DE2250756B2 - Brennkraftmaschine mit einer elektrisch gesteuerten Benzineinspritzanlage - Google Patents
Brennkraftmaschine mit einer elektrisch gesteuerten BenzineinspritzanlageInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine nach der Gattung des Hauptanspruchs.
Aus der CH-PS 4 71 966 ist eine elektronisch gesteuerte Benzin-Einspritzeinrichtung für Saugrohreinspritzung bekannt bei welcher zwar ein in einem
Umgehungskanal zur Drosselklappe einer Brennkraftmaschine angeordnetes Steuerventil für Zusatzluft,
jedoch keine Zündzeitpunkt-Verstelleinrichtung vorgesehen ist Aus der DE-OS 17 51 049 ist eine für
gemischverdichtende, mit Fremdzündung arbeitende Brennkraftmaschine bestimmte Schaltvorrichtung bekannt, die einen beim Zurücknehmen des Gaspedals
schließenden Schleppschalter enthält, durch welchen im Schiebebetrieb — solange die Drehzahl der Brennkraftmaschine oberhalb von 1500 bis 2000 U/min bleibt —
mittels dann eingeschalteter Elektromagnete eine Zusatzluftdüse geöffnet und eine Leerlaufdüse gesperrt
sowie der Zündzeitpunkt verstellt werden. Dort wird somit das Gemisch im Schiebebetrieb bei hohen
Drehzahlen so stark abgemagert, daß keine Zündung mehr erfolgen kann. Es hat sich jedoch bei Einspritzanlagen als wichtig erwiesen, daß im Schiebebetrieb auch
bei hohen Drehzahlen zur Vermeidung von hohen Schadstoff-Emissionen die Zündvorgänge aufrechterhalten werden müssen, jedoch der Zündvorgang so weit
in Richtung Spätzündung verstellt werden muß, daß durch die noch aufrechterhaltenen Zündvorgänge das
stark abgemagerte Gemisch kein Antriebsdrehmoment erzeugt und die Bremswirkung des Motors erhalten
bleibt Zur Lösung dieser Aufgabe sind die im Kennzeichen des Hauptanspruchs angegebenen Maßnahmen vorgesehen.
Aus der US-PS 32 89 659 ist eine Steuereinrichtung für eine mit einem Vergaser arbeitende Brennkraftmaschine bekannt, deren Zündverteiler eine in Abhängigkeit vom Unterdruck im Ansaugrohr verstellbare
Unterbrecherplatte sowie einen Fliehkraftsch?lter auf
weist, welcher bei Drehzahlen unterhalb von
1000 U/min den Unterdruck aufhebt und die Drosselklappe dadurch in eine Stellung zurückführt in welcher
ein störungsfreier Leerlauf gewährleistet ist und die im Schiebebetrieb bei höheren Drehzahlen vorgesehene
Spätverstellung aufgehoben wird. Mit den dort vorgesehenen, bekannten Maßnahmen läßt sich jedoch die oben
geschilderte Aufgabe bei Brennkraftmaschinen mit Benzineinspritzung nicht lösen, wenn ein Steuerventil
der angegebenen Art vorgesehen ist das im Gegensatz
zu bekannten Anordnungen im Schiebebetrieb bei
hohen Drehzahlen öffnet und demgemäß einen Verlust an Bremskraftwirkung mit sich bringt Dieser Verlust an
Bremskraftwirkung wird durch die erfindungsgemäße Verstellung des Zündzeitpunktes kompensiert
Die Erfindung ist nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher
beschrieben und erläutert Es zeigt
F i g. 1 eine Brennkraftmaschine mit einer Saugrohr-Einspritzanlage in ihrem Übersichtsbild,
F i g. 2 bis F i g. 7 jeweils in einem Blockschaltbild ein elektrisches Steuergerät für jeweils ein elektromagnetisch betätigbares Zusatzluftventil und eine ebenfalls
elektromagnetisch betätigbare Zündzeitpunkt-Verstelleinrichtung,
Fig.8 bis 10 verschiedene Ausführungsbeispiele, bei
welchen der im Ansaugrohr der Brennkraftmaschine entstehende Unterdruck als Servokraft zur Betätigung
eines Zusatzluftventils und einer Zündverstelidose verwendet ist
Die in F i g. 1 dargestellte VW: ylinder-Viertakt-Brennkraftmaschine 10 ist mit einer üblichen Hochspannungszündeinrichtung ausgerüstet zu welcher vier
Zündkerzen 11 gehören, von denen jeweils eine einem der Zylinder der Brennkraftmaschine zugeordnet ist In
unmittelbarer Nähe der nicht dargestellten Einlaßventile der Brennkraftmaschine sitzt auf den zu den einzelnen
Zylindern führenden Verzweigungsstutzen des Ansaugrohres 12 je ein elektromagnetisch betätigbares
Einspritzventil 13. Jedem Einspritzventil wird über eine
der bei 14 angedeuteten Kraftstoffleitungen aus einem
Verteiler 15 Kraftstoff zugeführt Der Kraftstoff wird im Verteiler und in den Leitungen 14 durch eine bei 16
angedeutete, elektromotorisch angetriebene Pumpe aus einem Kraftstoffvorratsbehälter 18 angesaugt und
einem dem Verteiler 15 vorgeschalteten Druckregler 17
zugeführt, der die Aufgabe hat, den Druck des vor den
praktisch konstanten Wert von etwa 2 atü zu halten.
dargestellte Magnetisierungswicklung, deren eines Ende an Masse liegt, während das andere Ende jeder der
Wicklungen über Anschlußleitungen 19 mit einem von vier Widerständen 20 verbunden ist. Die Widerstände
20 sind zusammen an den Kollektor eines bei 21
dargestellten Leistungstransistors angeschlossen, der
von einem im folgenden näher beschriebenen elektronischen Regel- und Steuergerät über einen Transistorverstärker 22 mit rechteckförmigen Steuerimpulsen 23 bei
jeder Umdrehung der Kurbelwelle 24 versorgt wird und dabei einen die Einspritzventile 13 über die Dauer dieser
Impulse öffnenden Strom liefert Zur Öffnungsdauer proportional ist die bei jedem Einspritzvorgang in das
Ansaugrohr und von dort in die Zylinder gelangende Einspritzmenge, die den jeweiligen Betriebsbedingungen
der Brennkraftmaschine angepaßt werden muß.
Die hierzu dienende Steuereinrichtung25 ist in Fig. 1
mit unterbrochenen Linien umrahmt und besteht im wesentlichen aus einem monostabilen Kippgerät, das
einen ersten Kipptransistor 7*1 vom pnp-Typ und einen
zweiten Transistor 7*2 mit der gleichen Zonenfolge enthält. Die Emitter beider Transistoren sind über eine
Plusleitung 26 mit dem Pluspol einer als Betriebsstromquelle dienenden, nicht dargestellten Fahrzeugbatterie
mit einer Nennspannung von 12,6 Volt verbunden. Vom Kollektor des ersten Transistors Tl führt ein Arbeitswiderstand
27 und vom Kollektor des zweiten Transistors T2 ein Arbeitswiderstand 28 zu einer
gemeinsamen, mit Masse verbundenen Minusleitung 29, die an den Minuspol der Fahrzeugba'terie angeschlossen
ist
Im Ruhezustand des Kippgeräts 25 wird der Transistor 7*1 durch den von seiner Basis zur
Minusleitung 29 führenden Widerstand 30 leitend gehalten; der Transistor T2 ist dann gesperrt Der
instabile, die Öffnungsdauer der Magnetventile 13 bestimmende Kippvorgang des Kippgerätes wird dann
eingeleitet wenn der mit halber Kurbelwellendrehzahl umlaufende Nocken 31 den ihm zugeordneten Schaltarm
32 entgegen der Kraft einer Rückholfeder gegen seinen mit der Plusleitung 26 verbundenen Gegenkontakt
drückt und daher den Steuerkondensator 33, der sich bis zu diesem Zeitpunkt über einen mit der
Plusleitung 25 verbundenen Widerstand 35 aufladen konnte, an seiner negativ geladenen Elektrode mit der
Plusleitung verbindet Dadurch wird der Transistor 7*1 gesperrt, der Transistor 7"2 und zusammen mit ihm auch
der Leistungstransistor 21 werden stromleitend und die Magnetventile 13 geöffnet Die Magnetventile schließen
dann wider, wenn die Transistoren 7*1 und 7"2 des monostabilen Kippgerätes in ihren ursprünglichen
Zustand zurückkehren.
Dieser Zeitpunkt richtet sich nach der Induktivität der
in den Kollektorkreis des Transistors TI eingeschalteten Primärwicklung 37, die zusammen mit einer
Sekundärwicklung 38 und einem verstellbaren Eisenkern 39 einen Transformator bildet Der Eisenkern 39 ist
über ein Gestänge 40 mit der Membran einer Druckdose 41 gekoppelt, die in Ansaugrichtung
unmittelbar hinter der mit einem Gaspedal 36 betätigbaren Drosselklappe 48 an das Ansaugrohr 12
angeschlossen ist und unter Verkleidung der Induktivität diesen Eisenkern um so weiter zwischen der Primär-
und Sekundärwicklung herauszieht, je niedriger der im Ansaugrohr herrschende absolute Druck ist
Die Sekundärwicklung 38 ist mit einem Wicklungsende über eine Diode 45 an die Basis des Transistors Π
und mit ihrem anderen Ende an den Verhindungspunkt zweier zwischen der Plusleitung 26 und der Minusleitung
29 liegender Widerstände 43, 44 angeschlossen. Sobald der Schaltarm 32 seinen Gegenkontakt berührt
und über eine Diode 42 den Transistor Ti sperrt, kann der Transistor T2 einen über die Primärwicklung 37
fließenden Strom liefern, der mit einer zur Induktivität umgekehrt proportionalen Geschwindigkeit ansteigt
und in der Sekundärwicklung 38 eine Spannung induziert, die den Transistor 7*2 unabhängig von der
weiteren Stellung des Schaltarms 32 stromleitend hält, und zwar so lange, bis der Strom in der Primärwicklung
37 annähernd den Sättigungswert erreicht hat Die induzierte, den Transistor Ti über die Diode 45
sperrende Spannung wird mit zunehmender Annäherung an diese Sättigung kleiner und sinkt schließlich
soweit ab, daß die negative, durch die Widerstände 43, 44 eingestellte Basisvorspannung am Transistor 7*1
überwiegt und den Transistor 7*1 in seinen ursprünglichen, leitenden Zustand zurückkehren läßt Sobald dies
eintritt, wird der Leistungstransistor 21 gesperrt und der
Einsprilzvorgang beendet
Um bei diesem Einsspritzsystem den aus der Druckdose 41 und dem in seiner Induktivität veränderbaren
Transformator bestehenden Druckwandler auch dann zur Bestimmung der Einspritzmenge verwenden
zu können, wenn die Brennkraftmaschine in dem eingangs beschriebenen Schiebebetrieb zum Beispiel
bei Fahrt bergab oder beim Abbremsen von der Masse des Fahrzeugs mit einer Drehzahl angetrieben wird, die
trotz geschlossener Drosselklappe visentlich über der
Leerlaufdrehzahi Hegt ist ein in Γ ig. 1 bei 50 angedeutetes Zusatzluftventil vorgesehen, das in einem
um die Drosselklappe 48 herumführenden Umgebungskanal liegt, zu welchem die beiden Kanalabschnitte 57
und 58 gehören. Außerdem ist eine Zündzeitpunkt-Verstelleinrichtung
51 /orgesehen, die im wesentlichen aus einer um die Nockenwelle 53 der Brennkraftmaschine
drehbaren Tragplatte 54 für einen Zündunterbrecher 55 besteht welcher mit einem vierh&ckrigen Unterbrechernocken
56 auf der Nockenwelle 53 zusammenarbeitet
Zur Betätigung des Zusatzluftventils 50 und der Zündzeitpunkt-Verstelleinrichtung 51 ist ein gemeinsames
Steuergerät 60 vorgesehen. Am Ausgang dieses Steuergeräts liegt ein mit dem Zusatzluftventil 50
gekuppelter Elektromagnet 61 und ein zur Betätigung der Zündverstelleinrichtung 51 dienender zweiter
Elektromagnet 62. Zur Definition des Schiebebeiriebes können die in den F i g. 2 bis 7 jeweils durch ein kleines
Kästchen angegebenen Informationen dem Steuergerät 60 eingegeben werden, beispielsweise nach F i g. 2 mit
Hilfe eines Drehzahlgebers 63 und eines Drosselklappengebers 64, wobei der Drehzahlgeber als ein Schalter
ausgebildet sein kann, der bei abfallender Drehzahl der Brennkraftmaschine seinen Schaltzustand ändert wenn
die Drehzahl unter einen festgelegten, jedoch über der Leerlaufdrehzahl liegenden Mindestwert von beispielsweise
1000 U/min absinkt. Der Geber 64 kann ebenfalls
so als Schalter ausgebildet sein, wobei dieser Schalter mit der Drosselklappenwelle gekuppelt sein kann und
seinen Schaltzustand ändert, wenn die Drosselklappe <n die Leerlaufstellung zurückkehrt in welcher sie das
Ansa grohr 12 praktisch abschließt und die zur Aufrechterhaltung der Verbrennungsvorgänge in den
Zylindern der Brennkraftmaschine erforderliche Zusatzluft durch das dann in seine Offenstellung gehende
Zusatzluftventil 50 bereitgestellt wird.
Nach F i g. 3 kann anstelle eines Drehzahlschalters 63 ein Ganginformationsgeber 65 vorgesehen sein, welcher ein von dem jeweils eingelegten Gang eines nicht dargestellten, an die Brennkraftmaschine angeschlossenen Getriebes abhängiges Signal für das Steuergerät 60 liefert und mit einem Kupplungsinformationsgeber 66 zusammenwirkt, welcher beim Betätigen einer ebenfalls nicht dargestellten, zwischen der Brennkraftmaschine 10 und dem Schaltgetriebe angeordneten Kupplung ein Steuersignal liefert.
Nach F i g. 3 kann anstelle eines Drehzahlschalters 63 ein Ganginformationsgeber 65 vorgesehen sein, welcher ein von dem jeweils eingelegten Gang eines nicht dargestellten, an die Brennkraftmaschine angeschlossenen Getriebes abhängiges Signal für das Steuergerät 60 liefert und mit einem Kupplungsinformationsgeber 66 zusammenwirkt, welcher beim Betätigen einer ebenfalls nicht dargestellten, zwischen der Brennkraftmaschine 10 und dem Schaltgetriebe angeordneten Kupplung ein Steuersignal liefert.
Wenn die Brennkraftmaschine mit einem automatischen Getriebe verbunden ist, kann nach F i g. 4 ein
Geber 67 vorgesehen sein, der von der jeweiligen Schaltstufe zur Abgabe eines Steuersignals an das
Steuergerät 60 veranlaßt wird.
Für das Blockschaltbild nach F i g. 5 ist vorgesehen, daß die Brennkraftmaschine 10 in ihrem Ansaugrohr
eine schwenkbare, als Luftmengenmesser arbeitende Stauklappe enthält, die mit einem Schalter 69 gekuppelt
ist, der bei einem voreinstellbaren Schwenkwinkel φ seinen Schaltzustand ändert. Weiterhin besteht die
Möglichkeit nach F i g. 6 zur Definition des Schiebetriebes zusätzlich zu dem mit der Drosselklappe gekuppelten
Drosselklappenschalter 64 noch einen Geschwindigkeitsgeber 69 vorzusehen, der beim Unterschreiten
eines vorgegebenen Wertes der Geschwindigkeit ν des von der Brennkraftmaschine 10 angetriebenen Fahrzeugs
seinen Schaltzustand ändert.
Wenn die Auspuffgase der Brennkraftmaschine über einen thermischen und/oder katalytischen, in der
Zeichnung nicht wiedergegebenen Reaktor geführt sind, ist es häufig erwünscht, einen solchen Reaktor während
der Warmlaufphase der Brennkraftmaschine schnell aufzuheizen und dadurch zur Wirkung zu bringen. In
einem solchen Falle kann mit Vorteil bei kalter Brennkraftmaschine die Verstellung auf Spätzündung
nicht nur im Schiebebetrieb, sondern auch im Leerlaufbetrieb angewendet werden. Hierzu kann nach Fig. 7
außer den beiden bereits in Fig. 2 vorgesehenen Gebern, nämlich dem von der Drehzahl η der
Brennkraftmaschine abhängigen Drehzahlgeber 63 und dem Drosselklappenschalter 64 noch ein Temperaturfühler
70 vorgesehen sein, der anstelle des Drehzahlschalters 63 das Steuergerät 60 veranlaßt, die Spätverstellung
des Zündzeitpunktes durch die Zündverstelleinrichtung 71 herbeizuführen und gleichzeitig das
Zusatzluftventil 50 zu öffnen. Über die genannten drei Geber 63, 64 und 70 hinaus können mit einem
zusätzlichen vierten Geber 71 sonstige Informationen dem Steuergerät 60 zugeführt werden. Eine solche
Information kann beispielsweise die Temperatur eines in der Abgasleitung der Brennkraftmaschine angeordneten
thermischen und/oder chemischen Reaktors betreffen.
In der Anordnung nach F i g. 8 ist vorgesehen, daß das Zusatzluftventil 50 ebenso wie die Zündverstelleinrichtung
51 nicht durch einen Elektromagneten 61 bzw. 62 betätigt werden, sondern daß als Servokraft der im
Saugrohr 12 der Brennkraftmaschine bei geschlossener oder nahezu geschlossener Drosselklappe 48 entstehende
Unterdruck wrwendet wird. Zur Steuerung dieser Servokraft ist ein an das Steuergerät 60 angeschlossenes
Servoventil 75 vorgesehen, das durch einen im einzelnen nicht näher angedeuteten Elektromagneten betätigt
wird und im Einschaltzustand dieses Magneten eine mit dem Zusatzluftventil 50 gekuppelte Druckdose 76 und
eine mit der Verstelleinrichtung 51 gekuppelte Zündverstelldose
77 an das Ansaugrohr 12 in Ansaugrichtung hinter der Drosselklappe 48 anschließt.
Das pneumatisch arbeitende Zusatzventil kann dabei wie in Fig.9 stark schematisiert dargestellt, in einem
Gehäuse 80 zwei Ventilkammern 81 und 82 enthalten, welche durch eine Membran 83 voneinander getrennt
sind. Die erste Ventilkammer 81 enthält eine sich gegen die Membran 83 abstützende Druckfeder 84 und kann
mit einem Rohrstutzen 85 an einen Eingang 86 des Servoventils 75 angeschlossen werden. An die zweite
ίο Ventilkammer 82 ist die zum Umgehungskanal gehörende
Anschlußleitung 58 angeschlossen, durch welche vor der Drosselklappe 48 entnommene Luft eintreten kann.
Ein anstelle der in F i g. I bei 57 angedeuteten Abluftleitung verwendetes Rohrstück 87 ist so weit ins
ι τ Innere der zweiten Ventilkammer 82 eingeschoben, daß
die Zusatzluft durch einen im Zentrum der Membran 83 angeordneten Ventilteller 88 abgesperrt werden kann,
wenn die erste Ventilkammer 8t in der Ruhestellung des Servoventils 71 über dessen Ausgangsleitung 89 mit der
-'° Umgebungsluft verbunden ist und demzufolge die
Druckfeder 84 den Ventilteller 88 gegen die Abluftleitung 87 gespannt halten kann. Wenn das Servoventil 75
vom Steuergerät 60 eingeschaltet wird und dann die erste Ventilkammer 81 über die Leitung 85 mit dem
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Saugrohr verbindet, kann der Unterdruck wirksam werden und die Membran 83 samt dem Ventilteller 88 so
weit von der Abluftleitung 87 abheben, daß Zusatzluft von de» Leitung 58 über die Abluftleitung 87 hinter die
geschlossene Drosselklappe 48 gelangen kann.
so Bei der Zündzeitpunk'.verstelleinrichtung nach Fig. 10 ist zum Drehen der nach Fig. 1 vorgesehenen
Tragplatte 54 für den Zündunterbrecher 55 die Zündverstelldose 77 in Reihe mit einer zweiten
Unterdruckdose 91 angeordnet, welche über eine Steuerleitung 92 über eine nicht näher dargestellte
Leerlauf-Bohrung an das Ansaugrohr anschließbar ist. Die Zündverstelldose 77 ist in der aus F i g. 8
erkennbaren Weise über eine Saugleitung 94 zusammen mit der Leitung 85 der Druckdose 76 mit dem Anschluß
*o 86 des Servoventils 75 verbunden. Wenn das Servoventil
75 vom Steuergerät 60 eingeschaltet wird, kann der in der Zündverstelldose 77 wirksame Unterdruck eine mit
der Tragplatte 54 verbundene Stellstange 95 in Pfeilrichtung bewegen und dabei die Tragplatte 52 so
•»5 weit verdrehen, daß der Zündzeitpunkt von seiner
Grundeinstellung, die bei etwa 5° nach OT (oberer Totpunkt) liegt, in Richtung Spätzündung um 15—20°
verschoben wird. Die Zündvorgänge werden dann bei einem Kurbelwellendrehwinkel (KW) von 20 bis 25°
nach OT ausgelöst. Dies hat zur Folge, daft im
Schiebebetrieb die Bremswirkung der Brennkraftmaschine voll erhalten bleibt, obwohl infolge der bei
geschlossener Drosselklappe 48 wirksamen Zusatzluft und der hierdurch verursachten, zusätzlich eingespritzten
Kraftstoffmenge die Verbrennungsvorgänge in den Zylindern der Brennkraftmaschine aufrechterhalten
bleiben.
Hierzu 4 Blatt Zeichnungen
Claims (3)
1. Brennkraftmaschine mit einer elektrisch gesteuerten, intermittierend arbeitenden Benzineinspritzanlage mit mindestens einem Einspritzventil,
das in einer zu den Kurbelwellenumdrehungen synchronen Folge geöffnet und für eine von dem
hinter der Drosselklappe herrschenden Ansaugluftdruck oder von der Ansaugluftmenge der Brennkraftmaschine abhängige Dauer durch eine elektrische Steuereinrichtung offengehalten wird, sowie
mit einer Einrichtung zur Beeinflussung der Brennkraftmaschine im Schiebebetrieb, die ein in einem
Umgehungskanal zur Drosselklappe angeordnetes Steuerventil für Zusatzluft und eine Zündzeitpunkt-Verstelleinrichtung umfaßt, die zusammen mit dem
Steuerventil betätigbar ist und den Zündzeitpunkt verstellt, dadurch gekennzeichnet, daß die
in bekannter Weise in Richtung Spätzündung wirkende Verstelleinrichtung den Zündzeitpunkt um
mindestens 10°, vorzugsweise um 15 bis 20° auf wenigstens 15° nachOTversteÜL
2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, bei welcher zur Feststellung des Schiebebetriebes ein
Drehzahlgeber und ein Drosselklappengeber vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Drosselklappengeber einen von der Drosselklappenwelle
betätigbaren Schalter umfaßt, der seinen Schaltzustand ändert, wenn die Drosselklappe (48) in ihre
Schließstellung zurückgekehrt ist
3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle eines Drehzahlgebers
(63) oder zusätzlich 7u eine"! Drehzahlgeber ein
Ganginformationsgeber (65) vorgesehen ist, welcher ein von dem jeweils eingeölten Gang eines
Getriebes abhängiges Signal liefert
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Family Applications (1)
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Legal Events
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C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
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