DE2520911C2

DE2520911C2 - Vorrichtung zur Anpassung der von einer elektrischen Kraftstoffeinspritzanlage einer Brennkraftmaschine pro Hub zugeführten Kraftstoffmenge an sich ändernde Temperaturen der Ansaugluft

Info

Publication number: DE2520911C2
Application number: DE2520911A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Dipl.-Ing. 7143 Vaihingen Drews; Hans 7121 Walheim Schnürle; Peter Dipl.-Ing. 7000 Stuttgart Werner; Lothar 7140 Ludwigsburg Winkelmann
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1975-05-10
Filing date: 1975-05-10
Publication date: 1984-03-22
Also published as: US4254742A; FR2311184A1; JPS5949414B2; GB1545913A; FR2311184B1; JPS51137028A; DE2520911A1

Description

dieser zugeführten Kraftstoffluftgemisehs eingehalten werden können.

Ein bekannter Temperatursensor der zweiten Art (US-PS 29 43 614) ist als geheizter Widerstand parallel zu einem Kondensator geschaltet, so daß er als dessen Entladestromquelle arbeitet Aufgeladen wird der Kondensator drehzahlsynchron durch kurzzeitiges Anschalten an eine Spannungsquelle. Ist die zur Kühlung durch da; Ansaugrohr der Brennkraftmaschine fließende Luftmenge groß, dann erhöht sich auch entsprechend der Entladewiderstand und der Kondensator erreicht zeitlich später eine untere Schaltschwelle, zu welchem Zeitpunkt ein nachgeschalteter Schalttransistor, mit dessen Basis der Kondensator verbunden ist, seinen Stromfluß unterbricht und ein nachgeschaltetes Kraftstoffeinspritzventil stromlos macht und die Dauer eines Kraftstoffeinspritzimpulses hierdurch beendet.

Bei einer solchen Schaltung mit geheiztem Entladewiderstand sind die Temperatursprünge so groß, daß die Temperatur der Ansaugluft als mögliche weitere EinfiußgroBe praktisch unberücksichtigt bleibt.

Ein Temperatursensor der ersten Art ist bekannt aus der US-PS 32 03 410; er befindet sich als temperaturabhängiger Widerstand in direkter wärmeleitender Verbindung zum Kühlwasser der Brennkraftmaschine und wird so eingesetzt, daß er während des Anlaßvorgangs für eine entsprechende Mehrmenge an zugeführtem Kraftstoff sorgt

Da bei sinkender Lufttemperatur die Dichte der Luft zunimmt bzw. umgekehrt mit steigender Lufttemperatur abnimmt, sind Korrekturen dann erforderlich, wenn bei aufrecht zu erhaltenden Verhältnisanteilen des der Brennkraftmaschine zugeführten Kraftstoffluftgemisches (etwa im stöchiometrischen Verhältnis) bei dieser ^J5 Kraftstoffeinspritzanlage Luftmengenmesser verwendet werden, die den sich durch sich ändernde Lufttemperaturen ergebenden Einfluß nicht vollständig erfassen können. Sinkende Lufttemperaturen machen eine spezielle Korrektur der zugeführten Kraftstoffmenge erfordt/lich, so daß der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde liegt, bei einer Kraftstoffeinspritzanlage ergänzend eine Lufttemperatur-Korrekturschaltung vorzusehen und dieser so zuzuordnen, daß die Temperatur der der Brennkraftmaschine zugeführten Luft ergänzend und korrigierend die Dauer der den Einspritzveritilen zugeführten Einspititzbefehle mitbestimmt.

Vorteile der Erfindung -₎₀

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs und hat den Vorteil, daß in behutsamer Weise und ohne abrupte Sprünge in die Steuerung oder Regelung der Einspritzdauer eingegriffen werden kann, wobei durch entspre- " chende Bemessung und Dimensionierung der Lufttemperatur-Korrekturschaltung die Temperatur vorgegeben werden kann, ab welcher es zu einer Verlängerung der Einspritzzeit kommen soll. Von Bedeutung ist hierbei, daß die Schaltung zur Lufttemperaturkorrektur einen eingeprägten, also konstanten Strom liefert, der ausschließlich eine Funktion der Lufttemperatur ist.

Dieser eingeprägte Strom wird bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung unmittelbar als Zusatzstrom der sog. Multiplizierstufe der Kraftstoffeinspritzanlage in der Weise zugeführt, daß sich in diesem Fall der Aufladestrom für einen die Einspritzdauer vorgebenden morjstabilen Multivibrator, genauer gesagt für dessen im Rückführzweig angeordneten Kondensator, entsprechend verändern läßt.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Vorrichtung möglich. Hier ist besonders vorteilhaft, daß wegen der Konstantstromcharakteristik des verwendeten aktiven Halbleiterschaltelements in Form eines Transistors dessen von ihm gezogener Strom im wesentlichen nicht abhängig ist von der die Brücke speisenden Versorgungsspannung, sondern lediglich von der Basisemitterspannung, und diese ändert sich nicht bei Spannungsschwankungen der Brückenspeisespannung, da der Transistor im Brücken-Nullzweig liegt Eine analoge Änderung der Basisemitterspannung und dementsprechend eine kontinuierliche Änderung des Aufladestroms des Kondensators der Multiplizierschaltung ergibt sich nur bei entsprechend analoger Änderung des temperaturabhängigen Widerstandes in der Brückenschaltung, χ

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 in schematischer Darstellung den Teil einer Kraftstoiieinspritzanlage, dem die Lufttemperatur-Korrekturschaltung zugeordnet ist, und

F i g. 2 eine diagrammäßige Darstellung der Wirkung der erfindungsgemäßen Schaltung zur Anreicherung des Kraftstoffluftgemisches bei sinkenden Lufttemperaturen.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Bevor auf die Schaltung zur Lufttemperaturkorrektur genauer eingegangen wird, erscheint es zweckmäßig zu sein, im Grundsätzlichen das Wirkungsprinzip einer Kraftstoffeinspritzanlage kurz zu erläutern, der die erfindungsgemäße Lufttemperaturkorrekturschaltung bevorzugt zugeordnet ist, wobei jedoch auf spezielle Einzelheiten nicht eingegangen wird.

Eip wesentlicher Bestandteil einer Kraftstoffeinspritzanlage ist ein im folgenden als Steuermultivibratorschaltung bezeichneter Bereich, der so ausgelegt ist, daß als Funktion der von der Brennkraftmaschine jeweils angesaugten Lmftmenge und der Drehzahl ein Ausgangsimpuls t_p gebildet wird, der mit seiner Dauer bestimmend ist für die Dauer der schließlich den Einspritzventilen zugeführten Steuerbefehle. Die Steuermultivibratorschaltung umfaßt zu diesem Zweck einen monostabilen Multivibrator, der einen zeitbestimmenden Kondensator in einem Rückführzweig aufweist; die Standzeit dieses monostabiien Multivibrators is: bestimmt durch die Umladung des Kondensators und die Umladezeit ist wiederum bestimmt durch die Arbeit einer Entladestromquelle und einer Ladestromquclle, wobei der Entladestrom ein Maß ist für die der Brennkraftmaschine zugeführte Luftmenge und der Ladestrom für den zeitbestimmenden Kondensator drehzahlsynchron ü.^ksr einen definierten Kurbelwellenwinkel eingeschaltet wird.

Es gelingt auf diese Weise, Ausgangsimpulse t_p zu erzeugen, die der in Fig. 1 dargestellten Schaltung an der Klemme 5 zugeführt werden, und deren Impulsdauer ein Maß ist für die je Ansaugtakt bzw. je Kurbelwellenumdrehi.ng einzuspritzende Kraftstoffmenge.

In der Impulszeit der Impulse t_p sind daher bereits die

Hauptsteuerfunktionen für die Kraftstoffzumessung enthalten, wobei jedoch zur optimalen Anpassung an bestimmte Betriebszustände noch gewisse-Korrekturen erforderlich sind, die einen Eingriff in die Impulszeit t,, um zum Teil beträchtliche Faktoren erfordern. Zweckmäßigerweise ist daher dieser ersten sogenannten Steuermultivibratorschaltung eine weitere Stufe nachgeschaltet, die in Fig. I allgemein mit dem Bezugszeichen 1 versehen ist und die die Aufgabe hat, die Impulszeit t_p in der Weise zu verlängern, daß sich einmal ' ein für die magnetischen Einspritzventile besser geeigneter Wert ergibt, was zu einer gewünschten Einspritzzeit t_m am Ausgang 6 dieser Stufe 1 führt, die jedoch darüber hinaus noch Eingriffsmöglichkeiten für weitere Korrekturfunktionen bietet. Im folgenden wird genauer lediglich auf die durch sich ändernde Lufttemperaturen erforderliche Korrekturfunktion genauer eingegangen.

Zunächst sei jedoch noch kurz darauf hingewiesen, daß diese weitere nachgeschaltete Stufe im Grundprinzip ähnlich arbeitet wie die Steuermultivibratorstufe und kurz als Multiplizierstufe bezeichnet wird. Die Multiplizierstufe 1 besteht ebenfalls im wesentlichen aus einer monostabilen Kippstufe 2 mit zwei zugeordneten Konstantstromquellen 3 und 4, wobei die Konstantstromquelle 4 den Aufladestrom Ia und die Konstantstromquelle 3 den Entladestrom h liefert. Der zeitbestimmende Kondensator ist in dem Blockschaltbild der monostabilen Kippstufe 2 angedeutet und mit dem Bezugszeichen 7 versehen. Die Arbeitsweise der Multiplizierstufe 1 ist so, daß während der Dauer t_p der Impulse, die einer Klemme 5 zugeführt werden, ein Kondensator mit dem Aufladestrom U aufgeladen wird. Anschließend wird die Kippstufe getriggert und es erfolgt die Entladung des Kondensators mit dem Entladestrom /f. Die Dauer der Entladung ist die Standzeit t'_m der monostabilen Kippstufe 2. Im Normalfall ist der Entladestrom Ie näherungsweise genau so groß wie der Aufladestrom Ia- Beide Ströme lassen sich nun durch Korrekturgrößen entsprechend dem Betriebszustand der Brennkraftmaschine beeinflussen, und zwar dadurch, daß Zusatzströme eingespeist oder abgezogen werden, um die sich dann der jeweilige Auf- oder Entladestrom vergrößert oder verkleinert, was unmittelbar einen Einfluß auf die Standzeit der monostabilen Kippstufe 2 hat

Wegen des begrenzten Spannungshubs am Zeitkondensator 7 greifen auf der Aufladeseite (also durch Veränderung des Aufladestroms U) zweckmäßigerweise nur schwächere Korrekturen ein, wie dies für die vorliegende Lufttroiperaturkorrekturder Fall ist

Die Lufttemperaturkorrekturschaltung umfaßt ein von der Temperatur abhängiges Element, im Ausführungsbeispiel einen temperaturabhängigen Widerstand 8, der als NTC-Widerstand bevorzugt im Ansaugkanal der Brennkraftmaschine montiert ist Der temperaturabhängige Widerstand 8 liegt mit einem weiteren Widerstand 9 in Reihe zwischen den Polen der Versorgungsspannung, so daß sich am Verbindnngspunkt 11 dieser beiden Widerstände ein von der Lufttemperatur im Ansaugkanal abhängiges Potential ergibt. An diesen Verbindungspunkt 11 ist über einen einstellbaren Widerstand 12 eine Hauptelektrode eines aktiven Halbleiterschaltelementes, nämlich eines Tran-ί sistors 13 angeschlossen. Beim Ausführungsbeispiel ist der Emitter des Transistors 13 mit dem Widerstand 12 und damit mit dem sich in Abhängigkeit zur Temperatur der Luft ändernden Potential am Punkt 11 verbunden. Die Steuerelektrode bzw. Basis des Transistors 12 liegt am Verbindungspunkt 14 einer weiteren Spannungsteilerschaltung aus den Widerständen 16 und 17, die ebenfalls mit den Polen der Versorgungsspannung verbunden ist. Die zweite Hauptelektrode bzw. der Kollektor des Transistors 13 ist über eine Verbindungs leitung 18 so mit der Multiplizierstufe 1 verbunden, daß sich zum Aufladestrom Ia ein weiterer Teilstrom It addiert, der lufttemperaturabhängig ist und, wie leicht einzusehen ist, zu einer Erhöhung der Standzeit der monostabilen Kippstufe 2 führt. Die Einkopplung des Teilstroms h kann in beliebiger Weise; etwa auch, wie gestrichelt angedeutet, durch Einwirkung auf die »Konstantstromquelle 4« erfolgen.

Bei tiefen Lufttemperaturen ist der temperaturabhängige NTC-Widerstand hochohmig, wodurch das Poten- tial des Verbindungspunktes 11 gegenüber dem Emitter des Transistors 13 je nach abnehmender Lufttemperatur immer stärker angehoben wird. Es ergibt sich auf diese Weise e^n durch den Widerstand 12 für eine gegebene Lufttemperatur auf vorgegebene Höhe einstellbarer Emitterstrom im Transistor 13 und ein nahezu ebenso großer Kollektorstrom in der Leitung 18, der sich, wie schon erwähnt, zum Aufladestrom Ia, der durch die Konstantstromquelle 4 bestimmt ist. addiert Infolge der Verwendung eines aktiven Halbleiterschaltelements in Form eines Transistors ist der Kollektorstrom des Transistors 13 eingeprägt Mit zunehmender Lufttemperatur sinkt die Spannung am temperaturabhängigen Widerstand 8 ab und der Zusatzstrom h verringert sich bis auf den Wert 0. Die Einspritzzeit t_m wird dadurch bis

*o zu einem Schwellwert reduziert

Die Grenztemperatur, oberhalb welcher der Transistor 13 sperrt, läßt sich am Widerstand 17 einstellen. Die Stärke des bei einer bestimmten Temperatur gewünschten Eingriffs wird, wie schon erwähnt, durch den

■♦5 Widerstand 12 eingestellt

Die F i g. 2 zeigt noch den typischen Verlauf des durch die Schaltung der F i g. 1 bewirkten Anreicherungsfaktors im Kraftstoff-/Luft-Gemisch in Abhängigkeit von der Lufttemperatur. Wie der Darstellung der Fig.2 entnommen werden kann, kann sich bei einer Außentemperatur von —30⁰C ein AnreicherungsOtor hinsichtlich der Einstellung des Kraftstoff/Luft-Gemisches in Richtung fett von bis 1,2 ergeben.

Ergänzend sei noch darauf hingewiesen, daß zur

Bildung der Einspritzzeit t_m die Ausgangsimpulse t_p der Steuermultivibratorschaltung über die Leitung 20 auf den einen Eingang eines (invertierenden) ODER-Gliedes 19 gelangen, dessen anderem Eingang die Ausgangsimpulse t'_m der Multiplizierstufe zugeführt sind. Das ODER-Glied bildet den Gesamtimpuls ta.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche: brators (2) verlängert sind.

1. Vorrichtung zur Anpassung der von einer elektrischen Kraftstoffeinspritzanlage einer Brennkraftmaschine pro Hub (intermittierend) zugeführten Kraftstoffmenge an sich ändernde Temperaturen der Ansaugluft, wobei den Kraftstoffeinspritzventilen von einer elektronischen Steuerschaltung unter Ausnutzung der Standzeit mindestens eines monostabilen Multivibrators Einspritzbefehle züge- ι ο führt sind, deren Dauer im wesentlichen bestimmt ist von der der Brennkraftmaschine zugeführten Luftmenge und ihrer jeweiligen Drehzahl, mit einem temperaturabhängigen Element zur Erzeugung eines Zusatzstroms zur Beeinflussung der Lade- oder Entladedauer eines einem ersten oder zweiten monostabilen Multivibrator zugeordneten Energiespeichers, dadurch gekennzeichnet, daß das als temperaturabhängiger Widerstand ausgebildete temperaturabhängige Element (8) im Ansaugkanal der ^Brennkraftmaschine angeordnet ist und Teil einer aus einer ersten und einer zwetien einstellbaren Widerstandsteilerschaltung (8, 9; 16, 17) gebildeten Brückenschaltung ist und daß mit dem Brückennullzweig die Steuerelektrode sowie eine Hauptelektrode eines aktiven, insofern analog angesteuerten Halbleiterelenymts in Form eines Transistors (13) verbunden sind, derart, daß die andere Hauptelektrode den lediglich von der Lufttemperatur abhängigen, ansonsten konstanten Zusatzstrom (It) zur Vergrößerung der Einspritzzeit (t_m) führt.

2. Vorrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die andere Hauptelektrode des Transistors (13) verbunden ir* mit einer den a Aufladestrom (U) dem ersten monostabilen Multivibrator (2) zuführenden Aufladestromquelle (4).

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Emitter des Transistors (13) zur Einstellung des Zusatzstroms (It) über einen -ίο einstellbaren Widerstand (12) mit dem Verbindungspunkt (11) des temperaturabhängige!! Widerstandes (8) und eines weiteren Widerstandes (9) verbunden ist, wobei temperaturabhängiger und weiterer Widerstand die erste Widerstandsteilerschaltung (8, 9) der Brückenschaltung bilden.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einstellung der Grenztemperatur, oberhalb der der Transistor (13) sperrt, die zweite, mit der Steuerelektrode des Transistors (13) verbundene Widerstandsteilerschaltung (16, 17) einen einstellbaren Widerstand (17) enthält.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des « zusammen mit temperaturabhängigem Widerstand (8), Transistor (13) und Brückenschaltung zu einem Multiplizierer (1) gehörenden ersten monostabilen Multivibrators (2) mit dem einen Eingang eines Oderglieds (19) verbunden ist, dessen anderem w> Eingang unmittelbar die Ausgangsimpulse (t_p) des die Drehzahl- und Luftmengeninformation enthaltenden vorgeschalteten zweiten monostabilen Multivibrators zugeführt werden, derart, daß die Ausgangsimpulse (t_p) des zweiten monostabilen ·>■> Multivibrators um die von dem temperaturabhängigen Widerstand (8) bestimmte Dauer (t_m) der Ausgangsimpulse des ersten monostabilen Multivi-Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung nach der Gattung des Hauptanspruchs. Eine elektrische Kraftstoffeinspritzanlage, bei der den. Kraftnoffeinspritzventilen von einer elektronischen Steuerschaltung unter Ausnutzung der Standzeit mindestens eines monostabilen Multivibrators Einspritzbefehle zugeführt werden, ist bekannt (DE-OS 22 42 795). Bei dieser bekannten Kraftstoffeinspritzanlage ist die Standzeit des monostabilen Multivibrators im wesentlichen eadurch von der der Brennkraftmaschine zugeführten Luftmenge und ihrer jeweiligen Drehzahl bestimmt, daß der Kondensator des monostabilen Multivibrators während eines vorgegebenen Kurbelwellendrehwinkels einen Ladestrom zugeführt erhält, während sich der Entladestrom in Abhängigkeit zum Luftdurchsatz der Brennkraftmaschine bestimmt Die bekannte Kraftsioffeinspritzanlage enthält ferner eine weitere Multivibratorschaltung, die dem ersten, als Steuermultivibrator bezeichneten Kippglied nachgeschaltet ist und eine Impulsverlängerungs- oder Multiplizierstufe bildet, ebenfalls in Form eines monostabilen Kippglieds. Am Lade- oder Entladestrom für diese zweite monostabile Multivibratorstufe greifen ergänzend noch Korrekturgrößen an, die etwa ein Lastgeber, ein Startgeber zur Start- und Nachs'art-Anreicherung oder auch ein Temperaturgeber für die Warmlaufphase sein können. In diese Schaltung ordnet sich der vorliegende Gegenstand insofern ein, als er als Lufttemperatur-Korrekturschaltung vorzugsweise den Aufladestrom des der Steuermultivibratorschaltung nachgeschalteten monostabilen Kippschaltung ergänzend beeinflußt, die im folgenden als erster monostabiler Multivibrator bezeichnet ist.

Allgemein ist es bekannt, im Bereich einer Brennkraftmaschine auf eine Temperatur oder eine Temperaturänderung reagierende Sensoren zuzuordnen, beispielsweise

1. einen Temperatursensor zur Erfassung der Umgebungstemperatur (Lufttemperatur) der Brennkraftmaschine oder der Brennkraftmaschine selbst (Kühlwassertemperatur), wobei die Ausgangssignale eines solchen Sensors hauptsächlich während der Startphase der Brennkraftmaschine eingesetzt sind und bei einer Kraftstoffeinspritzanlage verlängernd auf die Dauer von Kraftstoffeinspritzimpulsen hinwirken;

2. einen Temperatursensor mit Anordnung im Ansaugkanal der Brennkraftmaschine als einer der beiden Hauptsensoren zur Erfassung hier der angesaugten Luftmenge, wobei der Sensor geheizt ist und durch den vorbeistreichenden Luftstrom eine Abkühlung erfährt, die sich als Maß für den Luftdurchsatz der Brennkraftmaschine auswerten läßt sowie

3. einen Temperatursensor, der die Temperatur der angesaugten Luft und nur diese bestimmt, um eine sich auf die Luftdichte beziehende Korrekturgröße erstellen zu können, so daß beispielsweise auch bei unterschiedlichen Höhenlagen des mit einer solchen Brennkraftmaschine betriebenen Kraftfahrzeugs die vorgegebenen Verhältnisanteile des