DE2331265B2 - Folgeeinspritzsystem fuer das elektronisch gesteuerte einspritzen von brennkraftstoff waehrend des ansaughubes in die zylinder mehrzylindriger brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

65 Die Erfindung bezieht sich auf ein Folgeeinspritzsystem nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Ein derartiges Folgeeinspritzsystem ist aus der DT-OS 15 76 280 bekannt Hierbei wird zum Einspritzbeginn in Abhängigkeit von der Motordrehzahl ein Impuls über einen Kondensator und einen Widerstand an die Schaltelektrode eines der Halbleiterelemente einer bistabilen Kippstufe gegeben, während das Einspritzende durch einen zweiten, von einem Verzögerungsschaltkreis in Abhängigkeit von Betriebsparametern erzeugten Impuls bestimmt wird, der die Kippschaltung blockiert

Der in der als Kippschaltung arbeitenden Zeitstufe verwendete Kondensator wird hierbei durch den vom Ansaugdruck gesteuerten Widerstand aufgeladen. Die Einspritzdauer ändert sich jedoch nicht linear mit dem Wert dieses Widerstandes, sondern exponentiell.

Um eine bessere lineare Steuerung der Einspritzventile zu erzielen, ist es aus der DT-OS 14 51 956 bekanntgeworden, die Zeitstufe mit einem Kondensator zu versehen, der durch eines von zwei Steuersignalen periodisch aufgeladen und über eine Konstantstromeinrichtung, vorzugsweise einen Konstantstromtransistor entladen wird, wobei das vom Druck im Ansaugrohr abgeleitete, dem Kondensator zugeführte erste Steuersignal eine lineare Änderung dessen Ausgangsimpulslänge herbeiführt und wobei diese Ausgangsimpulslänge direkt proportional zu dem die Konstantstromeinrichtung steuernden zweiten, von einem anderen Betriebsparameter abgeleiteten Steuersignal ist. Die der Entladezeit des Kondensators entsprechende Ausgangsimpulslänge wird hierbei durch Triggerimpulse eines monostabilen Multivibrators bestimmt. Sie ist außer von der fest vorgegebenen Kapazität des Kondensators vom Kollektorstrom des Konstantstromtransistors und von der Spannungsänderung über den Kondensator abhängig. Mit einer vom zweiten Steuersignal bewirkten Änderung des Kollektorstroms bzw. des Entladestroms des Kondensators arbeitet der Konstantstromtransistor aber auch nicht mehr im linearen Kennlinienbereich, so daß die angestrebte Linearität zwischen dem von einem der Betriebsparameter abgeleiteten Steuersignal und der Ausgangsimpulslänge nicht mehr gewährleistet ist.

Einen Kondensator einer Zeitstufe auf eine Bezugsspannung aufzuladen und anschließend mittels einer parameterabhängigen Steuerspannung zu entladen, wobei die Entladezeit der Ventilöffnungszeit entspricht, ist an sich aus der DT-OS 20 34 497 bekannt. Diese Maßnahme wird dort jedoch deshalb getroffen, um auch noch etwaige, während des Entladevorganges des Kondensators eintretende Änderungen der als Betriebsparameter verwendeten Ansaugluftmenge, z. B. infolge raschen öffnens der Drosselklappe, unmittelbar auf den Entladevorgang auswirken lassen zu können, um auf diese Weise eine verzögerungsfreie Anpassung der Einspritzmenge zu erzielen.

Allen diesen bekannten Einspritzvorrichtungen haftet der Nachteil nicht ganz vermeidbarer Nicht-Linearitäten in der Schaltung der Zeitstufe an, mit denen insbesondere dann zu rechnen ist, wenn der durch eines der Steuersignale veränderbare Entladevorgang des Kondensators unmittelbar für die Bestimmung der Einspritzdauer bzw. des Einspritzendes herangezogen wird.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Folgeeinspritzsystem der eingangs genannten Art unter Verwendung von Festkörperelementen zu schaffen,

es Nicht-Unearitäten zwischen den Änderungen oder mehrerer Betriebsparameter und der rgröße in noch weitgehenderem Maße vermeidet es bisher möglich war, und welches durch einen akter vorzunehmenden Spannungsvergleich eine

Auswertung der von den Betriebsparametern !leiteten Steuersignale ermöglicht
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, der Kondensator auf annähernd den Spannungseiner regelbaren Bezugsspannungsquelle auf gel a- und anschließend über eine mehrere Transistoren altende und parallel zu ihm liegende Entladestufe in Jgkeit von der Größe der Steuerspannung des der Drehzahl der Brennkraftmaschine beeinflußten ,teuerspannungskreises annähernd zeitlich linear entlawird, daß mit der als Differentialverstärker iildeten Spannungsvergleicherstufe der vom »ruck im Ansaugrohr beeinflußte S»euerspannungsverbunden ist und daß am Ausgang der Spannungsvergleicherstufe ein die Einspritzventile öffnendes Ausgangssigna; nur dann auftritt, wenn und solange die Kondensatorspannung größer ist als die Steuerspannung des vom Druck im Ansaugrohr beeinflußten Steuerspannungskreises.

Anhand von Ausführungsbeispielen ist die Erfindung in der Zeichnung dargestellt und im nachfolgenden erläutert; in der Zeichnung zeigt

F i g· 1 ein Prinzipschaltbild des Folgeeinspritzsystems für eine 8zylindrige Brennkraftmaschine;
F i g· 2 das zugehörige Impuls-Diagramm;

F i g. 3 die Schaltungsanordnung der in F i g. 1 verwendeten Zeitstufe.

In dem Blockschaltbild der Fig. 1 bedeutet 120 ein Folgeeinspritzsystem für eine 8zylindrige Brennkraftmaschine mit der erfindungsgemäßen Zeitstufe. In diesem System sind acht Einspritzventile 121 bis 128 zwischen Masse und den Ausgängen von acht Treiber-Stufen 131 bis 138 geschaltet, deren Eingänge mit den Ausgängen von acht NAND-Gattern 141 bis i4S vci buüdcfi Sinu. Die Eingänge dieser Gaiici Sind iiiit den Ausgängen einer Folgesteuerschaltung 149 verbunden, welche von den Setz- und Rücksetzsignalen einer vorgeschalteten Erregerstufe 150 beaufschlagt wird. Die den Gattern 141 bis 148 zugeführten Signale der Folgesteuerschaltung 149 sind mit der Zünd- bzw. Taktfolge der Brennkraftmaschine synchronisiert und bestimmen die Öffnungszeiten der Einspritzventile 121 bis 128.

Die Folgesteuerschaltung 149 wird durch vier Zeitstufen 151 bis 154 kontrolliert, \cn denen die so Zeitstufe 151 mit den Eingängen der Gatter 141 und 145, die Zeitstufe 152 mit den Eingängen der Gatter 142 und 146, die Zeitstufe 153 mit den Eingängen der Gatter 143 und 147 und die Zeitstufe 154 mit den Eingängen der Gatter 144 und 148 verbunden sind. Über Leitungen 155 bis 158 erhalten diese Zeitstufen von der Folgesteuerschaltung 149 Rücksetzsignale und über Leitungen 159 und 160 erhalten sie Setzsignale. Von diesen Leitungen ist die Leitung 159 mit dem Ausgang eine* von der Drehzahl beeinflußten Steuerspannungskreises 161 verbunden, der mit seinem Eingang an einen die Drehzahl messenden Fühler 162 angeschlossen ist. Der Eingang dieses Fühler!» 162 ist wiederum mit der Erregerstufe 150 gekoppelt und erhält von dort Setzimpulse. Die Leitung 160 ist mit dem Ausgang eines weiteren vom Druck im Ansaugkrümmer beeinflußten Steuerspannungskreises 163 verbunden, der mit seinem Einerane an einen den absoluten Druck im Ansaugkrümmer messenden Fühler 164 angeschlossen ist Dieser Fühler 164 erzeugt in Abhängigkeit vom absoluten Druck im Ansaugkrümmer ein hierzu proportionales Signal. Die Steuerspannungskreise 161 und 153 sind dazu bestimmt, Nicht-Unearitäten im Verhältnis zwischen der optimalen Einspritzmenge, der Motorgeschwindigkeit und dem absoluten Druck im Ansaugkrümmer auszugleichen. Mit den Steuerspannungskreisen 161 und 163 kann ein Schalter 165 gekoppelt sein, mit dem zu vorgegebener Zeit ein Signalwechsel an den Zeitstufen 151 bis 154 und dadurch ein zeitlich abgestimmtes Ansteigen der Öffnungszeiten der Einspritzventile bei voll geöffnetem Schalter herbeigeführt werden kann.

Mit dem die Drehzahl messenden Fühler 162 ist weiterhin ein Verzögerungsschaltkreis 167 gekoppelt der in Abhängigkeit von der Stellung eines Schalters 168 an eines der Eingänge der Gatter 141 bis 148 ein Signal liefert, welches bei einer vorbestimmten Verzögerung der Maschine erzeugt wird, um das Einspritzen von Brennkraftstoff zu reduzieren oder abzuschalten.

F i g. 2 zeigt ein Impuls-Diagramm der Schaltungsanordnung 120 nach F i g. 1. In den Zeilen 171 bis 178 sind die von der Folgesteuerschaltung 149 erzeugten Signale dargestellt wie sie an den Eingängen der Gatter 141 bis 148 anliegen. Jedes dieser Signale hat während 360° Kurbelwellendrehung hohes Potential (Zustand »L«), und während der darauffolgenden 360° Kurbelwellendrehung niedriges Potential (Zustand »0«). Jedes Signal erscheint in bezug auf das in der benachbarten Zeile erscheinende Signal 90° phasenverschoben.

Die Zeilen 181 bis 184 repräsentieren die am Ausgang der Folgesteuerschaltung 149 auftretenden und über die Leitungen 155 bis 158 den Zeitstufen 151 bis 154 zugeführten Rücksetzsignale, wohingegen die Zeilen 185 bis 188 die Ausgangssignale dieser Zeitstufen während eines Betriebszyklus darstellen. Jede Zeitstufe wird somit alle 360° Kurbelwellendrehung getriggert, wobei die Trigger-Signale in bezug auf das Ausgangssignal der vorhergehenden Zeile um 90° phasenverschoben erscheint.

Die Zeilen 191 bis 198 des Impuls-Diagramms geben die an die Einspritzventile 121 bis 128 in Abhängigkeit der Zeitsignale 185 bis 188 abgegebenen Signale wieder. So entsteht beispielsweise das Impuls-Diagramm in Zeile 191 durch eine digitale »UND«-Funktion der in der Zeile 171 und 185 dargestellten Impulsformer In ähnlicher Weise setzt sich das Impuls-Diagramm in Zeile 195 aus den Impulsformen aus Zeile 185 und 175 zusammen. Wird die Impulsdarstellung in Zeile 186 mit der in Zeile 172 kombiniert, so ergibt sich die Impulsform in Zeile 192 usw Durch diese Folgesteuerung wird unter Zugrundelegung der vier Zeitstufen 151 bis 154 jedes Einspritzventil innerhalb eines Zeitintervalls geöffnet, welches zwischen 0 und nahezu 360° Kurbelwellendrehung dauert.

F i g. 3 ist eine Schaltungsanordnung der in F i g. 1 verwendeten Zeitstufe 151, wobei die Zeitstufen 152 bis 154 identisch ausgebildet sind. An dem hierin vorgesehenen Schaltungspunkt 201 ist ein Kondensator 200 angelegt, der an Masse geschaltet ist. Mit dem Schaltungspunkt 201 ist weiterhin der Kollektor eines Transistors 202 verbunden, dessen Emitter an den Ausgang 203 einer regelbaren Bezugsspannungsquelle 204 angeschlossen sind, deren anderer Ausgang 205 an Masse geschaltet ist. Diese Bezugsspannungsquelle 204 kann beispielsweise eine Bezugsspannung von 8,5 V an den Emitter des Transistors 202 liefern. Entsprechend

werden die übrigen Zeitstufen 152 bis 154 mit dieser Bezugsspannung versorgt. Die Basis des Transistors 202 ist über einen Widerstand 207 mit dem Kollektor eines Transistors 208 verbunden, dessen Emitter an Masse gelegt ist, und dessen Basis über eine.; Kondensator 209 geerdet und mit der zur Folgesteuerschaltung 149 führenden Leitung 155 verbunden ist. Wenn über diese Leitung 155 ein Rücksetzimpuls an der Basis des Transistors 208 auftritt, wird sowohl der Transistor 208 als auch der Transistor 202 in leitenden Zustand versetzt, wodurch der Kondensator 200 aufgeladen bzw. auf annähernd den Spannungswert der Bezugsspannungsquelle 204 vorgespannt wird. Dieser Rücksetzimpuls kann beispielsweise eine Dauer von 100 msec haben.

Nach Durchlauf dieses Rücksetzimpulses wird der Kondensator 200 zeitlich linear über eine von der auf der Leitung 159 anliegenden Steuerspannung gesteuerten Entladestufe 210 entladen. Diese Entladestufe 210 umfaßt drei Transistoren 211, 212 und 213. Der Kollektor des Transistors 211 ist hierbei an dem SchaltJngspunkt 201 angelegt, wohingegen sein Emitter mit dem Kollektor und der Basis des Transistors 212 und mit der Basis des Transistors 213 verbunden ist. Die Emitter der Transistoren 212 und 213 sind an Masse geschaltet. Sowohl die Basis des Transistors 211 als auch der Kollektor des Transistors 213 sind über einen Regelwiderstand 214 und einen festen Widerstand 215 mit der Leitung 159 verbunden, welche zum Ausgang des von der Drehzahl beeinflußten Steuerspannungskreises 161 führt.

In Betrieb bewirken die Transistoren 211 bis 213 einen konstanten Entladestrom des Kondensators 200. welcher durch die Höhe der Steuerspannung an der Leitung 159 geregelt ist. Wenn beispielsweise der durch die Transistoren 211 und 212 fließende Entladestrom ansteigen soll, würde dies auch ein Anwachsen des Basis-Emitter-Stromes durch den Transistor 213 zur Folge haben, wodurch der Stromfluß durch den Transistor 213 ansteigt und die Spannung an der Basis des Transistors 211 verringert wird, so daß einem weiteren Ansteigen des Stromes entgegengewirkt wird. Bei Verwendung von Transistoren mit bestimmten ausgewählten Kennlinien läßt sich der Entladestrom innerhalb geringer Grenzen auf einem konstanten Wert halten, der direkt proportional zu der über die Leitung

159 angelieferten Steuerspannung ist Durch den Regelwiderstand 214 läßt sich das Verhältnis zwischen dieser Steuerspannung und der Spannungsänderungsra- te am Schaitungspunkt 201 genau einstellen, um alle vier Zeitstufen 151 bis 154 einander anzupassen.

Um sicherzustellen, daß die Spannung am Kondensator 200 und somit am Schaltungspunkt 201 nicht unter den Wert der Steuerspannung, wie sie über die Leitung

160 angeliefert wird, abfällt, ist eine Spannungsvergleicherstufe vorgesehen, die im wesentlichen aus einem Differentialverstärker 218 besteht Der eine Eingang dieses Differentialverstärkers 218 ist mit dem Schaltungspunkt 201 und der andere Eingang mit der Leitung 160 verbunden. Sein Ausgang ist über eine als Spannungsteiler wirkende Widerstandskombination 219 und 220 an Masse geschaltet. Das zwischen diesen beiden Widerständen abgegriffene Ausgangssignal wird dem zugehörigen Gatter zugeführt; im vorliegenden Fall sind dies für die Zeitstufe 151 die Gatter 141 und 145.

Wenn also im Betrieb ein von der Folgesteuerschaltung 149 über die Leitung 155 angelieferter Rücksetzimpuls an der Basis des Transistors 208 anliegt, wird dieser und der Transistor 202 in leitenden Zustand versetzt und der Kondensator 200 bis nahezu auf die Bezugsspannung aufgeladen. Diese Spannung erscheint auch am Schaltungspunkt 201 und ist damit größer als die Steuerspannung auf der Leitung 160, was zur Folge hat, daß der Differentialverstärker 218 an seinem Ausgang ein beispielsweise positives, die zugeordneten Einspritz-

»o ventile 121 und 125 öffnendes Ausgangssignal erzeugt, welches so lange auftritt, wie die Kondensatorspannung größer ist als die Steuerspannung des vom Druck im Ansaugrohr beeinflußten Steuerspannungskreises 163, denn nach Durchgang des Rücksetzimpulses fällt die Spannung am Schaltungspunkt 201 zeitlich linear ab. wobei der Spannungsabfall proportional zur Steuerspannung auf der Leitung 159 ist. Sobald die Spannung am Schaltungspunkt 201 kleiner ist als die Spannung auf der Leitung 160 regelt der Verstärker 280 seinen Verstärkungsgrad momentan auf ein solches Maß herab, daß kein Ausgangssignal erzeugt wird.

Die Dauer eines von der Zeitstufe 151 erzeugten Signals ist direkt proportional zum Produkt der beiden Steuerspannungen auf den Leitungen 159 und 160. Die Zeitstufe wirkt somit als logische Multiplikationsschaltung.

Die in Fig. 1 schematisch dargestellten Steuerspannungskreise 161 und 163 sind nicht Gegenstand der Erfindung und sind daher im einzelnen nicht erläutert.

Ihr Betriebsverhalten ist im Hinblick auf einen optimalen Einspritzvorgang während sämtlicher Betriebsbedingungen nichtlinear. Da andererseits die Schaltungsanordnung der Zeitstufen linear arbeitet, brauchen sowohl der Rechner als auch die Steuerspan-

nungskreise nicht so ausgelegt zu sein, daß sie mögliche Nichtlinearitäten im Betrieb der Zeitstufen zu kompensieren imstande sind. Hierdurch verbilligen sich die bei der Herstellung solcher Schaltkreise verwendeten Schaltelemente.

Die Schaltungsanordnung nach Fig.3 kann im übrigen dahingehend abgewandelt werden, daß jede der verwendeten Zeitstufen durch einen eigenen Regel widerstand eingestellt werden kann, wie dies durch den gemeinsamen Regelwiderstand 214 für sämtliche Zeitstufen gemäS Fig.3 möglich ist, um ein vorbestimmtes Verhältnis zwischen den Steuerspannungen and der Dauer der Zeitimpulse zu erreichen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Folgeeinspritzsystem für das elektronisch gesteuerte Einspritzen von Brennkraftstoff während des Ansaughubes in die Zylinder mehrzylindriger Brennkraftmaschinen unter Verwendung von Einspritzventilen, deren Schaltmitte! in bezug auf die Schaltdauer und den Schaltzeitpunkt von mindestens einer in Kippschaltung arbeitenden Zeitstufe steuerbar sind, welche zur Festlegung ihrer Laufzeit mit Steuerspannungen zweier Steuerspannungskreise beaufschlagt wird, von denen einer vom Druck im Ansaugrohr und der andere von der Drehzahl der Brennkraftmaschine beeinflußt wird, und welche von drehzahlsynchronen Triggerimpulsen ausgelöst wird, die zugleich dem von der Drehzahl beeinflußten Steuerspannungskreis zugeführt werden und welche einen Kondensator und eine mit diesem und einem der beiden Steuerspannungskreise verbündene Spannungsvergleicherstufe aufweist, wobei die Kondensatorspannung von dem anderen der beiden Steuerspannungskreise beeinflußt wird, wobei der Kondensator über einen bei Auftreten eines Triggerimpulses leitenden Transistor aufgeladen wird und wobei die Laufzeit der Zeitstufe und damit die Öffnungszeit der Einspritzventile mit dem Triggerimpuls beginnt und beendet wird, wenn die Spannung am Kondensator die Steuerspannung des Steuerspannungskreises erreicht hat der mit der Spannungsvergleicherstufe verbunden ist, d a durch gekennzeichnet, daß der Kondensator (200) auf annähernd den Spannungswert einer regelbaren Bezugsspannungsquelle (204) aufgeladen und anschließend über eine mehrere Transistoren enthaltende und parallel zu ihm liegende Entladestufe (210) in Abhängigkeit von der Größe der Steuerspannung des von der Drehzahl der Brennkraftmaschine beeinflußten Steuerspannungskreises (lbi) annähernd zeitlich linear entladen wird, daß mit der als Differentialverstärker ausgebildeten Spannungsvergleicherstufe (218) der vom Druck im Ansaugrohr beeinflußte Steuerspannungskreis (164) verbunden ist und daß am Ausgang der Spannungsvergleicherstufe (218) ein die Einspritzventile öffnendes Ausgangssignal nur dann auftritt, wenn und solange die Kondensatorspannung größer ist als die Steuerspannung des vom Druck im Ansaugrohr beeinflußten Steuerspannungskreises (163).

2. Folgeeinspritzsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Transistor (213) der Entladestufe (210) mit seinem Kollektor und die Basis eines zweiten Transistors (211) über zum Teil regelbare Widerstände (214, 215) an die Leitung (159) angeschlossen sind, die zum von der Drehzahl der Brennkraftmaschine beeinflußten Steuerschaltkreis (161) führt, daß die Basis des ersten Transistors (213) mit der Basis eines dritten Transistors (212), mit dessen Kollektor und mit dem Emitter des zweiten Transistors (211) verbunden ist, und daß d!e Emitter des ersten und dritten Transistors (213 bzw. 212) an Masse gelegt sind und der Kollektor des zweiten Transistors (211) an den Kondensator (200) geschaltet ist.