DE2932613C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einspritzen von Kraftstoff in das Ansaugrohr einer Brennkraftma­ schine nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Ein derartiges Verfahren ist aus der DE-OS 25 30 308 bekannt. Bei diesem bekannten Verfahren wird die Im­ pulsdauer eines in einer ersten Einrichtung proportional zur angesaugten Luftmenge und Drehzahl erzeugten Im­ pulses mit der Impulsdauer eines zweiten, lastunabhängig und nur von der Drehzahl der Brennkraftmaschine abhän­ gigen Impulses verglichen und für den Fall, daß der er­ ste Impuls kleiner als der zweite Impuls ist, der zweite Impuls zur Beeinflussung des Einspritzbefehls verwendet.

Bei diesem Verfahren werden zu kurze Treibstoffeinspritz­ impulse vermieden, wobei jeder zu kurze von der ersten Einrichtung erzeugte Impulse durch einen Minimalimpuls ersetzt wird, so daß in diesen Fällen ein nur von der Drehzahl abhängiger minimaler Treibstoffeinspritzimpuls auf die Einspritzsteuerung wirkt. Treten in einem bestimmten Betriebszustand viele hintereinander folgende, von der ersten Einrichtung erzeugte und damit vom Luft­ massenstrom und von der Drehzahl abhängige zu kurze Im­ pulse auf und werden alle diese zu kurzen Impulse durch einen größeren Minimalimpuls ersetzt, so wird bei jedem Einspritzvorgang mehr Kraftstoff als notwendig einge­ spritzt, was zu einer erhöhten Schadstoffemission und auch zu einem erhöhten Kraftstoffverbrauch führt.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Einspritzen von Kraftstoff nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens so weiterzuentwickeln, daß bei einem Impulslängen-modulierten Kraftstoff-Ein­ spritzsystem die Genauigkeit bei geringem Kraftstoffbe­ darf des Motors insbesondere dann verbessert wird, wenn während des Leerlaufs oder des "Auflaufens" Einspritz­ impulse notwendig sind, deren Dauer nicht ausreicht, um wirksam und genau den Treibstoff zuzumessen.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 bzw. des Patentanspruchs 2 angegebenen Merkmale gelöst. Die vom Kraftstoffbedarf des Motors beeinflußten Im­ pulse zur Beaufschlagung der Einspritzventile wirken somit nicht auf die Einspritzventile, wenn deren Im­ pulslänge geringer als eine vorbestimmte Minimallänge ist. Diese nicht zur Beaufschlagung der Einspritzventile genutzten Impulslängen werden additiv zwischengespeichert bis die Additionssumme mindestens der vorbestimmten Mi­ nimallänge eines Einspritzimpulses entspricht, und zu diesem Zeitpunkt wird das Einspritzventil mit einem Im­ puls beaufschlagt, dessen Länge mindestens gleich der vorbestimmten Minimallänge ist und der diese Länge re­ präsentierende Wert wird von der zwischengespeicherten Summe abgezogen. Wenn auf diese Weise die errechneten Treibstoffeinspritzimpulslängen kürzer werden als eine vorbestimmte erforderliche Minimallänge, so werden diese Impulslängenwerte festgehalten, gespeichert und addiert, bis sie zur Beaufschlagung eines Einspritzventils be­ nutzt werden. In einer Ausführung der Erfindung kann die zur Beaufschlagung des Einspritzventils benutzte Impulslänge der gesamten aufaddierten Impulslänge ent­ sprechen, wobei dann der Zwischenspeicher gelöscht wird.

Die Beaufschlagungen der Einspritzventile können synchron oder asynchron zur Motorumdrehung erfolgen; dabei wird vorzugsweise die Zwischenspeicheraddierung der Impuls­ längenwerte und die Beaufschlagung der Einspritzventile auf Grundlage der Zwischenspeicher-Additionssumme auf asynchroner Konstantfrequenzbasis ausgeführt.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Beispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert; in dieser zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer ersten Ausführungsform der Kraftstoff­ einspritzschaltung,

Fig. 2 ein Blockschaltbild einer zweiten Ausführungsform einer solchen Schaltung,

Fig. 3 eine schematische Darstellung eines abgeänderten Elementes zur Benutzung in der Ausführung nach Fig. 2,

Fig. 4 ein Zeitschaubild der Impulsabgabe der Ausführung nach Fig. 1, und

Fig. 5 ein Zeitschaubild des Betriebs der Ausführung nach Fig. 2.

Der Verbrennungsmotor 10 in Fig. 1 ist mit einem Ansaugverteiler 11 ausgestattet, der einen Luftdurchlaß 12 mit einer Drossel­ klappe 14 besitzt. Es sind zwei Einspritzventile 15, im folgenden Injektoren genannt, vorgesehen, die bei Beaufschlagung Kraftstoff von einer standardmäßigen (nicht gezeigten) Druck-Kraftstoffquelle in den Einlaß-Luft­ durchtritt 12 einspritzen. Es können zwei zueinander parallele Einlaß-Luftdurchlässe 12 jeweils mit einer Drosselklappe 14 und einem Injektor 15 vorgesehen sein, wobei jeder Durchlaß 12 zur Speisung einer Hälfte der vorhandenen Motorzylinder dient.

Die Injektoren 15 sind elektromechanisch beaufschlagbar, sie sind normal geschlossen und können durch einen durch eine Betätigungsspule geschickten Beaufschlagungsstrom voll geöffnet werden. Im offenen Zustand ergeben die Injektoren 15 einen im wesentlichen konstanten vorbestimmten Mündungs­ querschnitt, der einen Kraftstoffdurchsatz von ebenfalls konstanter Größe bestimmt, wenn Kraftstoff mit konstantem Druck zugeführt wird. Die Kraftstoffinjektoren können durch Impulse in regelmäßigen Zeitabschnitten geöffnet werden, und in diesem Fall ist die gelieferte Kraftstoffmenge im wesentlichen durch die Impulslängen bestimmt. Das Öffnen und das Schließen der Kraftstoffinjektoren 15 ergibt jedoch Übergangs- oder Einschwing- bzw. Abklingerscheinungen, wäh­ rend deren Ablauf sich viele Faktoren ändern, und dadurch ist der Kraftstoffdurchsatz während dieser Zeiträume allgemein nicht konstant oder vollständig vorhersehbar. Wenn die Impulsdauer lang ist im Vergleich zu diesen Übergangszeit­ abschnitten, ist die dadurch hervorgerufene Ungenauigkeit anteilsmäßig klein. Wenn jedoch die Impulslänge kürzer wird, wächst der Anteil der Ungenauigkeit, bis ein Punkt erreicht werden kann, an dem die Ungenauigkeit für den betreffenden Anwendungsfall unannehmbar groß ist.

Ein Impulslängenrechner 20 ist vorgesehen und errechnet die Kraftstoffeinspritzimpulslängen in Abhängigkeit von einem oder mehreren Eingangssignalen aufgrund einer intern gespeicher­ ten Tafel oder eines Algorithmus. Solche Impulslängenrechner sind bekannt und werden deshalb nicht im einzelnen in ihrer Betriebsweise beschrieben. Für die Verwendung bei diesem Ein­ spritzsystem ist am besten ein Digitalrechner geeignet, der so programmiert ist, daß er den Treibstoffbedarf des Motors nach dem bekannten Geschwindigkeits-Dichte-Modell berechnet, bei dem die Motorgeschwindigkeit und der in Absolutwert gemessene Druck im Ansaugverteiler zwei Eingeberwerte bilden und weitere, beispielsweise die Temperatur, benutzt werden können.

Für den Impulslängenrechner 20 und die weitere Ausrüstung ist ein Zeitgeber vorgesehen in Form eines Taktgebers 21, der eine Quelle von Realzeitimpulsen, beispielsweise einen quarzgesteuerten Oszillator, enthält und solche Impulse mit einer festen vorbestimmten Taktrate, beispielsweise 100 kHz oder 64 kHz an den Takteingang CLK des Programm­ zählers 22 abgibt und ferner seine Taktimpulse an einen Un­ tersetzer 23 abgibt. Der Untersetzer 23 kann ein Standardzähler sein, der nach jeweils N Eingangsimpulsen einen Ausgangsimpuls abgibt und damit Impulse mit einer bedeutend niedrigeren vor­ bestimmten Frequenz an den Triggereingang TR eines Programm­ zählers 22 abgibt.

Der Programmzähler 22 ist grundsätzlich ein Schieberegister, das im getriggerten Zustand Taktimpulse aufnimmt und eine digitale 1 mit der Taktgeschwindigkeit durch eine Vielzahl von Register-Bitstellen schiebt und so nacheinander Ausgangs­ impulse mit der Taktrate an eine Vielzahl von Leitungen abgibt, die in Fig. 1 mit A-Z und 1-6 bezeichnet sind. Die Ausgangs­ leitungen A-Z, die irgendeine Anzahl von Leitungen sein können, sind bestimmt für die Betätigung von Bestandteilen des Impuls­ längenrechners 20 in der Ausführung nach Fig. 1 in vorbe­ stimmter Ordnung oder vorbestimmtem Programm, so daß das Triggern des Programmzählers 22 die Berechnung einer Impuls­ länge durch den Rechner 20 einleitet. Die Ausgangsleitungen 1 bis 6 sind an andere Abschnitte der Ausführung nach Fig. 1 angelegt, die später beschrieben werden, um die Übertragung von Zahlen zwischen diesen Bestandteilen einzuleiten. Es ist zu sehen, daß der Programmzähler 22, der Taktgeber 21 und der Unter­ setzer 23 der üblichen Zeitgeberschaltung eines digitalen Rechengerätes entsprechen und sie können in dieser Ausfüh­ rung so angesehen werden, wobei vorzugsweise ein digitaler Rechner enthalten ist, der mit Schritten A-Z programmiert ist und ein Impulslängen-Unterprogramm umfaßt und mit Schritten 1-6, die ein Ausgangs-Unterprogramm umfassen. Die Ausführung kann aber, wie gezeigt, aus Einzelgeräten aufge­ baut sein.

Das Ausgangssignal des Impulsängenrechners 20 ist über eine Addiervorrichtung 24 an den Eingang eines Zwischen­ speicher-Registers 25 angelegt. Das Zwischenspeicherregister 25 ist ein Register, das eine eingegebene Zahl bis zu einem Löschbefehl speichert und diese Zahl in irgendein anderes Register oder Gerät einlesen oder duplizieren kann, während die Zahl selbst im Register 25 erhalten bleibt. Die Addier­ vorrichtung 24 kann ein digitales Addiergerät oder eine ähnliche Vorrichtung sein, die, wenn sie eine Zahl vom Rechner 20 erhält, diese zum Inhalt des Zwischenspeicher­ registers 25 addiert und die Summe in diesem speichert. Geräte wie die Register- und Addiervorrichtungen sind als zentrale Verarbeitungseinheiten von Digitalrechnern bekannt.

Der Ausgang des Zwischenspeicherregisters 25 ist mit einem Eingang eines Digitalkomparators 26 verbunden, an dessen an­ derem Eingang ein konstantes Referenzsignal (MIN) anliegt und dessen Ausgang so geschaltet ist, daß eine Torschaltung 27 gesteuert wird, die an der Eingangsleitung zum Löschein­ gang CLR des Zwischenspeicherregisters 25 eingesetzt ist.

Der Digitalkomparator 26 ist ein üblicher Digitalkomparator und vergleicht eine erste Digitalzahl mit einer zweiten Di­ gitalzahl, um einen Ausgang digital 1 zu ergeben, wenn die erste Zahl größer als die zweite ist, und einen Ausgang digital 0, wenn die erste Zahl die zweite nicht übertrifft. Die Tor­ schaltung 27 kann irgendeine Torschaltung sein, die im er­ regten Zustand eine Zahl oder ein Signal durchläßt und im nicht-erregten Zustand den Durchgang sperrt, wobei die Steuerung durch ein Digitalsignal 1 oder 0 erfolgt, wie es sich als Aus­ gang des Digitalkomparators 26 ergibt. Die Torschaltung 27 kann also ein UND-Glied sein, an dessen einem Eingang der Ausgang des Digitalkomparators 26 anliegt, so daß das Auftreten einer digitalen 1 an dem anderen Eingang ein Ausgangssignal digital 1 ergibt, wenn der Ausgang des Digitalkomparators 26 ebenfalls digital 1 ist.

Durch den Ausgang des Komparators 26 wird auch eine Torschal­ tung 28 gesteuert, die zwischen dem Ausgang des Zwischenspei­ ches 25 und dem Eingang eines Ausgaberegisters 29 eingesetzt ist. Das Ausgaberegister 29 ist gleichartig wie das Zwischen­ speicherregister 25 aufgebaut und kann eine Digitalzahl spei­ chern, bis es gelöscht wird. Die Torschaltung 28 kann in der tatsächlichen Ausführung eine Vielzahl von UND-Gliedern sein, die jeweils zwischen zwei entsprechenden Bit-Stellen des Zwischenspeicherregisters 25 und des Ausgaberegisters 29 eingesetzt sind und bei denen jeweils ein Eingang mit dem Ausgang des Digitalkomparators 26 verbunden ist, so daß die Vielzahl von UND-Gliedern gleichzeitig geöffnet und geschlossen ist. Auch diese Komparatoren und Torschaltungen sind aus den zentralen Verarbeitungseinheiten von digitalen Rechnern bekannt.

Der Ausgang des Ausgaberegisters 29 ist mit dem Eingang des Injektorantriebs 30 verbunden. Der Injektorantrieb 30 oder die Injektorbetätigung 30 umfaßt eine Stromquelle und eine Schalteinrichtung, durch die die Beaufschlagung der elektro­ magnetischen Betätigerspulen der Injektoren 15 mit dem Strom von der Stromquelle gesteuert wird. Der Injektorantrieb 30 enthält ferner eine Vorrichtung, die die im Ausgaberegister 29 gespeicherte Zahl empfängt und eine mit dem Taktgeber 21 verbundene Zeitgebereinheit, die die Beaufschlagung der Injektorbetätigungsspulen entsprechend dieser Zahl zeitlich steuert. Es sind dafür geeignete Injektorantriebsschaltungen bekannt und auf dem Rechnergebiet kundige Fachleute können Schnittstellenschaltungen zwischen der Antriebsschaltung und dem Ausgaberegister eines jeweils verwendeten digitalen Rech­ ners auslegen oder einsetzen, wenn sie den verwendeten Rech­ ner kennen.

Die Ausgangsleitung 1 des Programmzählers 22 läßt dann, wenn ein Impuls anliegt, den Impulslängenrechner 20 die die errechnete Impulslänge repräsentierende Zahl aus einem internen Register durch die Addiervorrichtungen 24 in das Zwischenspeicher­ register 25 eingeben bzw. hinzuaddieren. Die Ausgangsleitung 2 des Programmzählers 22 läßt im beaufschlagten Zustand den Inhalt des Zwischenspeicherregisters 25 an den Eingang des Komparators 26 übertragen, wodurch die Torschaltungen 27 und 28 geöffnet werden, wenn der Inhalt des Zwischenspeicherregisters 25 den Vergleichswert MIN überschreitet, während sie geschlossen bleiben, wenn der Inhalt des Zwischenspeicherregisters 25 MIN nicht überschreitet. Die Ausgangsleitung 3 des Programmzählers 22 bewirkt im beaufschlagten Zustand, daß das Ausgaberegister 29 an seiem Löscheingang CLR einen Löschimpuls erhält, und durch die Ausgangsleitung 4 des Programmzählers 22 wird im beaufschlagten Zustand eine Übertragung des Inhalts des Zwi­ schenspeicherregisters 25 durch die Torschaltung 28 an das Ausgaberegister 29 bewirkt, jedoch nur, wenn die Torschaltung 28 offen oder durchlässig ist. Die Ausgangsleitung 5 des Programm­ zählers 22 ist über die Torschaltung 27 mit dem Löscheingang CLR des Zwischenspeicherregisters 25 verbunden und löscht im beaufschlagten Zustand das Zwischenspeicherregister 25, jedoch nur dann, wenn die Torschaltung 27 offen oder durchlässig ist. Schließlich gibt die Ausgangsleitung 6 des Programmzählers 22 im beaufschlagten Zustand einen Impuls ab, der die Übertra­ gung des Inhalts des Ausgaberegisters 29 an den Injektorantrieb 30 bewirkt und die Beaufschlagung der Injektoren 15 einleitet, wenn die im Ausgaberegister 29 enthaltene Zahl nicht 0 ist.

Eine im Rechner 20 entsprechend dem Kraftstoffbedarf des Motors 10 errechnete Impulslänge wird dem bereits vorhandenen Inhalt im Zwischenspeicherregister 25 hinzugefügt. Dabei ist dieser Inhalt normalerweise 0, wenn der Injektor 15 beim vorhergehenden Rechnerdurchlauf beaufschlagt wurde. Wenn die Injektoren 15 beim vorhergehenden Rechnerdurchlauf nicht be­ aufschlagt wurden, ist auch der Inhalt des Zwischenspeicher­ registers 25 nicht 0 und wird durch den neuen, durch den Rechner 20 errechnten Impulslängenwert erhöht.

Die im Zwischenspeicherregister 25 enthaltene Summe wird mit dem Vergleichswert MIN verglichen, der eine zur Beaufschlagung der Injektoren 15 erforderliche minimale Impulslänge repräsen­ tiert. Wenn die Summe nicht größer als dieser Vergleichswert ist, wird das Ausgaberegister 29 gelöscht, so daß die Injektoren 15 in diesem Rechnerdurchlauf nicht beaufschlagt werden, und die im Zwischenspeicherregister 25 enthaltene Summe wird bis zum nächsten Rechnerdurchlauf gespeichert, um dann durch eine neue errechnete Impulslänge erhöht und wieder mit MIN verglichen zu werden. Wenn jedoch die im Zwischenspeicherregister 25 ent­ haltene Summe die Referenz-Minimal-Impulslänge überschreitet, wird diese Zahl in das Ausgaberegister 29 übertragen, um die Beaufschlagung der Injektoren 15 zu beeinflussen oder zu steuern, das Zwischenspeicherregister 25 wird gelöscht und die In­ jektoren 15 werden beaufschlagt.

Es kann bei manchen Ausführungen auftreten, daß nicht der gesamte Inhalt des Zwischenspeicherregisters 25 auf das Ausgaberegister 29 übertragen wird. In diesem Fall wird eine vorbestimmte Zahl, die kleiner als die im Zwischen­ speicherregister 25 enthaltene Zahl ist, die aber mindestens der Referenzzahl MIN entspricht, an das Ausgaberegister 29 übertragen, wenn die Torschaltung 28 geöffnet ist. Deshalb wird das Zwischenspeicherregister 25 nicht gelöscht, da sich dadurch ja eine gewisse Kraftstoffverlustmenge ergeben wüde, für die ein Bedarf im Motor 10 durch den Rechner 20 errechnet wurde. Stattdessen wird die im Zwischenspeicherregister 25 enthaltene Zahl um die Zahl verringert, die auf das Ausgabe­ register 29 übertragen wurde.

Der Betrieb des Systems nach Fig. 1 ist in den Zeitschaubil­ dern in Fig. 4 erläutert. Der Impulszug 25 zeigt in Auftragung über der Zeit die errechneten Kraftstoffimpulslängen, die durch den Impulslängenrechner 20 auf Konstantfrequenzbasis errechnet wurden. Jeder Impuls 55 a . . . 55 c besitzt eine Länge, die einem Kraftstoffbedarf des Motors 10 entspricht. Die Impulse 55 b und 55 c sind jedoch kürzer, als es der vorbestimm­ ten Minimal-Impulslänge entspricht. Deshalb wird (Impulszug 56) keine Beaufschlagung der Injektoren 15 beim Impuls 55 b vorge­ nommen, sondern sie werden mit einem Impuls 56 bc zu dem Zeitpunkt beaufschlagt, an dem der Impuls 55 c erfolgen sollte, und die Gesamtlänge des Impulses 56 bc ist gleich der Summe der Impulslängen der Impulse 55 b und 55 c und damit größer als die vorbestimmte Minimalimpulslänge. Die Impulse 56 a und 56 d werden zu den normalen Zeitpunkten mit den errechneten Im­ pulslängen abgegeben.

Eine weitere Ausführung des Einspritzsystems ist in Fig. 2 gezeigt. Der Motor 10, die Drosselbohrung 11, der Ansaug­ durchlaß 12, die Drosselklappe 14, die Injektoren 15, der Taktgeber 21 und der Untersetzer 23 können identisch mit dementsprechend bezeichneten Geräten in Fig. 1 sein. Auch der Programmzähler 22′ kann identisch mit dem Programmzähler 22 in Fig. 1 ausgeführt sein, jedoch enthält er einige zu­ sätzliche Ausgangsleitungen. Der Motor 10 besitzt außerdem eine Verteilervorrichtung 32, da diese Ausführung Kraft­ stoffimpulse von den Injektoren 15 synchron mit der Motor­ drehung abliefert, und der Verteiler 32 ergibt drehzahlab­ hängige Referenzimpulse, die zum Triggern oder Auslösen dieser synchronen Einspritzvorgänge verwendet werden. Der Impuls­ längenrechner 20′ kann ähnlich wie der Impulsrechner 20 in Fig. 1 aufgebaut sein, jedoch errechnet er die Impulslängen entsprechend einer etwas anderen Formel oder eines anderen Algorithmus.

Der Ausgang des Impulslängenrechners 20′ in Fig. 2 ist mit einem Hauptregister 33 verbunden, dessen Ausgang wiederum über eine Torschaltung 34 mit einem Ausgaberegister 35 ver­ bunden ist. Das Hauptregister 33 ist auch mit einem Eingang eines Komparators 37 verbunden, dessen anderer Eingang mit einem konstanten Referenzwert MIN 1 beaufschlagt wird, der eine erste vorbestimmte minimale Einspritzimpulslänge reprä­ sentiert. Das Hauptregister 33 ist schließlich mit einem Geschwindigkeitswandler-Rechner 38 verbunden, der wiederum über eine Torschaltung 39 und eine Addiervorrichtung 40 mit einem Zwischenspeicherregister 42 verbunden ist.

Das Zwischenspeicherregister 42 ist über eine Torschaltung 43 mit einem Ausgaberegister 35 und mit einem Eingang eines Komparators 44 verbunden, an dessen anderem Eingang ein konstanter Referenzwert MIN 2 anliegt, der eine zweite vorbestimmte Minimalimpulslänge repräsentiert. Eine Eingangs­ leitung an dem Löscheingang CLR des Zwischenspeicherregisters 42 wird durch eine Torschaltung 45 gesteuert. Eine Torschal­ tung 46 steuert das Anlegen von Impulsen, die vom Verteiler 32 stammen, an den Triggereingang TR des Injektorantriebs 48 und eine weitere Eingangsleitung an den Triggereingang des Injektorantriebs 48 wird durch eine Torschaltung 49 gesteuert. Der Ausgang des Komparators 37 steuert die Torschaltungen 47 und 46 und über ein ODER-Glied 50 die Torschaltung 45. Ferner wird durch einen Inverter 51 das Ausgangssignal des Kompa­ rators 37 gewandelt und steuert dann die Torschaltungen 39 und 49. Alle diese Geräte oder Bauelemente sind entweder in der zentralen Verarbeitungseinheit eines Digitalrechners enthalten oder sind analog zu einer solchen Einheit aufgebaut.

Die Ausgangsleitungen A-Z des Programmzählers 22′ steuern wie in der Ausführung nach Fig. 1 den Impulslängenrechner 20′. Ein Impuls, der an der Ausgangsleitung 1 des Programmzählers 22′ erscheint, bewirkt eine Übertragung einer Zahl, die der errechneten Impulslänge entspricht, von dem Rechner 20′ auf das Hauptregister 33. Ein Impuls auf der Ausgangsleitung 2 des Programmzählers 22′ bewirkt eine Übertragung des Inhalts des Hauptregisters 33 auf den Komparator 37, wobei dieser Inhalt mit dem Wert MIN 1 verglichen wird. Wenn die übertragene Zahl größer als MIN 1 ist, öffnet der Komparator 37 die Torschal­ tungen 34, 46 und 45 und schließt die Torschaltungen 39 und 49. Ist die übertragene Zahl kleiner oder gleich MIN 1, schließt der Komparator 37 die Torschaltungen 34, 46 und 45 und öffnet die Torschaltungen 39 und 49. Die Ausgangsleitung 3 des Pro­ grammzählers 22′ ist mit dem Löscheingang CLR des Ausgabe­ registers 35 verbunden und ein auf dieser Leitung auftretender Impuls löscht deshalb dieses Register. Ein Ausgangsimpuls an Leitung 4 des Programmzählers 22′ bewirkt eine Übertragung des Inhalts des Hauptregisters 33 auf das Ausgaberegister 35, wenn die Torschaltung 34 offen oder durchlässig ist.

Entsprechend der bisher erfolgten Beschreibung des Systems wird dann, wenn die errechneten Impulslängen größer als die durch MIN 1 bestimmte Minimallänge sind, jede nacheinan­ der errechnete Impulslänge nacheinander auf das Ausgaberegister 35 übertragen, so daß dort immer eine solche, eine Impuls­ dauer repräsentierende Zahl für den Injektorantrieb 48 vor­ handen ist. Zusätzlich ist die Torschaltung 49 geschlossen und die Torschaltung 46 offen, so daß synchronisierte Trig­ gerimpulse von dem Verteiler 32 an den Injektorantrieb 48 abgegeben werden, worauf der Antrieb im getriggerten Zustand die im Ausgaberegister 35 vorhandene Zahl abholt und die In­ jektoren 15 so beaufschlagt, wie es die durch die Zahl re­ präsentierte Impulslänge vorschreibt. Die Drehzahl des Motors und damit die Aufeinanderfolge der synchronen Ein­ schaltungen der Injektoren 15 kann sich ändern, trotzdem wird die Aktualisierung der im Ausgaberegister 35 jeweils gespeicherten Impulslängen mit der durch den Taktgeber 21 gesteuerten Impulsrate vorgenommen. Ein solcher Betrieb ist in rechnergesteuerten Systemen durch die Verwendung von Unterbrechungssignalen bekannt, die das Hauptprogramm anhal­ ten, ein Unterprogramm einleiten und dann nach Ablauf zum Hauptprogramm zurückkehren.

Ein auf Leitung 5 des Programmzählers 22′ auftretender Aus­ gangsimpuls bewirkt eine Übertragung des Inhalts des Haupt­ registers 33 an den Geschwindigkeitswandler-Rechner 38. Dieser Rechner 38 empfängt ein Ausgangssignal von einer Motorgeschwin­ digkeits- oder Motordrehzahlüberwachungseinrichtung (die nicht dargestellt ist), die beispielsweise aus den vom Verteiler 32 abgegebenen Impulsen die Motordrehzahl ableitet. Der Rechner 38 wandelt die durch den Impulslängenrechner 20′ auf der Basis "Kraftstoff pro Zylinder", die zur Verwendung bei einem Synchron- Einspritzsystem errechnet wurde, in eine andere Zahl um, die durch einen Drehzahlfaktor korrigiert wurde, in Einheiten "Treib­ stoff pro Konstantfrequenz-Einspritzung".

Ein an Leitung 6 des Programmzählers 22′ erscheinender Ausgangs­ impuls bewirkt eine Übertragung der Zahl, die im Geschwindig­ keitswandler-Rechner 38 vorhanden ist, über die Addiervorrich­ tung 40, wenn die Torschaltung 39 geöffnet ist, an das Zwischen­ speicherregister 42; dadurch wird eine Addition mit dem vorheri­ gen Inhalt des Zwischenspeicherregisters 42 vorgenommen und die so erhaltene Summe in diesem Register gespeichert. Ein auf der Ausgangsleitung 7 des Programmzählers 22′ erscheinen­ der Impuls bewirkt eine Übertragung des Inhalts des Zwischen­ speicherregisters 42 an einen Eingang des Komparators 44, wo ein Vergleich mit der Zahl MIN 2 vorgenommen wird. Ist der Inhalt des Zwischenspeicherregisters 42 größer als MIN 2, wer­ den die Torschaltungen 43 und 45 geöffnet, während sie dann geschlossen bleiben, wenn der Registerinhalt kleiner oder gleich MIN 2 ist.

Ein an Ausgangsleitung 8 des Programmzählers 22′ erscheinender Impuls bewirkt eine Übertragung des Inhalts des Zwischenspei­ cherregisters 42 bei offener Torschaltung 43 an das Ausgabe­ register 35. Die Ausgangsleitung 9 des Programmzählers 22′ ist über die Torschaltung 45 mit dem Löscheingang CLR des Zwischenspeicherregisters 42 verbunden und ein darauf er­ scheinender Impuls löscht bei geöffneter Torschaltung 35 das Zwischenspeicherregister 42, d. h. setzt dieses Register auf Null. Schließlich ergibt ein an Ausgangsleitung 10 des Pro­ grammzählers 22′ erscheinender Impuls bei offener Torschaltung 49 eine Triggerung des Injektorantriebs 48 und leitet eine Beaufschlagung der Injektoren 15 ein, wobei die Länge dieser Beaufschlagung der gerade im Ausgaberegister 35 gespeicherten Zahl entspricht bzw. durch sie bestimmt wird.

Wenn deshalb die durch den Impulslängenrechner 20′ errechnete Impulslänge nicht den Referenzwert MIN 1 überschreitet, was durch den Komparator 37 bestimmt wird, werden die Torschaltun­ gen 46 und 49 so in ihrer vorherigen Wirksamkeit gewandelt, daß die drehzahl-synchrone Einspritzung beendet wird und die Einspritzsteuerung vollständig dem rechnerzeitgesteuerten Teil der Vorrichtung übertragen wird. Zusätzlich findet bei dieser Betriebsart keine Beaufschlagung der Injektoren 15 statt, bis zu dem Rechnerzyklus, bei dem die im Zwischenspeicherregister 42 enthaltene Summe den Referenzwert MIN 2 übersteigt, und zu diesem Zeitpunkt wird die im Zwischenspeicherregister 42 ent­ haltene Zahl an das Ausgaberegister 35 übertragen, das Zwi­ schenspeicherregister 42 gelöscht und die Injektoren 15 ein­ geschaltet, wobei die Einschaltdauer durch die zwischenge­ speicherte Summe gesteuert ist. Selbstverständlich ist die in der Ausführung nach Fig. 1 erwähnte Veränderung, bei der eine geringere als die Gesamtzahl im Zwischenspeicherregister an das Ausgaberegister übertragen wird, auch bei dieser Aus­ führung möglich.

Es ist vorstellbar, daß die Werte MIN 1 und MIN 2 gleich ein­ gestellt werden; in der praktisch erprobten Ausführung wurden sie jedoch auf 1,2 ms bzw. 1,5 ms eingestellt. Das ergab sich infolge der Eigenschaften der verwendeten Injektoren, die ihre Linearität bei einer geringeren Dauer als 1,5 ms aufzugeben begannen, aber nicht in zu großem Ausmaß von der Linearität ab­ wichen, wenn die Impulslänge etwas unter dieser Zahl lag. Die Mindestlänge, die das Überschalten zur asynchronen Impuls­ sammelbetriebsart einleitet, wurde bei 1,2 ms eingestellt, um diesen Betrieb auf Schiebebetrieb des Motors zu beschränken. Wenn diese Betriebsart erreicht wurde, war jedoch ein Impuls mit einer Länge von 1,5 ms zum Brennstoffeinspritzen erfor­ derlich.

Der Betrieb der Ausführung nach Fig. 2 kann mit Bezug auf die Impulszüge 60 und 61 in Fig. 5 dargestellt werden. Die errechneten Kraftstoffimpulslängen sind im Impulszug 60 über der Zeit aufgetragen. Es ist in Verbindung mit dem Impulszug 60 zu bemerken, daß die tatsächlichen Berechnun­ gen durch den Rechner 20′ auf Konstantfrequenzbasis ausge­ führt werden; der Impulszug 60 zeigt jedoch die Zeitpunkte, an denen die Impulse (an den Einspritzantrieb 48) abgegeben würden, wenn die vorbestimmte Minimalimpulslängenregelung nicht vorhanden wäre. Die tatsächlich abgelieferten Kraft­ stoffimpulslängen sind im Impulszug 61 dargestellt.

Da der Impuls 60 a die vorbestimmte Minimallänge überschreitet, wird er als Impuls 61 a synchron zur Motordrehung abgeliefert, die in dieser Ausführung einer geringen Motorgeschwindigkeit entspricht. Die errechnete Impulsbreite des Impulses 60 b, der synchron abgeliefert werden soll, unterschreitet die vorbestimmte Minimallänge und deshalb wird dieser Impuls nicht abgeliefert. Zusätzlich schaltet das System auf Be­ triebsart "Asynchron", d. h. es wird nun ein rechnertaktgesteuerter Betrieb eingeleitet und der nächste Impuls 60 c würde, wenn die Summe aus seiner Impulslänge und der des Impulses 60 b den Minimalwert überschritte, eher abgeliefert, als es bei anhaltendem Synchronbetrieb der Fall wäre. Da jedoch die Summe der Impulslängen 60 b und 60 c immer noch kürzer als der vorbestimmte Minimalwert ist, ist ein weiterer errechne­ ter Impuls 60 d erforderlich, bevor der Impuls 61 bcd wirklich abgeliefert wird, dessen Länge nun der Summe der Impulse 60 b, 60 c und 60 d entspricht. Der Impuls 60 e ist größer als der vorbestimmte Minimalwert und ergibt einen abgelieferten Impuls 61 e, sowie die Rückkehr zum Synchronbe­ trieb, der dann mit den Impulsen 60 f und 61 f fortgesetzt wird.

Es ist zu sehen, daß in dieser Ausführung der Impuls 61 bcd immer noch früher abgeliefert wird als es bei der Übertragung der Kraftstoffimpulse mit den normalen synchronisierten Zeit­ punkten der Fall wäre. Dadurch ergibt sich eine bessere Kraft­ stoffzufuhr zur Luft, für die der Kraftstoff berechnet wird, und es wird ein Vorteil der Umschaltung auf Asynchronbetrieb bei niedriger Geschwindigkeit und niedrigen Kraftsoffanfor­ derungen dargestellt.

Beim praktischen Betrieb kann die Zyklus- oder Durchlaufzeit des Programmzählers 22′, die durch den Taktgeber 21 und den Untersetzer 23 bestimmt wird, annähernd auf 10 ms eingestellt werden. Wenn der normale synchrone Einspritzvorgang der Aus­ führung nach Fig. 2 so eingestellt wird, daß die Injektoren 15 alternativ je einmal pro Zylinder beaufschlagt werden, variiert die Impulsfrequenz jedes Injektors 15 im Synchron­ betriebzustand von annähernd einmal pro 10 ms bei hohen Ge­ schwindigkeiten bis einmal pro 50 ms bei Leerlauf. Da die Ansammlung oder Summierung der Impulslängen am meisten wäh­ rend des Schiebebetriebes des Motors erforderlich ist, wenn die Motorgeschwindigkeit allgemein abnimmt, ist die Umwandlung in Asynchronbetrieb mit einer Durchlaufzeit von 10 ms vorteil­ haft, da sie allgemein eine öfter erfolgende Kraftstoffzufuhr bei niedrigen Geschwindigkeiten ergibt im Vergleich zu fortge­ setztem Synchronbetrieb. Dadurch ergibt sich ein gleichmäßigerer und genauerer Kraftstoffzustrom zum Motor.

Ein weiterer Vorteil des Umwechselns zu asynchronen Konstant­ frequenzbetrieb bei gleichzeitiger Ansammlung der Einspritz­ impulslängen liegt darin, daß es notwendig ist, unmittelbar auf einen Anstieg im Absolutdruck, der im Verteiler herrscht, zu reagieren. Bei dem Geschwindigkeits-Dichtemodell, das beim Errechnen des Motorkraftstoffbedarfs angewendet wird, wid der zum Motor fließende Luftstrom nicht direkt gemessen, sondern er wird aus dem gemessenen Verteiler-Absolutdruck im Ansaug­ verteiler errechnet, der eine Variable ist und aus einer An­ zahl von konstanten Umwandlungsfaktoren, durch die der Druck am Einlaß eines Zylinders in das errechnete Luftstro­ volumen pro Zylinder umgerechnet wird. Dieser errechnete Luftstrom pro Zylinder kann über das erforderliche Luft/ Kraftstoff-Verhältnis in eine Zahl gewandelt werden, die den erforderlichen Kraftstoff pro Zylinder repräsentiert und die Zahl kann erforderlichenfalls auf Zeitbasis korri­ giert werden mittels einer Messung der Motordrehzahl oder bei der Synchronbetriebsart auf der Grundlage pro Zylinder verwendet werden. Wenn jedoch ein plötzlicher Anstieg im Verteiler-Absolutdruck auftritt, liegt nicht nur ein größerer Luftstrom zum Motor oder in den Motor vor, sondern es ist auch eine größere Gewichtsmenge Luft in dem Ansaugverteiler selbst, durch die ja der höhere Druck erzeugt wird. Es muß zusätzlicher Kraftstoff dieser Luft bei einem Drosselgehäuse- Einspritzsystem zugeführt werden, wenn ein erforderliches Luft/Kraftstoff-Verhältnis aufrechterhalten werden soll, und diese Einspritzung sollte so bald wie möglich nach dem Erfas­ sen des Druckanstiegs im Verteiler erfolgen. Bei einem Syn­ chronsystem bei Leerlaufgeschwindigkeit des Motors tritt die Gelegenheit, den Kraftstoffdurchsatz zu erhöhen, nur ein­ mal pro 25 ms oder länger auf, wenn nicht auf einer Übergangs­ grundlage spezielle asynchrone Impulse vorgesehen sind. Die Verwendung von asynchronen, in ihrem Zeitablauf durch den Rech­ ner bestimmten Einspritzvorgängen vereinfacht die Kraftstoff­ zufuhr während des Schiebebetriebs oder während des Betriebs mit der Ansammlung und Addierung von Kraftstoffimpuls-Längen, da die Notwendigkeit spezieller Übergangs-Kraftstoffzufuhr während dieser Betriebsart beseitigt wird.

Falls erforderlich, kann die Ausführung nach Fig. 2 stabili­ siert werden, so daß keine Oszillationen zwischen Synchron­ und Asynchron-Betrieb auftreten, indem eine Hysteresis des Umschaltvorgangs eingeführt wird. Dies kann mit der in Fig. 3 dargestellten Abwandlung erreicht werden, die einen Modul 37′ als Ersatz für den Komparator 37 zeigt.

Ein Komparator 70 ist vorgesehen, an dessen einem Eingang der Inhalt des Hauptregisters 33 anliegt, wie es bei einem Eingang des Komparators 37 in der Ausführung nach Fig. 2 der Fall ist. Der andere Eingang des Komparators 70 erhält einen Referenzwert MIN 1 U und sein Ausgang ist mit einem Eingang eines ODER-Gliedes 71 verbunden. Ein weiterer Digital- Komparator 72 empfängt ebenfalls an einem Eingang den Inhalt des Hauptregisters 33 und einen konstanten Referenzwert MIN 1 L am anderen Eingang. Der Ausgang des Komparators 72 ist mit einem Eingang eines UND-Gliedes 73 verbunden, dessen Ausgangssignal als zweiter Eingang des ODER-Gliedes 71 angelegt wird. Ein Zeichen-Flip-Flop 74, ein Gerät, das bei Digital­ rechnern als ein 1-bit-Speicher bekannt ist, oder das 1 bit eines normalen RAM-Speichers sein kann, liefert sein Ausgangssignal an den anderen Eingang des UND-Gliedes 73 ab. Als Eingangssignal für das Zeichen-Flip-Flop 74 wird das Aus­ gangssignal eines UND-Gliedes 75 benutzt, das einen Eingang vom Ausgang des ODER-Gliedes 71 erhält. Dieser Ausgang bildet gleichzeitig das Ausgangssignal des Moduls 37′ und entspricht dem Ausgang des Komparators 37 in der Ausführung nach Fig. 2. Am anderen Eingang des UND-Gliedes 75 liegt ein Taktimpuls­ signal an, das über die Ausgangsleitung 10 des Programmzählers 22′ in der Ausführung nach Fig. 2 erscheint.

Beim Betrieb des Moduls 37′ wird der an der Ausgangsleitung 10 des Programmzählers 22′ am Ende jedes Programmdurchlaufes erscheinende Impuls dem ODER-Glied 71 zugeführt und gelangt von dort in das Zeichen-Flip-Flop 74, das im wesentlichen einen Speicher darstellt, der anzeigt, ob das Kraftstoff- Einspritzsystem synchron oder nicht synchron gearbeitet hat während des gerade abgelaufenen Rechnerdurchlaufes. Diese Information ist dann während des nächsten Rechnerdurchlaufes verfügbar und wird dazu benutzt, zwischen den beiden Minimal- Impulslängen auszuwählen, um eine Hysterese des Umschaltvor­ ganges zwischen Synchron- und Asynchronbetrieb zu erreichen. Der Referenzwert MIN 1 U ist eine größere Zahl als der Referenz­ wert MIN 1 L, so daß der Synchronbetrieb während des nächsten Programmdurchlaufs sichergestellt ist, wenn der Inhalt des Hauptregisters 33 die höhere Zahl MIN 1 U übertrifft oder die niedrigere Zahl MIN 1 L, wenn der Betrieb des Systems im vor­ hergehenden Rechnerdurchlauf synchron war. Der Ausgangswert des Moduls 37′ ergibt jedoch einen Asynchron-Betrieb, wenn der Inhalt des Hauptregisters 33 geringer als der geringere Referenzwert MIN 1 L ist oder wenn er geringer als der höhere Referenzwert MIN 1 U ist, wenn die Systembetriebsart beim vor­ hergehenden Rechnerdurchlauf asynchron war. Die sich dadurch ergebende Hysterese erleichtert den Umschaltvorgang zwischen der Betätigung der Injektoren 15 auf Synchronbasis (Injektor pro Zylinder) und der Betätigung der Injektoren 15 auf Kon­ stantfrequenzbasis.

Auf diese Weise wird bei einem impulsbreiten-modulierten Kraft­ stoffeinspritzsystem für einen Verbrennungsmotor mit mindestens einem Injektor, bei dem Übergangs-Kraftstoffströmungsvorgänge mit dem Öffnen bzw. Schließen des Injektors verbunden sind, die die Genauigkeit der eingespritzten Kraftstoffmenge bei kurzen Impulslängen beeinflussen, eine Einrichtung geschaffen, um diese Genauigkeit der eingespritzten Kraftstoffmenge bei niedri­ gem Kraftstoffbedarf des Motors zu erhöhen. Wenn die normale errechnete Impulslänge geringer als eine vorbestimmte Minimal­ impulslänge ist, wird die normale Beaufschlagung der Kraft­ stoffinjektoren verhindert, und eine Zahl, die die errechnete Impulslänge repräsentiert, in einem Zwischenspeicher gesammelt und aufaddiert. Wenn die aufaddierte Summe den die vorbestimmte Minimalimpulsdauer repräsentierenden Wert erreicht, wird der Injektor so beaufschlagt, wie es mindestens der vorbestimmten Minimalzeit entspricht, und die gespeicherte Summe wird um eine Zahl vermindert, die dieser Impulslänge entspricht.

Claims (8)

1. Verfahren zum Einspritzen von Kraftstoff in das Ansaug­ rohr einer Brennkraftmaschine mit Einspritzventilen, die Kraftstoff in durch die Beaufschlagungsdauer bestimmten Mengen einspritzen und normalerweise zu vorbestimm­ ten Zeiten mit Impulsen beaufschlagt werden, deren Längen entsprechend dem Kraftstoffbedarf der Maschine betriebs­ parameterabhängig bestimmt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Beaufschlagung der Einspritzventile für solche Impulse gesperrt wird, deren betriebsparameterabhängig bestimmte Länge geringer als eine erste vorbestimmte Mini­ mallänge ist, daß Zahlen gespeichert und summiert werden, die die betriebsparameterabhängig bestimmten Längen der Impulse repräsentieren, mit denen die Einspritzventile nicht beaufschlagt werden, daß die Einspritzventile zu einer ersten regulären vorbestimmten Zeit beaufschlagt werden, wenn die sich aus der Addition und Speicherung der Zahlen ergebende gespeicherte und addierte Summe mindestens gleich einer zweiten vorbestimmten Minimallänge wird, die gleich der ersten vorbestimmten Minimallänge sein kann, und zwar mit einer Beaufschlagungslänge, die min­ destens gleich der zweiten vorbestimmten Minimallänge ist und daß die gespeicherte und addierte Summe bei Be­ aufschlagung der Einspritzventile entsprechend dem vor­ hergehenden Verfahrensschritt um eine die Beaufschlagungs­ länge repräsentierende Zahl verringert wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach An­ spruch 1, gekennzeichnet durch Einspritz­ ventile (15), die bei Beaufschlagung Kraftstoff in das Ansaugrohr der Maschine mit einer durch die Länge der Beaufschlagung bestimmten Menge einspritzen, durch eine erste Einrichtung (20, 24, 25, 28, 29, 30), die normaler­ weise die Einspritzventile mit Impulsen beaufschlagt, deren Länge entsprechend dem Kraftstoffbedarf der Ma­ schine betriebsparameterabhängig bestimmt ist, durch eine zweite Einrichtung (26, 28), die in Abhängigkeit von der betriebsparameterabhängig bestimmten Impulslänge die erste Einrichtung (20, 24, 25, 28, 29, 30) sperrt und dadurch eine Beaufschlagung der Einspritzventile (15) verhindert, wenn die betriebsparameterabhängig be­ stimmte Impulslänge geringer als eine erste vorbestimmte Minimallänge ist, durch eine Ansammel- und Speicherein­ richtung (24, 25), die bei Sperrung der ersten Einrichtung (20, 24, 25, 28, 29, 30) Zahlen addiert und speichert, die die betriebsparameterabhängig bestimmten Längen der Impulse repräsentieren, mit denen die Einspritzventile (15) nicht beaufschlagt werden, durch eine dritte Ein­ richtung (25, 26, 28, 29, 30), die bei Sperrung der ersten Einrichtung die Einspritzventile (15) mit einem Impuls beaufschlagt, der mindestens eine zweite vorbestimmte Minimallänge besitzt, wobei die zweite Minimallänge gleich der ersten vorbestimmten Minimallänge sein kann, wenn die sich aus der Addition und Speicherung der Zahlen er­ gebende gesammelte und gespeicherte Summe mindestens gleich der zweiten vorbestimmten Minimallänge ist, und durch eine vierte Einrichtung (27), die auf eine Betätigung der dritten Einrichtung hin die gesammelte und gespeicher­ te Summe um eine Zahl vermindert, die die Länge des durch die dritte Einrichtung eingeleiteten Impulses repräsentiert.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Einspritzventile (15) zu vorbe­ stimmten Zeiten beaufschlagt werden.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Einspritzventile (15) synchron mit der Kurbelwellen-Drehlage beaufschlagt werden.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Einrichtung (25, 26, 28, 29, 30) die Einspritzventile mit einem Im­ puls beaufschlagt, dessen Dauer durch die gesammelte und gespeicherte Summe bestimmt ist zum ersten vorbe­ stimmten Zeitpunkt, nachdem die Summe die vorbestimmte Minimallänge überschreitet.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die vierte Einrichtung (27) in Abhängigkeit von der dritten Einrichtung ein Löschen der Ansammel- und Speichereinrichtung (24, 25) bewirkt.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansammel- und Speichereinrichtung (24, 25) die Zahlen auf Konstant­ zeitbasis summiert.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die dritte Einrichtung (25, 26, 28, 29, 30) die Einspritzventile (15) mit einem Impuls beaufschlagt, dessen Dauer gleich der aufgespeicherten Summe ist, wenn diese eine zweite vorbestimmte Minimal­ länge überschreitet.