DE2805805A1

DE2805805A1 - Verfahren und einrichtung zum betrieb einer kraftstoffversorgungsanlage mit lambda-regelung

Info

Publication number: DE2805805A1
Application number: DE19782805805
Authority: DE
Inventors: Ulrich Dipl Ing Drews; Wolfgang Rebmann; Guenter Rosenzopf; Hans Schnuerle
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1978-02-11
Filing date: 1978-02-11
Publication date: 1979-08-16
Also published as: JPS54117828A; JPS6367640U; US4357922A; JPH0114743Y2; GB1602880A; DE2805805C2

Description

-/tr- R. U

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Betrieb einer Kraftstoffversorgungsanlage mit Α-Regelung nach der Gattung des Hauptanspruchs. Bekannt ist, die Vorrichtung zur A-Rege lung nach Erreichen einer bestimmten Abgassonden-Temperatur einzuschalten, um dann das Kraftstoff-Luft-Gemisch auf A= 1 zu regeln. Es hat sich nun gezeigt, daß diese Verfahrensweise gerade bei tiefen Starttemperaturen zu unbefriedigenden Ergebnissen führt, da zwar eine bestimmte Abgassonden-Temperatur schnell erreicht ist, speziell das Luftansaugrohr jedoch noch so kühl ist, daß der Kraftstoffanteil des Gemisches an den Innenwänden der Brennkraftmaschine kondensiert und somit kein optimales Gemisch im Brennraum zur Verfügung steht. Dies wiederum beeinträchtigt sowohl das Zündverhalten und damit die Laufruhe als auch die Abgaszusammensetzung .

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren mit dem kennzeichnenden Merkmal des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß die Regelung des Kraftstoff-Luft-Gemisches auf den A-Wert = 1 erst dann erfolgt, wenn neben einer Mindest-Sonden-Temperatur auch eine bestimmte Temperatur der Brennkraftmaschine erreicht worden ist. Dadurch wird sichergestellt, daß die ^--Regelung erst dann einsetzt, wenn ein optimales Gemisch auch im Brennraum selbst zur Verfügung gestellt werden kann.

Als vorteilhaft erweist es sich, dem Geber für die Brennkraftmaschinentemperatur einen hysteresebehafteten Schwellwertschalter nachzuschalten und dafür zu sorgen, daß z.B. bei einer Brennkraftmaschinentemperatur oberhalb von etwa 10 C das Einschalten der Vorrichtung zur 7V--Regelung allein von

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der Sondentemperatur abhängt, jedoch unterhalb einer Brennkraftmaschinen-Temperatur von etwa 10° C die Regelung erst ab einer Brennkraftmaschinen-Temperatur von etwa 50 C bzw. 85 C einzuschalten. Welche obere Temperaturgrenze gewählt wird, ist jeweils auf den einzelnen Brennkraftmaschinentyp individuell abzustimmen. Als günstige Werte haben sich die genannten Temperaturwerte 50° C und 85° C erwiesen, jedoch können je nach Brennkraftmaschinentyρ und Einsatzbereich auch andere Werte günstig sein.

Als weitere vorteilhafte Maßnahme ist in den Unteransprüchen angegeben, das Ausgangssignal des dem Brennkraftmasehinen-Temperaturgeber nachgeschalteten Schwellwertschalters für eine zusätzliche Steuerung des Gemisches heranzuziehen. Dies zur Korrektur des Fehlers, der durch Änderung des spezifischen Luftgewichts über der Temperatur bei der Luftmengenmessung entsteht. Des weiteren wird vorgeschlagen, während des Startvorganges wegen der möglicherweise auftretenden Störungen eine hohe Temperatur zu simmulieren und erst nach Ende des Startvorganges die Brennkraftmaschinentemperatur abzufragen und die Vorrichtung zur λ-Regelung entsprechend den vorhandenen Temperaturen zu schalten.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 ein grobes Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Einrichtung, Figur 2 ein Diagramm zur temperaturabhängigen Gemischanreicherung und Figur 3 ein Ausführungsbeispiel des im Blockschaltbild nach Figur 1 verwendeten Schalters.

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Beschreibung der Erfindung

Das Ausführungsbeispiel betrifft die Schaltungsanordnung in Brennkraftmaschinen zur Bildung der Einspritzimpulse für elektromagnetische Einspritzventile. Deren im Zusammenhang mit der Erfindung wesentlichste Teile sind in der Zeichnung aufgeführt. In Figur 1 ist mit 10 ein Drehzahlgeber bezeichnet und mit 11 ein Luftmengenmesser. Sie sind mit einer Impulserzeugerstufe 12 gekoppelt, deren Ausgang 13 zu einer Korrekturstufe 14 geführt ist. Diese Korrekturstufe 14 besitzt beim Schaltbild nach Figur 1 drei Eingänge 15 bis 17 für eine Warmlaufanreicherung, eine Zusatzsteuerung zur Beseitigung des Ansauglufttemperaturfehlers und eine A-Regelung. Nachgeschaltet ist der Korrekturstufe 14 ein Block 18 der z.B. die erforderlichen Treiberstufen für die Einspritzventile besitzt.

Mit 20 ist eine Abgassonde bezeichnet, der eine Sondenbereitschaftserkennungsstufe 21 zugeordnet ist. Die Abgassonde erfaßt die Sauerstoffionen-Konzentration im Abgas und wird auch als Sauerstoff sonde oder Ti -Sonde bezeichnet, wobei ^- das Verhältnis von Sauerstoff zu Kraftstoff darstellt. Ein Geber 22 für die Brennkraftmaschinentemperatur erfaßt die Kühlmittel-Temperatur und sein Ausgang 23 ist zu einem hysteresebehafteten Schwellwertschalter 24 geführt. Die Ausgänge von Sondenbereitschafts-Erkennungsstufe 21 und Schwellwertschalter 24 sind zu einem Verknüpfungsglied 25 geführt, dessen Ausgangssignal die Vorrichtung 26 zur λ,-Regelung schaltet. Das Meßsignal von der Abgassonde 20 erhält die Vorrichtung 26 zur Λ-Regelung unmittelbar über eine Leitung 27·

Eingangssignale der Korrekturstufe 14 bilden neben dem Ausgangssignal der Impulserzeugerstufe 12 das Ausgangssignal des Gebers 22 für Brennkraftmaschinentemperatur, ein Ausgangssignal des Schwellwertschalters 24 sowie das Ausgangssignal

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der Vorrichtung 26 zur -Regelung.

Das Verknüpfungsglied 25 stellt ein ODER-Gatter dar und es gibt dann ein negatives Signal ab, wenn die Sondenbereitschafts-Erkennungsstufe 21 zum Zeichen der Sondenbereitschaft ein negatives Signal abgibt und ebenfalls am Ausgang des Schwellwertschalters 24 ein negatives Signal als Zeichen einer Betriebstemperatur höher als der Schwelltemperatur auftritt. Der hysteresebehaftete Schwellwertschalter 24 ist so ausgelegt, daß er bei Starttemperaturen oberhalb etwa 10° C ein negatives Signal abgibt. Liegt die Starttemperatur unterhalb dieses Wertes, so soll der Schwellwertschalter 24 erst dann ein negatives Signal abgeben, wenn der Geber-22 für die Brennkraftmaschinentemperatur einen Wert von etwa anzeigt. Die Anstiegsflanke des hysteresebehafteten Schwellwertschalters 24 liegt bei einem Wert von 10° C. Bei dieser Arbeitsweise des Schwellwertschalters 24 arbeitet die in Figur 1 dargestellte Schaltungsanordnung wie folgt: Bei einer Starttemperatur oberhalb von etwa 10° C gibt das Verknüpfungsglied 25 an seinem Ausgang dann ein negatives Signal ab, wenn die Sonden-Temperatur etwa 250° C erreicht hat. In der Folge wird die Vorrichtung 26 zur 7i -Regelung eingeschaltet, die ihrerseits wiederum über den Eingang 17 auf das elektrische Verhalten der Korrekturstufe 14 einwirkt.

Bei Starttemperaturen unterhalb von etwa 10° gibt der hysteresebehaftete Schwellwertschalter 24 noch kein negatives Ausgangssignal ab und das Verknüpfungsglied 25 schaltet erst dann auf einen negativen Wert an seinem Ausgang, wenn neben einer Sondentemperatur von etwa 250° C, die durch die Sondenbereitschafts-Erkennungsstufe 21 erfaßt wird, auch die Temperatur der Brennkraftmaschine einen Wert von etwa 50° erreicht hat.

So lange das Verknüpfungsglied 25 noch kein negatives Signal abgibt, gibt die Vorrichtung 26 zur λ.-Regelung ein konstantes

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Signal ab und zwar in der Höhe₃ die den Mittel des Regelbereichs entspricht. Dies ist im Normalfall der Ausgangswert der Vorrichtung 26 zur Λ-Regelung für den Tl -Wert = 1. Der konstante Ausgangswert der Vorrichtung 26 zur \ -Regelung hat eine Steuerung des Luft-Kraftstoff-Gemisehes unabhängig von der Abgaszusammensetzung zur Folge. Zwar ist die Abgaszusammensetzung zu Beginn des Betriebes der Brennkraftmaschine bis zum Einschalten der Vorrichtung 26 zur /!.-Regelung nicht optimal ₃ doch hält sich der Fehler infolge der Steuerung auf den 7l-Wert = 1 in Grenzen und der Beginn der Regelung nach Erreichen der vorgegebenen Temperaturen liegt bei keiner allzu großen Regelabweichung.

Die Korrekturstufe 14 erhält über ihren Eingang 15 direkt ein Signal vom Geber 22 für die Brennkraftmaschinentemperatur. Dies dient einer Warmlaufkorrektur, d.h. das Gemisch wird bei kalter Brennkraftmaschine stark angereichert und mit zunehmender Erwärmung der Brennkraftmaschine wird diese Anreicherung auf den Wert Null zurückgenommen.

Bei der Luftmengenmessung entsteht ein Temperaturfehler über die Änderung des spezifischen Luftgewichts bei unterschiedlicher Ansauglufttemperatur. Dieser Fehler wird bei Funktion deriV-Regelung ausgeregelt. Es ist daher wünschenswert, den Fehler bei tieferen Ansauglufttemperaturen durch eine zusätzliche Anreicherung zu korrigieren. Diese zusätzliche Anreicherung wird mit Hilfe des Ausgangssignals des Schwellwertschalters 24 und über den Eingang l6 der Korrekturstufe l4 vorgenommen. Die Größe des Anreicherungsfaktors müßte theoretisch temperaturabhängig sein₃ doch lassen sich auch bei einem Mittelwert über den ganzen Temperaturbereich gute Ergebnisse erzielen.

Die Verarbeitung eines Signales vom Startsignalgeber 28 im Schwellwertschalter 24 dient zur Verminderung von möglichen Störungen während der Startphase. Bekanntlich treten während

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dieser Startphase infolge der starken Belastung der elektrischen Anlage verstärkt Störungen auf, die es gegenüber den Stufen zur Bildung der Einspritzzeit zu unterdrücken gilt. Ein gangbarer Weg dabei ist die Simmulation einer hohen Temperatur während des Startvorgangs, was deshalb keine Auswirkungen auf die Vorrichtung 26 zur PL -Regelung hat, weil die Aufheizzeit der Abgassonde 20 bis zum Erreichen der Betriebstemperatur in der Regel wesentlich länger andauert als der eigentliche Startvorgang und die Vorrichtung 26 während der Startphase somit ohnehin im Steuerbereich der Ά. -Regelung arbeitet.

In Figur 2 ist die Dauer der Einspritzimpulse ti über der Temperatur des Kühlmittels aufgetragen. Erkennbar ist die bei tiefen Temperaturen relativ hohe Einspritzzeit, während ab etwa 60° C eine Anreicherung des Kraftstoff-Luft-Gemisches entfällt. Die zusätzliche Anreicherung zur Beseitigung des Ansauglufttemperaturfehlers zeigen die ausgezogenen, gestrichelten und strichpunktierten Kurven sowie die Pfeile in Figur Bei einer Starttemperatur unterhalb 10° C wird eine erhöhte Anreicherung vorgenommen, die bei der anschließenden Erwärmung des Motors auch über den Grenzwert von 10 C hinaus andauert bis zu etwa 50 C. Oberhalb dieses Temperaturwertes wird auf die Warmlauf-Grundfunktion umgeschaltet. Infolge der Hysterese wird diese Warmlauf-Grundfunktion in Richtung kühlere Temperaturen bis zum Grenzwert von 10 durchlaufen, und unterhalb dieses Wertes wird wieder auf die erhöhte Anreicherung umgeschaltet. Bei Starttemperaturen oberhalb von 10° C wird bereits zu Beginn eine Anreicherung nach der Warmlauf-Grundfunktion gewählt. Zweck der erhöhten Anreicherung ist es, dem Brennraum der Brennkraftmaschine möglichst schnell ein zündfähiges und optimales Gemisch bereitzustellen und damit möglichst schnell den Anteil an schädlichem Abgas zu verringern, sowie die Laufruhe zu erhöhen. Wie bereits erwähnt, wird der Wert der zusätzlichen Anreicherung so gewählt, daß der durch die Temperaturwerte der Ansaugluft hervorgerufene

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Fehler im Mittel korrigiert wird. Beim Starten oberhalb einer Brennkraftmaschinentemperatur von 10° C ist diese zusätzliche Anreicherung nicht wirksam, denn hier ist aus Abgasgründen wieder eine geringere Warmlaufanreicherung erwünscht.

Figur 3 zeigt ein detailliertes Schaltbild des Schwellwertschalters 24. Wesentlichster Bestandteil des Schwellwertschalters 24 ist ein Differenzverstärker 40, dessen Plus-Eingang über einen Widerstand 4l mit dem Geber 22 für die Brennkraftmaschinentemperatur gekoppelt ist. Mitgekoppelt ist der Differenzverstärker 40 über einen veränderbaren und die untere Temperaturechwelle bestimmenden Widerstand 42. Vom Plus-Eingang des Differenzverstärkers 40 liegt ferner eine Parallelschaltung aus einem Kondensator 43 und einem Widerstand 44 an einer Hasseleitung 45 und schließlich führt eine Reihenschaltung aus einem Widerstand 46 und einer Diode 47 zum Ausgang des Start-Signalgebers 28. Dieser Startsignalgeber 28 gibt während des Startvorganges ein negatives Signal ab und verschiebt deshalb das Potential am Plus-Eingang des Differenzverstärkers 40 nach Minus, was einer hohen Brennkraftmaschinentemperatur entspricht. Am Minus-Eingang des Differenzverstärkers 40 ist der Mittelabgriff eines zwischen den Spannungsversorgungsleitungen angeschlossenen Spannungsteilers aus den Widerständen 48 und 49 angeschlossen, wobei der veränderbare Widerstand 49 die obere Temperaturschwelle des Schwellviertschalters 24 bestimmt. Zwischen den beiden Eingängen des Differenzverstärkers 40 liegt ein Kondensator 50 und vom Ausgang dieses Differenzverstärkers 40 führt je eine Diode 51 und 52 zum Verknüpfungsglied 25 und zum Eingang 16 der Korrekturstufe 14.

Wesentlich an der vorstehend beschriebenen Erfindung ist das Einschalten der /L-Regelung abhängig von zwei Temperaturschwellwerten, die sich einmal aus der Sondenbetriebsbereit-

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schaft ergeben und zum anderen aus einem bestimmten Wert der Brennkraftmaschinentemperatur. Als besonders vorteilhaft hat sich die Ausgestaltung des Schwellwertschalters 2Ά mit einer Hysterese erwiesen^ die jedoch je nach Auslegung des gesamten Einspritzsystems auch entfallen kann.

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Claims

30.1.1978 Mü/Kö 2bÜbBUb

ROBERT BOSCH GMBH, 7000 Stuttgart 1

Ansprüche

Q Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine mit einer Kraftstoffversorgungsanlage und einer Vorrichtung zur Regelung des Kraftstoff-Luft-Gemisches auf einen bestimmten Wert (Λ-Regelung), bei dem die der Brennkraftmaschine zuzuführende Kraftstoffmenge abhängig von Signalen der Drehzahl und der Last₃ insbesondere des Luftdurchsatzes im Ansaugrohr, sowie der Abgaszusammensetzung geregelt wird und die Λ. -Regelung abhängig von der Temperatur der Abgassonde arbeitet, dadurch gekennzeichnet, daß als zusätzliches Schaltkriterium für die Vorrichtung (26) zur 7l -Regelung das Erreichen einer bestimmten Brennkraftmaschinentemperatur herangezogen wird.
2. Verfahren nach Anspruch I₃ dadurch gekennzeichnet, daß das von der Brennkraftmaschinentemperatur abhängige Ein- und Ausschalten der Vorrichtung (26) zur ^--Regelung von der oder den Schwellen eines insbesondere eine Hysterese aufweisenden Schwellwertschalters bestimmt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Starttemperaturen unterhalb eines bestimmten Wertes die Erwärmung der Brennkraftmaschine eine Temperatur von vorzugsweise 50 bis 85° erreicht haben muß, um den Einschaltpunkt der

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Vorrichtung (26) zur Α-Regelung von der Abgassonden-Temperatur abhängig zu machen.
4. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3₃ dadurch gekennzeichnet j daß das Einschalten der Vorrichtung (26) zur /L -Regelung oberhalb einer Sondentemperatur von etwa 250° C erfolgt.
5· Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine zusätzliche Anreicherung des Kraftstoff-Luft-Gemisches abhängig vom Ausgangssignal des Schwellwertsehalters

(24) vorgenommen wird.
6. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5₃ mit Gebern für die Drehzahl und die Last, insbesondere den Luftdurchsatz im Ansaugrohr, einer

Kraftstoffzurceßden Gebern nachgeschalteten signal-Erzeugerstufe sowie einer Vorrichtung zur Λ-Regelung des Kraftstoff-Luft-Gemisches, dadurch gekennzeichnet, daß eine Sondenbereitschafts-Erkennungsstufe (20) und ein Geber (22) für die Brennkraftmaschinentemperatur vorhanden sind, dem Geber (22) ein Schwellwertschalter (24) nachgeschaltet ist und einem Verknüpfungsglied

(25) vor einem Eingang der Vorrichtung (26) zur /^.-Regelung die Ausgangssignale von Sondenbereitschaftserkennungsstufe (21) und Schwellwertschalter (24) zuführbar sind.
7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß

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der Schwellwertschalter (24) eine Hysterese aufweist.
8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltpunkte des hysteresebehafteten Schwellwertsehalters (24) vorzugsweise bei 10° C und 50° C bzw. 85° C liegen.
9· Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Verknüpfungsglied (25) die Punktion eines logischen ODER-Gatters aufweist.
10. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal des Schwellwertsehalters (24) einer Korrekturstufe (14) für das Ausgangssignal der Impulserzeugerstufe (12) zuführbar ist.
11. Einrichtung nach vorzugsweise Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusammensetzung des Kraftstoff-Luft-Gemisches während der Warmlaufanreicherung abhängig vom Ausgangssignal des Schwellwertsehalters (24) ist.
12. Einrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkraftmaschinentemperatur über die Kühlmittel-, Sehmiermittel- bzw. Zylinderkopftemperatur erfaßbar ist.

13· Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß während des Startvorganges das Ausgangssignal des Schwellwertsehalters (24) auf einen bestimmten Wert setzbar ist.

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