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Steuereinrichtung für Kraftstoffeinspritzung Die Erfindung bezieht
sich auf eine elektrische Steuereinrichtung für Kraftstoffeinspritzung bei Verbrennungsmotoren.
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Die bekannte Einrichtung dieser Art ist befriedigend als Steuereinrichtung
für das Zuführen einer geeigneten Kraftstoffmenge zum Motor in AbhAngigkeit von
den Unigebungsbedingungen wie Lufttemperatur und -druck, denen der Verbrennungsmotor
unterliegt. Jedoch enthält die bekannte Einrichtung keine Mittel, die übermäßige
Geschwindigkeit des Motors verhindern, so daß der Motor häufig unter den
Problemen
leidet, die sich aus einer derartigen übermässigen Geschwindigkeit ergeben.
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Zur Beseitigung der vorgenannten Nachteile der bekannten Einrichtung
schlägt die Erfindung eine Steuereinrichtung für die Kraftstoffeinspritzung vor,
die das logische Produkt von Impulsen, die synchron mit der Motordrehzahl erzeugt
werden mit Bezugs impulsen mit einer entsprechend einer vorbestimmten Anzahl von
Motorumdrehungen eingestellten Weite durchführt, so daß die Kraftstoffzuführung
gestoppt wird, wenn das logische Produkt erstellt ist, um dadurch übermäßige Geschwindigkeit
des Motors zu verhindern.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand schematischer Zeichnungen
näher erläutert.
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Fig. 1 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel für eine erfindungsgemäße
Steuereinrichtung zur Kraftstoffeinspritzung verdeutlicht; Fig. 2 zeigt die Beziehung
zwischen den Einspritzbezugsimpulsen jedes Zylinders und dem Winkel der Kurbelwelle;
Fig. 3 und 4 zeigen die zeitabhängige Beziehung zwischen dem Bezugsperiodenimpuls
und den hiermit verglichenen Bezugsimpulsen;
Fig. 5 ist ein Schaltplan,
der ein Beispiel für den bei der erfindungsgemäßen Einrichtung verwendeten Kraftstoffzuführungs-Stoppkreis
verdeutlicht; Fig. 6 ist ein Schaltplan, der ein weiteres Beispiel des Kraftstoffzuführungs-Stoppkreises
zeigt.
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Gemäß Fig. 1 besitzt das Steuersystem oder die Stcuereinrichtung
für die Kraftstoffeinspritzung nach der Erfin-.
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dung einen Einspritzbezugssignalgenerator 1 für die Erzeugung eines
Einspritzbezugsimpulses in Abhängigkeit von der Auslösung der Kraftstoffeinspritzung
in jeden Zylinder eines Verbrennungsnotors und für das Ermitteln der Anzahl der
Motorumdrehungen aus der Periode des Einspritzbezugsimpulses. Der Einspritzbezugssignalgenerator
1 ist mit Hilfe einer Welle 2 an den Motor angeschlossen. Ist der rotor ein Vierzylindermotor,
so erzeugt der Einspritzbezugsgenerator einen Einspritzbezugs gemäß Fig. 2.
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Es ist ein Steuersignalgenerator 3 vorgesehen, der die Impulsweite
des Ausgangsimpulses des Bezugssiz,nalgenerators 1 durch eine Spannung Ec ermittelt,
die in AbhJngigkeit vom Sog und der Anzahl der Motorumdrehungen bestimmt wird, wobei
ein Einspritzimpuls für das Betätigen eines der Elektromagnetventile 4a, 4b, 4c
und 4d erzeugt wird.
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Ein Antriebskreis 5 öffnet oder schließt die Elektromagnetventile
4a,
4b, 4c und 4d'mit Hilfe von Schalttransistoren in Übereinstimmung mit dem Ausgangs
impuls des Steuersignalgenerators 3. Der Antriebskreis besitzt einen Stoppkreis,
so daß sein Einsatz durch ein Stoppsignal unabhAngig von dem Signal vom Steuersignalgenerator
3 gestoppt werden kann.
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Der Ausgangs impuls des Signalgenerators 1 geht einerseits zum Steuersignalgenerator
3 und andererseits zu einem ImpulswAhlkreis 6. Der Impulswählkreis 6 erzeugt auf
der einen Seite einen Antriebs impuls 9 für das Antreiben des Impulsgenerators 7,
der einen Bezugsperiodenimpuls io erzeugt; der Impulswählkreis 6 speist auf der
anderen Seite einen Elektromagnetventilstoppkreis 8 mit einem Vergleichsimpuls 11
für das Vergleichen des Antriebsimpulses 9 mit dem Bezugsperiodenimpuls 10. Der
Impulsgenerator 7 kann eine Kombination aus einem Sägezahnwellengenerator und einem
Komparator oder einem monostabilen Multivibrator sein und erzeugt den Bezugsperiodenimpuls
10 aus dem Antriebsimpuls 9. Der Impulsgenerator 7 ist so ausgelegt, daß dessen
Impulsweite Ts durch Wahl der Werte der Kreiskomponenten (wie C oder R) nach Wahl
variiert werden kann.
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Die Impulsweite wird in-AbhAngigkeit von der Geschwindigkeit des Motors
und der Impulswiederholungsrate sowie im Bedarfsfall von einem Faktor bestimmt,
beispielsweise der Umgebungstemperatur, dem Sog am Lufteinlaß, der Stellung der
Drosselklappe oder eine Kombination dieser Faktoren.
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Fig. 3 zeigt die zeitliche Beziehung zwischen den Impulsen 9, 10
und 11, wenn die Motorgeschwindigkeit eine vorbestimmte Drehzahl Uberschreitet.
Wird der Impuls 1 dem Elektromagnetventilstoppkreis 8 zugeführt, wenn dessen Gatterkreis
für die der Impulsweite Ts des Bezugsperiodenimpulses 10 entsprechenden Zeit geöffnet
ist, d.h. wenn das logische Produkt aus dem Bezugsperiodenimpuls 10 und dem Vergleichimpuls
11 erstellt wird, dann liefert der Elektromagnetventilstoppkreis 8 ein Stoppsignal
zum Antriebskreis 5, um dessen Einsatz zu stoppen.
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Die Fig. 4 zeigt die zeitliche Beziehung zwischen den Impulsen 9,
10 und 11, wenn die Motorgeschwindigkeit kleiner als dievorbestimmte Drehzahl ist.
In dieseni -Fall- wird während der der Impulsweite Ts zu d des. Bezugsperiodenimpulses
10 entsprechenden Zeit kein logisches Produkt aus dem Bezugsperiodenimpuls 10 und
dem Vergleichsimpuis 11 erstellt, so daß der Elektromagnetventilstoppkreis 8 kein
Stoppsignal liefert, wodurch der Antriebskreis 5 weiterhin durch den Steuersignalgenerator
-3 -betätigt wird.
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Die Fig. 5 zeigt den Antriebskreis 5 und den Elektromagnetventilstoppkreis
8,.die'beide mit einer Energiequelle 12 verbunden sind. Der Antriebskreis 5 kann
einen Antriebs-oder Treibtransistor 15 fUr eine Zeit Tc einschalten, die durch ein
Signal -13 vom Steuersignalgenerator 3 bestimmt wird. Schließt ein durch den Kollektorwiderstand
16 des
Transistors 15 bestimmter Strom zu der Basis eines Schalttransistors
14, wird letzterer eingeschaltet und liefert einen Strom zu dem Elektromagnetventil
4a, das dann die Kraftstoffeinspritzung bewirkt. Der Elektromagnetventilstoppkreis
8 ist so ausgelegt, daß sein Gatter durch den Bezugsperiodenimpuls 10 des Impulsgenerators
7 für eine Zeit geöffnet wird, die der Impulsweite Ts des Impulses 10 entspricht,
so daß Signale an die Klemmen d und e gelangen. Wird das Gatter des Stoppkreises
8 geschlossen, befinden sich die Transistoren 21 und 22 im Sperrzustand, der Transistor
20 in dem Leitzustand und der Transistor 17 in dem Sperrzustand. Wird das Gatter
geöffnet und ein derartiger Zustand hergestellt, bei der die an die Klemmen d und
e angelegten Eingangssignale die beiden Transistoren 21 und 22 einschalten, d.h.
wird das beschriebene logische Produkt erstellt, wird der Transistor 20 abgeschaltet,
während der Transistor 17,eingesehaltet wird. Ist der Transistor 17 eingeschaltet,
bleibt er durch eine RUckkopplungsdiode 23 im Leitzustand oder eingeschaltet, selbst
wenn ein Signal angelegt wird, das den Transistor 20 einschalter und dadurch den
Transistor 17 ausschalten würde.
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Wird das Gatter erneut geöffnet, wird ein Rückstelltransistor 19 eingeschaltet,
und zwar durch die differenzierte Wellenform am Starpunkt a des Bezugsperiodenimpulses
10, wodurch der Transistor 17 abgeschaltet wird. Wird somit
während
der Zeit, die der Impulsweite des Bezugsperiodenimpulses 10 entspricht, das logische
Produkt aus dem Bezugsperiodenimpuls 10 und dem Vergleichsimpuls 11 erstellt, wird
der Transistor 20 abgeschaltet und der Transistor 17 angeschlatet, wobei dieser
Zustand bleibt, -bis ein nachfolgendes Rückstellsignal angelegt wird. Befindet sich
der Transistor 17 in seinem "an"- oder Leitzustand, ist der Basiskreis des Schalttransistors
14 über den Transistor 17 durch eine Einspritzstoppdiode 18 geerdet, wodurch der
Transistor 14 seine Tätigkeit unabhängig von den an die Basis b des Transistors
15 angelegten Signals stoppt, so daß das Elektromagnetventil 4a seine Kraftstoffeinspritzung
stoppt.
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Fig. 6 zeigt einen der Fig. 5 gleichen Kreis mit der Ausnahme, daß
die Einspritzstoppdiode 18 an die Basis des Transistors 15 und nicht an die Dasis
des Transistors 14 angeschlossen ist. Leitet bei dieser Anordnung der Transistor
17, ist die Basis des Transistors 15 durch-die Diode 18 und den Transistor 17 geerdet.
Dementsprechend wird der Transistor 14 gesperrt, um den Betrieb des Elektromagnetventils
@a zu stoppen, und zwar unabhängig von-einem an die Basis b des Transistors 13 angelegten
Signal.
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Während des Betriebes erscheinen die Impulse 9, 11, 24 und 25 gemäß
Fig. 2-als der Ausgang vom Signalgenerator 1 zu den zugehörigen vier Zylindern I,
III, IV und II.
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Die Perioden dieser Impulse variieren mit der Anzahl der Motorumdrehungen.
Es sei angenommen, daß der Impuls 9 für den ersten Zylinder mit der Periode Tn zwischen
dem Impuls 9 und dem Impuls 11 für einen vierten Zylinder IV zu vergleichen ist,
um die Anzahl der Motorumdrehungen zu bestimmen. Beträgt die Drehzahl für das Stoppen
der Einspritzung zur Verhinderung übermäßiger Motorgeschwindigkeit 6000 Upm und
ist der Motor ein Vierzylindervierzyklusmotor, dann ist Tn für 6000-Upm 25 m sek..
Somit kann der beabsichtigte Zweck durch eine Auslegung der Einrichtung derart erzielt
werden daß der-Transistor 17 eingeschaltet wird, wenn der Wert von Tn kleiner als
25 m sek. wird. Aus diesem Grunde wird die Impulsweite Ts des durch den Impulsgenerator
7 erzeugten Bezugsperiodenimpulses 10 auf 25 m sek. festgelegt. Ist die Motordrehzahl
kleiner als dieser festgesetzte Wert, so liegt zwischen dem Einspritz bezugs impuls
9 für den ersten Zylinder und dem Einspritzbezugs impuls 11 für den vierten Zylinder
die Beziehung gemäß Fig. 4 vor, wobei bei offenem Gatter d und e des Vergleichskreises
8 kein logisches Produkt aus dem Bezugsperiodenimpuls 10 und dem Einspritzbezugsimpuls
11 erstellt wird. Dementsprechend nimmt der Transistor 20 den "an"-Zustand ein,
wodurch der Transistor 17 gesperrt wird, während der Transistor 14 durch den an
seiner Basis b eintretenden Steuerimpuls 13 von dem Steuersignalgenerator 3 im "an"-Zustand
gehalten wird, so daß das Elektromagnetventil 4a für die Kraftstoffeinspritzung
in den ersten
Zylinder elektrisch erreger wird. Übersteigt die
Motordrehzahl den vorbestimmten. Wert, so ergibt sich die in Fig. 3 gezeigte Beziehung
zwischen dem Bezugsperiodenimpuls 10 und dem Einspritzbezugsimpuls 11, wobei während
der Zeit, bei der die Gatter d und e des Komparators 8 geöffnet sind, ein logisches
Produkt aus dem Bezugsperiodenimpuls 10 und dem Einspritzbezugsimpuls 11 erstellt
wird. So lange nicht ein Rückstellsignal kommt, bleibt der Transistor 17 in dem
"an"-Zustand, während der Transistor 14 unabhängig von dem an seine Basis b angelegten
Eingang in den "aus"-Zustand gebracht wird; dadurch'wird der Einsatz des Elektromagnetventils
4a gestoppt, um Oberdrehen des Motors zu verhindern. Die vorbeschriebene Erläuterung
gilt auch für die anderen Zylinder.
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Bei der vorbeschriebenen Ausführungsform wurde die Motordrehzahl
aus der Periode Tn zwischen dem Einspritzbezugsimpuls 9 für den ersten Zylinder
I und dem'Einspritzbezugsimpuls 11 für den vierten- Zylinder IV ermittelt;es ist
ebensotmöglich, die Motordrehzahl aus der Periode zwischen dem Impuls 9 und dem
Einspritzbezugsimpuls 24 für den dritten Zylinder III oder aus der Periode zwischen
dem Impuls 9 und dem Einspritzbezugsimpuls 25 für den zweiten Zylinder II zu ermitteln.
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Ferner wurde bei der vorbeschriebenen Aus-führungsform die Drehzahl
von der Periode und der Dauer-des Einspritzbezugsimpulses
ermittelt,
der beim Beginn der Kraftstoffeinspritzung am Motor erzeugt wird; es ist demgegenüber
auch möglich, die Motordrehzahl von dem Impuls zu ermitteln, der in Abhängigkeit
mit der Uffnungsperiode des Saugventils erzeugt wird. Darüber hinaus läßt sich die
Erfindung auch bei anderen Mehrzylindermotoren oder Einzelzylindermotoren anwenden.
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Erfindungsgemäß besitzt das Steuersystem für die Kraftstoffeinspritzung
einen Impulsgenerator für das Erzeugen eines Impulses mit einer Impulsweite, die
durch eine vorbestimmte Anzahl von Umdrehungen bestimmt wird, ferner einen Elektromagnetventilstoppkreis
für die Erzeugung eines Signals, das den Strom zu den Elektromagnetventilen sperrt,
wenn das logische Produkt aus dem Ausgangsimpuls des Impulsgenerators und dem Bezugsimpuls
erstellt wird, der bei Beginn der Kraftstoffeinspritzung oder während der Uffnungsperiode
der Einspritzventile erzeugt wird, wodurch übermäßige Geschwindigkeit des Motors
sicher-verhindert und die zuvor festgesetzte Anzahl an Umdrehungen sehr einfach
durch Variieren der Impulsweite des Impulses von dem Impulsgenerator erhalten werden
kann.