DE2830645A1

DE2830645A1 - Elektronisches brennstoffeinspritzsystem fuer brennkraftmaschinen, insbesondere kraftfahrzeugmaschinen

Info

Publication number: DE2830645A1
Application number: DE19782830645
Authority: DE
Inventors: David G Luchaco
Original assignee: Bendix Corp
Current assignee: Bendix Corp
Priority date: 1977-07-18
Filing date: 1978-07-12
Publication date: 1979-02-01
Also published as: GB2001184A; JPS5422023A; US4174681A; SE7807935L; ES471825A1; FR2398187A1; IT7825646A0; GB2001184B; IT1097224B; CA1105590A

Description

THE BENDIX COEPOEATIOU, Executive Offices, Bendix Center, Southfield, Michigan 480?5, USA

Elektronisches Brennstoffeinspritzsystem für Brennkraftmaschinen, insbesondere Kraftfihraeugmaschinen.

Be s ehr e ibung

Die Erfindung "betrifft ein elektronisches Brennstoffeinspritzsystem für Brennkraftmaschinen, wie beispielsweise Kraftfahrzeugmaschinen, bei welchem die Brennstoffströmung in die Maschine durch Veränderung des ÖffnungszextIntervalls der Einspritzvorrichtungen durch Steuerung der Länge oder Dauer von elektrischen Impulsen, die den magnetisch betätigten Einspritzvorrichtungen zugeführt werden, geregelt wird., Diese Öffnungsperioden der Einspritzvorrichtungen sind mit dem Betriebszyklus der Maschine synchronisiert und zwar mit Hilfe von Triggerimpulsen, die auf den Betrieb der Maschine abgestimmt sind. _Die Triggerimpulse werden typischerweise durch Schaltermittel erzeugt, wie beispielsweise Zungenschalter im Verteiler.

Bei hohen Druckwerten im Ansaugrohr der Maschine und bei entsprechenden Drehzahlbedingungen müssen die Einspritzvorrichtungen für die längste Periode offengehalten werden, um die erforderliche maximale Brennstoffströmung vorzusehen. Um eine Qualitätsabnahme bei Bedingungen entspitefreftd. einer geringen Brennstoff strömung zu vermeiden, wird die Periode der maximalen Öffnungszeit der Einspritzvorrichtung in der Größenordnung von 10

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Millisekunden gehalten.

Bei hochqualifizierten Maschinen sind Drehzahlen der Maschine in der Nähe von 800 Umdrehungen pro Minute durchaus möglich. Dort, wo Einspritztriggerimpulse abwechselnd zwei Gruppen von Zylindern zugeführt werden, entspricht dies einem Einspritzimpuls, der alle 7, 5 Millisekunden erzeugt wird. Da der Impulsgenerator von den Gruppen gemeinsam verwendet wird, ist es nicht ratsam, sich überlappende Impulse bzw. Impulsbreiten zu erzeugen. Wenn ein Einspritztriggerimpuls empfangen wird, bevor ein Einspritzimpuls beendet wurde (d.h. 7,5 Millisekunden Impulsintervallbreite bei 10 Millisekunden Impulslängen), kann der entstehende Impuls unmitelbar beendet werden und die gegenüberliegende Einspritzvorrichtungsgruppe kann einen Triggerimpuls empfangen. Dies führt jedoch zu einer Reduzierung (mageren Brennstoffströmung) des Brennstoffs, da die Einspritzvorrichtungen jetzt nur 7,5 Millisekunden anstatt 10 Millisekunden geöffnet werden, wobei die letzteren 10 Millisekunden für eine gute Qualität erforderlich sind.

Eine Lösung dieses Problems wurde bereits vorgeschlagen und sie besteht darin, anstatt den Brennstoff in zwei Gruppen einzuspritzen unter bestimmten Bedingungen entsprechend auch einer hohen Drehzahl,Mittel anzuwenden, um die Einspritzung bei allen Zylindern gleichzeitig vorzunehmen.· Dadurch wird die Möglichkeit geschaffen, die Trigger-impulse nur mit der Hälfte der Frequenz oder nur einmal alle 15 Millisekunden zuzuführen. Dadurch wird die Möglichkeit geschaffen, die erforderliche 10-Millisekunden-Impulsbreite vollständig vorzusehen, bevor der nächste Triggerimpuls ankommt. Gleichzeitig ist dabei jedoch die Einspritzanordnung nicht zufriedenstellend bei niedrigen Drehzahlen der Maschine und »ar aufgrund der Abgasvorschriften, den Fahreigenschaftsproblemen im Übergangsbereich und aufgrund einer

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Zün d ke r ζ enb e feuchtung aufgrund der Einspritzung durch offene Einlaßventile. Das bevorzugte Verfahren, den Betrieb zu steuern, besteht daher darin, die zuvor erläuterte Zweigruppeneinspritzung zu realisieren, wobei auch Mittel vorgesehen sind, unter bestimmten Bedingungen entsprechend hohen Drehzahlen auf eine gleichzeitige Einspritzung um-zuschalten. In der US-PS 3 724 431 ist ein System beschrieben, bei welchem von einem Zweigruppenbetrieb auf einen gleichzeitigen Betrieb und umgekehrt umgeschaltet wird und zwar mit Hilfe einer Betätigung eines Schalters, der einfach auf die abgetastete gegebene Betriebsdrehzahl der Maschine anspricht. Obwohl dies zu einem annehmbaim Betrieb führt, ist das System jedoch mit bestimmten spezifischen Nachteilen behaftet. Da die Impulsbreite jedes Einspritzimpulses in Abhängigkeit von den Druckwerten im Ansaugrohr der Maschine, der Kühlmitteltemperatur usw. schwankt, führt eine Maschinendrehzahl; bei welcher die Zweigruppenanspritzimpulse eine solche Länge bzw. Dauer erreichen, daß das Zeitsteuerungsproblem, wie es zuvor erläutert wurde, erreicht wird, zu einer beträchtlichen Veränderung. Das umschalten in einen gleichzeitigen Einspritzbetrieb bei Drehzahlen der Maschine, die sehr viel niedriger liegen als dies erforderlich ist, kann zu bestimmten Abgasproblemen, Pahreigenschaftsproblemen im Obergangsbereich usw. führen, wie diese zuvor angesprochen wurden. Ein weiterer Gesichtspunkt bei dieser Betriebsweise, bei welcher ein Übergang aus dem Zweigruppeneinspritzbetrieb in den gleichzeitigen Einspritzbetrieb erfolgt, besteht einfach darin, daß als Ergebnis des Betriebes eines einzelnen auf Drehzahl ansprechenden Schalters die Gefahr einer Schwingung besteht und zwar einer Schwingung zwischen den zwei Betriebsarten bei Betriebsbedingungen, die nahe bei der Schaltschwelle gelegen sind.

Um die zuvor angesprochenen Probleme zu beseitigen, wurde von der Anmelderin ein System entwickelt, bei welchem die Umschal -

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tung aus dem Zweigruppeneinspritzbe trieb in den gleichzeitigen Einspritzbetrieb und aus dem gleichzeitigen Einspritzbetrieb in den Zweigruppeneinspritzbetrieb auf der Grundlage eines Tastverhältnisses erfolgt. Der Betrieb bei niedrigen und mäßigen Drehzahlen erfolgt auf der Grundlage der Zweigruppeneinspritzung. Dabei werden zwei Folgen von Zeitsteuer- oder Triggerimpulsen erzeugt, wobei in jeder dieser Folge Impulse direkt proportional zur Drehzahl der Maschine erzeugt werden und wobei die Impulse zeitlich abwechseln. Die Triggerimpulse leiten Einspritzimpulse ein, die dann bewirken, daß der Brennstoff in das Ansaugrohr oder die Ansaugrohre der Maschine eingespritzt wird. Die Impulsbreite oder -dauer der Einspritz impulse sind mit den Betriebsbedingungen der Maschine veränderlich, wie dies zuvor erläutert wurde und bei einer bestimmten Bedingung entsprechend einer hohen Drehzahl und Leistungsanforderung nimmt die Breite (oder Länge) des Einspritzimpulses derart zu, daß er sich bis in die Zeitperiode erstreckt, in welcher der der Abwechslungsfolge entsprechende an- "' dere Einspritz impuls eingeleitöb werden muß. Das Schaltersystem spricht auf das Auftreten eines Triggerimpulses von der zweiten Gruppe an, bevor ein Impuls der ersten Gruppe beendet wird und schaltet dann auf gleichzeitige Einspritzung um. Während der gleichzeitigen Einspritzung spricht das Schaltaystem auf die Triggerimpulse einer Gruppe an und ignoriert den anderen, wobei die Auswahl der Gruppe davon abhängig ist, welcher Triggerimpulerzeugt wird, bevor das normale Ende des Exnspritaimpulses bzw. dessen Dauer auftritt. Das System führt dann die Impulse tormäßig gesteuert von einem Computer zu beiden Gruppen zum gleichen Zeitpunkt, so daß also alle Einspritzvorrichtungen gleichzeitig geöffnet werden.

Um von der gleichzeitigen Einspritzung zurück auf den Zweigruppenbetrieb zu schalten, sind Mittel vorgesehen, um das Tastverhältnis der Ausgangsgröße der Hauptcomputerschaltung festzustel-

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len. Der Computer arbeitet in solcher Weise, daß er die richtige Länge des Ausgangsimpulses für jeden Triggereingangsimpuls erzeugt. Wenn der Computer getriggert wird, bevor er einen richtigen Ausgangsimpuls vollständig erzeugt hat, stellt er sich selbst zurück und fängt damit an, einen neuen Ausgangs impuls zu erzeugen. Wenn daher die Triggerimpulse schneller aufeinanderfolgen als der Computer die richtigen Ausgangsimpulse erzeugen kann, so erzeugt der Computer effektiv eine kontinuierliche Ausgangsgröße oder eine Impulsfolge mit einem Tastverhältnis von 100 %. Wie zuvor dargelegt wurde, wird dann, wenn ein Überlappungszustand auftritt, die Zahl der Triggerimpulse pro Zeiteinheit auf die Hälfte reduziert. Nimmt man an, daß die Impulsbreite konstant bleibt, so fällt das Tastverhältnis auf 50 % ab und &s System arbeitet in dem gleichzeitigen Einspritzbetrieb. Es ergibt sich somit, daß jedesmal dann, wenn das Tastverhältnis unter 50 % abfällt, welches während des Betriebes entsprechend dem gleichzeitigen Einspritzvorgang festgestellt wird, es sicherer ist, auf die Zweigruppeneinspritzung umzuschalten, da das resultierende Tastverhältnis kleiner als 100 % ist. Um eine Sicherheit gegen eine Systemschwingung zwischen dem Zweigruppeneinspritzbetrieb und dem gleichzeitige! Einspritzbetrieb zu erreichen, wird das System so eingestellt, daß es auf den Zweigruppeneinspritzbetrieb zurückschaltet, wenn das festgestellte Impulstastverhältnis während dfes gleichzeitigen Einspritzbetriebes auf 40 % abfällt. Die 10 %-Hysterese ist ausreichend, um eine Schwingung zwischen den zwei Betriebsarten bei Betriebsbedingungen zu verhindern, die nahe bei der Schaltschwelle gelegen sind.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Hinweis auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

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Figur 1 ein schematisches Blockschaltbild eines Einspritzimpuls-Zeitsteuersystems für ein Brennstoffeinspritzsystem mit Merkmalen nach der Erfindung;

Figur 2 eine Beine von grafischen Darstellungen, welche die Zeitsteuerdiagramme der Wellenformen wiedergeben, die "bei verschiedenen Punkten in Figur 1 während des Betriebes des Einspritzsystems auftreten;

Figur 3 ein schematisches Blockschaltbild einer Ausführungsform entsprechend einer abgewandelten Version des Systems der Figur 1; und

Figur 4 ein schematisches Blockschaltbild einer noch weiteren abgehandelten Ausführungsform des Systems nach Figur 1.

Gemäß Figur 1 ist ein Paar von Schaltern 10 und 12 gezeigt, die normalerweise in dem Maschinenantriebsverteiler der zugeordneten Maschinen eingebaut sind. Die Schalter 10 und 12 werden mit Hilfe eines rotierenden Magneten betätigt, der mit der Verteilerwelle gedreht wird und sie sind im Abstand auf gegenüberliegenden Seiten eines Kreises um 180° versetzt angeordnet. Da die Verteilerwelle sich mit der Hälfte der Drehzahl der Kurbelwelle dreht, wird einer der Schalter 10 oder 12 bei oeöer Umdrehung der Kurbelwelle betätigt oder erregt, wobei sich die Schalter dabei mit den Umdrehungen abwechseln« Jede Schließung des Schalters, ob es sich nun um den Schalter 10 oder 12 handelt, bewirkt, daß ein negativ verlaufender Triggerimpuls erzeugt vrird. Diese Impulse sind durch die Wellenformen a und b der Figur 2 wiedergegeben, wobei zu erkennen ist, daß sie sich zeitlich abwechseln. Die Impulse a des Schalters 12 gelangen auf eine Leitung 13 an den set-Anschluß einer Sperrschaltung in Form eines

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Multivibrators 14 und auf eine Leitung 16 zu einem Eingangsanschluß eines ODER-Glieces 19, dessen Ausgang mit dem reset-Anschluß einer zweiten Sperrschaltung (latch circuit) oder Multivibrator 20 verbunden ist. In ähnlicher Weise führt die Leitung 18 die Impulse b (Eigur 2) vom Schalter 10 zu dem set-Anschluß des Multivibrators 20 und eine Leitung 22 führt diese Impulse zu einem ODER-Glied 24, dessen Ausgang mit dem Rückstellanschluß des Multivibrators 14 verbunden ist. Der negativ verlaufende Impuls auf der Leitung 13 führt zu einer positiv verlaufenden Ausgangsgröße am Anschluß Q des Multivibrators 14 (Kurve c, Pigur 2), der auch über eine Leitung 66 mit einem UND-Glied 25 verbunden ist. Dieser positive oder spannungsmäßig hohe Ausgang verhindert. das Abgeben einer Ausgangsgröße aus dem UND-Glied 25· Der gleiche Impuls b, der am Eingang des ODER-Gliedes 19 erscheint, gelangt zum Rückstellanschluß des Multivibrators 20, wo er bewirkt, daß der Multivibrator eine negativ verlaufende oder spannungsmäßig niedrige Ausgangsgröße c¹ am Anschluß Q erzeugt. Wenn das Signal c¹ negativ wird, so gelangt dieses negative Signal über die Leitung 68 zu einem Eingang des OITD- Gl ie des 26. Das Signal wird auch mit Hilfe einer Kapazität 28 differenziert und gelangt zu einer Klemmschaltung, die aus einem Widerstand 30 und einer parallelgschalteten Diode 32 besteht, die an eine positive Spannungsquelle angeschlossen sind. Die Klemmschaltung be-·. wirkt, daß die positiv verlaufende Spannungsspitze beseitigt wird, die ansonsten am Eingangsanschluß eines NAND-Gliedes 34 erscheinen würde und auch am Eingangsanschluß eines ODER-Gliedes 38« Der differenzierte scharf verlaufende Zeitsteuerimpuls d dient, nachdem er durch das ODER-Glied 38 hindurchgelangt ist, dazu,-die Einspritzimpulse h vom Impulsbreitecomputer 40 einzuleiten. Die Bmte (oder Länge) der Impulse h, die von dem Impulsbreite computer 40 vorgesehen werden, wird durch den Rechner 40 aus den Eingangssignalen bestimmt, die Werte einer Zahl von Maschinenbetriebsbedingungen wiedergeben.

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ORIGINAL INSPECTED

Die Einspritzimpulse Ii gelangen zu den NAND-Gliedern 33 und 34, zu einer Integrierschaltung mit dem Reihenwiderstand 42 und einer Kapazität 44, die mrfc Masse oder Erde verbunden ist, welche eine Pegeldetektorschaltung 46 speist, und auch auf eine Leitung 48, die Verbindungen mit Eingangsanschlüssen jedes der zwei NAND-Glieder 50 und 52 hat.

Wenn der Schalter 10 geschlossen wird, so ist die Betriebsweise analog zu der zuvor in Verbindung mit dem Schalter 12 beschriebenen Betriebsweise. Der negativ verlaufende Impuls auf der Leitung 18 stellt den Multivibrator 20, wobei der Anschluß Q auf einem positiven Potential gehalten wird, und wobei verhindert wird, daß irgendein Zeitsteuerimpuls entweder das NAND-Glied 34 oder das ODER-Glied 38 erreicht. Der nämliche, dem Eingangsanschluß des ODER-Gliedes 24 zugeführte Impuls stellt auch den Multivibrator 14 zurück und bewirkt, daß ein negativverlaufender Impuls c an seinem Anschluß Q erscheint. Dieser Impuls wird in einer Differenzier- und Klemmschaltung differenziert, welche aus einer Kapazität 27, einem Widerstand 5^ und einer Diode 56 besteht, die mit einer positiven Spannungs quelle verbunden ist. Der Widerstand 54 und die Diode 56 beseitigen die positiv verlaufende S^annungsspibze oder den zuvor erläuterten scharfen Impuls. Der resultierende scharf verlaufende und negativ gerichtete Zeitsteuerimpuls j gelangt zu dem NAND-Glied 33 und zu dem ODER-Glied 38, wo er einen neuen Einspritz impuls einleitet, der zu den NAND-Gliedern 35 und p4, der Integrierschaltung 42, 44 und über die Leitung 48 zu den NAND-Gliedern 50 und 52 gelangt. Da das System mit einer Reihe von negativ verlaufenden Zeitsteuerimpulsen arbeitet, sind auch die Einspritzimpulse negativ gerichtet und sind am Ausgang des Computers 40 als "Einspritz¹¹- oder "Nichteinspritz^tl-Impulse bezeichnet. -

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Die integrierten "Nichteinspritz^Impulse gelangen zu dem Pegeldetektor 46, in welchem sie die normalerweise positive Ausgangsspannung der Schaltung 46 reduzieren. Der Pegeldetektor erzeugt nur dann eine Ausgangsgröße, wenn jeder "Nichteinspritz^w-Impuls 40 % oder weniger des Tastverhältnisses entspricht. Bei Tastverhältnissen oberhalb 40 % erfolgt keine Ausgangsgröße aus dem Pegeldetektor 46.. Das Ausgangspegel signal erscheint am Eingang jedes der zwei ODER-Glieder 58 und 60, die mit den Rückstellanschlüssen eines Paares von zusätzlichen Sperrschaltungen in Form von Multivibratoren 62 und 66 jeweils verbunden sind, wo sie bewirken, daß die Multivibratoren derart zurückgestellt werden, daß die Ausgangsgröße an deren Anschluß Q auf einen niedrigen Spannungswert fallen. Diese Ausgangsgröße entsprechend einem niedrigen Spannungswert der Multivibratoren 62 und 66 erscheint an den zwei Eingangsanschlussen eines NOR-Gliedes 78, welches dann eine spannungsmäßig hohe Ausgangsgröße erzeugt, die einem von zwei Eingangsanschlüssen jedes UND-Gliedes 25 und 26 zugeführt wird. Dort, wo also ein negativ verlaufender Impuls bei c erscheint, wird dieser über die Leitung 66 zum gegenüberliegenden Eingangsanschluß des UND-Gliedes 25 übertragen und da sich ein Eingangsanschluß auf einem vergleichsweise hohen Spannungswert befindet, und der andere auf einem niedrigen Spannungswert befindet, liegt an dem NAND-Glied 50 eine nidrige Ausgangsgröße an. Da das "Nichteinspritz"-Signal ebenfalls spannungsmäßig niedrig liegt und auch ein Verzögerungsbefehl gegeben wurde, liegt daher das VerzögerungssLgnal spannungsmäßig niedrig und das NAND-Glied 50 leitet einen Einspritz impuls weiter, um die Gruppe I der Brennstoff einspritzvorrichtungen zu betätigen. Zu diesem Zeitpunkt wird der hohe Spannungswert, der bei c¹ erscheint und auf der Leitung 68 zu einem der Eingänge des UHD-Glieds 26 geleitet wird, mit dem Eingang vom NOß-Glied 78 kombiniert, um die spannungsmäßig hoch liegende Ausgangsgrösse des Gliedes 26 zu erzeugen, die effektiv jegliche Ausgangs-

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größe aus dem NAND-Glied 52 sperrt.

Die Betriebsweise ist nun vollständig analog, wenn der Schalter 12 negatives Potential erreicht und eine niedrige Spannung auf die Leitung 16 aufdrückt, wobei effektiv der Multivibrator. 20 zurückgestellt wird und eine naaüLrige Spannung bei c¹ erzeugt wird und ein spitzer negativ verlaufender Zeitsteuerimpuls d erzeugt wird. Die niedrige Spannung auf der Leitung 68 befriedigt das UND-Glied 26 nicht, welches daher eine spannungsmäßig niedrige Eingangsgröße für das NAND-Glied 52 erzeugt. Da erneut das "Nichteinspritz^ll-Signal ebenfalls aus einer spannungsmäßig nxedrigen Ausgangsgröße besteht, führt dies in Verbindung mit dem Fehlen eines Verzögerungssignals zu einem spannungsmäßig hohen Ausgangsimpuls aus dem NAND-Glied 52 zu der Gruppe II der Einspritzvorrichtungen.

Aus der vorangegangenen Beschreibung läßt, sich erkennen, daß die Zeitsteuerimpulse in abwechselnden Zeitperieden bei den NAND-Gliedern 33 und 34 anlangen, wie dies durch die Kurven d und j der Figur 2 veranschaulicht ist. Jeder der Impulse d und j leitet einen Einspritzimpuls vom Conpiter 40 ein. Solange die Maschine im nxedrigen Leistungsbetrieb oder dem normalen Betrieb arbeitet, werden die Exnsp ritzimpulse zusammengefaßt, bevor der nächste Zeitsteuerimpuls eines der NAND-Glieder 33 oder 34 erreicht; daher hat keines dieser Glieder irgendeine Ausgangsgröße und die Betriebsweise entspricht der zuvor erläuterten Betriebsweise. Mit zunehmend größer werdenden Ausgangs-Anforderung an die Maschine erzeugt der Impulsbreite-Computer immer länger werdende Einspritzimpulse, bis schließlich ein Punkt bei ca. 50 % Tastverhältnis erreicht ist, bei welchem beispielsweise der Zeitsteuerimpuls j bei dem NAND-Glied 23 anlangt, bevor der "Nichteinspritz¹¹-Impuls aus dem Rechner 40 beendet ist. Dies hat zur Folge,-daß das NAND-Glied

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33 einen Aus gangs impuls in Form einer positiv gerichteten Spannungsspitze erzeugt, durch die der Multivibrator 62 gesetzt wird, und daß der Ausgang Q auf einen spannungsmäßig hohen Wert gelangt. Dieses spannungsmäßig hohe Ausgangssignal gelangt zu einem der Eingänge des ODER-Gliedes 60 und von dort zum Bückäbellanschluß des Multivibrators 66, so daß der Multivibrator in dem Rückstellzustand gehalten wird, wobei an sehem Anschluß Q eine spannungsmäßig niedrige Ausgangsgröße ansteht. Zur gleichen Zeit gelangt diese spannungsmäßig hohe Ausgangsgröße des Multivibrators 62 zurück über eine Leitung 74- zum Eingang des ODER-Gliedes 24, wo diese Ausgangsgröße die Bückstellung des Multivibrators 14 verhindert und dadurch der Anschluß Q auf einem spannungsmäßig hohen Ausgangswert gehalten wird, der die Impulse "b" vom Schalter 10 blockiert. Die hohe Ausgangsgröße am Anschluß Q des Multivibrators 62 gelangt auch zu einem Eingang des NOR- Gliedes 78, wodurch dieses Glied eine niedrige Eingangsgröße für die UND-Glieder 25 und 26 vorsieht. Da dieser Satz von Bedingungen oder Zuständen bei c eine hohe Spannung hervorruft, ist das UND-Glied 25 nicht befriedigt. Seine Ausgangsgröße liegt daher spannungsmäßig tief und das NAND-Glied 50 hat die Möglichkeit, Einspritzimpulse Zuzuführen. Das UND-Glied 26 besitzt ebenfalls eine spannungsmäßig niedrig liegende Ausgangsgröße, da der andere-Eingang über die Leitung her ebenfalls spannungsmäßig niedrig liegt; dadurch wird das NAND-Glied 52 in Bereitschaft gesetzt. Die Impulse ."a" vom Schalter 12 stellen dann die einzigen Zeitsteuerimpulse für die ^l!2sichteinspritz^sl-Impulse dar, die sowohl zum NAND-Glied 50 als auch 52 tormäßig gesteuert werden, so daß in beide Gruppen gleichzeitig eingesprxtzt wird.

Diese Betriebsweise kann noch etwas deutlicher werden, indem mn die verschiedenen Wellenformen der Figur 2 in Betracht zieht. Es sei erwähnt, daß die Einspritzimpulse abwechselnd durch die

differenzierten Impulse db und da eingeleitet werden, wie dies die Kurve k aigt. Diese Impulse werden mit der Zeit länger, welches auf der rechten Seite aufgetragen ist. Der dritte Impuls db wird von dem Einspritz impuls, wie dargestellt, überlappt, so daß eine Triggerausgangsgröße e von- dem NAND-Glied 33 erzeugt wird und der Multivibrator 62 gesetzt wird* so daß seine Ausgangsgröße spannungsmäßig ansteigt, wie dies durch die Wellenform f gezeigt ist. Obwohl der dritte Impuls db überlappt wird, wird er zu einer Eingangsgröße des Computers 40, wodurch der Einspritzimpuls h wieder gestartet wird und fortgesetzt wird, also nicht unterbrochen und wieder gestartet wird, wie dies durch die strichlierten Linien gezeigt ist. Bevor dieser Einspritzimpuls unterbrochen werden kann, wird er erneut durch den dritten Impuls da gestartet, was dann dazu führt, daß der Einspritzimpuls fortgesetzt wird und zwar in einem Ausmaß, welches nahezu 10 Millisekunden ausmacht. Anstatt einer übermäßigen Reduzierung oder Abmagerung, tritt eine bemerkenswerte Überlappang zum Zeitpunkt der Umschaltung auf gleichzeitige Einspritzung auf. Diese Eigenschaft ergibt sich aus den Wellenformen g und i, die in invertierter Form die Einspritzimpulse zeigen, welche den zwei Gruppen zugeführt werden. Es läßt sich erneut erkennen, daß der dritte Impuls db, obwohl er durch den Einspritzimpuls, der durch den früheren Impuls da ausgelöst wurde, überlappt wird, den Rechner 40 zurückstellt und bewirkt, daß dieser einen neuen Einspritzimpuls einleitet, der in die strichliert gezeichnete Zone fällt, die an den Kurven eingezeichnet ist. Es existieren somit verlängerte Einspritzimpulse, die nicht gleichzeitig beginnen, jedoch für beide Gruppen fortgeführt werden und zwar bis zum Ende des Impulses, der durch den dritten Ze it steuerimpuls da eingeleitet wird.

Wenn die Maschine verzögert wird, ist die Spannung auf der Leitung 70 hoch und beide NAND-Glieder 50 und 52 sind gesperrt, wo-

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durch, alle Einspritz impulse "blockiert werden. Nach einer Verzögerung führt das Wiedereinsetzen der Leistung dazu, daß das Einspritzsystem in einer Zwei grupp ene insp ritzung oder gleichzeitigen Einspritzung "betrieben wird, was von dem Exnspritztastverhältnis abhängig ist, welches dann vorliegt. Aufgrund der Sperrung eines der Multivibratoren 62 oder 66 wird mit der gleichzeitigen Einspritzung bis herab zu dem Punkt fortgefahren, bei welehern der Pegeldetektor 46 eine Ehspritzimpulsbreite feststellt, die gleich 40 % oder weniger des Potentialeinspritz-Tastverhältnisses beträgt. Auf diese Weise steht eine 10 %-Hysterese zur Verfügung, um das System daran zu hindern, in Schwingung zu geraten und zwar zwischen einer Zweigruppeneinspritzung und einer gleichzeitigen Einspritzung. Wenn jeder "Nichteinspritz"-Impuls bei 40 % oder weniger liegt, so erzeugt der Pegeldetektor 46 ein Ausgangssignal, wodurch de Multivibratoren 62 und 66 zurückgestellt werden und eine spannungsmäßig niedrig liegende Ausgangsgröße an ihren Ausgangsanschlüssen Q erscheint, durch die ein spannungsmäßig hoher Wert am Ausgang des NOR-Gliedes 78 entsteht und daher ein spannungsmäßig hohes Signal am Eingngsanschluß zu jedem der UND-Glieder 25 und 26 vorgesehen wird. An dieser Stelle ist einer der Impulse c oder c¹ spannungsmäßig hoch und der andere spannungsmäßig niedrig. Dies sperrt eines der NAND-Glieder 50 oder 52 und setzt das andere Glied in den Leitzustand, so daß also mit der Zweigruppeneinspritzung wieder begonnen wird.

Eine abgewandelte Ausführungsform des Systems der Figur 1 ist in Figur 3 veranschaulicht. Bei dieser Ausführungsform sind alle Elemente des Systems in der gleichen Weise wie bei Figur 1 ausgeführt mit Ausnahme der Anordnung in Figur 3, durch die die Integrationsschaltung 42, 44, der Pegeldetektor 46 und die ODER-Glieder 58 und 60 ersetzt werden. In Figur 3 wird das "Nichteinspritz"-Signal aus dem Computer 40 sowohl zu den NAND-Gliedern

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33 und 34 als auch zu den NAND-Gliedern 50 und 52 übertragen und gelangt auch zu einem Univibrator 80, der durch die Vorderflanke des "Nichteinsp ritz "-Impuls es getriggert wird. Die Ausgangsgröße des Multivibrators 80 gelangt zu einem UND-Glied 82 zusammen mit der inversen Größe des "Nichteinspritz"-Signals. Der Multivibrator 80 erzeugt einen Impuls mit einer definierten Länge (oder Dauer), wie dies durch das Zeitsteuerelement gesteuert wird, welches hier als eine Kapazität 84 dargestellt ist. Die Impulsbreite kann dadurch verändert werden, indem man eine sich mit der Drehzahl der Maschine (e ) ändernde Spannung über einen Widerstand 85 dem Univibrator 80 zuführt. Dadurch wird die Möglichkeit geschaffen, daß die Bezugsgröße als Funktion der Maschinendrehzahl veränderlich ist. Die Länge des Ausgangsimpulses des Multivibrators 80 wird so ausgewählt, daß sie einen Impuls mit einem Tastverhältnis von 40 % bildet. Wenn der "Nichteinspritz"-Impuls kürzer wird als ein Tastverhältnis von 40 %, so erzeugt das UND-Glied 82 eine Ausgangsgröße für die Rückstellanschlüsse derMultivibratoren 62 und 66, wodurch die Anschlüsse Q auf einen niedrigen Spannungwert zurückgestellt werden und das System in den Zwei-Gruppen-Einspritzbetrieb zurückkehrt, wie dies an früherer Stelle dargelegt wurde.

Figur 4 zeigt eine dritte Ausführungsform des Systems, bei welchem eine digitale Zähleranordnung dazu verwendet wird, das Tastverhafcnissignal in den Multivibratoren 62 und 66 aufzubauen. Auch hier wird der "Nichteinspritz "-Impuls aus dem Computer 40 auf der Leitung 48 zu den NAND-Gliedern 50und 52 und zu den NANÖ-Gliedern 33 und 34 übertragen, wie dies an früherer Stelle erläutert wurde. Der Impuls gelangt auch zu einem UND-Glied 86, welches an seinem anderen Eingngsanschluß eine Eingangsgröße von einem digitalen Taktgeber epfängt, der aus irgendeinem Saktgebertyp bestehen, kann. Das Taktsignal ist in bevorsugter Heise mit dem Verteiler synchronisiert (um dadurch

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eine drehzahlvariable Bezugsgröße vorzusehen), was auch für die Schalter 10 und 12 zutrifft, oder es kann getrennt vorgesehen werden, sollte jedoch i*¹ jedem Fall eine Frequenz aufweisen, die um ein Vielfaches größer ist von derjenigen der Schalter 10 und 12. Alternativ kann die Zählervoreinstellung und damit die Drehzahlbezugsgröße sich mit der Maschinendrehzahl ändern, um die Drehzahlbezugs zählung gegenüber dem Zählerausgang bzw. Ausgangszählung des Zählers zu verändern und zu vergleichen. Das UND-Glied 86 spricht auf die Vorderflanke des "Nichte inspritz*¹ Impulses an und beginnt damit eine digitale Ausgangsgröße vorzusehen, die aus einer Kette von Impulsen besteht, welche effektiv die Dauer oder Länge des "Nichteinspritz"-Impulses zählen bzw. wiedergeben. Diese Ausgangsgröße gelangt dann zu einem digitalen voreinstellbaren und nach unten zählenden Zähler 88. Der "Nichteinspritz"-Impuls gelangt auch zu einem Voreinstell-Anschluß am Zähler 88 über eine Leitung 90, wobei die Hinterflanke bewirkt, daß der Zähler 88 auf einen Zählschritt voreingestellt wird, der einem Tastverhältnis von 40 % entspricht. Wenn der "Nichteinspritz"-Impuls eine solche zeitliche Dauer besitzt, daß er langer ist als ein Tastverhältnis von 40 %, so wird die voreingestellte Zählung aufgebraucht, es wird jeglicher Überschuß ignoriert und es entsteht keine Ausgangsgröße am "carry"-Anschluß des Zählers 88. Wenn der Zählschritt ein Tastverhältnis kleiner als 40 % der fortwährenden Einspritzung wiedergibt, so wird die voreingestellte Zählung nicht nach unten gezählt_s es verbleibt eine endliche Zählung in deta Zähler und es entsteht an dem "carry"-Anschluß des Zählers 88 eine Ausgangsgröße. Diese Ausgangsgröße stellt erneut die Multivibratoren 62 und 66 zurück, bewirkt eine spannungsmäßig niedrige Ausgangsgröße an deren Anschlüssen Q, so daß das System zurück in die Zweigruppeneinspritzung geschaltet wird, wie an früherer Stelle dargelegt wurde.

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INSPECTS

Wahrend in Figur M- ein UND-Glied 86 gezeigt ist, ist es nun hinsichtlich, der Funktion desselben einzusehen, daß dieses in dem voreinstellbaren Abwärtszähler 88 enthalten ist, derart, daß, solange ein spannungaäßig hohes Signal an seinem Yoreinatellanschluß erscheint, es die voreingestellte Zählung hält und die Takteingangsgröße ignoriert wird. Wenn der "Nichteinspritζ"-Impuls ankommt, beseitigt er diese Bedingung oder Zwang und es wird die Takteingangsgröße empfangen, der Zähler fängt an, abwärts zu zählen und zwar vom voreingestellten Wert aus. Es können auch andere Zähleranordnungen verwendet werden, wie beispielsweise ein lErkömmlicher Aufwärts zähler, dessen Ausgangsgröße mit einer voreingestellten Bezugsgröße in einer digitalen Vergleichsstufe verglichen wM und bei welchem ein Ausfal- " len oder Nichterreichen der voreingestellten Bezugszählung bzw. Zählschrittes dazu führen würde, daß die Multivibratoren 62 und 66 eine Ausgangsgröße erzeugen. Obwohl die Funktionen der Specrschaltungen am Beispiel von Multivibratoren beschrieben wurden, können auch andere Sperrschaltungsanordnungen verwendet werden.

Zusammenfassend schafft die Erfindung ein elektrisches Brennstoffeinspritzsystem mit elektromagnetischen Einspritzvorrichtungen^ die in zwei Gruppen verdrahtet sind und die in abwechselnden Zyklen betätigt werden und zwar während niedriger Drehzahlen oder Fahrgeschwindigkeit und normalem Betrieb. Bei zunehmender Leistungsanforderung schickt der Brennstoffeinspritz-* computer Impulse mit zunehmender Bauer zu den Einspritzvorrichtungen, um diese langer offenzuhalten und um mehr Brennstoff der Maschine zuzuführen. Mit Hilfe von Zungenschaltern werden zwei Folgen von Zeitsteuerimpulsen erzeugt, wobei diese Zungenschalter von dem Verteiler betätigt werden und jeder mit einem Paar von Sperrschaltungen verbunden ist, die Zeitsteuerimpulse über Torsteuervorrichtungen über einen Kanal zu einem Satz von Einspritzvorrichtungen schicken und die Impulse im zweiten Ka-

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nal zum anderen Satz der Einspritzvorrichtungen blockieren. Das nachfolgende Signal vom anderen Zungenschalter führt zu einem Zeitsteuerimpuls in dem zweiten Kanal. Diese ZeitSteuerimpulse werden dem Brennstoffeinspritacomputer zugeführt und leiten die Einspritzimpulse ein, die zu ÜKD-Gliedern gelangen, welche auch die Einspritzimpulse empfangen, Bei hohen Leistungsanfordaungen kann ein E inspritz impuls zeitlich länger werden als der Zeitintervall zwischen den zwei Folgen von Zeitsteuerimpulsen und es wird damit ein Zeitsteuerimpuls τοη einem Einspritzimpuls vom anderen Schalter überlappt. Wenn dies stattfindet, . wird von dem zage ordneten UND-Glied ein Ausgangsimpuls an eine von zwei zusätzlichen Sperrschaltungen geliefert, die dann eine Ausgangsgröße erzeugt, um effektiv ©inen der Kanäle zu blockieren und zusätzliche !Borsteuervorrichtungen zu schalten, so daß beide Kanäle durch die Einspritzimpulse in dem zweiten Kanal gleichzeitig erregt werden können. Die Dauer des Einspritzimpulses wird auch mit Hilfe irgendeiner einer Vielzahl, von beschriet enen Vorrichtungen gemessen und zwar derart, daß dann, wenn die Impulsdauer auf ca. 40 % Tastverhältnis abfällt, eine Ausgangsgröße erzeugt wird, die die zusätzlichen Sperrschaltungen (latch circuits) zurückstellt, um zu bewirken, daß die Schaltungen zurück in den Zweigruppenbetrieb geschaltet werden.

Sämtliche in der Beschreibung erkennbaren und in den Zeichnungen dargestellten technischen Einzelheiten sind für die Erfindung von Bedeutung.

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Claims

B4TEN"MN!4^LTE ^BROSE^D "¹BROSi D-8023 München-Pu!lach, Wiener Str. 2; Tel. (089) 7 93 30 71; Telex 5212M7 bras d; Cable;: «Pcten'.:bus» München

Diplom Ingenieure

Ihr Zeichen: 5^83-.A ^Ta9^: ^. ^U ^978

Yourmt, ' - D-: _vI

THE BEETDIX COEPOBATION, Executive Offices, Bendix Center, Southfield, Michigan 48075, USA

Patentansprüche

Q) Elektrisches Brennstoffeinspritzsystem für eine Brennkraftmaschine, insbesondere Eraftfahrzeugmaschine, mit einer Anzahl von elektromagnetisch betätigten Einspritzvorrichtungen, die elektrisch so verbnden sind, daß sie mehrere unabhängige Einspritzgruppen bilden, die abwechselnd während eines Betriebes entsprechend einer niedrigen Drehzahl eregt werden und bei bestimmten hohen Drehzahlanforderungen und Leistungsanforderungen gleichzeitig erregt werden, und mit einem elektrischen Computer, der auf mehrere Maschineribetriebsbedingungen anspricht, um elektrische Brennstoffeinspritzimpulse mit exakter Dauer zu erzeugen, die erforderlich ist, um den momentanen Brennstoffanforderungen der Maschine zu gaiigen, und mit einem System zur Überführung des Betriebes entsprechend einer abwechselnden Erregung der Einspritzgruppen in eine gleichzeitige Erregung der Gruppen und umgekehrt, dadurch gekennzeichnet, daß die Maschinenantriebseinrichtung (10, 12) mehrere

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ORIGINAL INSPECTED

elektrische Impulsfolgen eraeugt, von denen jede Impulse enthält, welche direkt proportional zur Anzahl der Maschinenumdrehungen sind und wobei Impulse von unterschiedlichen Impulsfolgen zeitlich nicht koinzidieren, daß erste Sperreinrichtungen (14, 20) vorgesehen sind, die so angeschaltet sind, daß sie die Impulsfolgen empfangen und Ausgangssignale erzeugen, durch die eine Einspritzgruppe in Abhängigkeit vom Empfang der Impulse einer Impulsfolge in Bereitschaft gesetzt wird und eine andere Einspritzgruppe gesperrt wird, daß weiter Bifferenziermittel (27, 28) vorgesehen sind, durch die die Impulse zur Bildung von scharfen uder spitzen Zeitsteuerimpulsen differenziert werden und zu einem Computer (40) übertragen werden, um den Start der elektrischen Brennstoffeinspritzimpulse zeitlich zu steuern, daß NAND-Glieder (33, 34) vorgesehen sind, welche die Zeitsteuerimpulse und die elektrischen Brennstoffeinspritzimpulse empfangen, um Ausgangssignale dann zu erzeugen, wenn die Impulse zeitlich koinzidieren, und daß zweite Sperrschaltungen (62, 66) vorgesehen sind, die auf die Aus gangs signale ansprechen und die an die ersten Sperrschaltungen (14, 20) angschaltet sind, um die Zeitsteuerimpulse aus einer der Impulsfolgen zu sperren und um Zeitsteuerimpulse aus einer anderen Impulsfolge für die Zeitsteuerung der Einspritzimpulse für alle Einspritzvorrichtungen zuzuführen.
2. Brennstoffeinspritzsystem nach Anspruch 1, daduch gekennzeichnet, daß die Überführungs- oder Umwsjidltingseinrichtung eine Vergleichseinrichtung (42, 44, 46; 80, 82, 84) 88) enthält, die an den Ausgang des Computers (40) zum Messen der Dauer der Einspritzimpulse angeschlossen ist und um eine Ausgangsgröße zu erzeugen, wenn die jeweiligen Einspritzimpulse ein Tastverhältnis wiedergeben, welches kleiner ist als ein Schwellenwert, weiter ODER-Glieder (58, 60) enthält, die den Ausgang der Vergleichseinrichtung (42, 44, 46) mit den zweiten Sperrschaltnn-

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gen (62, 66) verbinden, um die SeitSteuerimpulse aus der einen Impulsfolge wieder herzustellen und die Betriebsweise in eine solche entsprechend einer abwechselnden Erregung der Einspritzgruppen zurückzuführen.
3. Brennstoffeinspritzsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichseinrichtung (42, 44·, 46) eine Integrierstufe (42, 44) und einen Pegeldetektor (46) enthält.
4. Brennstoff einspritzsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichseinrichtung (80, 82, 84) einen Univibrator (80) enthält, daß an diesen Univibrator ein UND-Glied (82) und ein Zeitsteuerelement (84) angeschaltet ist, der einen Impuls mit definierter zeitlicher Dauer oder Länge erzeugt, die die Einspritzimpulslängen unterhalb des Schwellenwertes wiedergibt.
5. Brennstoff einspritzsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichseinrichtung (88) einen digitalen Taktgeber enthält, der die Einspritzimpulse empfängt, daß eine digitale Zählereinrichtung (88) vorgesehen ist und Zähl impulse von der Taktquelle während des Vorhandenseins von Einspritzimpulsen empfängt, und daß eine Bezugsgrößeneinrichtung vorgesehen ist, die eine Zählung vorgibt, welche die Längen der Einspritzimpulse beim Schwellenwert wiedergibt, mit welcher Zählung die Zählungen der Zählereinrichtung (88) derart verglichen werden, daß die genannte Ausgangsgröße erzeugt wird, wenn die gezählten Impulse die Einspritzimpulslängen unterhalb des Schwellenwertes wiedergeben.
6. Brennstoff einspritzsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Sperrschaltung (14, 20) einen ersten und einen zweiten Multivibrator"(14, 20) enthält, daß erste und

zweite UND-Glieder (25, 26) mit jedem der ersten und zweiten Mültivibratoren (14, 20) jeweils verbunden sind und daß erste und zweite NAND-Glieder (50, 52) Eingangssignale von den ersten und zweiten UND-Gliedern (25, 26) empfangen und mit ersten und zweiten Einspritzgruppen verbunden sind.
7- Brennstoffeinspritzsystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Sperrschaltung (62, 66) einen dritten und einen vierten Multivibrator (62, 66) enthält, die mit UND-Gliedern (25, 26) über ein NOR-Glied (78) verbunden sind, wobei einer der Mültivxbratoren dann arbeiten kann, wenn er ein Signal von einem der NAND-Glieder (33, 34·) empfängt und dann ein Ausgangssignal erzeugt, welches einem der ersten und zweiten Mültivxbratoren (14, 20) zugeführt wird und der eine der Impulsfolgen daran hindert, zu dem NOR-Glied (78) zu gelangen, um beide UND-Glieder (25, 26) außer Bereitschaft zu setzen, derart, daß Brennstoffeinspritzimpulse nur durch die Impulse der anderen Impulsfolge zeitlich gesteuert werden und sowohl das erste als auch das zweite NAND-Glied (50,52) in Bereitschaft gesetzt wird, um eine gleichzeitige Erregung beider Einspritzgruppen vorzusehen.
8. Brennstoff einspritzsystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Maschinenantriebs einrichtung (10., 12) eine erste und eine zweite Schaltereinrichtung (10, 12) enthält, die mit dem ersten und dem zweiten Multivibrator (14, 20) über ODER-Glieder (19, 24) verbunden sind, und daß die ODEE-Giieder (19, 24) auch die Ausgangsgrößen des dritten und vierten Multivibrators (62, 66) empfangen.
9. Brennstoff einspritzsystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß dem ersten und dem zweiten NAND-Glied (50, 52) Signale zugeführt werden, die auf eine Verzögerung der Maschi-

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ne ansprechen bzw. diese anzeigen, und daß die NAND-Glieder (50, 52) außer Bereitschaft gesetzt werden, Ausgangssignale an die Einspritzgruppen abzugeben.

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