DE2747900A1 - Elektronische kraftstoffeinspritzregelung - Google Patents

Description

Lucas Industries Limited

Great King Street

GB-Birmingham 24. Oktober 1977

Elektronische Kraftstoffeinspritzregelung

Die Erfindung betrifft eine elektronische Kraftstoffeinspritzregelung für einen Brennkraftmotor.

Es ist bereits bekannt, die Kraftstoffeinspritzung dadurch zu regeln, daß Kraftetoffregelventile synchron mit dem Lauf des Motors periodisch für eine Zeitdauer geöffnet werden, die von einer Hauptregelschaltung bestimmt wird, welche auf eine oder mehrere Motorbetriebsgrößen anspricht, beispielsweise auf die Motordrehzahl, die Drosselposition, die Luftansaugung, den Sammelleitungsdruck usw.

Bei einem solchen System hat sich herausgestellt, daß eine kurzzeitige Kraftstoffunterversorgung erfolgen kann, wenn die Motordrossel plötzlich geöffnet wird, mindestens teilweise wegen Systemverzögerungen und der Tatsache, daß das Einspritzen zu bestimmten Zeiten im Motorarbeitsspiel erfolgt, so daß eine Änderung in der Drosselöffnung, die unmittelbar in Anschluß an eine Einspritzung erfolgt, über die Hauptregelschaltung für eine erhebliche Zeit keinen Effekt haben kann, besonders dann, wenn die Motordrehzahl sehr niedrig ist, ehe die Änderung erfolgt.

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Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Regelung der bekannten Art zu schaffen, auf die vorstehend bezug genommen worden ist, wobei eine schnelle Drosselöffnung zu einem schnellen Ansprechen für die Erhöhung der Kraftstoffzufuhr zum Motor führt.

Erfindungsgemäß ist eine Kraftstoffeinspritzregelung gekennzeichnet durch eine Hauptkraftstoffregelung zum Bestimmen der dem Motor zugeführten Kraftstoffmenge durch Regelung der Bauer von kraftstoffventll-öffnenden Impulsen, die synchron zum Motorlauf auftreten, und eine Hilfskraftsbffregelung zur Lieferung von zusätzlichen ventil-iffnenden Impulsen als Folge einer Öffnungsbewegung der Motordrossel, wobei die Hilfsregelung eine Anzahl von Komparatoren, die den Spannungsausgang eines Drosselpositionswandlers mit einer Anzahl von Bezugswerten vergleichen, derart, daß die Komparatoren sukzessive mit der Erhöhung des Spannungsausgangs geschaltet werden, nnd Mittel zur Erzeugung einer der zusätzlichen Impulse immer dann aufweisen, wenn zu irgendeiner Zeit irgendeiner der Komparatoren während der Drosselöffnung in dieser Weise geschaltet wird.

Die während des Schaltens von verschiedenen der Komparatoren erzeugten Impulse können von verschiedener Dauer sein. Darüber hinaus ist die Schaltkreisanordnung vorzugsweise eine solche, daß dann, wenn der durch das Schalten eines Komparator s erzeugte Impuls noch vorhanden ist, wenn der nächst höhere Komparator geschaltet wird, sich der entstehende Impuls ohne Pause fortsetzt. Das kann dadurch bewirkt werden, daß die Ausgangsanschlüsse der Komparatoren mit einem Widerstandsnetzwerk verbunden sind, derart, daß die Spannung am Addierpunkt des Widerstandsaddiernetzwerks mit dem Schalten jedes Komparators fällt, wobei der Addierpunkt durch einen Kondensator mit einer Umschalt-Schaltkreisanordnung zur Erzeugung der Impuleegekoppelt ist.

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Die Erfindung ist nachstehend an Hand eines Ausführungsebeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung sind:

Pig. 1 ein Blockschaltbild des Systems und

Fig. 2 ein Schaltbild einer Hilfsregelschaltung, die zusätzliche, zeitungebundene Kraftstoffzufuhrimpulse während der Drosselöffnungsbewegung erzeugt.

Gemäß Fig. 1 weist das System eine Hauptkraftstoffregelung 10 auf, bei der es sich um eine von vielen derzeit bekannten Ausführungen handeln kann, die einen impulsdauermodulierten Ausgang entsprechend dem Ausgang eines oder mehrerer Motorbetriebsgrößenwandler 11 liefern. Die Hauptregelung wird periodisch synchron zum Motorlauf durch einen Zeitsignalgenerator 12 in Funktion gesetzt, bei dem es sich um einen einfachen Kontaktunterbrecher oder um ein komplexeres elektronisches Motorwellen-Positionswandlersystem handeln kann.

Ferner ist eine Hilfsregelschaltung 13 vorgesehen, die auf die Position der Drossel des Motors anspricht, beispielsweise mittels eines Potentiometers 14, das mechanisch mit dem Motordrossel-Betätigungsgestänge verbunden ist.

Die beiden Regelschaltungen 10 und 13 sind durch eine Dioden-ODER-Torschaltungsanordnung mit zwei Treiberschaltungen 15 verbunden, die jweils zwei Hubmagneten 16 treiben, welche Ventilen zugeordnet sind, die sich öffnen, um unter Druck stehenden Kraftstoff in die Luftansaugsammelleitung des Motors einzulassen. Es versteht sich, daß die Hauptregelschaltung 10 so arbeitet, daß die Hubmagneten 16 alternativ erregt werden, wie aber aus der folgenden Beschreibung der Schaltung 13 ersichtlich wird, bewirkt diese letztere Schaltung, daß die Hubmangeten gleichzeitig erregt werden.

Gemäß Fig. 2 weist die Hilfsregelschaltung drei Spannungs-

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komparatoren 17, 18, 19 als integrierte Schaltkreise auf· Die invertierenden Eingangsansohlüsse des !Comparators 17 und 19 und der nicht Invertierende Eingangsanschluß des Komparators 18 sind zusammengeschaltet und außerdem mit der Verbindung zwischen einem Kondensator 20 und einen Widerstand 21 verbunden, die in Reihe zwisohen eine Massenleitung 22 und den Schieber des Potentiometers 14- geschaltet sind· Die Verbindung mit dem inicht invertierenden Eingangsanschluß des !Comparators 18 erfolgt über einen Widerstand 9· Die nicht invertierenden Eingangsanechlüsse des !Comparators 17 und 19 und der invertierende Eingangsanschluß des !Comparators 18 sind mit einem Widerstandsnetzwerk 23» 24» 25» 26 und 27 verbunden, die zwischen das stromführende Ende des Potentiometers 14 (dessen anderes Ende an Masse angeschlossen ist) und die Masseleitung 22 geschaltet sind, so daß drei sukzessive höhere Bezugspannungen an die entsprechenden Anschlüsse des !Comparators 17, 18 und 19 angelegt werden. Positive Rückkopplungswiderstände 28, 29 und 30 sind für die drei Komparatoren vorgesehen, um eine Hysterese in deren Operation einzufüheren·

Der Ausgangsanschluß des Komparators 17 ist durch zwei Widerstände 31, 32 in Reihe mit einer positiven Netzleitung 33 verbunden, und der Ausgangsanschluß des Komparators 19 ist in gleicher Weise durch zwei Widerstände 34, 35 in Reihe mit der Leitung 33 verbunden. Der Ausgangsanschluß des Komparators 18 ist mit dem Verbindung der beiden Widerstände 36, 37 verbunden, die zwischen die Leitung 33 und die Steuerelektrode eines n-p-n-Transistors 38 geschaltet sind, dessen Emissionselektrode mit der Masseleitung 22 verbunden ist· Ein Widerstand 39 ist zwischen die Steuerelektrode des Transistors 38 und die Masseleitung 22 geschaltet. Der Kollektor des Transistors 38 ist durch einen Widerstand 40 und eine Leitung 41 verbunden, die auch mit der Verbindung zwischen den Widerständen 31 und 32 und mit

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der Verbindung zwischen den Widerständen 34 und 35 verbunden ist.

Die Leitung 41 ist durch einen Kondensator 42 mit der Steuerelektrode eines n-p-n-Transistors 43 verbunden, dessen Emissionselektrode mit der Masseleitung 22 und dessen Kollektor über einen Widerstand 44 mit der Leitung 33 und auch direkt mit der Steuerelektrode eines Ausgangstransistors 45 verbunden sind, dessen Emissionselektrode mit der Leitung 22 verbunden ist. Der Kollektor des Transistors 45 ist mit den Kathoden zweier Dioden 46, 47 verbunden, die einen Teil der Dioden-ODER-Torschaltungsanordnung bilden, auf die vorstehend bezug genommen warden ist.

Der Transistor 43 ist mit seiner Steuerelektrode mit dem Kollektor eines p-n-p-Transistors 48 verbunden, dessen Emissionselektrode durch einen Widerstand 49 mit der Verbindung zwischen zwei Widerständen 50, 51 verbunden ist, die in Reihe zwischen die Leitungen 33, 22 geschaltet sind. Die Steuerelektrode des Transistors 48 ist mit einer Motortemperaturmeßschaltung 50 verbunden, die hier nicht im einzelnen beschrieben zu werden braucht, die aber eine Änderung des Leitens des Transistors 48 bei einer Temperatur unter einem Sollwert bewirkt und als Stromquelle wirkt, die die Impulsbreite mit der Temperatur steuert.

Der Transistor 43 schaltet sich im Betrieb immer dann ab, wenn der vom Transistor 48 durchgelassene Strom in den Kondensator 42 in Anschluß an einen Abfall der Spannung an der Leitung 41 umgeleitet wird. Ein solcher Spannungsabfall erfolgt immer dann, wenn die Spannung am Kondensator 20 über irgendeine der Bezuggsspannnngen steigt, die an (Se Komparatoren angelegt werden.

Wenn die Spannung am Kondensator 20 Null ausmacht, sind die

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Ausgänge der Komparatoren 17 und 19 hoch, und der Ausgang des !Comparators 18 ist niedrig, was den Transistor 38 abgeschaltet hält. Die Spannung an der Leitung 41 ist also hoch und liegt sehr nahe an derjenigen an der Leitung 33. Wenn der Komparator 17 geschaltet wird, wird dessen Ausgang niedrig, aber weil der Transistor 38 noch abgeschaltet ist und der Ausgang des Komparators 19 immer noch hoch ist, erfolgt nur ein relativ geringer Spannungsabfall an der Leitung 41· Während der Zeit, die der Kondensator 42 zum Aufladen auf diese neue Spannung braucht, ist der Transistor 43 abgeschaltet, so daß die beiden Treiberstufen in Funktion treten, um durch jedes Ventil eine Einspritzung einer Kraftstoffmenge zu bewirken.

Wenn die Spannung am Kondensator 20 hoch genug wird, um den Komparator 18 zu schalten, schaltet sich der Transistor 38 ein, um die Spannung an der Leitung 41 weiter zu verringern. Ein entsprechender Abfall erfolgt, wenn der Komparator 19 geschaltet wird. Die Widerstände, die die Spannung an der Leitung 41 bestimmen, sind so gewählt, daß die Spannungsabfalle, die durch sukzessiven Schalten der drei Komparatoren bewirkt werden, zu unterschiedlichen ImpulsEngen führen, die den herersehenden Bedingungen entsprechen.

Wenn das Drosselpedal sehr schnell niedergedrückt wird, können alle Komparatoren 18 und 19 während des Impulses geschaltet werden, der durch ein Schalten des Komparators 17 entstanden ist. In diesen Pail lädt sich der Kondensator 42 fortlaufend auf, bis er ganz aufgeladen ist, und es entsteht ein einziger langer Impuls mit einer Dauer, die etwa gleich der Summe der Zeiten der drei Impulse ist, die während eines langsamen Niederdrückens des Pedale entstehen.

Das Filter 20, 21 stellt sicher, daß die Welligkeit und das Rauschen an den Eingängen der Komparatoren 17» 18, 19 auf einen Wert herabgesetzt werden, der unter dem Hysterese-

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totband liegt, um ein ungewolltes Schalten der Komparatoren durch eine solche Welligkeit und ein solches Rauschen zu verhindern.

Es ist ersichtlich, daß die beschriebene Schaltung für eine im wesentlichen sofortige Erhöhung der Kraftstoffzufuhrrate zum Motor sorgt. Die Impulse von der Hilfsregelschaltung können im Intervall zwischen zwei Impulsen von der Hauptregelschaltung auftreten, und in diesem Fall setzen die zusätzlichen Impulse beide Hubmagneten in Funktion. Wenn andererseits ein Hubmanget bereits erregt ist, wenn die zusätzlichen Impulse erzeugt werden, wird von diesen Impulsen nur der andere Hubmagnet erregt.

Es versteht sich natürlich, daß jeder Hubmagnet 16 durch zwei oder mehr Hubmagneten ersetzt werden kann, die gleichzeitig in Funktion treten.

Alternativ können mehr als zwei der Hubmagneten mit zugehörigen Treiberschaltungen vorgesehen sein, die in einer Folge arbeiten. In diesem letzteren Fall werden eine entsprechend größere Zahl von Dioden vorgesehen, die den Dioden 46, 47 entsprechen·

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Claims (7)

1. COHAUSZ Sl FLORACK 27479QQ

   PATBNTAN WALTSBÜRO

   8CHUMANN8TR 97 . D-4OOO DÜSSELDORF

   Telefon: (0211)68334« Tekx: 08586513 cop d

   PATENTANWÄLTE >
   Dipl.-Ing. W. COHAUSZ - Dipl.-Ing. R. KNAUF ■ Dr.-Ing, Dipl.-Wirhch.-lng. A. GER8ER - Dipt-Ing. H. B. COHAUSZ

   Lucas Industries Limited

   Great King Street

   GB-Birmingham 24. Oktober 1977

   Ansprüche

   (jy Elektronische Kraftstoffeinspritzregelung für Brennkraftmotor, gekennzeichnet durch eine Hauptkraftstoffregelung zum Bestimmen der dem Motor zugeführten Kraftstoffmenge durch Regelung der Dauer von kraftstoffventil-öffnenden Impulsen, die synchron zum Motorlauf auftreten, und eine Hilfskraftstoffregelung zur Lieferung von zusätzlichen ventil-öffnenden Impulsen als Po]g e einer Öffnungsbewegung der %tordrossel, wobei die Hilfsregelung eine Anzahl von Komparatoren, die den Spannungsausgang eines Drosselpositionswandlers mit einer Anzahl von Bezugswerten vergleichen, derart, daß die Komparatoren sukzessive mit der Erhöhung des Spannungsausgangs geschaltet werden, und Mittel zur Erzeugung einer der zusätzlichen Impulse immer dann aufweisen, wenn zu irgendeiner Zeit irgendeiner der Komparatoren während der Drosselöffnung in dieser Weise geschaltet wird.
2. 2. Kraftstoffeinspritzregelung nach Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulse, die während des Schaltaas von verschiedenen der Komparatoren erzeugt werden, unterschiedliche Dauer haben.

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   V/a/Ti - 2 -

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3. 3. Kraftstoffeinspritzregelung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungsanordnung eine solche ist, daß dann, wenn der durch das Schalten eines Komparators erzeugte Impuls noch vorhanden ist, wenn der nächst höhere Komparator geschaltet wird, sich der entstehende Impuls ohne Pause fortsetzt.
4. 4. Kraftstoff»einspritzregelung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ate gangsanschlüsse der Komparatoren mit einem Widerstandsaddiernetzwerk verbunden sind, derart, daß die Spannung am Addierpunkt mit dem Schalten jedes Komparators fällt, wobei der Addierpunkt durch einen Kondensator mit einer Umschalt-Schaltkreisanordnung zur Erzeugung der Impulse gekoppelt ist.
5. 5. Kraftstoffeinspritzregelung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschalt-Schaltkreisanordnung einen Transistor aufweist, der als eine Stromquelle geschaltet ist, die Vorspannungsstrom für einen weiteren Transistor liefert, welcher normalerweise eingeschaltet ist, jedoch abgeschaltet wird, wenn jeder Komparator geschaltet wird, als Folge der Umleitung des Vorspannungsstroms in dem koppelnden Kondensator.
6. 6. Kraftstoffeinspritzregelung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der erstgenannte Transistor mit seiner Steuerelektrode mit einer Motortemperaturmeßschaltung verbunden ist, derart, daß der Vorspannungsstrom und damit die Dauer der Ausgangsimpulse für jede Komparator-Schaltwirkung von der Motortemperatur abhängig sind.
7. 7. Kraftstoffeinspritzregelung nach einem der Ansprüche bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß

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   die Hauptkraftstoffregelung eine Anzahl von Ausgangskanälen hat, die in einer ^xolge arbeitenj wobei die Hauptregelung
   und die Hilfsregelung durch eine Dioden-ODER-Torschaltungsanordnung so miteinander verbunden sind, daß von der Hilfsregelung erzeugte Impulse zu allen Ausgangskanälen der Hauptregelung geschickt werden.

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