DE2123589A1 - Elektronische Schaltung für die Kraftstoffeinspritzung von Kraftfahrzeugen - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTE

Dr. Andrejewski Dr.-Ing. Ilonke ipl -Ing. Gesthuysen

> Essen, TheaterpUtz 3 Xdefoa 223994

ACF Industries, Incorporated in New York (USA)

Elektronische Schaltung für die Kraftstoffeinspritzung von Kraftfahrzeugen

Es ist bekannt, elektronische Kraftstoffeinspritzvorrichtungen mit einem monostabilen Multivibrator als Zeitregeleinrichtung oder als Regelschaltung für die Regelung der Menge des von den Kraftstoffeinsprilzdüsen einzuspritzenden Kraftstoffes zu verwenden. Ein solcher Vorschlag ist z.B. in der US-Patentschrift Nr. 2 980 enthalten. Diese elektronischen Kraftstoffeinspritzsysteme haben sich durchgesetzt, und werden in großer Menge erzeugt.

Dennoch weisen diese Systeme zahlreiche unerwünschte Eigenschaften auf. Beispielsweise hängt die Regelung der Zeitdauer des Kippvorganges zur unstabilen

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Seite eines solchen monostabilen Multivibrators ab von einem RC-Kreis oder einem LC-Kreis. Dies hat Nachteile, da der Kippvorgang nicht immer mit der gewünschten Präzision erfolgt. Ferner wurde festgestellt, daß es am Eingang des Systemes, insbesondere bei getriggerten Systemen, häufig zu Schwierigkeiten dadurch kommt, daß Fremdtriggersignale auftreten, die von Quellen herrühren, die außerhalb des Systemes liegen, z.B. von dem Zündsystem des Kraftfahrzeuges oder sogar von der Zündanlage eines anderen, In der Nähe befindlichen bzw. in der Nähe fahrenden Kraftfahrzeuges, Hat ein solches Fremdsignal eine genügende Amplitude, um rlas System zu triggern, wo tritt eine unnötige Kraftstoffentladung in die Kraftstoff Verteilerzuleitung des Motors auf.

Die Erfindung bezweckt, ein elektronisches Kraftstoffzufuhrsystem so auszubilden, daß die Abhängigkeit von einem monostabilen Multivibrator vermieden wird. Die Erfindung verwendet daher ein von der Wirkungsweise eines Multivibrators völlig verschiedenes Zeitsteuersystem. Ferner bezweckt die Erfindung, ein elektronisches Kraftstoff einspritzsystem zu schaffen, welches einen An- und Abschaltekreis aufweist, welcher von einem Triggersignal angeschaltet und von einem vom An- und Abschaltekreis getrennten Zeitsteuerschaltekreis abgeschaltet wird. Weiters bezweckt die Erfindung, einen Abtast— und Haltekreis zu schaffen, welcher mit dem Auftreten eines Triggerimpulses angeschaltet wird und der einen Kippspannungsgenerator zur Abgabe einer Kippspannung angegt, wobei die resultierende Kippspannung einem Vergleichskreis zur Bildung eines Impulses zugeleitet wird, der den Abtast- und Ilaltekreis abschaltet.

Weiters setzt sich die Erfindung zur Aufgabe, die Motorvariablen, die für den Kraftstoffbedarf des Motors kennzeichnend sind, abzufühlen, und die so gewonnene Information zur Regelung der Betriebsweise des Kippspanrmngsge-

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nerators auszunützen, sodaß die von diesem erzeugten Kippspannung ein genaues Maß für die Menge des dem Motor zugeführten Kraftstoffes ist.

Kurz zusammengefaßt besteht die Erfindung im wesentlichen darin, daß eine elektronische Schaltung zur Betätigung solenoidbet/ätigter Kraftstoffeinspritzventile für eine Kraftfahrzeug geschaffen wird, die völlig von Sapnnungen geregelt wird, die von mehreren elektrischen Abfühlvorrichtungen für Betriebszustände des Motors erzeugt werden. Ein Kippspannungsgeneratur wird von einem vom Motor erzeugten Impuls getriggert und erzeugt zwei sägezahnförmige Ausgangsspannungen mit gleicher, jedoch einander entgegengesetzter Neigung, die von den Ausgangssignalen der Abfüllleinrichtungen abhängt. Zur gleichen Zeit wird ein Stromimpuls zur Öffnung der Kraftstoffeinspritzvorrichtungen ex-zeugt. Wenn die Sägezahnspannung den vorherbestimmten Bezugswert erreicht bzw, überschreitet, betätigt sie eine Vergleichsschaltung, die einen Ausgangsimpuls abgibt, der einen transistorisierten Schaltkreis zur Beendigung des Stromimpulses veranlaßt und dadurch die Kraftstoffeinspritzvorrichtungen schließt. Das Ende des Stromirapulses bewirkt, daß der Kippspannungsgenerator und der Vergleichsschaltkreis in ihre Ausgangszustände zurückgehen.

Weitere Kennzeichen und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispieles des Erfindungsgegenstandes, welches in der Zeichnung schematisch dargestellt ist.

Fig.1 zeigt das Blockschaltbild der Einrichtung zur elektronischen Kraftstoffeinspritzsteuerung, während Fig.2 die elektronische Schaltung der oberen Hälfte des Blockschaltbildes nach Fig.1 zeigt, Fig.3 ist die elektronische Schaltung der unteren Hälfte des Blockschaltbildes nach Fig.l , wobei die Schaltungen nach den Fig. 2 und 3 an den Klemmen )fc\ und ¥¥ miteinander zu verbinden sind. '

Im Blockschaltbild nach Fig.1 sind die zwischen den einzelnen iSciial lungsblöcken auftretenden Well enformen idealisiert (kuvM^sfcllt. Der Kraftstoffbedarf der Maschine wird in Spaimuiur.sforiii durch gopigne.te Ab fühl- und Wandlerelein<?n"i;e

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geliefert, welche bestimmte Betriebszustände der Maschine, z.B. den Druck in der Einlaßverteilerleitung, den Umgebungsdruck, die Masehinentemperatur, die Beschleunigung usw. überwachen. Eine zur Überwachung9des Druckes in der Verteilerleitung besonders geeignete Einrichtung ist z.B. in der US-Anmeldung Ser.No. 11428 vom 16.Februar 1970 beschrieben. Die Vorrichtung 10 zur Abfühlung der Maschinenbetriebsbedin— gungen liefert die erzeugte Gleichspannung an einen Kipp— spannungsgenerator 12, der eine Spannung mit einer linearen Sägezahnform abgibt, wobei die Neigung des Sägezahnrückens abhängig ist von der Spannung, die den Kraftstoffbedarf der Maschine anzeigt. Diese Kippspannungen werden auf einen Vergleichskreis 14 gegeben, der einen scharfen Rückstellimpuls 14 erzeugt, wenn die Kippspannung eine vorherbestimmte Größe erreicht.

Ein Startimpuls 17, der vom Zündkreis oder einem von der Maschine getriebenen Schalter 16 erzeugt wird, wird einem Differenzierglied 18 zugeleitet und der erhaltene scharfe Impuls 20 wird einem Abtast- und Haltekreis 22 zugeführt, welcher eine Stufenspannung erzeugt, die durch den Ausgangsimpuls 15 der Vergleichsschaltung 14 beendet wird. Auf diese Weise wird von der Abtast - und Halteschaltung 22 ein Impuls 24 synchron mit der Maschine und von einer Dauer erzeugt, die in Übereinstimmung mit dem Kraftstoffbedarf der Maschine'steht. Die Impulse 24 werden über einen Leistungsverstärker 26 zu Kraftstoffeinspritzvorrichtimgen 28 geführt und halten diese Vorrichtungen für die gewünschte Zeitdauer während jedes Maschinenzyklus offen. Die Einspritzvorrichtungen 28 sind für eine Zeitdauer t offen, die vom Startimpuls 17 bestimmt wird und werden zu einer Zeit geschlossen, die von der dem Kraftstoffbedarf der Ma sch tos entsprechenden Information bestimmt wird. Das Ausgangssignal des Verstärkers 2,6 wird dem Kippspannungsgenerator 12 über eine Leitung 30 derart zugeführt, daß dieser zur Zeit t angeschaltet und zur Zeit t_Q abgeschaltet wird.

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Pig.2 zeigt den oberen Teil des Blockschaltbildes nach Pig.i in einer detaillierteren elektronischen Schaltung. Ein Teil des Spannungsgenerators 12 weist einen Differential-^ verstärker auf, der zwei Feldeffektransistoren 31, 32.hat, die mit ihren Ausgangskreisen 34 an ein Potential von + 9V an der Klemme 36 angeschlossen sind, Die Feldeffekttransistoren 31 , 32 weisen mehrere positive Spannungen aufweisende · Eingänge 38, 39, 40 und zusätzlich mehrere positives Potential aufweisende Eingänge 42, 43/auf, die von Abfühlorganen entsprechend den verschiedenen Betriebsbedingungen der Maschine und entsprechend dem Kraftstoffbedarf derselben beaufschlagt werden. Die Feldeffekttransistoren 31_f 32 sind Über zwei Transi storen 46, 48 an Masse angeschlossen, welche Transistoren dazu dienen, den Strom durch die Feldeffekttransistoren 31, 32 bei Temperaturänderungen zu stabilisieren. Werden dem Eingang des Differentialverstärkers keine Signale zugeführt, so drückt er den Eingangsklemmen 50, 52 eines anderen Teiles eines Kippspannungsgenerators eine gleichmäßige Spannung auf. Dieser Teil 54 ist ein Differentialeingang-Differentialausgang verstärker mit hohem Gewinn. An seinem zweifach-Ausgang treten lineare Kippspannungen auf, die eine Form haben, die jener der Kurvenformen 56, 57 entspricht, Im Ruhezustand hat die Ausgangsklemme 58 die Spomung Y. und die Klemme. 59 die Spannung Vq, Wird ein positiver Arbeitsimpuls der Basis des Transistors 60 zugeführt, so wird das der Klemme 52 aufgedrückte Potential abgebaut und die Klemme 52 kann dadurch die Spannung annehmen, die ihr vom Feldeffekttransistor 31 her zugeführt wird. Die Spannungen an den Klemmen 58, 59 ändern sich dann entsprechend den Kurvenformen 56, 57 für die Dauer des der Basis des Transistors 60 zugeführten Impulses, Die Neigung der Rücken der Kurvenformen 56, 57 hängt Vom Ausgangssignai des von den Feldeffekttransistoren 31» 32 gebildeten Differentialverstärkers ab.

Die den Kurvenformen 56, 57 entsprechenden Ausgangsspannungen werden an den Eingang der Vergleichsschaltung 14 gelegt, wobei normalerweise die Klemme 64 die Spannung V.,

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und die Klemme 66 die Spannung V₂ aufweist, wogegen der Mittelpunkt 68 eines Spannungsteilers 70 im allgemeinen eine Spannung aufweist, die etwa gleich ist V₁+ V„ . /■-.■ T~~~

Wenn die Kippspannungen 56« 57 die Spannungen an den --.-■■ Dringen

Klemmen 64, 66auf diesen Wert V₁ + Υφ so erzeugt die Vergleichssehaltung 14 einen T~ Ausgangsimpuls 15» Die Vergleichsschaltung 14 ist ein Differential©ingangsverstärker mit hohem Gewinn. Der Impuls 15 tritt eine vorbestimmte Zeit nach dem Auftreten eines im folgendes* sä&er beschriebenen Triggersignales auf, und diese Zeit regelt Ü'le Zeitdauer, während welcher die solenoidbe·- tätigten Sinspritssventile offen sind,

Die Triggerimpttlse,'die vom Zündkreis abgeleitet oder auf andere Weise gewönnen werden, werden der Klemme 74 des Differenzierkreises 18 zugeleitet* wo^durch differenzierte Impulse an einer Induktivität iMJ erzeugt werden. Der jeweilige Impuls 20 wird dar Ba^is eiües Transistors 82 zugeführt, macht diesen leitend unä lädt dadurch einen Kondensator 84 auf, welcher seine Ladung so lange beibehält, bis der Impuls 15 der Basis eines Transistors 86 zugeführt wird, wcsdurch dieser Transistor geschlossen und der Kondensator 84 entladen werden. Dadurch wird ©i-n positiver RechteckisBpuls erzeugt, der der Klemme 88 auge führt wird und den Feldeffekttransistor 90 leitend macht, wodurch am Widerstand 92 ein positiver Impuls auftritt, der der Basis eines Transistors 94 zugeführt wird, der an die Transistoren 96, 98 angekoppelt ist. Am Widerstand 100 tritt eine Rechteckkurvenform auf, deren Hinterflanke über eine Leitung 102 der Basis des Transistors 60 zugeführt wird und den Kippspannungsgenerator 54 und die Vergleichsschaltung 62 in ihre Ruhezustände überführt. Der Transistor 98 ist ein Leistungsverstärker, der zur Erregung der golenoide 104 der solenoidbetätigten Brennstoffeinspritzvorrichtungen dient, welche alle parallel geschaltet werden können,

1098 4 9/1 19/ Patentansprüche;

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Claims (3)

1. Patentansprüche

   Elektronische Schaltung zur Kraftstoffeinspritzung bei Kraftfahrzeugen, gekennzeichnet durch einen Kippspannungsgenerator (12) zur Erzeugung sich gleichmäßig ändernder Kippspannungen, durch eine Einrichtung zur Veränderung der Frequenz und/oder Steilheit dieser Kippspannungen in Abhängiglceit vom Kraftstoffbedarf der Maschine, durch eine Einrichtung 16 zur Erzeugung eines von der Maschinengeschwindigkeit abhängigen Startimpulses, wodurch der Kippspannungsgenerator eine Kippspannung in Abhängigkeit von jedem Startimpuls abgibt, durch, eine Schaltung zur Erzeugung eines Rechteckimpulses in Abhängigkeit von jedem Startimpuls, durch eine Vergleichs schal tung( Ik) zur Erzeugung eines Ausgangsiinpulses, wenn die Kippspannung einen vorher bestimmten Wert erreicht hat, durch eine Einrichtung zur Beendigung des Rechteckimpulses in Abhängigkeit vom Ausgangsimpuls der Vergleichsschaltung und durch mehrere Kraftstoffeinspritzventile, denen die Rechteckimpulse zugeführt werden«
2. 2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zur Rückstellung des Kippspannungsgenerators (12) in Abhängigkeit von dem Ausgangsimpuls der Vergleichsschaltung (1*0 vorgesehen ist,
3. 3. Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kippspannungsgenerator (12) zwei einander entgegengesetzt variierende Kipp spannungen erzeugt, wobei die Vergleichsschaltung (14) einen Ausgangsimpuls in Abhängigkeit von den relativen momentanen Werten dieser beiden Kippspannungen erzeugt. ·

   h. Schaltung nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Veränderung der Kippfrequenz und/oder der Kippspannungseigenschaften einen

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   Differentialverstärker (31,32) aufeist und daß eine Einrichtung zur Zufuhr mehrerer positiver Spannungen und mehrerer negativer Spannungen an die Eingänge des Differentialverstärkers vorgesehen ist.

   5· Schaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (46, 47) zur Stabilisierung des Diffefentialverstärkers (31, 42) bei Temperatursehwankungen vorgesehen ist«

   6, Elektronische Schaltung zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzung eines Kraftfahrzeuges,'dadurch gekennzeichnet, daß eine vom Motor betätigte Einrichtung (16) zur Erzeugung eines Startimpulses (17) vorgesehen ist, daß ein Spannungshaitekreis (22) zur Erzeugung und Aufrechterhaltung einer konstanten Spannungen In Abhängigkeit von jedem Startimpuls vorgesehen ist, daß ein Kippspannungsgenerator (12) vorhanden ist, welcher eine Kippspannung in Abhängigkeit von jedem Startimpuls (17) erzeugt, daß eine Einrichtung (31, 32) zur Veränderung der Frequenz und/oder ffeigung der Kippspannung in Übereinstimmung mit ausgewählten Betriebsbedingungen des Motors vorhanden ist, daß eine Impulsdauerregeleinrichtung vorhanden ist, die die vom Haltekreis (22) erzeugte konstante Spannung beendet, wenn die Kippspannung einen vorherbestimmten Wert erreicht hat und daß mehrere solehoidbetätigte Brennstoffeinspritzvorrichtungen vorgesehen sind, wobei an die Impulsdauerregeleinrichtung eine Einrichtung zur Erzeugung von Stromimpulsen angeschlossen ist, wodurch die Brennstoffeinspritzvorrichtungen im wesentlichen für die Dauer der jeweiligen Stromimpulse erregt und dadureH geöffnet werden.

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