DE2709187A1

DE2709187A1 - Steuereinrichtung fuer eine elektronisch gesteuerte kraftstoffeinspritzanlage

Info

Publication number: DE2709187A1
Application number: DE19772709187
Authority: DE
Inventors: Ulrich Drews; Peter Dipl Ing Werner
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1977-03-03
Filing date: 1977-03-03
Publication date: 1978-09-07
Also published as: FR2382587A1; JPS53109025A; GB1598043A

Description

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Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Steuereinrichtung für eine elektronisch gesteuerte Kraftstoffeinspritzanlage nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist bekannt, bei jedem zweiten Zündimpuls ein Einspritzsignal vorzusehen, dessen Erzeugung in nachfolgend beschriebener Weise erfolgt. Die Zündsignale werden einer Impulsformerstufe zugeführt, deren Ausgangssignale über einen Frequenzteiler mit dem Verhältnis 2 : 1 einem Steuermultivibrator zugeführt werden. Dieser Steuermultivibrator enthält ein Speicherglied, welches während der Impulsdauer des vom Frequenzteiler gelieferten Ausgangssignales aufgeladen wird und der Entladevorgang des Speichers nach der halben Periodendauer des Frequenzteiler-Ausgangssignals eingeleitet wird. Die Zeit dieses Entladevorgangs ist zwangsläufig abhängig von der Drehzahl, darüber hinaus kann insbesondere der Luftdurchsatz im Ansaugrohr der Brennkraftmaschine auf den Lade- und/oder Entladevorgang einwirken. Die Entladezeit stellt die Grund-Einspritzzeit dar, die noch z.B. temperatur- oder lastabhängig korrigiert werden kann.

Um die Einspritzanlage kostengünstig zu gestalten, erweist es sich als zweckmäßig, anstatt jedem Zylinder ein gesondertes Einspritzventil zuzuordnen, auf eine einzige Einspritzstelle im Saugrohr überzugehen. Diese Einspritzstelle hat dann den für alle Zylinder benötigten Kraftstoff bereitzustellen, was ein entsprechend größer dimensioniertes Ventil erfordert,

,da dann ein sehr

hoher Kraftstoffdurchsatz pro Zeiteinheit durch die einzige E/inspritzstelle erfolgt. Das gewünschte Versprühen des Kraftstoffs und die Gemischbildung können dadurch beeinträchtigt sein.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäßen Steuereinheiten haben den Vorteil, auf

überraschend einfache Weise die vorgenannten Nachteil« zu vermeiden. 809836/0248

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Insbesondere bleibt die gewünschte Kraftstoff-Feinversprühung erhalten, ohne das einzige Kraftstoffventil aufwerte zu dimensionieren.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Haupt-Anspruch angegebenen Steuereinrichtung möglich.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 eine Steuereinrichtung nach dem Stand der Technik mit dem dazugehörigen Impulsdiagramm in Figur 2. In Figur ist das Beispiel einer ersten Bauform der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung dargestellt und in Figur 4 das dazugehörige Impulsdiagramm. Figur 5 schließlich zeigt ein Beispiel der zweiten Ausführungsform und Figur 6 ebenfalls das dazugehörige Impulsdiagramm. Ein Steuermultivibrator ist in Fig. 7 dargestellt.

Beschreibung der Erfindung

Vorangestellt sei eine Beschreibung des Standes der Technik nach Figur 1. Gezeigt ist eine Reihenschaltung von Zündimpulsgeber Impulsformer 11, Frequenzteiler 12, Steuermultivibrator¹ 13, Multi plikator lh und Ventileinrichtung 15. Selbstverständlich sind hier nur die Hauptbaugruppen dargestellt, wobei der Luftdurchsatz im Luftansaugrohr im Steuermultivibrator 13 berücksichtigt wird und einzelne Korrekturen wie z.B. Last, Drehzahl oder Startanhebung im Multiplikator 14.

Bei dieser bekannten Steuereinrichtung für elektronisch gesteuert Kraftstoffeinspritzanlagen wird für jeden zweiten Zündimpuls ein Einspritzimpuls erzeugt. Die einzelnen Impulsdiagramme ergeben sich bei dieser bekannten Steuereinrichtung wie folgt nach der Figur 2. In Figur 2a sind die einzelnen Zündimpulse über den Kurbelwellenwinkel aufgetragen, bei einer Vierzylinder-Brennkraftmaschine beträgt der Abstand der Zündimpulse jeweils l80°. Der Impulsformer 11 erzeugt mit Hilfe einer monostabilen Kippstufe

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Rechteckimpulse konstanter Dauer, deren Anstiegsflanken jeweils mit den Zündimpulsen zusammenfallen. Halbiert wird das Ausgangssignal des Impulsformers 11 in seiner Frequenz im anschließenden Frequenzteiler 12. Dies ist in Figur 2c dargestellt. Man erkennt, daß beim Ausgangssignal des Frequenzteilers 12 die Flanken mit den Zündsignalen zeitlich übereinstimmen.

Der nachfolgende Steuermultivibrator 13 enthält einen Speicher, der entsprechend Figur 2d auf- und entladen wird. Die Aufladung erfolgt während der ganzen Dauer des Frequenzteiler-Ausgangssignals und der Entladevorgang beginnt jeweils mit der Abfallflanke. Dabei ist bei der bekannten Steuereinrichtung die Entladegeschwindigkeit abhängig vom Luftdurchsatz im Luftansaugrohr. Nach dem Ende des Entladevorgangs tritt im Speicher eine Ruhepausf ein bis zur nächsten Anstiegsflanke der Frequenzteiler-Ausgangsspannung. Der Steuermultivibrator 13 setzt gleichzeitig die Dauer des Entladevorganges um in eine entsprechende Impulsdauer, wie es in Figur 2e dargestellt ist. Im Multiplikator 1*1 schließlich wird diese Impulsdauer (tp) entsprechend von Korrektursignalen aufgeweitet, und als Impulsdauer tm der Ventileinrichtung zur Verfügung gestellt.

Man erkennt beim Eingangssignal der Ventileinrichtung nach Figur 2f daß die Einspritzzeit nach jedem zweiten Zündimpuls beginnt und eine parameterabhängige Zeitdauer währt.

Die erfindungsgemäße Anordnung nach Figur 3 erfährt nun insoweit eine Abänderung, als dem Frequenzteiler 12 zwei Steuermultivibratoren 20 und 21 sowie ein logisches Gatter 22 folge«. Als Ansteuersignale für die beiden Steuermultivibratoren 20 und 21 dienen um jeweils eine halbe Periodendauer versetzte Ausgangssignale des Frequenzteilers 12. Verdeutlicht ist dies durch die Ausgänge Q und Q des Frequenzteilers 12.

Der besseren Deutlichkeit halber sind die einzelnen Impulsdiagramme mit entsprechenden alphabetischen Kennzeichnungen bezeichnet, die bereits bei Figur 2 verwendet wurden. Mit C ist wieder

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das Ausgangssignal des Frequenzteilers 12 gekennzeichnet, mit dl der Ladevorgang im Speicher des Steuermultivibrators 20 sowie in el dessen Ausgangssignal. Eine halbe Periodendauer verschoben sind die entsprechenden Signale d2 und e2. Als Ausgangssignal des logischen Gatters 22, welches als ODER-Gatter ausgeführt ist, ergibt sich somit die Signalfolge f.

Bei der vorbeschriebenen Steuereinrichtung erhält man durch eine einfache Verdopplung des Steuermultivibrators und <■>/>»<? um 18O° verschobene Ansteuerung am Ausgang des Gatters 22 je ein Signal pro Zündimpuls.

Das gleiche Impulsverhältnis enthält man nach der Steuereinrichtung von Figur 5, deren Impulsdiagramme in Figur 6 dargestellt sind. Die Steuereinrichtung selbst besteht aus der Hintereinanderschaltung von Zündimpulsgeber 10, Impulsformer 11, Steuermultivibrator 25 und Multiplikator lh. Dabei ist jedoch eine geänderte Auf- und Entladung des Speichers im Steuermultivibrator 25 erforderlich. Die Wirkungsweise dieser Steuereinrichtung nach Figur 5 sei anhand der Diagramme von Figur 6 erläutert.

In Figur 6a sind die Zündimpulse einer Vierzylinder-Brennkraftmaschine über den Kurbelwellenwinkel aufgetragen. Figur 6b zeigt das Ausgangssignal der Impulsformerstufe. Die Auf- und Entladung des Speichers im Steuermultivibrator 25 erfolgt nun in der Weise, daß die Auf- und Entladevorgänge abwechselnd und kontinuierlich aufeinander-foiy«rt ohne irgendwelche Zwischenphase. Dabei wird zum Zeitpunkt jeder Anstiegsflanke des Ausgangssignals des Impulsformers 11 der Entladevorgang eingeleitet, an dessen Abschluß sich sofort ein erneuter Ladevorgang anschließt. Das Ausgangssignal des Steuermultivibrators 25 selbst wird nun in bekannter Weise erzeugt und steht als Impulsdauer während jedes Entladevorgangs des Speichers zur Verfügung.

Ein Ausführungsbeispiel des Steuermultivibrators 25, auch in seiner modifizierten Form als Steuermultivibrator der Figuren 1 und

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verwendbar, zeigt Figur 7·

Wesentliche Elemente des Steuermultivibrators sind ein Speicherkondensator 30, eine Aufladestromquelle 31, sowie eine Entladestromquelle 32 sowie ein erster Schalttransistor 33· Im einzelnen ergibt sich eine Schaltung wie folgt: Zwischen einer Pliis- leitung 35 und einer Minusleitung 36 liegt die Reihenschaltung aus dem ersten Schalttransistor 33 und der Aufladestromquelle 31· Parallel zur dieser Aufladestromquelle 31 liegt die Reihenschal7 tung aus Speicherkondensator 30 und Entladestromquelle 32 mit einem Verbindungspunkt 37· Der Verbindungspunkt 37 ist mit der Basis eines Transistors 39 gekoppelt, dessen Emitter mit der Plusleitung 35 in Verbindung steht und dessen Kollektor über eine Reihenschaltung zweier Widerstände 40 und ¹Il an der Minusleitung 36 angeschlossen ist. Mit der Verbindungsstelle der beiden Widerstände 40 und 41 gekoppelt ist die Basis eines weiteren Transistors 42, dessen Emitter mit der Minusleitung 36 verbunden ist, und dessen Kollektor einmal über einen Widerstand 44 zur Plusleitung 35 führt und einmal über die Leitung 45 zu einem Entkopplungsglied 46, dessen Ausgang 47 den Ausgang des Steuermultivibrators bildet. Zwischen der Leitung 45 und der Minusleitung 36 liegt schließlich noch ein Spannungsteiler aus den beiden Widerständen 49 und 50, deren Verbindungspunkt mit der Basis eines Transistors 51 gekoppelt ist. Dieser Transistor liegt mit seinem Emitter an der Minusleitung 36 und mit seinem Kollektor über einem Widerstand 53 an einem Verbindungspunkt der wiederum zur Basis des Schalttransistors 33 geführt ist, und über einen Widerstand 55 und eine Triggerstufe 56 mit dem Haupteingang 58 des Steuermultivibrators in Verbindung steht.

Die Entladestromquelle 32 ist als veränderbare Stromquelle gezeichnet, und zwar in Abhängigkeit von Luftdurchsatz im Saugrohr. Die gestrichelte Einrahmung der Aufladestromquelle 31 deutet auf deren mögliche Ein-Aus-Steuerung hin, was für die Verwendung des Steuermultivibrators in den Steuereinrichtungen nach den Figuren 1 und 3 erforderlich ist.

Im einzelnen ergibt sich folgendes Wirkungsweise des Steuer-

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multivibrators nach Figur 7.

Ausgangspunkt sei der Ladezustand des Kondensators 30, der durch einen Sperrzustand des Schalttransistors 33 und einen durchgeschalteten Transistor 39 gekennzeichnet ist. Der durchgeschaltete Transistor 39 bewirkt, daß auch der Transistor 42 leitend wird, wodurch das Potential auf der Leitung 45 und damit das Ausgangssignal des Steuermultivibrators klein gehalten wird.

Mit einem negativen Triggerimpuls über dem Eingang 58 und die Triggerstufe 56 auf den Verbindungspunkt 54 schaltet der Schalttransistor 33 durch, wodurch das Potential am Verbindungspunkt von Schalttransistor 33 und Aufladestromquelle 31 angehoben wird. Der Speicherkondensator 30 überträgt diesen Potentialsprung auf die Basis des Stransistors 39, so daß dieser gesperrt wird. Als Folge davon sperrt auch der Transistor 42 und der Spannungswert auf der Leitung 45 sowie am Ausgang der Entkopplungsstufe 46 ■steigt an. Dieser Spannungsanstieg auf der Leitung 45 hat gleichzeitig ein Durchschalten des Transistors 51 zur Folge, dessen Kollektorstrom den Schalttransistor 33 auch dann noch in seinem leitenden Zustand hält, Wenn der von der Triggerstufe 56 kommende Triggerimpuls wieder weggefallen ist. Am Ausgang des Steuermultivibrators liegt nun so lange ein positives Signal an, als der Transistor 39 gesperrt ist. Diese Zeitdauer ist abhängig von der Entladung des Speicherkondensators 30 über die Entladestromquelle 32, deren Strom vom Lufdruchsatz im Ansaugrohr der Brennkraftmaschine abhängig gemacht wird. Sinkt aufgrund der Kondensatorentladung über die Entladestromquelle 33 das Potential am Punkt 37 wieder ab, so kommt der Transistor 39 wieder in seinen leitenden Zustand, wodurch ebenfalls der Transistor 42 leitend gesteuert wird und das Potential auf der Leitung 45 und damit am Ausgang des Steuermultivibrators wieder absinkt.

Bei Verwendung des Steuermultivibrators in der Steuereinrichtung nach Figur 5 ist die Aufladestromquelle 31 durchgehend

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eingeschaltet. Sie bleibt nur für die Zeit ohne Wirkung, als der Schalttransistor 33 durchgeschaltet ist und der Strom der Aufladestromquelle 31 folglich über diesen Schalttransistor 33 der Plusleitung 35 entnommen wird. Demgegenüber ist die Aufladestromquelle 31 bei Verwendung in den Steuereinrichtungen nach den Figuren 1 und 3 taktweise abhängig vom Ausgangssignal des Frequenzteilers 12 leitend gesteuert.

Ein wesentlicher Unterschied der Steuereinrichtungen nach den Figuren 3 und 5 ist darin zu sehen, daß letztlich die Aufladung des Speicherkondensators 30 bei der Einrichtung nach Figur 5 ebenfalls luftdurchsatzabhängig ist. Dies nämlich dadurch, daß in jeder Periodendauer des Zündsignals Entlader und Ladevorgang des Speicherkondensators 30 sich nahtlos aneinanderfügen, währenddesren der Aufladevorgang nach der Steuereinrichtung von Figur 3 allein abhängig ist vom Drehzahlsignal. Im praktischen Betrieb hat sich diese Abhängigkeit jedoch nicht als nachteilig erwiesen.

Mit den oben beschriebenen Steuereinrichtungen ist es möglich, eine bekannte Einspritzanlage dahingehend zu vereinfachen, daß nur noch eine einzige Einspritzstelle im Saugrohr erforderlich ist, zumindest für eine Gruppe von Zylindern, und vom bekannten Steuergerät wesentliche Elemente übernommen v/erden können.

Da die Einspritzfrequenz der Zündfrequenz und damit der Pulsationsfrequenz der Luftströmung im Saugverteiler entspricht, wird als wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzanlage erreicht, daß sich der eingespritzte Kraftstoff gleichmäßig auf alle Zylinder verteilt.

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Claims

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Patentansprüche

.!..Elektronisch gesteuerte Kraftstoffeinspritzanlage für mit Fremdzündung arbeitende Brennkraftmaschinen mit wenigstens einem Impulsformer, einem Steuermultivibrator, einer Korrekturstufe und wenigstens einem elektromagnetisch betätigbaren Einspritzventil, das synchron zur Kurbelwellendrehzahl einen in seiner Länge von Betriebskenngrößen der Brennkraftmaschine, insbesondere dem Luftdurchsatz ira Ansaugrohr, abhängigen Einspritzimpuls erhält, dadurch gekennzeichnet, daß ein Einspritzimpuls je Zündimpuls erzeugt wird.
2. Elektronisch gesteuerte Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei parallel und um eine halbe Periodendauer versetzt arbeitende Steuermultivibrator'en (20, 21) vorgesehen sind, deren Ausgänge über ein logisches Gatter (22) mit einer nachfolgenden Korrekturstufe (1*0 gekoppelt sind und den Steuermultivibratoriv»(20, 21) ein Frequenzteiler (12) für die Zündimpulse vorgeschaltet ist.
3· Elektronisch gesteuerte Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuermultivibratoren (20, 21) Speicherglieder (30) enthalten, die Aufladung während der ersten halben Periodendauer des Frequenzteiler-Ausgangssignals erfolgt, die Entladung während- der folgenden Periodendauerhälfte und Auf- und/oder Entladung von Betriebskenngrößen der Brennkraftmachinte, insbesondere vom Luftdurchsatz im Saugrohr abhängig ist.

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ORIGINAL INSPECTED

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4.Elektronisch gesteuerte Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuermultivibratoren (20, 21) während eines jeden Entladevorgangs ein Ausgangssignal abgeben.
5· Elektronisch gesteuerte Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Steuermultivibrator (25) die Entladung des Speichergliedes (30) synchron zu jedem Zündsignal beginnt, und Lade- und Entladevorgang abwechselnd und kontinuierlich erfolgen.
6. Elektronisch gesteuerte Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß Lade- und/oder Entladevorgang von Betriebskenngrößen der Brennkraftmaschine, insbesondere vom Luftdurchsatz im Ansaugrohr abhängig ist.

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