DE1917487A1

DE1917487A1 - Einrichtung zur Steuerung der Kraftstoffmenge fuer Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE1917487A1
Application number: DE19691917487
Authority: DE
Inventors: Baumann Dr Rer Nat Guenther; Zechnall Dipl-Ing Dr Richard
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1969-04-05
Filing date: 1969-04-05
Publication date: 1970-10-22
Also published as: SE348263B; AT304949B; NL7004797A; CH501831A; US3990412A; FR2030973A5; ES378261A1; BR7017993D0; GB1297909A

Description

R. 944-3
26.3.1969 Cl/Km

Anlage zur

Pat ent anme1dung

ROBERT BOSCH GIiBH, Stuttgart W, Breit scheidstraße 4-

Einrichtung zur Steuerung der Kraftstoffmenge für Brennkraftmaschinen

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Steuerung der Kraftstoffmenge für Brennkraftmaschinen, bei der unter Berücksichtigung der Betriebsdaten der Brennkraftmaschine eine optimale Kraftstοffmenge zugemessen wird und bei der die zugemessene Kraftstoffmenge eine Funktion der Öffnungsdauer von Einspritzventilen ist.

Brennkraftmaschinen, die anstelle eines Vergasers mit einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung versehen sind, können bei genauer Zumessung des Kraftstoffes so arbeiten, daß ihre Abgase nur noch geringe Mengen an unvollständigen Verbrennungsprodukten

enthalten,, ,,.,.. _Α._ΛΛΛ«

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Robert Bosch GmbH
Stuttgart

Bekannte Systeme zur■elektronischen Steuerung der kraftstoffeinspritzung enthalten elektromagnetisch, betätigbare Einspritzventile, denen der einzuspritzende Kraftstoff unter einem konstanten Druck zugeführt wird, so daß das Zumessen des Kraft-., stoffes auf eine Steuerung der Öffnungsdauer der Magnetventile zurückgeführt wird. Bei den bekannten Einspritzsystemen steuert · ein monostäbiler Kippschalter die Öffnungsdauer der Magnetventile, dessen Standzeit ausschließlich von den Betriebsdaten der Brennkraftmaschine verändert itfird. Es können sich jedoch auch die kennzeichnenden Größen der zum Aufbau des mono stabil en Kippschalter verwendeten Bauelemente auf seine Standzeit auswirken, so daß eine ungexrollte Veränderung der von der Standzeit abhängenden zugemessenen Kraft;stoffmenge als Folge der Alterungs— erscheinungen an den Bauelementen auftreten kann. ··'.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Steuerung der Kraft stoffmenge zu schaffen, beider ■ die Öffnungsdauer der Magnetventile ohne Verwendung eines monostabilen Kippschalters steuerbar ist, so daß Alterungserscheinungen oder sonstige bei längerem Betrieb auftretende Störgrößen keinen nennenswerten Einfluß auf das Betriebsverhalten der Steuerung haben. . '

Die Lösung der Aufgabe besteht bei einer Einrichtung der eingangs genannten Art darin, daß die Öffnungsdauer der Einspritζventile mit Hilfe eines Vergleichers bestimmt wird, in dem ein der Öffnungsdauer der Einspritzventile entsprechendes Signal mit einem von den Betriebsdaten der Brennkraftmaschine abhängenden einen Sollwert darstellenden Signal verglichen wird und daß der Vergleicher beim Erreichen einer vorbestimmten Differenz zwischen Sollwert und öffnungsdauersignal eine den Einsprifczvorgang beendende Größe abgibt. Das erfindungsgemäße Steuergerät ermöglicht sowohl eine analoge als auch eine digitale interne Signalverarbeitung. Der Vorteil einer zumindest teilweise digitalen

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Stuttgart . ^E* ^{9443 C1/Km}

Arbeitsweise besteht darin, daß die Steuerung gegen den Einfluß von Störgrößen sehr unanfällig wird. Bei zumindest teilweise digitaler Signalverarbeitung enthält der Vergleicher mindestens einen Zähler, und die Einspritzventile werden für die Dauer einer von einem Steuergerät vorgegebenen Anzahl von Impulsen geöffnet. Eine vorteilhafte Weiterbildung besteht darin, daß der Zähler als Vorwärts- Rückwärts- Zähler ausgebildet ist, in den in den Spritzpausen ein der zuzumessenden Kraftstoffmenge entsprechender Zählerstand eingegeben wird und der bei einer diesem Zählerstand entsprechenden Impulsanzahl eine den Einspritzvorgang beendende Größe abgibt. Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß eine Torschaltung vorhanden ist, deren Öffnungsdauer in fester Relation zu der Öffnungsdauer der Einspritzventile steht und die für jeden Einspritztakt von einem mit dem rotierenden Teil der Brennkraftmaschine verbundenen Auslöser geöffnet wird, daß ein Summierer mit der Torschaltung verbunden ist, dessen Ausgangssignal der Öffnungsdauer der Torschaltung entspricht, daß ein Funktionsgeber vorhanden ist, dessen Ausgangssignal eine Funktion von den eingegebenen Betriebsdaten der Brennkraftmaschine ist, und daß in den Vergleicher, dessen Ausgangsgröße der Torschaltung zur Beendigung des Einspritzvorganges zugeführt

und

ist, die Ausgangssignale des Summieres/des Funktionsgeber eingegeben sind. Bei digitaler Arbeitsweise leitet die geöffnete Torschaltung die Ausgangssignale eines Oszillators weiter, so daß die Anzahl der zu den Einspritzventilen gelangten Oszillatorimpulse der Öffnungsdauer der Torschaltung proportional ist, wobei die Einspritzventile durch eine ununterbrochene Folge von Oszillatorimpulse stetig geöffnet bleiben.

Weiterbildungen und zweckmäßige Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprücheii in Verbindung mit dem nachstehend beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel. Es zeigen:

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^Cl/Km

Fig. 1 einen Signal flußplan eines Ausführungsbeispieles der

erfindungsgemäßen Einrichtung und Fig. 2 ein Diagramm zur Veranschaulichung der Arbeitsweise der in Fig. 1 schematisch dargestellten Anordnung.

Einem in der Fig. 1 mit 10 bezeichneten Vergleicher sind die Ausgangsgrößen eines Funktionsgebers 11 und eines Summierers zugeführt. Der Ausgang des Vergleichers 10 ist einem Eingang 13 einer Torschaltung 14 zugeführt. Die Torschaltung 14 weist weiterhin die Eingänge I5 und 16 auf. Der Eingang 15 ist mit einem Auslöser 17 verbunden, der Eingang 16 mit einem als Multivibrator 18 ausgebildeten Oszillator. Der Ausgang der Torschaltung 14 ist über einen Verstärker 19 mit den elektromagnetisch betätigbaren Einspritzventilen 20 verbunden. In der Fig. sind vier Einspritzventile angedeutet, die gleichzeitig angesteuert werden. Es ist jedoch auch möglich, jedes Einspritzventil gesondert zu betreiben; es besteht jedoch zwischen den beiden Betriebsarten kein Unterschied, der sich auf die prinzipielle Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Einrichtung auswirkt. Der Ausgang der Torschaltung ist ferner mit dem Summierer 12 verbunden, ,an dem zusätzlich ein Korrekturglied 21. zur Berücksichtigung besonderer Betriebsbedingungen oder weiterer Betriebsfunktionen angeschlossen ist. Die Eingangsgrößen des Funktionsgebers 11 sind durch die Pfeile 22 angedeutet, sie sind Funktionen der Betriebsdaten der Brennkraftmaschine.

In der Fig. 2 sind die am Ausgang der Torschaltung 14 auftretenden Impulse der Zeitdauer tv eines Einspritztaktes aufgetragen.

Das in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel arbeitet folgendermaßen:

Der als astabiler Multivibrator 18 ausgebildete Oszillator schwingt ständig mit einer konstanten Frequenz. Seine Impulse können, wie die strichpunktierte Linie innerhalb der Torschaltung

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14 andeutet, durch die Torschaltung hindurch zum Eingang des Verstärkers 19 gelangen, solange die Torschaltung geöffnet ist. Der Verstärker 19 dient lediglich als Leistungsverstärker, er verändert die Form der Impulse nicht wesentlich. Den Einspritzventilen 20 sind demnach die in Fig. 2 gezeigten Impulse zugeführt. Die Einspritzventile sind so ausgelegt, daß sie für die Dauer einer ganzen Impulsfolge geöffnet bleiben. Dieses ist auf Grund der Induktivität ihrer Arbeitswicklung sowie der Trägheit ihrer bewegten Teile möglich. Werden von einer Impulsfolge ein oder mehrerer Impulse herausgeschnitten, wie es durch die geschweiften Klammern in Fig. 2 angedeutet ist, so schließen sich die Einspritzventile" während dieses Zeitraumes zumindest teilweise. Erhält die Torschaltung 14 an ihrem Eingang 15 ein Signal, so wird sie geöffnet, wie durch den Pfeil in der Fig.'/angedeutet. Der Eingang 15 ist daher mit einem Auslöser 17 verbunden, der mit dem rotierenden Teilen der Brennkraftmaschine, beispielsweise mit der Kurbelwelle, gekoppelt ist. Jeweils bei einer bestimmten Winkelstellung der Kurbelwelle wird ein Auslösesignal abgegeben. Es ist dabei möglich, daß der Winkel, bei dem das Auslösesignal abgegeben wird, in Abhängigkeit von äußeren Parametern veränderbar ist. Solange die Torschaltung 14 geöffnet ist, gelangen ihre Ausgangsimpulse auch in den Summierer 12. Der Summierer 12 ist weiterhin mit einem Korrekturglied 21 verbunden, mit dessen Hilfe besondere Betriebsbedingungen wie Start oder Schiebebetrieb berücksichtigt werden können. In dem betrachteten Beispiel tritt am Ausgang des Summierers 12 ein analoges Signal auf, daß der Summe seiner Eingangssignale entspricht; es ist einem Vergleicher 10 zugeführt, dem gleichzeitig das Ausgangssignal des Funktionsgebers 11 zugeführt ist. Der Vergleicher 10 gibt dann ein Signal ab, wenn die Signale an seinen beiden Eingängen gleich groß sind. Das Ausgangssignal des Vergleichers 10 ist dem Eingang 13 der Torschaltung 14 zugeführt und wie durch den Pfeil innerhalb dor Torschaltung 14 angedeutet, schließt es diese bei vorhandenem Signal an 13· Die Ausgangsgröße des Funktionsgebers 11 berücksichtigt die Betriebsdaten

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der Brennkraftmaschine, sie ist einem Sollwert "vergleichbar. Sobald bei jedem vom Auslöser 17 ausgelöstem Einspritztakt dieser vorgegebene Sollwert am Ausgang des Summierer 12 ebenfalls erreicht ist, wird über den Vergleicher 10 und den Eingang 13 der Torschaltung der ausgelöste Einspritztakt beendet'. Die eingespritzte Kraftstoffmenge ist also nicht bereits dann festgelegt, wenn ein Einspritztakt ausgelöst ist, sondern ergibt sich durch einen einer Integration vergleichbaren Vorgang, in dem das integrierte am Ausgang der Torschaltung 14 auftretende Signal mit dem einen Sollwert darstellenden Ausgangs signal des Funktions-•gebers 11 verglichen wird. Reicht der Eunktionsgeber 11 nicht aus, umd die Betriebsdaten der Brennkraftmaschine vollständig zu berücksichtigen, so können weitere .Funktionselemente über das Korrekturglied 21 in der Steuerung berücksichtigt sein. Darüberhinaus ist es möglich, durch Verändern des Aus! öse winkeis, bei dem der Einspritztakt beginnt, sowie durch Verändern der Impulsfrequenz des Oszillators 18 den Steuervorgang zu beeinflussen» Die einfachste Ausführung eines Oszillators 18 enthält einen astabilen HuItivibrator. Soll der Oszillator mit sehr genauer Frequenzkonstanz arbeiten, so sind selbstverständlich andere Oszillatortypen verwendbar. In den betrachteten Ausführung sbeispiel hat der Summierer 12 eine digitale Eingabe und eine analoge Ausgabe. Es ist jedoch genauso denkbar, daß der gesamte Steuerungsvorgang digital abläuft, dann arbeitet auch der Vergleicher 10 digital und es treten keinerlei analoge Steuergrößen auf.

Die erfindungsgemäße Einrichtung ist keineswegs auf die Verwendung für Benzineinspritzung beschränkt. Bei Dieselbrennkraftmaschinen ist gegebenenfalls eine andere Nagnetventilausführung erforderlich, so daß die bei der Kraftstoffdirekteinspritzung auftretenden höheren Gegendrücke überwunden werden können. Für den ruhigen Ablauf der Verbrennung ist es bei Dieselmotoren vorteilhaft, wenn die pro Zeiteinheit eingespritze. Kraftstoffmenge nicht konstant sondern varriabel ist. Dieses kann nach einen

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weiteren Merkmal der Erfindung dadurch erreicht werden, daß die Torschaltung während eines Einspritztaktes kurzzeitig geschlossen wird, so daß, wie in Pig. 2 angedeutet, eine lückende Impulsfolge den Einspritzventilen 20 zugeleitet wird. Während dieser Lücken können die Einspritz ventile sich ganz oder teilweise schließen, und die pro Zeiteinheit eingespritzte Kraftstoff menge ist im Verlauf jedes einzelnen Einspritztaktes auf diese Weise veränderbar.

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Claims

Robert Bosch GmbH τ> α,,/Λ m /vm Stuttgart R· 9445 G1/Km Ansprüche

1. Einrichtung zur Steuerung der Kraftstoffmenge für Brenn-■-—"Kraftmaschinen, bei der unter Berücksichtigung der Betriebsdaten der Brennkraftmaschine eine optimale Kraft stoff menge zugemessen wird und bei der die zugemessene Kraft stoff menge eine Funktion der Öffnungsdauer von Einspritzventilen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungsdauer der Einspritz-ventile mit Hilfe eines Vergleichers bestimmt wird, in dem ein der Öffnungsdauer der Einspritz ventile entsprechendes Signal mit einem von den Betriebsdaten der Brennkraftmaschine abhängenden einen Sollwert darstellenden Signal verglichen wird und daß der Vergleicher beim Erreichen einer vorbe- ' stimmten Differenz zwischen Sollwert und öffnungsdauersignal eine den Einspritzvorgang beendende Größe abgibt.

*' 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergleicher mindestens einen Zähler enthält und daß die Einspritzventile für die Dauer einer von einem Steuergerät vorgegebenen Anzahl von Impulsen geöffnet sind.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zähler als Vorwärts- Rückwärts-Zähler ausgebildet ist, in den in den Spritzpausen ein der zuzumessenden Kraftstoffmenge entsprechender Zählerstand eingegeben wird, und der bei einer diesem Zählerstand entsprechenden Impulsanzahl

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eine den Einspritzvorgang beendende Größe abgibt.

4. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Torschaltung vorhanden ist, deren Öffnungsdauer in fester Relation zu der Öffnungsdauer der Einspritzventile steht und die für jeden Einspritztakt von einem mit dem rotierenden Teil der Brennkraftmaschine verbundenen Auslöser geöffnet wird, daß ein Summierer mit der Torschaltung verbunden istr, dessen Ausgangssignal der Öffnungsdauer der Torschaltung entspricht, daß ein Funktionsgeber vorhanden ist, dessen Ausgangssignal eine Funktion von den eingegebenen Betriebsdaten der Brennkraftmaschine ist, und daß in den Vergleicher dessen Ausgangsgröße der Torschaltung zur Beendigung des EinsprLtzvorganges zugeführt ist die Ausgangssignale des Summierers und des Funktionsgebers eingegeben sind.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die geöffnete Torschaltung die Ausgangssignale eines Oszillators weiterleitet, so daß die Anzahl der zu den Einspritzventilen gelangten Oszillatorimpulse der Öffnungsdauer der Torschaltung proportional ist, wobei die Einspritzventile durch eine ununterbrochene Folge von Oszillatorimpulsen,stetig geöffnet bleiben.

6. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsfrequenz in Abhängigkeit von den Betriebsdaten

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der Brennkraftmaschine steuerbar ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Oszillator als astabiler Multivibrator ausgebildet ist.

8. Einrichtung nach Anspruch 4. bis 7? dadurch gekennzeichnet,

fe daß der Summierer eine digitale Eingabe und eine analoge Ausgabe aufweist.

9. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Summierer und/oder Vergleicher mit einen Korrekturgliea verbunden ist, oder ein solches enthält/mit dessen Hilfe besondere Betriebsbedingungen berücksichtigt werden könr-in.

1Oo Einrichtung nach Anspruch 1 bis 9» für die Verwendung bei Diesel-Brennkraftmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß der Einspritzzeitpunkt in Abhängigkeit äußerer Einflußgrößen veränderbar ist.

11. Einrichtung nach Anspruch 2 und folgenden für die Verwendung bei Diesel-Brennkraftmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß die pro Zeiteinheit eingespritzte Kraftstoffmenge durch kurzzeitiges Schließen der Torschaltung während eines Einspritztaktes verändox'bar ist. . Ci

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