DE2929516A1

DE2929516A1 - Kraftstoffzufuhr-steueranordnung fuer mehrzylinder-brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE2929516A1
Application number: DE19792929516
Authority: DE
Inventors: Yoshikazu Hoshi
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1978-07-21
Filing date: 1979-07-20
Publication date: 1980-01-31
Also published as: JPS6024299B2; US4301780A; FR2431610A1; FR2431610B1; DE2929516C2; CA1130415A; GB2026207B; JPS5517606A; GB2026207A

Description

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HITACHI, LTD., Tokyo, Japan

Kraftstoffzufuhr-Steueranordnung für Mehrzylinder-Brennkraftmaschine

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffzufuhr- bzw. Kraftstoffeinspritz-Steueranordnung für eine Mehrzylinder-Brennkraftmaschine und insbesondere eine Kraftstoffzufuhr-Steueranordnung zum Steuern der Kraftstoffverteilung auf die Zylinder einer Brennkraftmaschine, bei der der Kraftstoff über ein einziges Kraftstoff-Einspritzventil zugeführt ist.

Im Kraftstoffzufuhr-System für eine Mehrzylinder-Brennkraftmaschine mit Funkenzündung ist es bisher üblich, ein elektromagnetisches Ventil in der Nähe eines Einlaßventiles für jeden Zylinder vorzusehen, um die Menge des in den zugeordneten Zylinder gespritzten Kraftstoffes durch Steuern der Betriebsdauer des elektromagnetischen Ventiles

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einzustellen, das synchron mit der Drehung der Brennkraftmaschine angesteuert ist. Dieses Kraftstoffzufuhr-System hat den Vorteil, daß die von der Brennkraftmaschine benötigte Kraftstoffmenge, die gewöhnlich von zahlreichen Betriebsparametern der Brennkraftmaschine abhängt, genau gesteuert werden kann, indem eine elektrische Steuereinrichtung verwendet wird, die ganz elektrisch und elektronisch relativ kompakt ausführbar ist, indem die neuesten elektronischen Technologien eingesetzt werden. Jedoch hat diese Kraftstoffzufuhr-Steueranordnung Nachteile hinsichtlich einer komplizierten Leitungsführung und eines hohen Aufwandes, da die elektromagnetischen Kraftstoffeinspritzventile einzeln für die Zylinder vorgesehen werden müssen.

Zur Überwindung dieser Schwierigkeit wurde eine sog. Einpunkt-Einspritzanordnung angeregt, bei der ein einziges elektromagnetisches oder magnetisches Kraftstoffeinspritzventil an einem gemeinsamen, zu mehreren Brennkraftmaschinen-Zylindern führenden Luftansaugteil vorgesehen ist, wobei der Kraftstoff in den Luftansaugteil synchron mit dem Betrieb der Zylinder gespeist und auf die einzelnen Zylinder zusammen mit einem Luftstrom dorthin verteilt wird.

D. h., die Kraftstoffzufuhr zum Luftansaugteil wird z. B. synchron mit der Funkenzündung für den jeweiligen Zylinder eingeleitet und vor dem Zündzeitpunkt des folgenden Zylinders abgeschlossen, und der zugeführte Kraftstoff wird automatisch zusammen mit der Ansaugluft zu dem Zylinder gespeist, der in diesem Augenblick im Ansaughub ist. Bei dieser Kraftstoffzufuhr-Anordnung liegt das größte Problem darin, daß es aufgrund des Unterschiedes in Ausbildung und Länge unter den zu den einzelnen Zylindern führenden Ansaugkanälen und auch aufgrund des Unterschiedes in Dichte und Strömungs-

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geschwindigkeit zwischen dem Kraftstoff und der Luft schwierig ist, eine optimale Kraftstoffverteilung auf die einzelnen Zylinder zu erzielen.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Kraftstoffzufuhr-Steueranordnung für ein 1-Einspritz-Kraftstoffzufuhr-System einer Mehrzylinder-Brennkraftmaschine anzugeben, die die Kraftstoffverteilung auf die einzelnen Brennkraftmaschinen-Zylinder optimieren kann.

Durch die im folgenden verwendeten Angaben "optimale Kraftstoffverteilung", "Optimierung in der Kraftstoffverteilung" od. dgl. soll allgemein zum Ausdruck gebracht werden, daß der Kraftstoff gleichmäßig auf die einzelnen Zylinder einer Mehrzylinder-Brennkraftmaschine verteilt ist. Wenn jedoch ein bestimmter Zylinder eine von den Kraftstoffmengen für die anderen Zylinder verschiedene Kraftstof fmen-r ge benötigt, bedeutet eine "optimale Kraftstoffverteilung" einen Zustand, in dem die Kraftstoffzufuhr zu dem bestimmten Zylinder in einem vorbestimmten Verhältnis zur Kraftstoffzufuhr zu den anderen Zylindern ist. Der zuletzt genannte Fall kann in einem System auftreten, in dem ein Teil des Abgases einer Rückführung unterworfen ist, um die im Abgas enthaltenen Schadstoffkomponenten zu verringern.

Erfindungsgemäß ist zur Lösung der obigen Aufgabe eine Kraftstoffzufuhr-Steueranordnung für eine Mehrzylinder-Brennkraftmaschine vorgesehen, mit

einer ersten Einrichtung zum Betreiben des Kraftstoffeinspritzventiles synchron mit dem Kraftstoff-Ansaughub bei jedem Zylinder, und

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einer zweiten Einrichtung zum Steuern wenigstens einer Größe aus einer ersten Steuergröße, die die Anfangszeit für einen Betrieb des Kraftstoffeinspritzventiles darstellt, und aus einer zweiten Steuergröße, die die Menge des durch das Kraftstoffeinspritzventil eingespritzten Kraftstoffes darstellt, bezüglich wenigstens eines der Zylinder unabhängig von derartigen Steuergrößen für die anderen Zylinder.

Die Erfindung sieht also für eine Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern und mit einem Einpunkt-Einspritz-Kraftstoffzufuhr-System eine Kraftstoffzufuhr-Steueranordnung zum Steuern wenigstens einer Größe aus dem Betriebs-Anfangszeitpunkt und der Betriebsdauer eines Kraftstoffeinspritzventiles für wenigstens einen Zylinder unabhängig von den anderen Zylindern vor, um dadurch die Verteilung der Kraftstoffzufuhr auf jeden Zylinder zu optimieren.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachfolgend beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1A und 1B schematisch ein Kraftstoffzufuhr-System für eine 1-Kraftstoffeinspritz-Mehrzylinder-Brennkraftmaschine,

Fig. 2 ein Zeitdiagramm zur Erläuterung der Beziehung zwischen Kurbeldrehungswinkeln und Kraftstoffeinspritzungen in einer Mehrzylinder-Brennkraftmaschine,

Fig. 3A, 3B Blockschaltbilder elektrischer Schaltun- und 3C gen, die in der erfindungsgemäßen Kraftstoff zufuhr-Steueranordnung verwendet

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sind,

Fig. 4 den zeitlichen Verlauf von Signalen an verschiedenen Punkten in den in Fig. 3A bj.s 3C dargestellten Schaltungen,

Fig. 5 ein Blockschaltbild eines in Fig. 3A dargestellten Rechenwerkes, und

Fig. 6 ein Flußdiagramm zur Erläuterung der durch eine in Fig. 5 gezeigte Rechen-Operationseinheit ausgeführten Rechenprozesse.

Zunächst wird anhand der Fig. 1A und 1B ein Kraftstoff zufuhr-System einer 1-Einspritz-Mehrzylinder-Brennkraftmaschine näher erläutert, auf die die erfindungsgemäße Kraftstoffzufuhr-Steueranordnung anwendbar ist. Zur Vereinfachung ist eine Vierzylinder-Brennkraftmaschine dargestellt.

Fig. 1A zeigt schematisch ein Kraftstoffzufuhr-System zu einem Motorblock 50 mit vier Zylindern Nr. 1 bis Nr. 4, während Fig. 1B in Einzelheiten den Aufbau des Kraftstoffzufuhr-Systems im Zusammenhang mit einem Zylinder 51 des Motores 50 angibt. Ansaugluft wird über ein Luftfilter 52, eine Drosselkammer 54 und ein Sammelsaugrohr 56 zu einzelnen Zylindern des Motores 50 gespeist. Dagegen wird Kraftstoff von einem Kraftstofftank 58 durch eine Kraftstoffpumpe 62 zu einem Druckregler 68 über einen Kraftstoffdämpfer 64 und ein Filter 66 abgegeben. Der Kraftstoff-Druckregler 68 ist über eine Leitung 72 mit einer Kraftstoff-Einspritzeinheit 74 verbunden, die mit einem Ventil

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versehen ist, das durch eine elektromagnetische oder Magnetspule betrieben ist, um in die Drosselkammer 54 geöffnet zu sein. Bei erregter Magnetspule ist das Einspritzventil geöffnet, wodurch der vom Druckregler 68 abgegebene druckbeaufschlagte Kraftstoff in die Drosselkammer 54 eingespritzt wird, um zerstäubt und mit der Ansaugluft gemischt zu werden. Das so erzeugte Kraftstoff/ Luft-Gemisch strömt dann bei geöffnetem Ansaugventil 90 durch das Sammelsaugrohr 56 und wird in einen im Zylinder 51 festgelegten Brennraum eingeführt, um darin einer Verbrennung ausgesetzt zu werden. Das Verbrennungs-Abgas wird nach außen durch einen Auspuffkrümmer 78 entladen.

In der Drosselkammer 54 sind Drosselventile 82 und 84 in der Nähe der Lage vorgesehen, in der die Einspritzeinheit 74 geöffnet ist. Das Drosselventil 82 ist mechanisch mit einem Beschleunigungspedal verbunden und kann durch einen Fahrer betrieben werden. Dagegen ist das Drosselventil 84 elastisch durch eine Feder vorgespannt und durch eine übliche Membraneinheit 86 ansteuerbar, die abhängig von der Menge der Ansaugluft betrieben wird, so daß sich die durch das Drosselventil 84 gebildete Ansaugkanal-Fläche entsprechend der Menge der Ansaugluft verändert.

Das über das Ansaugventil 90 zugeführte Kraftstoff/ Luft-Gemisch wird durch einen Kolben 28 komprimiert und bei Zündung durch einen von einer Zündkerze 76 erzeugten Funken verbrannt. Die gasförmigen Verbrennungsprodukte werden nach außen durch ein (nicht gezeigtes) Abgasventil und das Auspuffrohr 78 entladen.

Im folgenden werden die Kraftstoff-Einspritzeinstellun-

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gen für die einzelnen Zylinder einer Vierzylinder-Brennkraftmaschine mit Hilfe des Zeitdiagrammes der Fig. 2 erläutert. In Fig. 2(a) stellen schraffierte Flächen die Kraftstoff-Ansaughübe der einzelnen Zylinder abhängig vom Kurbelwinkel dar. D. h., die Kraftstoff-Ansaughübe treten während Kurbeldrehintervallen von 0° bis 180°, 180° bis 360°, 360° bis 540° und 540° bis 720° für den ersten (Nr. 1), dritten (Nr. 3), vierten (Nr. 4) bzw. zweiten (Nr. 2) Zylinder in dieser Reihenfolge auf. Entsprechend werden in einem 1-Einspritz-Kraftstoffzufuhr-System Bezugssignale in Zeitpunkten entsprechend den Kurbeldrehstellungen oder Winkeln von 0°, 180°, 360° bzw. 540° erzeugt, wie dies in Fig. 2(b) gezeigt ist. Abhängig von diesen Bezugssignalen werden Kraftstoffeinspritzsignale erzeugt, wie dies in Fig. 2(c) dargestellt ist, um die Magnetspule der Einspritzeinheit 74 zu erregen. Dann wird das Einspritzventil geöffnet, damit der Kraftstoff in die Drosselkammer für ein Zeitintervall eingespritzt werden kann, während dem das Einspritzsignal fortdauert. Der eingespritzte Kraftstoff wird mit der Ansaugluft gemischt, um das Kraftstoff/Luft-Gemisch zu erzeugen, das dann durch das Sammelsaugrohr 56 in den Zylinder eingeführt wird, der zu dieser Zeit gerade im Ansaughub arbeitet.

Nebenbei sind die die einzelnen Zylinder mit der Drosselkammer 54 verbindenden Samme1saugrohre in ihrer Länge und im Aufbau nicht gleich, wie dies aus Fig. 1A zu ersehen ist. Entsprechend wird z. B. die gesamte Kraftstoffmenge, die in die Drosselkammer beim Ansaughub des Zylinders Nr. 1 eingespritzt wird, nicht immer in den Zylinder Nr. 1 eingespeist, sondern es kann ein gewisser Bruchteil des eingespritzten Kraftstoffes im Sammelsaugrohr bleiben und möglicherweise zum Zylinder Nr. 3 bei dessen anschließen-

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dem Ansaughub gespeist werden. Folglich ist die Kraftstoffmenge nicht notwendig gleichmäßig für alle Zylinder, selbst wenn die in Fig. 2(c) gezeigten zugeordneten Einspritzsignale gleich zueinander ausgewählt sind. Von den Erfindern durchgeführte Versuche zeigten, daß die in jeden Zylinder abhängig von dem jeweiligen Einspritzsignal eingespeiste Kraftstoffmenge nicht nur von der Zeitdauer des zugeordneten Einspritzsignales, sondern auch von dem Zeitpunkt abhängt, in dem das Einspritzsignal erzeugt ist. Erfindungsgemäß wird daher wenigstens ein Wert aus dem Zeitpunkt der Erzeugung des Einspritzsignales und aus dessen Zeitdauer entsprechend den Kraftstoff-Ansaugkennlinien oder -Eigenschaften der jeweiligen Zylinder der Mehrzylinder-Brennkraftmaschine gesteuert, um dadurch eine optimale Kraftstoffzufuhr zu den Zylindern zu gewährleisten.

Anhand der Fig. 3A, 3B und 3C wird im folgenden ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Kraftstoffzufuhr-Steueranordnung am Beispiel einer Vierzylinder-Brennkraftmaschir.e näher erläutert. In Fig. 3A sind Zylindersignaleinheiten 11, 21, 31 und 41 für die jeweiligen vier Zylinder in der Reihenfolge von der Zündeinstellung gezeigt. Die Zylindersignaleinheiten 11, 21, 31 und 41 sind mit Eingangsanschlüssen 1, 2, 3 bzw. 4 versehen, die jeweils mit den Bezugssignalen beaufschlagt sind, die beispielsweise in Fig. 2(b) gezeigt sind und den Beginn des Ansaughubes der zugeordneten Zylinder darstellen. Obwohl die Bezugssignale abhängig von den Winkelstellungen der Kurbelwelle entsprechend dem Beginn der Ansaughübe der einzelnen Zylinder erzeugt werden können, ist es wesentlich einfacher, derartige Bezugssignale mittels der Zündsignale für die einzelnen Zylinder durch eine in Fig. 3B gezeigte Schaltung zu bilden. In dieser Figur ist ein Punktkontakt 61 vorgesehen, der

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synchron mit den Zündzeitpunkten der einzelnen Zylinder geöffnet ist, und weiterhin ist eine Zündspule 63 gezeigt, deren induzierte Sekundärspannung auf die Zündkerzen der einzelnen Zylinder in der Reihenfolge von deren Zündung durch einen Verteiler 65 verteilt ist. Da bei einer Vierzylinder-Brennkraftmaschine die Zündung gewöhnlich in der Reihenfolge der Zylinder Nr. 1, Nr. 3, Nr. 4 und Nr. 2 erfolgt, sind vier Ausgangsanschlüsse D₁, D^, D₄ und D- des Verteilers 65 mit den Zündkerzen des Zylinders Nr. 1, Nr. 3, Nr. 4 bzw. Nr. 2 verbunden. Bekanntlich folgt bei dem einzelnen Zylinder dem Ansaughub der Kompressionshub, und die Zündung tritt nahe dem Ende der Kompression ein. Demgemäß stimmt z. B. der Zündzeitpunkt für den Zylinder Nr. 1 im wesentlichen mit dem Beginn des Ansaughubes im Zylinder Nr. 4 überein. Auf diese Weise können die Zündsignale für die Zylinder Nr. 1, Nr. 2, Nr. 3 und Nr. 4 als die Signale entsprechend dem Beginn der Ansaughübe in den Zylindern Nr. 4, Nr. 3, Nr. 2 bzw. Nr. 1 verwendet werden. Aus den Fig. 3A und 3B folgt, daß die Eingangsanschlüsse 1, 2, 3 und 4 der Zylindersignaleinheiten 11, 21, 31 und 41 mit Signalen beaufschlagt sind, die von den Zündsignalen für die Zylinder Nr. 1, Nr. 3, Nr. 4 bzw. Nr. 2 als Bezugssignale eingeführt sind, die den Beginn der Ansaughübe in den einzelnen Zylindern Nr. 4, Nr. 2, Nr. 1 bzw. Nr. 3 anzeigen.

Jede der Zylindersignaleinheiten 11, 21, 31 und 41 kann in einem Schaltungsaufbau ausgeführt werden, wie dieser z. B. in Fig. 3C gezeigt ist, und sie dient zur genauen Formung der an den jeweiligen Eingangsanschlüssen 1,2, 3 oder 4 liegenden Hochspannungssignale. Ein Eingangswiderstand 111 dient zur Begrenzung eines Eingangsstromes, während dessen Höchstspannung durch eine Z-Diode (Zener-Diode) 112 bestimmt ist. Mit der begrenzten Spannung liegt der Eingangsstrom an der

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Basis eines Transistors 116 über ein Glättungsglied aus einem Widerstand 113, einem Ladekondensator 114 und einem Basiswiderstand 115, so daß der Transistor 116 für eine vorbestimmte Zeitdauer vom Zündzeitpunkt ohne Störung durch Schwingungskomponenten im Zündsignalstrom eingeschaltet wird. Da der Kollektor des Transistors 116 mit einer (nicht gezeigten) Strom- bzw. Spannungsquelle über einen Widerstand und einen Anschluß 117 verbunden ist, geht das Kollektorpotential dann auf einen niederen Pegel (im folgenden als "L"-Zustand bezeichnet) über. Die anderen Zylindersignaleinheiten 21, 31 und 41 sind ebenfalls in einer ähnlichen Ausführung wie die in Fig. 3C gezeigte Einheit 11 aufgebaut und erzeugen nacheinander Ausgangssignale des "L"-Zustandes. Diese Ausgangssignale liegen an jeweiligen zylinderunterscheidenden Flipflops 12, 22, 32 und 42 als deren Setz-Eingangssignale und gleichzeitig an den Rücksetz-Eingangsanschlüssen für die Flipflops, die im Setz-Zustand waren. Ein Schaltungsaufbau derartiger Flipflops ist in Fig. 3C zusammen mit der Zylindersignaleinheit 11 gezeigt. Tatsächlich können auch andere Flipflops mit gleichem oder ähnlichem Schaltungsaufbau ausgeführt werden.

Wenn angenommen wird, daß die Zylinder Nr. 1, Nr. 3, Nr. 4 und Nr. 2 in dieser Reihenfolge zu zünden sind, liegen die Zündsignale für diese Zylinder am Zylindersignal-Eingangsanschluß 1, 2, 3 bzw. 4 (vgl. Fig. 3A). Z. B. liegt beim Zündzeitpunkt für den Zylinder Nr. 1 und damit am Beginn des Ansaughubes im Zylinder Nr. 4 das "L"-Zustandssignal an einem Setz-Eingangsanschluß 121 des zylinderunterscheidenden Flipflops 12, um dadurch ein Signal eines hohen Zustandes oder Pegels (im folgenden als "H"-Zustand bezeichnet) am Ausgangsanschluß 123 des Flipflops 12 zu erzeugen. In ähnlicher Weise liegt beim Zündzeitpunkt des Zylinders Nr. 3,

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der sodann zu zünden ist, entsprechend dem Beginn des Ansaughubes des Zylinders Nr. 2, ein Setz-Eingangssignal am Setz-Anschluß des der zweiten Zylindersignaleinheit 21 zugeordneten zweiten Flipflops 22, während gleichzeitig ein Rücksetz-Signal dem Rücksetz-Eingangsanschluß 122 des ersten zylinderunterscheidenden Flipflops 12 zugeführt ist, das im Setz-Zustand war, wodurch der "L"-Zustand am Ausgangsanschluß 123 des Flipflops 12 wiederhergestellt wird. Auf diese Weise werden die zylinderunterscheidenden Flipflops 12, 22, 32 und 42 an den Zündzeitpunkten der Zylinder Nr. 1, Nr. 3, Nr. 4 und Nr. 2 oder am Beginn der Ansaughübe der Zylinder Nr. 4, Nr. 2, Nr. 1 bzw. Nr. 3 gesetzt und am Beginn der Ansaughübe der nächsten Zylinder in der Zündreihenfolge rückgesetzt.

In Fig. 3A ist weiterhin allgemein ein Ansaug-Einstellung-Detektor 9 vorgesehen, um ein Detektor- oder Fühlersignal zu erzeugen, wenn einer der Zylinder in die Ansaughub-Betriebsart kommt. Der Ansaug-Einstellung-Detektor 9 hat einen Transistor 71, dessen Basis mit einem Basisstrom von einem Stromquellen-Verbindungsanschluß 8 über einen Widerstand 5 und eine Diode 6 beaufschlagt ist. Der Transistor 71 ist gewöhnlich im leitenden Zustand, so daß das Potential an dessen Kollektor A, der mit der Stromquelle über einen Widerstand 7 verbunden ist, gewöhnlich auf dem "L"-Zustand ist. Wenn jedoch z. B. der Zylinder Nr. 1 gerade zu zünden ist und damit der Zylinder Nr. 4 in den Ansaughub kommt, wird der Basisstrom zum Transistor 71 durch die mit dem Kollektor des Transistors 116 verbundene Diode 118 überbrückt, wodurch der Transistor 71 ausgeschaltet wird, was bewirkt, daß das Kollektorpotential des Transistors 71 in den "H"-Pegel oder Zustand übergeht. Dies tritt ein, wenn einer der Zylinder zum Ansaughub kommt. Der Potentialzustand

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am Kollektor A des Transistors 71 ist in Fig. 4(A) gezeigt.

Das Hochpegel-("H"-Zustands-)Signal, das vom Detektor 9 in dem Zeitpunkt erzeugt wird, wenn ein Zylinder zum Ansaughub kommt, dient als Bezugssignal zum Bestimmen des Zeitpunktes, in dem die Kraftstoffzufuhr zum Zylinder zu beginnen oder einzuleiten ist.

Weiterhin sind erste UND-Glieder 13, 23, 33 und 43 vorgesehen, die mit den zugeordneten Flipflops 12, 22, 32 bzw. 42 zusammenarbeiten, um zu erfassen, welcher Zylinder zum Ansaughub kommt. Wenn z. B. angenommen wird, daß der Zylinder Nr. 1 gerade zu zünden ist und damit der Zylinder Nr. 4 zum Ansaughub kommt, geht das am ersten Eingangsanschluß des ersten UND-Gliedes 13 liegende Ausgangssignal des zylinderunterscheidenden Flipflops 12 in den hohen oder "H"-Pegel über, während das vom Ansaug-Einstellung-Detektor 9 erzeugte und am zweiten Eingangsanschluß des UND-Gliedes 13 liegende Ausgangssignal ebenfalls in den "H"-Pegel übergeht, wodurch das "H"-Pegel-Ausgangssignal vom UND-Glied 13 entsteht, das dann an einem Steueranschluß 151 eines Einstellungsdaten-Verriegelungsgliedes 150 liegt. Daten über das Zeitintervall T₁ zwischen der Erzeugung des Ansaug-Einstellsignales und dem tatsächlichen Beginn der Kraftstoffzufuhr für den Zylinder Nr. 4 werden von einem Prozessor 70 abgegeben, wie dies weiter unten näher erläutert wird, und gespeichert, um immer für das Verriegelungsglied 150 verfügbar zu sein. Obwohl sich die Eingangs-Zeit-Daten mit einer Änderung in den Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine verändern, wie weiter unten näher erläutert wird, verriegelt das Verriegelungsglied 150 die Eingangs-Daten, die zu der Zeit gespeichert sind, wenn ein "H"-Pegel-Signal am Steueranschluß 151 liegt, und gibt die verriegelten Daten über einen Datenbus 153 ab. In ähnlicher Weise antwortet das Ver-

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riegelungsglied 250 auf ein "H"-Pegel-Signal vom UND-Glied 23, das zu der Zeit entsprechend dem Beginn des Ansaughubes in den Zylinder Nr. 2 erzeugt ist, um dadurch die Daten des Kraftstoff-Einspritz-Beginn-Zeitpunktes für den Zylinder Nr. 2, die vom Prozessor 70 zu dieser Zeit verfügbar sind, zu verriegeln und über den Datenbus 153 abzugeben. Die anderen Verriegelungsglieder 350 und 450 führen die gleichen oder ähnlichen Datenübertragungsoperationen für die Zylinder Nr. 1 und Nr. 3 durch. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß jedes oben erläuterte Verriegelungsglied elektrisch mit dem Datenbus 153 nur dann verbunden ist, wenn das (H-)Signal mit hohem Pegel an dessen Steueranschluß liegt, um dadurch die verriegelten Daten abzugeben. Sonst bleiben die Verriegelungsglieder in dem elektrisch vom Datenbus 153 getrennten Zustand.

Das Ausgangssignal vom Ansaug-Einstellung-Detektor 9, d. h. das in Fig. 4(A) gezeigte Ansaug-Einstellung-Bezugssignal, liegt auch an einem Steueranschluß 510 eines Kraftstof f-Einspritz-Einstellung-Zählers 5OO und an einem Setz-Anschluß 610 eines Flipflops 600. Abhängig vom Ansaug-Einstellung-Bezugssignal verriegelt der Zähler 5OO darin die über den Datenbus 153 eingespeisten Daten, während das Flipflop 600 gesetzt ist. Das Setz-Ausgangssignal vom Flipflop 600 liegt dann am Steueranschluß des Zählers 500, um dadurch den Zähler 500 in den für eine Zähloperation bereiten Zustand zu setzen. Auf diese Weise beginnt der Zähler 5OO die am Eingangsanschluß 540 liegenden Taktimpulse von einem Taktgenerator 20OO zu zählen. Der Zähler 500 empfängt die über den Datenbus 153 übertragenen Zeitdaten und speichert die Daten. Wenn die gezählte Anzahl der Taktimpulse gleich dem Wert der darin verriegelten Zeitdaten wird, erzeugt der Zähler 500 an seinem Ausgangsanschluß 530 ein in Fig. 4(B) dar-

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gestelltes Signal, das am Rücksetz-Anschluß 620 des Flipflops 600 liegt, um dadurch das oben beschriebene Setz-Signal zu löschen. Folglich unterbricht der Zähler 500 die Zähloperation.

Weiterhin ist eine Kraftstoffzufuhr-Auslöseeinheit 700 vorgesehen, die aus einem monostabilen Multivibrator (Monoflop) gebildet sein kann und an ihrem Eingangsanschluß 710 das Ausgangssignal vom Ausgangsanschluß 530 des Zählers 500 aufnimmt, um am Ausgangsanschluß 520 ein Impulssignal mit einer vorbestimmten Impulsbreite oder -dauer zu erzeugen, wie dies in Fig. 4(C) gezeigt ist. Das Impulssignal dient zum Setzen des Flipflops 900, um dadurch ein Setz-Signal an einem Ausgangsanschluß 930 zu erzeugen, das dann an der Magnetspule 76 des Kraftstoff-Einspritzventiles 74 über einen Anschluß 1000 als ein Kraftstoff-Einspritzsignal D liegt, um die Magnetspule 76 zu erregen, wonach die Kraftstoff-Einspritzung ausgelöst wird. Weiterhin liegt das Ausgangssignal von der Einheit 700 an einer zweiten Gruppe von UND-Gliedern 110, 210, 310 und 410, wodurch ein Ausgangssignal durch das UND-Glied erzeugt wird, das mit dem Flipflop verbunden ist, das im Setz-Zustand ist. Wenn z. B. der Zylinder Nr. 4 in dem Zustand ist, um in die Ansaughub-Betriebsart einzutreten, geht das Ausgangssignal vom zylinderunterscheidenden Flipflop 12 in den "H"-Pegel über, wodurch die Bedingung eines logischen Produktes für das zweite UND-Glied 110 erfüllt ist, das so freigegeben wird, um das Ausgangssignal zu erzeugen. Das Ausgangssignal vom UND-Glied 110 liegt am Steueranschluß 161 des Kraftstoffzufuhr-Daten-Verriegelungsgliedes 160. Das Verriegelungsglied 160 wird mit Daten über die Menge des in den Zylinder Nr. 4 zu speisenden Kraftstoffes vom Prozessor 70 abhängig von dem Zeitintervall T .. (vgl. Fig. 2(c)) versorgt, währenddem das Kraftstoff-Einspritzventil geöffnet

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ist. Abhängig von dem am Steueranschluß 161 liegenden "H"-Pegel-Signal verriegelt so das Verriegelungsglied 160 die zu der Zeit verfügbaren Daten der Kraftstoffzufuhr-Menge und gibt die verriegelten Daten über den Datenbus 153 ab. Es sei daran erinnert, daß das Verriegelungsglied 160 elektrisch mit dem Datenbus nur dann verbunden ist, wenn das Signal mit hohem Pegel bzw. das "H"-Zustand-Signal am Steueranschluß liegt. Sonst ist das Verriegelungsglied 160 elektrisch vom Datenbus 153 getrennt. Die anderen Verriegelungsglieder 260, 360 und 460 arbeiten in gleicher bzw. ähnlicher Weise für die Zylinder Nr. 3, Nr. 1 bzw. Nr. 2.

Das Ausgangssignal von der Einheit 700 liegt am Setz-Anschluß 910 des Flipflops 900, um dieses zu setzen, wie dies bereits oben erläutert wurde. Das Setz-Ausgangssignal vom Flipflop 900 liegt auch am Zähl-Steueranschluß 820 des Zählers 800, der so in den für die Zähloperation bereiten Zustand gesetzt wird und das Zählen der vom Taktgenerator 2000 erzeugten Taktimpulse beginnt anzufangen. Zusätzlich liegt das Ausgangssignal von der Einheit 700 auch am Zähler 800, der dann die die Kraftstoffzufuhr-Menge darstellenden eingespeisten Daten empfängt, die über den Datenbus 153 übertragen sind, und der darin die Daten verriegelt. Wenn der Wert des Zählerstandes im Zähler 800 gleich dem Wert der verriegelten Kraftstoffzufuhr-Daten wird, wird ein Ausgangssignal am Ausgangsanschluß 830 des Zählers 800 erzeugt, um das Flipflop 900 rückzusetzen. Folglich verschwindet das Setz-Ausgangssignal vom Flipflop 900, um den Zähler 800 zu unterbrechen. Auf diese Weise wird das Setz-Ausgangssignal des Flipflops 900 abhängig vom Ausgangssignal der Einheit 700 erzeugt, wie dies in Fig. 4(D) gezeigt ist, und es dauert fort, bis das Ausgangssignal vom Zähler 800 erzeugt wird. Es ist zu erkennen, daß die Zeitdauer des Setz-Ausgangssignales des Flip-

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flops 900 den Daten der Kraftstoffzufuhr-Menge entspricht, die von einem der Verriegelungsglieder 160, 260, 360 oder 460 abgegeben und im Zähler 800 verriegelt sind.

Im folgenden wird die Rechenoperation des Prozessors 70 anhand der Fig. 5 und 6 näher erläutert, um die Kraftstoff-Einspritz-Einstellung-Daten und die Kraftstoffzufuhr-Menge-Daten vorzubereiten. Der Prozessor 70 empfängt von einem Motorbetrieb-Zustand-Sensor 72 verschiedene für die Kraftstoff-Einspritz-Einstellung wesentliche Signale, die Signale umfassen können, die die Motor-Drehzahl, die Menge der Ansaugluft, die Motor-Kühlwasser-Temperatur, den Öffnungsgrad der Drosselventile bzw. -klappen oder ähnliche Signale sind, die für den Brennkraftmaschinen- bzw. Motor-Betriebszustand wesentlich sind. Ein gewünschtes Signal oder eine gewünschte Kombination dieser Signale kann als das Eingangssignal zum Prozessor 70 verwendet werden. Dagegen sind die Beziehungen zwischen diesen Betriebszuständen und der optimalen Kraftstoff-Einspritzeinstellung und deren Zeitdauer experimentell bestimmt und in einer Tabelle im Festspeicher 703 mit wahlfreiem Zugriff (ROM) gespeichert, der im Prozessor 70 enthalten ist. Der Motorbetrieb-Zustand-Sensor 72 umfaßt eine Reihe von Sensoren 705 zum Erzeugen verschiedener Signale, die vorbestimmte verschiedene Motor-Betriebszustände darstellen, und einen Analog/Digital-Umsetzer 706 zum Umsetzen der von den verschiedenen Sensoren erzeugten Analog-Signale in entsprechende Digital- oder Binär-Signale, die dann in den Prozessor 70 gespeist sind. Dieser Prozessor führt dann Rechenoperationen durch das im Flußdiagramm der Fig. 6 dargestellte Verfahren aus, um die von der Sensoreinheit 72 empfangenen Signale mittels der gespeicherten Datentabelle zu verarbeiten. An erster Stelle wird der betreffende Zylinder bezeichnet. Dann werden die für den bezeichneten Zylinder wesentlichen Daten aus der

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im Festspeicher 703 gespeicherten Tabelle entsprechend den Eingangssignalen von der Sensoreinheit 72 ausgelesen, um die Kraftstoff-Einspritzeinstellung-Daten zu berechnen, die dann in das dem bezeichneten Zylinder zugeordnete Einstellung-Daten-Verriegelungsglied gebracht werden. Sodann werden die Daten der Menge der Kraftstoff-Einspritzung für den bezeichneten Zylinder aufgrund der Daten berechnet, die aus der im Festspeicher 703 gespeicherten Tabelle gelesen und in das dem bezeichneten Zylinder zugeordnete Kraftstoffzufuhr-Daten-Verriegelungsglied gebracht sind. Die Datenverarbeitung für den ersten bezeichneten Zylinder wird so abgeschlossen, woran sich das Bezeichnen des nächsten Zylinders anschließt, für den die gleichen oder ähnlichen Datenverarbeitungen ausgeführt werden. Die Reihenfolge der zu bezeichnenden Zylinder sollte vorzugsweise gleich der Reihenfolge der zu zündenden Zylinder sein. Nach Abschluß der Datenverarbeitungen für alle Zylinder wird wieder der zuerst bezeichnete Zylinder herausgegriffen, und die oben beschriebenen Rechenoperationen werden wiederholt, um die in das zugeordnete Verriegelungsglied eingegebenen Inhalte auf den neuesten Stand zu bringen. Auf diese Weise speichert jedes einzelne Verriegelungsglied konstant die auf den neuesten Stand gebrachten optimalen Einspritzeinstellungs-Daten und die auf den neuesten Stand gebrachten optimalen Kraftstoffzufuhr-Menge-Daten für den zugeordneten Zylinder, die aufgrund der frischen Daten berechnet sind, die die Motor-Betriebszustände betreffen.

Beim oben erläuterten Ausführungsbeispiel werden die Kraftstoff-Einspritz-Einstellung und die Kraftstoffzufuhr-Menge unabhängig und getrennt für die einzelnen Zylinder gesteuert. Hinsichtlich der Eigenschaften des betreffenden Kraftstoffzufuhr-Systems ist es jedoch möglich, lediglich

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einen Wert aus der Kraftstoff-Einspritz-Einstellung und der Kraftstoffzufuhr-Menge unabhängig für jeden Zylinder zu steuern, während der andere Wert gemeinsam für alle Zylinder gesteuert wird. Alternativ können die Kraftstoff-Einspritz-Einstellung und die Kraftstoffzufuhr-Menge für bestimmte Zylinder einzeln und unabhängig von den anderen Zylindern gesteuert werden, während die anderen Zylinder dann gemeinsam hinsichtlich der Kraftstoff-Einspritz-Einstellung und der Kraftstoff-Einspritz-Menge gesteuert sind.

Obwohl weiterhin die Bestimmung der Zeitpunkte zum Erzeugen der Signale entsprechend der Kraftstoff-Einspritz-Einstellung und der Einspritz-Zeitdauern durch Zählen der Taktimpulse erfolgt, die durch den Taktgenerator in einer vorbestimmten Impuls-Folgefrequenz erzeugt sind, ist es auch möglich, Impulse zu verwenden, die mit einer Folgefrequenz proportional zur Drehzahl der Brennkraftmaschinen-Kurbel erzeugt sind. In diesem Fall werden die Einspritz-Einstellungsdaten sowie die Daten der Einspritz-Zeitdauer (Kraftstoffzufuhr-Menge) als Funktion des Kurbel-Drehwinkels der Brennkraftmaschine bzw. des Motors bestimmt. Obwohl weiterhin die Ansaug-Einstellung-Bezugssignale für die einzelnen Zylinder von den Zündsignalen für die anderen Zylinder erhalten werden, können die Bezugssignale direkt abhängig von den entsprechenden Winkelstellungen der Brennkraftmaschinen-Kurbel erzeugt werden. In jedem Fall kann bei der Erfindung die Einstellung zum Auslösen der Kraftstoffzufuhr sowie für die Kraftstoffzufuhr-Menge selektiv optimal für die einzelnen Brennkraftmaschinen-Zylinder aufgrund des Bezugs-Drehwinkels bestimmt werden, wodurch eine merkliche Verbesserung für die Verbrennungen erzielbar ist, die sonst ungleichmäßig unter den Zylindern aufgrund einer Asymmetrie der Abmessungen der Sammelsaugrohre sowie eines Unterschiedes in

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der Dichte, der Viskosität, der Trägheit und der Geschwindigkeit der in die einzelnen Zylinder gespeisten Kraftstoff/ Luft-Gemische werden.

Weiterhin können der Prozessor, die verschiedenen Verriegelungsglieder, Zähler u. dgl. in extrem kompakter Größe mit hoher Zuverlässigkeit mittels der neuesten Mikrocomputer-Technologie ausgeführt werden.

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Claims

Ansprüche

Kraftstoffzufuhr-Steueranordnung für Mehrzylinder-Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern und einem Kraftstoffzufuhr-System, bei dem die Kraftstoffzufuhr zu allen Zylindern gemeinsam durch ein einziges elektrisch betriebenes Kraftstoff-Linspritzventil gesteuert ist,

gekennzeichnet

durch

eine erste Einrichtung (9) zum Betreiben des Kraftstoff-Einspritzventiles (74) synchron mit dem Kraftstoff-Ansaughub bei jedem Zylinder, und

eine zweite Einrichtung (700) zum Steuern wenigstens einer Größe aus einer ersten Steuer-Größe, die die Startzeit für den Betrieb des Kraftstoff-Einspritzventiles (74) darstellt, und aus einer zweiten Steuer-Größe, die die Menge des durch das Kraftstoff-Einspritzventil (74) eingespritzten Kraftstoffes darstellt, bezüglich wenigstens eines Zylinders unabhängig von derartigen Steuer-Größen für die anderen Zylinder.

2. Kraftstoffzufuhr-Steueranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß die erste Einrichtung (9) einen Generator zum Erzeugen von Kraftstoff-Einspritz-Bezugssignalen synchron mit Kraftstoff-Ansaughüben bei den jeweiligen Zylindern aufweist, und daß die zweite Einrichtung (700) aufweist:

81-(A 38O3-O3)-E

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einen DiskrLminator (12) zum Unterscheiden des Kraftstoff-Einspritz-Bezugssignales entsprechend dem Ansaughub des vorbestimmten Zylinders, und

ein Steuerglied (70) zum Steuern wenigstens einer Grüße aus der ersten Steuer-Grüße, die ein Zeitintervall zwischen der Erzeugung des unterschiedenen Bezugssignales und dem Beginn des Betriebs des Kraftstoff-Einspritzventiles (74) darstellt, und aus der zweiten Steuer-Größe, die durch eine Zeitdauer dargestellt ist, in der der Betrieb des Kraftstoff-Einspritzventiles (74) fortdauert, bezücjlich des vorbestimmten Zylinders unabhängig von den Steuer-Größen für die anderen Zylinder.

J. Kraftstoffzufuhr-Steueranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß die zweite Einrichtung (7O0) wenigstens eine Größe aus der ersten Steuer-Größe und der zweiten Steuer-Größe für jeden Zylinder unabhängig von den Steuer-Größen für die anderen Zylinder steuert.

4. Kraftstoffzufuhr-Steueranordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,

daß die erste Einrichtung (9) einen Generator zum Erzeugen von Kraftstoff-Einspritz-Bezugssignalen synchron mit Kraftstoff-Ansaughüben bei jedem Zylinder aufweist, und

daß die zweite Einrichtung (700) aufweist:

ein Zuordnungsglied (12) zum Zuordnen der Kraftstofff-Einspritz-Bezugssignale zu den jeweiligen Zylindern, und

ein Steuerglied (70) zum Steuern wenigstens einer Größe aus der ersten Steuer-Größe, die ein Zeitintervall zwischen der Erzeugung des zugeordneten Bezugssignales und dem Beginn des Betriebs des Kraftstoff-Einspritzventiles

(74) darstellt, und aus einer zweiten Steuer-Größe, die eine Zeitdauer im Betrieb des Kraftstoff-Einspritzventiles (74) darstellt, unabhängig von den Größen für die anderen Zylinder.

5. Kraftstoffzufuhr-Steueranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß die zweite Einrichtung (700) die erste Steuer-Größe und die zweite Steuer-Größe für jeden Zylinder unabhängig von den Steuer-Größen für die anderen Zylinder steuert.

6. Kraftstoffzufuhr-Steueranordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,

daß die erste Einrichtung (9) einen Generator zum Erzeugen von Kraftstoff-Einspritz-Bezugssignalen synchron mit Kraftstoff-Ansaughüben bei jedem Zylinder aufweist, und

daß die zweite Einrichtung (700) aufweist:

ein Zuordnungsglied (12) zum Zuordnen der Kraftstoff-Einspritz-Bezugssignale zu den jeweiligen Zylindern, und

ein Steuerglied (70) zum Steuern der ersten Steuer-Größe, die ein Zeitintervall zwischen der Erzeugung des zugeordneten Bezugssignales und dem Beginn des Betriebs des Kraftstoff-Einspritzventiles (74) darstellt, und der zweiten Steuer-Größe, die eine Zeitdauer im Betrieb des Kraftstoff-Einspritzventiles (74) darstellt, bezüglich jedes Zylinders unabhängig von den Steuer-Größen für die anderen Zylinder.

7. Kraftstoffzufuhr-Steueranordnung nach einem der Ansprüche 2, 4 und 6,

dadurch gekennzeichnet,

§09885/0918

daß die Bezugssignale abhängig von Zündsignalen für die Zylinder erzeugt sind.

8. Kraftstoffzufuhr-Steueranordnung für Mehrzylinder-Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern und einem Kraftstoff zufuhr-System, bei dem die Kraftstoffzufuhr zu allen Zylindern gemeinsam durch ein einziges elektrisch betriebenes Kraftstoff-Einspritzventil gesteuert ist,

gekennzeichnet durch

eine Generatoreinrichtung (9) zum Erzeugen von Kraftstoff-Einspritz-Bezugssignalen synchron mit Kraftstoff-Ansaughüben bei jedem Zylinder,

eine Zuordnungseinrichtung (12) zum Zuordnen der Bezugssignale zu den jeweiligen Zylindern, und

eine Steuereinrichtung (70) zum Steuern einer ersten Steuer-Größe, die ein Zeitintervall zwischen der Erzeugung des zugeordneten Bezugssignales und dem Beginn des Betriebs des Kraftstoff-Einspritzventiles (74) darstellt, und einer zweiten Steuer-Größe, die eine Zeitdauer darstellt, in der der Betrieb des Kraftstoff-Einspritzventiles (74) für wenigstens einen vorbestimmten Zylinder fortdauert, unabhängig von den Steuer-Größen für die anderen Zylinder.

9. Kraftstoffzufuhr-Steueranordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,

daß die Steuereinrichtung (70) wenigstens eine Größe aus der ersten Steuer-Größe und der zweiten Steuer-Größe für jeden Zylinder unabhängig von den Steuer-Größen für die anderen Zylinder steuert.

10. Kraftstoffzufuhr-Steueranordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,

daß die Steuereinrichtung (70) die erste und die zweite Steuer-Größe für jeden Zylinder unabhängig von den Steuer-Größen für die anderen Zylinder steuert.

11. Kraftstoffzufuhr-Steueranordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,

daß die Steuereinrichtung (70) aufweist:

eine Rechen-Operationseinheit zum Berechnen der ersten und der zweiten Steuer-Größe in Zeitmultiplex-Betriebsart entsprechend den Betriebszuständen der Brennkraftmaschine ,

ein erstes und ein zweites Verriegelungsglied (150, 160), die für jeden Zylinder vorgesehen sind und die die für den zugeordneten Zylinder berechnete erste und zweite Steuer-Größe aufnehmen,

ein Leseglied, das auf jedes Bezugssignal anspricht, um die erste und die zweite Steuer-Größe aus dem ersten und dem zweiten Verriegelungsglied (150, 160) für den Zylinder zu lesen, dem das Bezugssignal zugeordnet ist, und

ein Operationsglied zum Betreiben des Kraftstoff-Einspritzventiles (74) entsprechend der ersten und der zweiten Steuer-Größe, wie diese aus dem ersten und dem zweiten Verriegelungsglied (150, 160) ausgelesen ist.

12. Kraftstoffzufuhr-Steueranordnung nach einem der Ansprüche 8-11 ,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Bezugssignale abhängig von Zündsignalen für die Zylinder erzeugt sind.

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