DE2550637A1

DE2550637A1 - Elektronisch gesteuerte kraftstoff- einspritzanlage fuer eine brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE2550637A1
Application number: DE19752550637
Authority: DE
Inventors: Kunio Endo; Susumu Harada
Original assignee: NipponDenso Co Ltd
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1974-11-11
Filing date: 1975-11-11
Publication date: 1976-05-20
Also published as: JPS5155827A

Description

Or. F. Zumstein sen. - Dr. E. Assmann - Dr. R. Koenigsberger Dipl.-Phys. R. Holzbauer - Dipl.-ing. F. Küngseis^n - Dr. F. Zumstein jun.

PATENTANWÄLTE

PA Dr. Zumstein et al, 8 München 2, Bräuhausstraße 4

8 MÜNCHEN 2,

BRÄUHAUSSTRASSE 4

TELEFON: SAMMEL-NR. 2253 41 TELEGRAMME: ZUMPAT TELEX 529979

3/Li

Ref.No.11052

NIPPONDENSO CO.,LTD., Kariya-shi/Japan

Elektronisch gesteuerte Kraftstoff-Einspritzanlage für eine Brennkraftmaschine

Die Erfindung betrifft eine elektronisch gesteuerte Kraftstoff -Einspritzanlage für eine Brennkraftmaschine, und insbesondere eine Anlage, die bei einer Beschleunigung der Maschine zusätzlichen Kraftstoff in einer Menge zuliefert, die der Temperatur der Maschine entspricht.

Elektronisch gesteuerte Kraftstoff-Einspritzanlagen, die so aufgebaut sind, daß sie der Maschine bei einer Beschleunigung zusätzlichen Kraftstoff liefern, sind bekannt. Bei derartigen •■nlagen, die aus der US-PS 3 759 231 bekannt sind, wird der I-is.schine jedoch der zusätzliche Kraftstoff in einer Menge zugeliefert, die vorbestimmt und unabhängig von der Maschinentemperatur ist. Wenn bei diesen Anlagen die Menge des zusätzlichen Kraftstoffes so festgelegt ist, daß sie bei einer ziem-

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lieh hohen Maschinentemperatur optimal ist, ergeben sich Fehlzündungen und eine unzureichende Maschinenleistung, wenn die Maschine bei niedriger Temperatur unverzüglich beschleunigt wird. Die andererseits für eine relativ niedrige Temperatur geeignete Menge an zusätzlichem Kraftstoff erhöht die schädliche NOx-Abgabe bei hohen Maschinentemperaturen. Zum Aufwärmen der Maschine mit der geeigneten Brennstoffanreicherung wird der Maschine im allgemeinen bei niedriger Temperatur mehr Kraftstoff als bei hoher Temperatur zugeführt. Die Erhöhung der Kraftstoffmenge muß jedoch klein sein, um schädliche Emissionen auf ein Mindestmaß herabzusetzen.

Selbst wenn daher die Anlage so aufgebaut ist, daß der Kraftstoff bei niedriger Temperatur angereichert wird, können die oben genannten Fehlzündungen und die unzureichende Maschinenleistung im Falle der Beschleunigung der Maschine nicht verhindert werden. Es war daher ein ernstes und schwer zu lösendes Problem, die Menge der Kraftstoffanreicherung festzulegen.

Es ist daher das Ziel der Erfindung, eine elektronisch gesteuerte Kraftstoff-Einspritzanlage für eine Brennkraftmaschine zu liefern, die die Beschleunigung der Maschine erleichtert, ohne die schädlichen Bestandteile in den Abgasen zu erhöhen. Dabei soll die Maschine bei einer Beschleunigung mit zusätzlichem Kraftstoff in einer Menge versorgt werden, die in einer bestimmten Beziehung zur Maschinentemperatur steht. Die erfindungsgemäße Kraftstoff Einspritzanlage soll einen zusätzlichen Schaltkreis zur Festlegung der Kraftstoff menge, der auf die Maschinentemperatur anspricht, und einen Beschleunigungsdetektor aufweisen, der auf ein Drosselventil anspricht.

Im folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der zugehörigen Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 zeigt dieses Ausführungsbeispiel der Erfindung, teilweise in einem Blockschaltbild und teilweise in einer schemati-

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sehen Ansicht;

Fig. 2 zeigt ein elektrisches Teilschaltbild der in Fig. 1 dargestellten Kraftstoff-Einspritzanlage;

Fig. 3 und 4 zeigen in Grafiken die Kennlinien der Arbeitsweise der in Fig. 2 dargestellten Anlage.

In Fig. 1 ist eine elektronisch gesteuerte Kraftstoff-Einspritzanlage für eine Viertakt-Vierzylinder-Brennkraftmaschine dargestellt.

Die Maschine 1 in Fig. 1 "ist mit einer Einspeisung für unter Druck stehenden Kraftstoff und mit einem elektronischen Rechner versehen.

In der Vorrichtung zum Einspeisen des Kraftstoffes unter Druck steht ein Kraftstofftank 2 über eine Kraftstoffpumpe 3 nii*t einem Druckregler 4 in Verbindung, von dem ein Rücklauf zum Kraftstofftank 2 führt. Somit ist der Druck des Kraftstoffes, der vom Druckregler 4 einem damit verbundenen Kraftstoffverteiler 5 geliefert wird, auf einen konstanten Wert eingestellt. Zwischen dem Kraftstoffverteiler 5 und der Maschine 1 sind elektromagnetische Einspritzventile 6a,6b und 6c vorgesehen, die periodisch den Kraftstoff unter Druck in jedes Verteilerrohr der Maschine 1 liefern. Jedes elektromagnetische Einspritzventil 6a,6b,6c und 6d ist mit einer elektrischen Spule versehen, über die auf den Empfang eines Impulssignals vom elektronischen Rechner das Ventil geöffnet wird.

Alle Verteilerrohre der Maschine 1 stehen zusammen mit einem Ansaugrohr 7 in Verbindung, dessen eines Ende zur Außenluft hin offen ist. Im Ansaugrohr 7 befindet sich ein Drosselventil 8, das in Betriebsverbindung mit dem Gaspedal steht, um die Luftansaugmenge in die Maschine 1 zu regeln. Stromabwärts vom Drosselventil 8 befindet sich ein Druckdetektor 10, der den Druck im Ansaugrohr 8 in ein Spannungssignal umwandelt, das einen Maschinenparameter bildet. Ein Beschleunigungsdetektor

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11, der aus einem auf Druck ansprechenden Schalter besteht, ist stromabwärts vom Drosselventil 8 vorgesehen. Der Detektor 11 schließt seinen Schalter, wenn das Vakuum im Ansaugkrümmer unter einen bestimmten Wert sinkt, da das Drosselventil geöffnet ist.

Die als unterbrochene Linie dargestellte Kurbelwelle der Maschine steht in Betriebsverbindung mit einem Rotationsdetektor

12, der ein rotierendes Magnetteil und einen Zungenschalter aufweist und Impulssignale erzeugt, die die Drehung der Maschine anzeigen.

An der Maschine 1 ist ein Temperaturfühler 13 angebracht, der die Temperatur der Maschine ermittelt.

Der Druckdetektor 10, der Beschleunigungsdetektor 11, der Rotationsdetektor 12 und der Temperaturfühler 13 stehen mit den Eingangsklemmen eines elektronischen Rechners 9 in Verbindung, dessen Ausgangsklemmen über Widerstände 14a, 14b, 14c und I4d mit den elektromagnetischen Einspritzventilen 6a,6b,6c und 6d verbunden sind. Mit Hilfe der elektrischen Signale vom Druckdetektor 10 und dem Rotationsdetektor 12 berechnet der elektronische Rechner 9 in bekannter Weise die Kraftstoff-Einspritzdauer der elektromagnetischen Einspritzventile 6a,6b,6c und 6d entsprechend den Eingangssignalen der Detektoren. Der Rechner verlängert die Kraftstoff-Einspritzdauer, wenn er elektrische Signale vom Beschleunigungsdetektor 11 und dem Temperaturfühler 13 beim Beschleunigen der Maschine 1 erhält.

Wie es in Fig. 2 dargestellt ist, weist der elektronische Rechner 9 zwei zusätzliche Schaltungen 90 und 90^! zum Festlegen der zusätzlichen Kraftstoffmenge, einen Impulsgenerator 900 und einen Leistungsverstärker 9000 auf. Zwischen die Schaltung 90 zum Festlegen der zusätzlichen Kraftstoffmenge und den Impulsgenerator 900 ist der Beschleunigungsdetektor 11 geschal-

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tet, der einen auf Druck ansprechenden Schalter aufweist.

In der Schaltung 90 zum Festlegen der zusätzlichen Kraftstoffmenge ist ein Ende des Temperaturfühlers 13»beispielsweise ein wärmeempfindlicher Widerstand oder ein Thermistor 91 geerdet, während das andere Ende mit einer Batterieklemme (+V) über in Reihe geschaltete Widerstände 92 und 93 in Verbindung steht. Die Basis eines Transistors 95, der mit einem Widerstand 9k eine Emitterfolgerschaltung bildet, steht mit dem Verbindungspunkt der Widerstände 92 und 93 in Verbindung. Die Ausgangsspannung Vg der Schaltung 90 variiert mit der Temperatur T der Maschine in Abhängigkeit von der Kennlinie des Thermistors 91> der einen negativen Temperaturkoeffizienten hat. In Fig. 3 ist dargestellt, daß die Ausgangsspannung Vg beim Anstieg der Temperatur T kleiner wird.

Die andere Schaltung 900 zum Festlegen der zusätzlichen Kraftstoff menge ist in derselben Weise aufgebaut, wie die Schaltung 90 und erzeugt eine Ausgangsspannung Vm, deren Verlauf ähnlich der der oben beschriebenen Schaltung 90 ist.

Im Impulsgenerator stehen Eingangswiderstände 904 und 905 mit der nicht invertierenden Klemme (+) eines Funktionsverstärkers 901 in Verbindung, der die Spannungen V„ und V™ jeweils geliefert werden. Ein Widerstand 909 ist zwischen die positive Klemme und Masse geschaltet. Widerstände 906 und 907 sind in Reihe zwischen die Batterieklemme (+V) und Masse geschaltet und erzeugen an ihrem Verbindungspunkt eine konstante Teilspannung Vo. Ein Eingangswiderstand 908 zum Anlegen der Spannung Vo und ein Rückkopplungswiderstand 910 zum Rückkoppeln einer Spannung V<j stehen mit der invertierenden Klemme (-) des Funktionsverstärkers 901 in Verbindung.

Bei diesem Aufbau arbeitet der Funktionsverstärker 901 als Differentialverstärker und erzeugt die Ausgangsspannung V1. Die

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Ausgangs spannung V1 hängt bei einer Beschleunigung der Maschine sowohl .von der Spannung V^ als auch von der Spannung Vg ab, da der.Schalter des Beschleunigungsdetektors 11 geschlossen ist, wenn das Drosselventil 8 bei einer Beschleunigung der Maschine vollständig.geöffnet ist.

Die Ausgangs spannung V1 ist in negativer Richtung geringer, wenn der Schalter geschlossen ist, als wenn er geöffnet ist, wie es in Fig* 4 in einer unterbrochenen Linie und in einer durchgezogenen Linie dargestellt ist. Beide Linien zeigen, daß die Spannung V1 in negativer Richtung mit ansteigender Temperatur T größer wird. ......

Es ist ein Integrator vorgesehen, der aus einem Widerstand 911, einem Funktionsverstärker 902 und einem Kondensator 917 besteht und die Spannung V1 integriert. Eine Reihenschaltung aus einem Widerstand 912 und einem Transistor 919 ist parallel zum Kondensator 917 geschaltet,: um die Arbeitsweise des Integrators zu steuern.

Die Ausgangsspannung V1, die über den Widerstand 911 dem Funktionsverstärker 902 geliefert wird, wird mit einer Integrationskonstante integriert, die vom Widerstand 911 und dem Kondensator 912 bestimmt ist, während der Transistor 919 nicht leitend bleibt. Daher steigt die am Ausgang des Integrators erscheinende Spannung V2 entsprechend der Spannung V1 während der Integrationszeitdauer an. Die Spannung V2 ändert sich natürlich nicht, wenn der Kondensator 919 in den leitenden Zustand gebracht wird, wodurch der Kondensator 917 entladen wird. Ein Funktionsverstärker 909 dient als Komparator und steht mit dem Integrator und dem Druckdetektor 10 über Widerstände 913 und 914 jeweils in Verbindung. Es ist bekannt, den Druckdetektor 10 so auszulegen, daß er eine Ausgangsspannung Vp erzeugt, die die Kraftstoff-Einspritzmenge in Abhängigkeit vom Druck im Ansaugrohr 7 angibt.' Die Spannungen V2 und Vp werden jeweils der invertierenden Klemme (-) und der nicht invertierenden Klemme (+) des Kom-

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parators geliefert, dessen Ausgangsspannung auf einem hohen Wert bleibt, solange die Spannung Vp größer als die Spannung V2 ist, während die Ausgangsspannung V3 auf einem geringen Wert bleibt, solange die Spannung V2 größer als die Spannung Vp ist.

Der Ausgangs des !Comparators steht mit einer Rückstellklemme R eines R-S Flip-Flops 918 in Verbindung, dessen Vorstellklemme S mit dem Rotationsdetektor 12 verbunden ist. Eine Ausgangsklemme Q des Flip.Flop 918 ist über in Reihe geschaltete Widerstände 915 und 916 geerdet, deren Verbindungspunkt mit der Basis des Transistors 919 verbunden ist. Der Rotationsdetektor 12 erzeugt ein Impulssignal, dessen niedriger Pegel den Beginn der Kraftstoff-Einspritzung anzeigt.

Auf den Empfang eines Impulssignales mit niedrigem Pegel vom Rotationsdetektor 12 erzeugt das Flip-Flop 918 an seiner Klemme Q eine hohe Spannung und an seiner Klemme Q eine niedrige Spannung, die den Transistor 919 in den nicht leitenden Zustand bringt. In diesem Zustand wird die Spannung V1 integriert und die integrierte Spannung V2 mit der Spannung Vp in der oben beschriebenen Weise verglichen. Eine Änderung der Spannung V3 vom hohen Pegel auf den nMrigen Pegel schaltet den R-S Flip-Flop 918 um. Dann erzeugt das R-S Flip-Flop 918 eine niedrige Spannung an der Klemme Q und eine hohe Spannung an der Klemme Q,die den Transistor 919 in den leitenden Zustand bringt. Somit wird der Integrator solange funktionslos gehalten, bis das nächste Impulssignal mit niedrigem Pegel vom Rotationsdetektor 12 am R-S Flip-Flop 918 anliegt. Das an der Klemme Q des R-S Flip-Flop 918 erscheinende Impulssignal mit einer Breite X wird durch den Leistungsverstärker 9OQD verstärkt und dann an die elektromagnetischen Einspritzventile 6a,6b,6c und 6d gelegt, um die Kraftstoff-Einspritzdauer "C festzulegen. Wie oben beschrieben, wird die Spannung V1 in negativer Richtung umso kleiner, je geringer die Temperatur T der Maschine wird und wird die Integrationsdauer umso größer, je niedriger die Spannung V1 in negativer Richtung wird. Daher wird die Kraftstoff-Ein-

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— σ —

spritzdauer % die gleich der Integrationsdauer ist, bei abfallender Temperatur T selbst dann größer, wenn der Druck P im Ansaugrohr 7 konstant ist. Auf diese Weise läuft die Maschine 1 rund bei niedriger Temperatur mit mehr Kraftstoff.

Da weiterhin die Spannung V1 bei geschlossenem Schalter des Beschleunigungsdetektors 1 in negativer Richtung kleiner wird, als bei geöffnetem Schalter, wird die Kraftstoff-Einspritzdauer "X verlängert, wodurch die Menge der zusätzlichen Kraftstoffeinspritzung bei der Beschleunigung der Maschine bestimmt wird. Da die Spannung Vg bei niedriger Temperatur höher als bei hoher Temperatur ist, wird die Menge an zusätzlichem Kraftstoff bei niedriger Temperatur größer als bei hoher Temperatur. Das hat zur Folge, daß die Maschine bei niedriger Temperatur leichter zu beschleunigen ist, ohne daß Fehlzündungen auftreten und daß die Beschleunigung bei hoher Temperatur weniger NOx-Emission verursacht. Im Hinblick auf die oben beschriebene Ausführungsform kann die Schaltung 90 zur Festlegung der zusätzlichen Kraftstoffmenge so ausgelegt sein, daß sie eine konstante Spannung bei einer Temperatur erzeugt, die über einem bestimmten Wert liegt, und kann der Beschleunigungsdetektor 11 durch einen Detektor ersetzt werden, der anspricht, wenn die Öffnungsgeschwindigkeit des Drosselventilen 8 einen bestimmten Wert überschreitet. Der elektronische Rechner 9 kann so abgewandelt werden, daß er in bekannter Weise den Kraftstoff gemäß der durch das Ansaugrohr 7 angesaugten Luftmenge bestimmt.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

'< 1. Elektronisch gesteuerte Kraftstoff-Einspritzanlage für eine ^v---^/ Brennkraftmaschine mit einer Einrichtung zum Einspeisen des Kraftstoffes unter Druck, einen Impulsgenerator, der ein Impulssignal erzeugt, dessen Breite mit wenigstens einem Maschinenparameter synchron mit der Drehung der Maschine variiert, mit elektromagnetischen Einspritzventilen, die mit der Einrichtung zum Einspeisen des Kraftstoffes verbunden und stromabwärts von einem Drosselventil angeordnet sind, um periodisch auf das Impulssignal hin Kraftstoff unter Druck in die Maschine zu liefern, geken nzeichnet durch einen Temperaturfühler für die Maschinentemperatur, eine erste Schaltung zum Bestimmen der zusätzlichen Kraftstoffmenge, die mit dem Temperaturfühler in Verbindung steht und ein elektrisches Steuersignal erzeugt, das sich mit der Maschinentemperatur ändert,und mit einem Beschleunigungsdetektor, der in Betriebsverbindung mit dem Drosselventil steht und zwischen den Impulsgenerator und die Schaltung zum Festlegen der zusätzlichen Kraftstoffmenge geschaltet ist, um das elektrische Steuersignal in Abhängigkeit von der Beschleunigung der Maschine auf den Impulsgenerator zu übertragen, wobei der Impulsgenerator die Breite des Impulssignales gemäß der Änderung des Steuersignales ändert, wenn die Maschine beschleunigt wird.
2. Kraftstoff-Einspritzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Beschleunigungsdetektor einen auf Druck ansprechenden Schalter aufweist, der stromabwärts vom Drosselventil angeordnet ist und schließt, wenn das Drosselventil vollständig geöffnet ist.
3. Kraftstoff-Einspritzanlage nach Anspruch 1, gekennzeichnet

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durch eine zweite Schaltung zum Festlegen der zusätzlichen Kraftstoffmenge, die mit dem Impulsgenerator in Verbindung steht und konstant ein elektrisches Signal an den Impulsgenerator legt, wodurch die zusätzliche Kraftstoffmenge festgelegt wird.
4. Elektronisch gesteuerte Kraftstoff-Einspritzanlage für eine Brennkraftmaschine gekennzeichnet durch eine Einridrtung zum Einreisen des Kraftstoffe unter Dnck^einer Einrichtung zum Erzeugen eines Spannungssignals, das die Menge des eingespritzten Brennstoffes anzeigt, einen elektronischen Rechner, der synchron mit der Drehung der Maschine das Spannungssignal in ein Impulssignal umwandelt, elektromagnetische Einspritzventile , die in jedem Verteilerrohr der Maschine vorgesehen sind und periodisch in Abhängigkeit von dem Impulssignal den Kraftstoff unter Druck in die Maschine einspeisen, einen Temperaturfühler, der in der Maschine vorgesehen ist und ein der Temperatur der Maschine entsprechendes Spannungssignal erzeugt, .. .und .einen . Beschleunigungsdetektor, der in Betriebsverbindung mit einem Drosselventil steht, um eine Beschleunigung der Maschine anzuzeigen, wobei der elektronische Rechner mit einer Schaltung versehen ist, die ein weiteres Impulssignal, dessen Breite mit ansteigender Maschinentemperatur kleiner wird, zu dem Impulssignal addiert, wenn der Beschleunigungsdetektor eine Beschleunigung der Maschine anzeigt.

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