt ist, daß mit steigender Temperatur die Entladezeit verkleinert wird.

19. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß im Entladekreis ein Transistor (37) liegt, dessen Steuerelektroden über einen Spannungsteiler (88, 91, 92) an der Betriebsspannung liegen, und daß ein zweiter, ebenfalls an der Betriebsspannung liegender Spannungsteiler (96, 97) vorgesehen ist, der einen temperaturabhängigen, mit der Brennkraftmaschine (10) wärmeleitend verbundenen Widerstand (96) enthält, wobei ein Abgriff (95) des zweiten Spannungsteilers mit einem Abgriff (93) des ersten Spannungsteilers über eine Diode (94) so verbunden ist, daß unterhalb einer bestimmten Temperatur die Leitfähigkeit des Transistors (37) abnimmt.

20. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß ein dritter, an der Betriebsspannung liegender Spannungsteiler (100, 103, 97) vorgesehen ist und daß eine weitere Diode (98) zwischen einem Abgriff (95) des zweiten und einem Abgriff des dritten Spannungsteilers angeordnet ist, die leitend wird, wenn bei tiefen Temperaturen der temperaturabhängige Widerstand (96) einen bestimmten Widerstandswert erreicht hat, und die dadurch ein weiteres Abnehmen der Leitfähigkeit des Transistors (37) verhindert.

21. Kraftstoffeinspritzanlage nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Entladekreis des Kondensators (77) vom Anlaßschalter (104) der Brennkraftmaschine (10) in der Weise beeinflußt ist, daß bei eingeschaltetem Anlaßschalter die Entladezeit vergrößert wird.

22. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß im Entladekreis ein Transistor (37) liegt, dessen Steuerelektroden über einen Spannungsteiler (88, 91, 92) an der Betriebsspannung liegen, und daß parallel zu einem Teilwiderstand (88, 91) dieses Spannungsteilers der Anlaßschalter geschaltet ist, so daß die Leitfähigkeit des Transistors (37) bei eingeschaltetem Anlaßschalter (104) abnimmt.

23. Kraftstoffeinspritzanlage nach den Ansprüchen 20 und 22, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Diode (98) beim Einschalten des Anlaßschalters (104) gesperrt wird.