DE2652733C2 - Elektromagnetisch gesteuerte Einspritzanlage für Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine elektromagnetisch gesteuerte Einspritzanlage für intermittierende Einspritzung bei Brennkraftmaschinen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der DE-OS 19 56 689 ist eine derartige Vorrichtung zum Einspritzen von Brennstoff in eme Brennkraftmaschine bekannt, wobei ein Elektromagnet am Einspritzventil Impulse unterschiedlicher Länge zum öffnen des Einspritzventils von einer mit einer rotierenden Scheibe zusammenwirkenden Lichtschrankenanordnung erhält, wobei das Hilfsdrosselorgan die Relativstellung zweier Teile dieser Anordnung zur Impulsänderung verändert. Dabei ist ein Druckregler für den Brennstoff vorgesehen, der in Abhängigkeit vom Unterdruck der Ansaugleitung zwischen den beiden Drosselorganen arbeitet. Die Dauer einer jeden Brennstoffeinspritzung wird während des Anlassens der Maschine verlängert. Diese einfache Verlängerung ist für ein zuverlässiges Anlassen der kalten Maschine bei bestimmten Temperaturbedingungen ungenügend.

Eine entsprechende Einspritzanlage ist in der FR-PS 46 642 wiedergegeben, wobei eine elektronische Einrichtung zur Steuerung des elektromagnetischen Einspritzventils vorgesehen ist.

Ferner ist aus der DE-US 17 51 802 bekannt, ein Hilfsstartventil vorzusehen, um für den Start in kaltem Zustand Brennstoff unter Druck in die Ansaugleitung einzuspritzen. Dadurch ist ein zusätzliches Einspritzorgan erforderlich, durch das die Wände der Ansaugleitung benetzt werden, was insbesondere bei sehr niedrigen Temperaturen ungünstig ist.

Schließlich ist es aus der DE-OS 20 53 000 bekannt, die Einspritzung der Kraftstoffmenge im Bereich niederer Drehzahlen intermittierend während des Saughubs und bei höherer Drehzahl kontinuierlich durchzuführen, damit bei großer Ventilüberschneidung im niederen Drehzahlbereich bei großer Last ein zu starker Anstieg von unverbrannten Kohlenwasserstoffen im Abgas vermieden wird.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Einspritzanlage der eingangs angegebenen Art so auszubilden, daß ein zuverlässiges Anlassen der kalten Maschine bei allen Temperaturbedingungen gewährleistet ist

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im Kennzeichen des Anspruchs 1 gelöst. Dadurch wird zur Verbesserung des Anlassens des Motors die notwendige Gemischanreicherung nicht durch regelaufwendige Verlängerung des Einspritzintervalls erreicht, sondern durch Abändern des intermittierenden Einspritzsignals in ein kontinuierliches Signal unter gleichzeitiger Absenkung des Systemdrucks bzw. des Brennstoffdrucks am Einspritzventil. Der mit der kontinuierlichen Einspritzung in günstiger Weise zusammenwirkende Druckregler kann beispielsweise die in der FR-PS 15 46 748 bekannte Bauweise haben, der beim Anlassen des Motors automatisch einen geringen Brennstoffdruck einstellt, weil der zwischen den Drosselorganen herrschende Unterdruck gering ist. Es können jedoch auch andere Vorrichtungen vorgesehen werden, welche den Druck verringern, solange das Einspritzventil ständig offen ist.

Voi teilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird beispielsweise anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 schematisch die Gesamtausbildung der Ein-Spritzanlage,

Fig.2 ein Blockdiagramm der elektronischen Schaltung des Steuergeräts, und

F i g. 3 eine Übersicht über die Signale, welche an den durch den Zeilen der F i g. 3 entsprechende Buchstaben angegebenen Punkten der Schaltung der F i g. 2 erscheinen.

Die in Fig. 1 dargestellte Anlage hat allgemein eine Ausbildung, welche z. B. der in der FR-PS 21 46 642 beschriebenen sehr ähnlich ist, auf welche verwiesen werden kann. Die nicht abgeänderten Teile der Anlage werden daher nur summarisch beschrieben.

Die Anlage enthält in der Ansaugleitung 1 ein von dem Fahrer betätigtes Hauptdrosselorgan 2 und ein Hilfsdrosselorgan 3, welches stromauf von dem vorhergehenden angeordnet ist und mit diesem eine Kammer abgrenzt. Das durch eine Klappe gebildete Hilfsdrosselorgan 3 ist mit Mitteln verbunden, welche es automatisch und stetig öffnen, wenn die Luftmenge in der Ansaugleitung 1 zunimmt. Die dargestellten Mittel umfassen eine verformbare Membran 6, die einen unter dem Atmospharendruck stehenden Raum 10 von einem Raum 7 trennt, der mit dieser Kammer durch einen Kanal 9 verbunden ist, wobei die Membran unter der Gegenwirkung einer Feder 8 steht. Die Membran 6 ist mit der Klappe 3 durch einen Lenker 5 und einen Hebel 4 so verbunden, daß der in dem Raum 7 herrschende Unterdruck die Klappe 3 zu öffnen sucht.

Die Klappe 3, deren Stellung für die Luftmenge in der Leitung 1 kennzeichnend ist, treibt einen Nocken 11 an, gegen welchen sich die Rolle 13 des Schiebers 14 eines Potentiometers 12 legt. Der Widerstand dieses Potentiometers 12 bildet ein elektrisches Eingangssignal des Steuergeräts 15, das die Öffnungsdauer des Einspritz-

ventils 16 steuert

Dieses wird mit Brennstoff unter Druck aus einem Vorratsbehälter 17 durch eine Pumpe 18 gespeist, deren Förderkanal 19 durch einen Kanal 20 zu einem mit der Saugseite durch einen Kanal 22 verbundenen Druckregier 21 führt. Dieser Regler 21 ist auch mit der zwischen den Drosselorganen 2 und 3 liegenden Kammer der Ansaugleitung 1 verbunden und stellt den in den Kanälen 19 und 20 herrschenden Druck des Brennstoffs auf einen Wert ein, welcher praktisch zu dem in dieser Kammer herrschenden Unterdruck proportional ist.

Die Anlage ist mit einem System zum Anlassen in kaltem Zustand mit einem zusätzlichen Luftzufuhrkreis versehen. Dieser Kreis enthält eine Kammer 23. welche ständig mit der stromauf liegenden Seite des Hauptdrosselorgans 2 durch einen Kanal 27 und mit der zwischen den Drosselorganen 2 und 3 liegenden Kammer der Ansaugleitung durch einen Kanal 26 verbunden ist In der Kammer 23 ist ein Kolben 24 verschiebbar, der die Mündung des Kanals 26 mehr oder weniger verschließt. 25 ist eine den Kolben 24 beaufschlagende Feder.

Der Kolben 24 wird durch den Fortsatz 29 einer thermostatischen Kapsel 28 betätigt, die der Temperatur eines für den Zustand des Motors kennzeichnenden EIements ausgesetzt ist, z. B. das in dem Kanal 30 strömende Kühlwasser.

Die elektronische Schaltung des Steuergeräts 15 empfängt von einem eine kontinuierliche Drehbewegung ausführenden Organ, hier dem Unterbrecher 32 des Zündsystems, sich wiederholende elektrische Signale.

Diese Schaltung empfängt ferner ein den thermischen Zustand des Motors kennzeichnendes Signal, z. B. von einem auf die Temperatur des Kühlwassers des Motors gebrachten Widerstand 31 mit negativem Temperaturkoeffizienten.

Beim Anlassen des Motors, wenn dieser mit geringer Geschwindigkeit von dem Anlasser angetrieben wird, ist der Unterdruck, der in der von den beiden Drosselorganen 2 und 3 begrenzten Kammer herrscht, gering. Der Druckregler 21 stellt infolgedessen den Brennstoffdruck auf einen ebenfalls niedrigen Wert ein, z. B. lOOmbar. wenn dieser Druck 2000 mbar bei Vollast erreicht.

Die Einspritzanlage ist so ausgebildet, daß das Ventil 16 während des Anlassens ständig offen ist und so eine kontinuierliche Einspritzung, aber unter geringem Druck erzeugt. Bei der dargestellten Ausführungsform beginnt diese kontinuierliche Einspritzung von dem ersten Zündsignal des Motors an (oder bei der Einschaltung des Anlassers) und wird durch eine periodische Speisung ersetzt, sobald eine der nachstehenden Bedingungen erfüllt ist:

— der Motor erreicht eine \orbestimmte Drehzahl μ (ζ. B. von 250 U/min), welche zeigt, daß der Motor tatsächlich angesprungen ist;

— ein bestimmtes Zeitintervall, welches mit der Temperatur eines Elements des Motors veränderlich ist

(z. B. mit der Temperatur des in dem Kanal 30 strö- t>0 menden Wassers), ist seit Beginn des Anlassens verstrichen. Diese Zeitgrenze verhindert das Überschwemmen des Motors, wenn er nicht anspringt. Sie kann auf Null verringert werden, wenn die Wassertemperatur in dem Kanal 30 einen bestimmten Grenzwert übersteigt.

Das Steuergerät kann hierfür die Schaltung der Fig.2 enthalten. Diese Schaltung enthält eine Eingangsformungsschaltung 34, welche die von dem Unterbrecher 32 gelieferten Signale (zwei Signale je Umdrehung des Motors) empfängt, und welcher zwei in Kaskade geschaltete Teiler durch zwei 35 und 36 nachgeschaltet Mnd. Die Ausgangssignale des Teilers 36 werden an den Eingang einer bistabilen Hauptkippschaltung 37 angelegt, welche mit einem Rückstelleingang 38 versehen ist.

Der Ausgang Q der bistabilen Schaltung 37 ist mit der Schaltung 39 verbunden, welche nach Beendigung des Anlassens die Dauer einer jeden Öffnung der Ventile bestimmt Die Schaltung 39. welche die in der bereits genannten FR-PS 21 46 642 beschriebene Bauart aufweist, enthält einen Komparator 40 mit einer nachgeschalteten monostabilen Kippschaltung 41 der Dauer Ti, deren Eingänge folgendermaßen geschaltet sind:

— Der Eingang — ist mit dem Kollektor eines Transistors 42 verbunden, welcher als ausgelöster Sägezahngenerator geschaltet ist. und dessen Basis mit dem Ausgang Q der bistabilen Kippschaltung 37 verbunden ist:

der Eingang + ist mit dem Kollektor eines als ständig arbeitender Sägezahngenerator geschalteten Transistors 43 verbunden, dessen Basis mit dem Ausgang der monostabilen Kippschaltung 41 verbunden ist. welche die Rückstellung der Sägezähne bewirkt. Die Steigung der von den Transistoren 42 und 43 gelieferten Sägezähne wird durch die Widerstände 44 festgelegt. Der Wert des Widerstands 44 kann von verschiedenen Betriebsparametern des Motors abhängen, z. B. der Temperatur der zugeführten Luft oder des Kühlwassers.

Der Ausgang Q der bistabilen Kippschaltung 37 beaufschlagt seinerseits einen Eingang einer ODER-Schaltung 45. deren anderer Eingang während der Anlaßperiode durch ein Signal erregt wird, welches von einer Schaltung geliefert wird, welche nach dem Ausgang des ersten Teilers 35 folgende Teile enthält:

— einen Umschalter 46. welcher einen der Eingänge einer NAND-Schaltung47 beaufschlagt.

— eine monostabilc Kippschaltung 48. welche auch von dem Ausgang des Teilers 35 mit der Dauer 7; beaufschlagt wird, welche von dem Wert des Widerstands 31 mit negativem Temperaturkoeffizienten abhängt, welcher für die Temperatur des Motors kennzeichnend ist. und dessen Ausgang mit dem zweiten Hingang der NAND-Schaltung 47 verbunden ist.

eine bistabile Kippschaltung 49. deren Eingang mit dem Ausgang der Schaltung 47 verbunden ist. eine zweite bistabile Kippschaltung 50. deren »oberer« Eingang 51 für den Empfang eines positiven Spannungspegels bei der Einschaltung des Anlassers des Motors geschaltet ist. und deren Rückstelleingang RAZ mit dem Ausgang Q der bistabilen Kippschaltung 49 verbunden ist. während deren Ausgang Q mit dem zweiten Eingang der ODER-Schaltung 45 verbunden ist.

Schließlich beaufschlagt der Ausgang der ODER-Schaltung 45 einen Leistungsverstärker 52, welcher bei seiner Speisung die Elektromagnete 53 der Einspritzventile erregt, von welchen bei der dargestellten Ausführungsform vier je einem Zylinder des Motors ent-

sprechende vorhanden sind. Beim Anlassen des kaiicn Motors jirbeitet die Vorrichtung folgendermaßen:

Wenn der Fahrer den Kontakt /u dem Zeitpunkt tu (Zeile A der Fig.3) einschaltet, indem er den Schalter 54 (F i g. 1) schließt, speist er gleichzeitig die elektronisehe Schaltung. Wenn er den Anlasser zu dem Zeitpunkt fi einschaltet, gibt er auf den oberen Eingang 51 der bistabilen Kippschaltung 50 einen positiven Spannungspegel (Zeile B). welcher die bistabile Kippschaltung 50 in den Zustand bringt, in welchem ihr Ausgang Q positiv to ist (Zeile P). Dieses positive Signal wird durch die ODER-Schaltung 45 auf den Verstärker 52 übertragen, welcherdie Einspritzventile öffnet (Zeilen Sund T).

Sobald der Motor läuft, empfängt die NAND-Schaltung 47 an einem Eingang ein von 49 kommendes und durch Rechteckimpulse gebildetes Signal, dessen Dauer gleich einer halben Umdrehung des Motors in dem Fall eines Vierzylindermotors ist (Zeile L), und an dem andc ren Eingang ein von der monostabiien Kippschalung 48 kommendes, durch positive Rechteckimpulse der Dauer T; gebildetes Signal (Zeile M).

Die Rechteckimpulse sind bei ihrer Auslösung in Gegenphase;, und die monostabile Kippschaltung 48 ist so ausgebildet, daß. wenn der Widerstand 31 kalt ist. die Dauer T· dei Rechtecksignale von 48 kleiner als die Dauer 7"j der durch 46 gegebenen Rechtecksignale ist.

Die Eingänge der NAND-Schaltung 47 sind daher ständig entweder in Gegenphasc oder gleichzeitig auf dem unteren Pegel. Der Ausgang der NAND-Schaltung bleibt daher ständig auf dem oberen Pegel (Zeile N) von dem Augenblick fn an, und der Zustand der bistabilen Kippschaltung 49 wird nicht verändert (Zeile O). Die zu dem Zeitpunkt i, auf den Ausgang ζ) gebrachte bistabile Kippschaltung 50 bleibt daher in diesem Zustand und steuert die kontinuierliche Einspritzung über die ODER-Schaltung 45 (Zeilen P. S und T).

Der Motor erreicht eine (von dem Wert von 31 und somit von der Temperatur des Motors abhängende) bestimmte Drehzahl, für welche die Dauer Ti der negativen Rechleckimpulse des Umschalters 46 kleiner als die Dauer 7"; der Rechteckimpulse der monostabiien Kippschaltung 48 wird. Diese Überschreitung der Dreh/ahlschwelle tritt natürlich im allgemeinen erst nach einer Zahl von Arbeitsspielen auf. welche größer als die in Fi g. 3 zur Vereinfachung angegebene ist. Die Eingänge der NAND-SchalRing 47 befinden sich dann zusammen in dem oberen Zustand während eines Bruchteils eines jeden Rechteckimpulses Γ;, was das Auftreten eines unteren Zustands an dem Ausgang der NAND-Schaltung 47 bewirkt (Zeile N). Dieser Zustand wird auf den Eingang der bistabilen Kippschaltung 49 übertragen und erzeugt die Zustandsänderung derselben und das Auftreten an dem Eingang Q (Zeile O) einer Spannung zur Rückstellung der bistabilen Kippschaltung 50. Der Ausgang Q der bistabilen Kippschaltung 50 geht wieder auf Null und unterbricht den kontinuierlichen Einspritzzustand, welcher vom normalen Betrieb abgelöst wird, der vollständig in der FR-PS 21 46 642 beschrieben ist.

Es sei daher hier nur angegeben, daß die Einspritzung während der Zeitperioden ü (Zeilen R. Sund 7Jerfolgt. bo welche erforderlich sind, damit die Sägezähne des Transistors 43 (Zeile I) die Amplitude der Sägezähne des Transistors 42 (Zeile H) erreichen, weiche bei jeder Umdrehung des Motors durch jeden vierten, von dem Schalter 32 gelieferten Impuls ausgelöst werden (Zeilen b5 C. D. E Fund H).

Die Schaltung der F i g. 2 wird zweckmäßig durch ein Organ vervollständigt, welches den Zustand der kontinuierlichen Einspritzung nach einer bestimmten Zeit nach der Einschaltung des Anlassers aufhebt. Dieses Organ kann durch eine Torschaltung gebildet werden, welche zwischen den Ausgang der bistabilen Kippschaltung 50 und den Eingang der ODER-Schaltung 45 geschaltet ist. oder durch eine Verzögerungsschaltung, welche ein Signal zur Freigabe der Torschaltung von der Einschaltung des Anlassers bis zum Ablauf der Verzögerungszeit aufrechterhält. Die Verzögerungsschaltung kann einen Heißleiter enthalten, welcher der Temperatur eines Elements des Motors ausgesetzt ist, damit die Verzögerungszeit umso kurzer ist, je höher die Temperatur ist, und sogar Null von einer bestimmten Temperatur an (z. B. etwa 50"C, wenn es sich um das Kühlwasser des Motors handelt).

Nach einer Abwandlung kann der Druckregler den Druck auf einem konstanten Wert im normalen Betrieb halten (wobei der Druck stromab von dem Hilfsdrosselorgan bei der Bestimmung der Länge des Erregersignals des Elektromagneten berücksichligl wird) und ihn auf einen genau bestimmten kleineren Wen herabsetzen, solange die Einspritzung konlinuieriich ist.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Elektromagnetisch gesteuerte Einspritzanlage für intermittierende Einspritzung bei Brennkraftmaschinen mit einem Hauptdrosselorgan und einem auf die Luiuneagenänderung in der Ansaugleitung ansprechendem Hilfsdrosselorgan, mit einer Brennstoffpumpe zur Lieferung von Brennstoff zum Einspritzventil stromab des Hauptdrosselorgans, mit einem Steuergerät, welches in Abhängigkeit von der Stellung des Hilfsdrosselorgans Signale für die Öffnungsdauer des Einspritzventils liefert, und mit einem Brennstoffsystemdruckregler, der die zugeführte Brennstoffmenge durch Ändern des Systemdrukkes regelt, dadurch gekennzeichnet, daß während des Anlassens der kalten Brennkraftmaschine das Einspritzventil (16) ein kontinuierliches Öffnungssignal erhält und der Systemdruck durch den Druckregler abgesenkt ist.

2. Einspritzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung vorgesehen ist, welche die Dauer des kontinuierlichen Öffnungssignals vom Einschalten des Anlassers an begrenzt.

3. Einspritzanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Begrenzung des kontinuierlichen Öffnungssignals auf die Temperatur der Brennkraftmaschine anspricht.

4. Einspritzanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung auf die Drehzahl des Motors anspricht.