DE2305313A1 - OTTO ENGINE WITH FUEL INJECTION, ESPECIALLY FOR MOTOR VEHICLES - Google Patents
OTTO ENGINE WITH FUEL INJECTION, ESPECIALLY FOR MOTOR VEHICLESInfo
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Description
Patentanwälte
Dipl.-Ing. W.Beyer
Dipl.-Wirtsch.-Ing· B. JochemPatent attorneys
Dipl.-Ing. W.Beyer
Dipl.-Wirtsch.-Ing.B. Jochem
Frankfurt am Main Freiherr-vom-Stein-Str.Frankfurt am Main Freiherr-vom-Stein-Str.
In Sachen:In matters:
Ford-Werke Aktiengesellschaft
5 Köln/ Rhein
Ottoplatz 2Ford-Werke Aktiengesellschaft
5 Cologne / Rhine
Ottoplatz 2
Otto-Motor mit Brennstoffeinspritzung, insbesondere für Kraftfahrzeuge,Otto engine with fuel injection, especially for motor vehicles,
Die Erfindung betrifft einen Otto-Motor mit von einer Regeleinrichtung steuerbarer Brennstoffeinspritzung, insbesondere für Kraftfahrzeuge.The invention relates to an Otto engine with one Control device for controllable fuel injection, in particular for automobiles.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Regeleinrichtung für einen derartigen Ottomotor zu schaffen, die die Benutzung eines mageren Luft-Brennstoff-Verhältnisses unter allen Betriebsbedingungen in Hinblick auf weitestgehende Abgasentgiftung sicherstellt.The object of the invention is to create a control device for such a gasoline engine that can be used a lean air-fuel ratio under all operating conditions with regard to the greatest possible exhaust gas decontamination ensures.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Regeleinrichtung eine elektronische Logikschaltung enthält, die auf von in der Ansaugleitung des Motors angeordneten Fühlern erzeugte Signale anspricht, welche die durch die Ansaugleitung in einen Zylinder des Motors einströmende Luftmenge wiedergeben und die Menge des an einer Stelle in Strömungsrichtung unterhalb der Fühler eingespritzten Brennstoff in Abhängigkeit von den Luftmengensignalen steuert.According to the invention, this object is achieved in that the control device is an electronic logic circuit which is responsive to signals generated by sensors located in the intake manifold of the engine, which the reflect the amount of air flowing through the intake pipe into a cylinder of the engine and the amount of fuel injected at a point in the direction of flow below the sensor as a function of the air volume signals controls.
Fo 8439/30.1.1973 309833/0420Fo 8439 / January 30, 1973 309833/0420
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die Logikschaltung so ausgebildet, daß die während eines jeden Saughubes eines Zylinders eingespritzte Brennstoffmenge in einem vorbestimmten konstanten Verhältnis zu der in den Zylinder während des Saughubes- gelangende Luftmenge entsprechend der Anzeige durch die Luftmengensignale steht.In an advantageous embodiment of the invention, the logic circuit is designed so that the during a each intake stroke of a cylinder injected fuel amount in a predetermined constant ratio the amount of air reaching the cylinder during the suction stroke as indicated by the air volume signals stands.
Die Erfindung wird nachstehend in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:The invention is explained in more detail below in connection with the drawing. Show it:
Fig. 1 elften Querschnitt durch einen Zylinder eines Mehrzylinder-Otto-Motors gemäß der Erfindung,Fig. 1 eleventh cross section through a cylinder of a multi-cylinder Otto engine according to the invention,
Pig. 2 ein Blockschaltbild der Einspritzregeleinrichtung für den Motor nach Fig. 1,Pig. 2 shows a block diagram of the injection control device for the engine according to FIG. 1,
Fig. 3 ein Diagramm, in welchem die Veränderung der verschiedenen die in dem Zylinder angesaugte Luftmenge beeinflussenden Parameter über einem Motorzyklus aufgetragen sind, undFig. 3 is a diagram in which the change in various parameters influencing the amount of air sucked into the cylinder above one Engine cycle are plotted, and
Fig. 4 und 5 Diagramme zur Veranschaulichung des seitlichen' Verlaufs der'Einspritzung in Abhängigkeit von der Luftmenge in einem Zylinder.4 and 5 are diagrams to illustrate the lateral ' The course of the injection as a function of the amount of air in a cylinder.
Der in Fig. 1 im Schnitt dargestellte Mehrzylinder-Otto-Motor hat einen aus einer Aluminiumlegierung in einem Stück hergestellten Zylinderblock 10 mit Zylinderkopf. Ein Kolben 11 innerhalb eines jeden Zylinders 12 arbeitet über ein Pleuel 13 auf eine (nicht dargestellte) Kurbelwelle. In jedem Zylinder werden ein Einlaßventil 14 und ein (hinter dem Einlaßventil in Fig. 1 liegendes) Auslaßventil von einer oben liegenden Nockenwelle betätigt.The multi-cylinder Otto engine shown in section in FIG. 1 has one made of an aluminum alloy in one piece manufactured cylinder block 10 with cylinder head. A piston 11 within each cylinder 12 works over a Connecting rod 13 on a (not shown) crankshaft. In each cylinder is an inlet valve 14 and a (rear the inlet valve in Fig. 1) actuated exhaust valve by an overhead camshaft.
In eine Gewindebohrung 27 ist eine Zündkerze einschraubbar. Die zeitliche Aufeinanderfolge der Öffnung3- und Schließbewegungen der Ventile und der Zündung entspricht herkömmlicher Praxis bei modernen Otto-Motoren.A spark plug can be screwed into a threaded bore 27. The chronological sequence of the opening and closing movements of the valves and the ignition corresponds to conventional practice in modern Otto engines.
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Dos Einlaßventil Ή eines jeden Zylinders befindet sich in einem Saugkanal 15i der mit einem allen Zylindern gemeinsamen Saugrohr 16 verbunden ist· Ein Wasservergaser 1? ist auf das Saugrohr 16 aufgesetzt, und ein (nicht dargestellter) herkömmlicher Luftfilter sitzt seinerseits1* auf dem Wasservergaser· Der Wasservergaser dient zur Befeuchtung der durch ihn zum Motor hindurchtretenden Luft auf einen im wesentlichen konstanten Wertι beispielsweise 100% relative Luftfeuchtigkeit.The inlet valve Ή of each cylinder is located in an intake channel 15i which is connected to an intake manifold 16 common to all cylinders · A water carburetor 1? is placed on the intake manifold 16, and a conventional air filter (not shown) sits in turn 1 * on the water carburetor · The water carburetor is used to humidify the air passing through it to the engine to an essentially constant value, for example 100% relative humidity.
Eine Drosselklappe 18 innerhalb des Wasservergasere ist mit einem (nicht gezeigten) Gaspedal verbunden und regelt den Luftstrom zum Motor in Übereinstimmung mit der Pedalstellung· A throttle valve 18 is within the water gasifier connected to an accelerator pedal (not shown) and regulates the flow of air to the engine in accordance with the pedal position
In der Wandung eines, jeden Zylinders 12 befindet sich ein Niederdruck-Brennstoffinjektor 19- Die genaue Lage des Injektors wird in Hinblick auf das Erfordernis einer vernünftig niedrigen (d,h. unter 100° C liegenden) und möglichst gleichförmigen Temperatur für den durch den Injektor hindurchtretenden Brennstoff ausgewählt, um eine frühzeitige Brennstoffverdampfung zu verhindern und die Zumessung der durch den Injektor hincUirchtretenden Brennstoffmenge zu erleichtern· Der Wassermantel 9 des Zylinderblocks 10 umgibt den Brennstoffinjaktor zur Erzielung einer wirksamen Kühlung vollständig. Der Injektor ist vorzugsweise so niedrig wie möglich in 4er bestehenden Zylinderwandung angeordnet, wobei er vom Kolben für eine ausreichend lange Zeitdauer während der Öffnung des. Einlaßventils freigegeben ist, um zu ermöglichen, daß im wesentlichen aller Brennstqff eingeepritzt wird, wenn das Einlaßventil ge· öffnet ist* Dies ermöglicht diq Verwendung von druck-Injektoren und gestattet eine mischung während des Verdichtungshubes·In the wall of each cylinder 12 there is a Low pressure fuel injector 19- The exact location of the The injector is, in view of the requirement of a reasonably low (i.e. below 100 ° C) and possible uniform temperature for the fuel passing through the injector selected in order to ensure an early To prevent fuel evaporation and the metering of the amount of fuel passing through the injector · The water jacket 9 of the cylinder block 10 surrounds the fuel injector completely to achieve effective cooling. The injector is preferably like this as low as possible in the existing 4-cylinder wall arranged, keeping it away from the piston for a sufficiently long time Period of time released during the opening of the inlet valve is to enable essentially all of that Fuel is injected when the inlet valve is opens is * This enables diq use of pressure injectors and allows one mixing during the compression stroke
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Di ο Brcnnnto.ffinj" ok boron können herkömmliche, oloktromußnotiiich I)OtULiI1ILe Niodciulruck-Injcküorcn »ein, wie nie boi vielen vorhandenen Einivpritzsyatemen benutzt worden, die Brennstoff in das Saugrohr des Zylinders einspritzen· Das Ventil sollte jedoch in Hinblick auf den hohen Druck, dem der Injektor während des Verdichtungshubes zu widerstehen hat, nach auswärts öffnen.Di ο Brcnnnto.ffinj "ok boron can conventional, oloktromussnotiiich I) OtULiI 1 ILe Niodciulruck-Injcküorcn» a, as never been used in many existing injection systems, which inject fuel into the suction pipe of the cylinder · The valve should, however, in view of the high Open outward pressure that the injector has to withstand during the compression stroke.
Die Brennstoff injektor en 19 sind an ein Brennstoffzuleitungssystem angeschlossen, in welchem ein konstanter Druck in der Größenordnung von 7kg/cm von einer Brennstoffpumpe aufrechterhalten wird·The fuel injectors 19 are connected to a fuel supply system connected, in which a constant pressure of the order of 7kg / cm from a fuel pump is maintained
Die Elektromagneten der Brennstoffinjektoren werden von einem elektronischen Logikkreis erregt. Das in Fig. 2 dargestellte Blockschaltbild zeigt die logische Verknüpfung in Verbindung mit einem Zylinder* Für die anderen Zylinder können identische unabhängige Kreise benutzt werden, jedoch ist mindestens, ein Teil der Schaltung für alle Zylinder gemeinsam, wie sich an späterer Stelle aus der Beschreibung ergibt.The fuel injector electromagnets are energized by an electronic logic circuit. The one shown in FIG The block diagram shows the logical connection in connection with a cylinder * for the other cylinders identical independent circuits can be used, but at least one part of the circuit for all cylinders together, as will emerge from the description at a later point.
Die Eingänge zu dem Regelkreis sind von Fühlern oder Energieumwandlern 20 bis 26 gebildet, die auf die Luftgeschwindigkeit im Saugrohr 15» den Luftdruck im Saugrohr, die Lufttemperatur in Saugrohr, die Feuchtigkeit der angesaugten Luft, die Kurbelwellenstellung, die Brennstoffgeschwindigkeit und die,Brennstofftemperatur ansprechen.The inputs to the control loop are from sensors or energy converters 20 to 26 formed, which on the air speed in the intake manifold 15 »the air pressure in the intake manifold, the Air temperature in the intake manifold, the humidity of the air drawn in, the crankshaft position, the fuel speed and which respond to fuel temperature.
Die Fühler 20 und 21 für die Luftgeschwindigkeit bzw. den Luftdruck sind dicht beieinander im Saugrohr 15 angebracht. Der Lufttemperaturfühler 22 und der Feuchtigkeitsfühler 23 können an anderen Stellen in der Ansaugleitung liegen und η 13-en Zylindern gemeinsam sein, da die ifemperafcur und die Luftfeuchtigkeit innerhalb eines besonderen Motorzyklus nicht wesentlich schwanken« The sensors 20 and 21 for the air speed and the air pressure are mounted close to one another in the suction pipe 15. The air temperature sensor 22 and the humidity sensor 23 can be located at other points in the intake line and η 13-en cylinders can be common, since the temperature and humidity within a particular engine cycle do not fluctuate significantly «
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Die Fühler 25 und 26 für die Brennstoff geschwindigkeit bzw, die Brennstofftemperatur können entweder im Brennstoffinjektor 19 oder der zu dem Brennstoffinjektor führenden Brennstoffleitung angeordnet sein·.The sensors 25 and 26 for the fuel speed or the fuel temperature can either be in the fuel injector 19 or the one leading to the fuel injector Be arranged fuel line ·.
Der Fühler 24- für die Kurbelwellenstellung kann eine elektromagnetische Einrichtung sein, die mit dem Schwungrad des Motors gekuppelt ist. Sie erzeugt ein Signal an der Stelle des Arbeitszyklus, an welchor die Brennstoffeinspritzung beginnen kann, d.h. an dem Funkt; des j^nsqug^ubos, wenn dor Kolben den Injektor freigibt. Signale von dom Kurbelwollen-Stellungsfühler können auch ein elektronisches Zündsystem steuern.The sensor 24 for the crankshaft position can be an electromagnetic one Be the device that is coupled to the flywheel of the engine. It generates a signal at the point a working cycle to which fuel injection can begin, i.e. at the point; des j ^ nsqug ^ ubos, if dor Piston releases the injector. Signals from dom crank wool position sensor can also control an electronic ignition system.
Die Messung der Luft- und der Brennstoffgeschwindigkeit auf genaue Weise und bei hoher Drehzahl ist wesentlich für den wirksamen Betrieb des Systems. Ein Beispiel für einen hier verwendbaren Flußmesser ist aus der GB-«PS 1 127 568 bekannt. Alternativ hierzu können Hitzdraht-» oder Hitzfilm-Anemometer verwendet werden. Derartige Einrichtungen sind gleichfalls bekannt (Hot-Wire-Anemometera, Ehe Review of Scientific Instruments, Mai 1967, Seite 677\ P.O.A.L. Pavies, M.R. Davis and I· WoId, "Operation of the Constant Resistance Hot-Wire-Anemometers", Institute Qf Sound and Vibration University of Southampton, Bepicht No. 189; J«Cf Wyngaard and J.L. Lumley, "A Constant !Bemperature Hot-Wire Anemometer", Journal of Scientific Instruments, Vol. ^1 1967, Seite 365; B,J. Bellhouae en4 D.I·· Schultz, "The Determination of Fluctuating Velocity 4.n Air with Heqted q?hin Film Gauges", Journal of Pluid Mechanics, Vol. 2, Teil 2f 1967, Seite 289).Measuring air and fuel velocities accurately and at high speed is essential to the effective operation of the system. An example of a flow meter that can be used here is known from GB- «PS 1 127 568. Alternatively, hot wire or hot film anemometers can be used. Such devices are also known (Hot-Wire-Anemometera, Ehe Review of Scientific Instruments, May 1967, page 677 \ POAL Pavies, MR Davis and I · WoId, "Operation of the Constant Resistance Hot-Wire-Anemometers", Institute Qf Sound and Vibration University of Southampton, Report No. 189; J «C f Wyngaard and JL Lumley," A Constant! Bemperature Hot-Wire Anemometer, "Journal of Scientific Instruments, Vol. 1 1967, p. 365; B, J. Bellhouae en4 DI ·· Schultz, "The Determination of Fluctuating Velocity 4.n Air with Heqted q? hin Film Gauges", Journal of Pluid Mechanics, Vol. 2, Part 2 f 1967, page 289).
Die Veränderung der verschiedenen Parameter, welche die in die Zylindor eintretende Luftmenge führend dos Ansaughubes beeinflussen, ist in Fig. 3 diagrammatisch dargestellt. The change in the various parameters that determine the amount of air entering the cylinder controls the intake stroke influence is shown in Fig. 3 diagrammatically.
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Der Betrag an Luftmenge, der in den Zylinder einströmt» ist über einen bekannten Bereich eine Funktion der Luftgeschwindigkeit f der Lufttemperatur, des Luftdruckes und des Feuchtigkeitsgehaltes, Diese Funktion wird durch einen Luftmengenfluß-Funktionsgeneratior 28 erfaßt, dessen Ausgangssignal das Ausmaß an Imftjjjengenfluß in dem, Zylinder darstellt. D,er Funktionsgen, er a fcor 28 ist mit einem Spannungs-Fuequenz-Umsetzep 29 verbunden, Eine Auf- und Abwärtß-Zähleinrichtung 30 ist mit ihrem Aufwärts-JSingang an den Spannungs-Frequenz-Umsetzer 29 angeschlossen, so daß die Zähleinrichtung eine Zählung speichert, die die in den Zylinder eingetretene Luftmenge verkörporfcf The amount of air flowing into the cylinder is a function of the air velocity f, the air temperature, the air pressure and the moisture content over a known range. Cylinder represents. D, he function gene, he a fcor 28 is connected to a voltage-frequency converter 29, an up and down counter 30 is connected with its up-input to the voltage-frequency converter 29, so that the counting device counts stores that incorporate the amount of air that has entered the cylinder f
Gatter 32, 35 und 34 verbinden Jeweils eine entsprechende Stufe der Zähleinrichtung 30 mit einem Impulsgenerator 35· Ein Signal vom ersten Gatter 32 veranlaßt den Impulsgenerator zur Erzeugung von Impulsen mit einem relativ niedrigen Verhältnis zwischen Signal und Pause, Ein Signal vom zweiten Gatter 33 ruft ein mittleres Signal-Pausen-Verhältnis hervor, und ein Signal vom dritten Gatter 34· bewirkt ein entweder hohes Signal-Pausen-Verhältnis oder eine fortgesetzte Signalgebung (d.h. ein Signal-Pausen-Verhältnis von der Größö* "unendlich"). Der Ausgang des Impulsgene/rators 35 wird einem Verstärker 36 aufgegeben, an den der Elektromagnet 37 des Brennstoffinjektors 19 angeschlossen ist.Gates 32, 35 and 34 each connect a corresponding one Stage of the counter 30 with a pulse generator 35 A signal from the first gate 32 causes the pulse generator for generating pulses with a relatively low ratio between signal and pause, a signal from second gate 33 calls a medium signal-to-space ratio and causes a signal from the third gate 34 · either a high signal-to-space ratio or continued signaling (i.e., a signal-to-space ratio of the size "infinite"). The output of the pulse generator 35 is fed to an amplifier 36, to which the electromagnet 37 of the fuel injector 19 connected.
Der Verstärker 36 hat einen ausreichenden Verstärkungsfaktor, so daß die Amplitude der von ihm erzeugten Impulse genügend groß ist, um den Brennstoffinjektar voll zu öffnen. Jedoch ist die Frequenz der Impulse größer als der Betrag, dem das Brennstoffventil zu folgen vermag, so daß das Signal-Pausen-Verhältnis des Impulsgenerators die vom Brennstoff injektor eingenommene ,Stellung bestimmt und demzufolge die drei verfügbaren Signal-Pausen-Verhältnisse drei Flußgrößen durch das Ventil schaffen.The amplifier 36 has a sufficient gain factor so that the amplitude of the pulses generated by it is large enough to fully fill the fuel injector to open. However, the frequency of the pulses is greater than the amount that the fuel valve can follow, so that the signal-pause ratio of the pulse generator determines the position assumed by the fuel injector and consequently the three available signal-to-space ratios create three sizes of flow through the valve.
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Dor uurccnblicklicho Brcnnofcofffluß (Flußmcncc) wird durch· das AuGgangcnignal eines Brennstofffluß-Funktionügencrators 38 dargeotcllt, das von der Brennstoffgeschwindigkeit und der Brennstofftemperatür abhängig ist. Das Ausgangssignal des Funktionsgenerators 58 wird in ein frequenzmoduliertes Signal innerhalb eines Spannungs-Frequenz-Umwandlers 39 umgesetzt und dem Abwärts-Eingang 40 der Zähleinrichtung 30 aufgegeben.Dor uurccnblicklicho Brcnnofcofffluß (Flußmcncc) is through the output signal of a fuel flow function generator 38 shown, that of the fuel speed and depends on the fuel temperature. The output signal the function generator 58 is in a frequency modulated Signal converted within a voltage-frequency converter 39 and the downward input 40 of the counter 30 given up.
Die Schaltung ist so ausgebildet, daß die Frequenz am Eingang 31 für eine gegebene Größe des Luftmengenstroms in einem vorbestimmten Verhältnis zur Frequenz am Eingang 40 für dieselbe Größe des Brennstoffmengenflusses steht. Dieses vorbestimmte Verhältnis ist dasselbe wie das vom System erzeugte Luft-Brennstoff-Verhältnis. Ein mageres Luft-Brennstoff-Verhältnis in der Größenordnung von 20:1 wird verwendet, um die gefährlichen Abgasanteile (d.h. unverbrannte Kohlenwasserstoffe und Kohlenmonoxyd sowie Stickstoffoxyde) zu minimieren.The circuit is designed so that the frequency at the input 31 for a given size of the air flow is in a predetermined ratio to the frequency at the input 40 for the same size of the fuel flow. This The predetermined ratio is the same as the air-fuel ratio produced by the system. A lean air-fuel ratio on the order of 20: 1 is used to reduce the hazardous emissions (i.e. unburned Hydrocarbons and carbon monoxide as well as nitrogen oxides) to minimize.
Auf diese Weise ruft für ein Luft-Brennstoff-Verhältnis von 20:1 eine bestimmte in den Zylinder eingespritzte Brennstoffmenge eine zwanzigsten größere Zählung hervor als die Aufwärtszählung, die vonatatten geht, wenn dieselbe Menge an Luft in den Motor strömt.This way it calls for an air-fuel ratio of 20: 1 a certain amount of fuel injected into the cylinder a twentieth greater count than that Up counting when the same amount air flows into the engine.
An -jeder Stelle des Arbeitszyklus speichert somit die Zähleinrichtung eine. Zählung, die die in den Zylinder einströmende Luftmenge wiedergibt, für welche Brennstoff noch nicht in dem erforderlichen Luft-Brennstpff-Verhältnis eingespritzt worden ist.The counter thus saves at every point in the working cycle one. Count that shows the amount of air flowing into the cylinder for which fuel is left not in the required air-fuel ratio has been injected.
Die Gatter 32 bis 34 werden durch ein bietabiles Schaltglied 41 geöffnet und geschlossen. Der Kurbelwellen-Stellungsfühler schaltet das bistabile Schaltglied mittels eines monostabilen Schaltgliedes 42 an einem Punkt imThe gates 32 to 34 are controlled by a bidirectional switching element 41 open and closed. The crankshaft position sensor switches the bistable switching element by means of a monostable switching element 42 at a point in the
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Arbeitszyklus des Motors ein, wenn die Brennstoffeinspritzung beginnen kann. Das bistabile Schaltglied 41 öffnet dann die Gatter 32 bis 34. . . . . ■Duty cycle of the engine when the fuel injection can begin. The bistable switching element 41 then opens the gates 32 to 34. . . . ■
An den Ausgang des Luftraengen-Funktionsgenerators 28 ist ein Niveaumeßglied 43 angeschlossen, welches ein Ausgangssignal erzeugt, wenn der Irtiftmengenstrom unter eine vorbestimmte Höhe fällt, welche das Schließen des Einlaßventils •anzeigt. Ein Zeitverzögerungsglied 44, das vom Niveaufühler 43 beeinflußt wird, schaltet das bistabi^Schaltglied 41 aus, wodurch die Gatter 42 bis 44 nach einem kurzen Zeitverzug geschlossen werden. Diese Zeitverzögerung ist lang genug um sicherzustellen, daß das Einlaßventil vollständig geschlossen ist, bevor die Einspritzung aufhört, jedoch kurz genug, um das System am Versuch der Brennstoffeinspritzung zu hindern, nachdem der Druck im Cylinder begonnen hat,.infolge des Verdichtungshubes des Kolbens anzusteigen, oder, wenn der Kolben den Injektor überdeckt·At the output of the air line function generator 28 is a level measuring element 43 is connected, which has an output signal generated when the Irtift amount flow falls below a predetermined one Height, which indicates the closing of the inlet valve •. A time delay element 44 from the level sensor 43 is influenced, the bistabi ^ switching element 41 switches off, whereby the gates 42 to 44 after a short time delay getting closed. This time delay is long enough to ensure that the inlet valve is complete is closed before injection stops, but short enough to keep the system from attempting fuel injection to prevent, after the pressure in the cylinder has started to increase as a result of the compression stroke of the piston, or, if the piston covers the injector
Es ist ein wichtiges Merkmal des Motors, daß die Einspritzung zu Beginn des Verdichtungshubes beendetest, weil das System auf der Wirkung des Ver4ichtungshubes basiert, die Luft und den Brennstoff im Zylinder richtig zu durchmischen,It is an important feature of the engine that injection stop at the beginning of the compression stroke because the system based on the effect of the compression stroke, the air and to properly mix the fuel in the cylinder,
Pas Zeitverzögerungsglied 24 betätigt auch am Ende des Aneaugvorganges und der Brennstoffeinspritzung ein monostabiles ßchaltglied 45· Das monostabile Schaltglied 45 stellt die Wähleinrichtung 3Q guf Null zurück und bereitet sie damit auf den nächsten .Arbeitszyklus vor,Pas time delay element 24 is also actuated at the end of the aneaugvorganges and a monostable switching element 45 for the fuel injection. The monostable switching element 45 is provided the selector 3Q returns to zero and prepares it with it for the next .work cycle,
Pie Wirkungsweise der Schaltung ist in den ffig· 4 und 5 veranschaulicht» Zm Beginn des Ansaughubea des Kplbens beginnt "die LUfIJ1 ta äen gylinder einzutreten, und die Zähleinrichtung 5Q ppeichert eine Zählung, 4;Le repräsentativ für die Luftmenge im Zylinder ist« Die Brennstoff ein-Pie operation of the circuit is illustrated in the ffig · 4 and 5 "cm beginning of Ansaughubea of Kplbens begins to enter ta AEEN gylinder" the LUfIJ 1, and the counting 5Q ppeichert a count, 4; Le for the amount of air in the cylinder is representative, "The Fuel on
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spritzung beginnt nicht augenblicklich sondern mit Verzögerung, bis der Injektor vom Kolben freigegeben ist· In diesem Zeitpunkt werden die Gatter 32.bis 34 durch den Kurbelwellen-Stellungsanzeiger 34 geöffnet· Im Schwachleistungsbetrieb (Fig. 4), wenn die Drosselklappe 18 nur teilweise geöffnet wird, wird die Zählung, die während der öffnung der Gatter 32 bis 34 entsteht, von mittlerer Größe sein und dazu ausreichen, das Gatter 33 anzudrehen» wodurch ein mittlerer Wert 48 an Brennstofffluß erzeugt wird· Dieser mittlerer Wert an Brennstofffluß bleibt erhalten, bis eine genügend große Anzahl von Brennstoffflußeinheiten in der Zähleinrichtung ausgezählt sind, wodurch die Zählung auf ein Niveau vermindert wird, auf welchem nur noch das Gatter 32 eingeschaltet ist· Brennstoff wird dann weiterhin in einem niedrigen Ausmaß 46 eingespritzt. Injection does not start immediately but with a delay until the injector is released from the piston At this point in time, the gates 32nd to 34 are activated by the Crankshaft position indicator 34 open · In low-power operation (Fig. 4), when the throttle valve 18 is only is partially opened, the count that occurs during the opening of the gates 32 to 34 is of medium size and be sufficient to turn on gate 33 "which produces an average value 48 of fuel flow · This mean value of fuel flow is maintained until a sufficiently large number of fuel flow units in the Counting device are counted, whereby the count is reduced to a level at which only the Gate 32 is on. Fuel will then continue to be injected 46 at a low level.
Bei Hochleietungsbetrieb (S1Ig· 5) reicht die Zählung in der Zähleinrichtung zu Beginn der Brennstoffeinrichtung aus, um ein hohes Ausmaß 47 an Brennstofffluß durch das Gatter 34 hervorzurufen* Der Byennstofffluß sinkt über die Zwischengröße 48 auf das niedrige Ausmaß 46 ab, wenn die Brennstoffeinspritzung die Luftansaugmenge einholt, und die Zählung in der Zähleinrichtung 3Q nimmt ab.In high-power operation (S 1 Ig * 5), the count in the counter at the start of the fuel installation is sufficient to produce a high level 47 of fuel flow through gate 34 * The fuel flow decreases over intermediate size 48 to low level 46 when the Fuel injection catches up the air intake amount, and the count in the counter 3Q decreases.
Das richtige Arbeiten der vorbesehriebenen Schaltung hängt von der Geschwindigkeit ab, mit welcher die verschiedenen Betriebsvorgänge ausgeführt werden können. Bei maximaler Drehzahl des Motors beträgt die Dauer dee Ansaughubes etwa 2 Millisekunden. Wenn dieses System nicht genügend schnell arbeitet, wird eine beträchtliche Zählung in der Zähleinrichtung 30 in dem Augenblick zurückbleiben, wenn die Brennstoffeinspritzung aufhört, und diese Zählung wird den Luftüberschuß im Zylinder darstellen, wodurch das Gemisch ärmer als der vorbestimmte Wert ausfällt.The correct operation of the pre-described circuit depends on the speed at which the various operations can be carried out. At maximum The engine speed is the duration of the intake stroke about 2 milliseconds. If this system does not work fast enough, there will be a sizable count in the Counter 30 lag behind when fuel injection ceases and this count becomes represent the excess air in the cylinder, as a result of which the mixture turns out to be poorer than the predetermined value.
Ein Weg, um dieses Problem zu überwinden, ist die MessungOne way to overcome this problem is by measurement
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Po 8439/30.1.1973 ■Po 8439 / January 30, 1973 ■
der innerhalb eines Arbeitszyklus angesaugten Luftmenge und die Einspritzung einer entsprechend bemessenen Brennstoffmenge beim nächsten Arbeitszyklus. Die Differenz zwischen den aufeinanderfolgenden Zyklen kann nicht ausreichen« um daa gewünschte Luft-Brennstoff-Verhältnis . umzukippen. Ein solches System könnte in einem fEinzyklus"-Betrieb (d.h. Einspritzung des abgemessenen Brennstoffs innerhalb desselben Zyklusses, in welchem die Messung erfolgt) bei niedriger Drehzahl arbeiten, wo der Betrieb langsamer, Jedoch die Veränderung von Zyklus zu Zyklus größer ist, und auf "Nachfolgezyklus"-Betrieb umschalte», : wenn die Drehzahl der Naschine* ansteigt.the amount of air sucked in within a work cycle and the injection of a correspondingly measured amount of fuel at the next work cycle. The difference between the successive cycles may not be enough « around the desired air-fuel ratio. to tip over. Such a system could operate on a "one-cycle" basis (i.e. injection of the metered fuel within the same cycle in which the measurement takes place) work at low speed where the operation is slower, however changing from cycle to cycle is greater, and switch to "follow-up cycle" mode »,: when the speed of the machine * increases.
Eine alternative Ausführungsform des Systems versucht, vom ersten Teil des Ansaughübes vorwegzunehmen oder zu extrapolieren, was die gesamte Luftmenge· am Ende des Zyklus sein wird, und den Brennstoff in Übereinstimmung mit einem solchen errechneten Wert einzuspritzen-.An alternative embodiment of the system seeks to anticipate or extrapolate from the first part of the intake stroke what the total amount of air · at the end of the Cycle, and inject the fuel in accordance with such a calculated value-.
Eine einfache Abänderung der Schaltung nach Pig. 4· verwendet die in der Zähleinrichtung verbleibende Zählung am Ende des Zyklus, um den nächsten Zykliis, zu kompensieren und dadurch das gewünschte Mischungsverhältnis bei hoher Drehzahl aufrechtzuerhalten. Das monostabile Schaitglied 45 ist dabei weggelassen, so daß die Zähleinrichtung nicht am Ende des Ansaughubes auf Null zurückgestellt wird. Auf diese Weise wird Jede Zählung, die in der Zähleinrichtung verbleibt, innerhalb des nächsten-Zyklus hinzugenoramen, und die volle Einspritzung beginnt in einem größeren Ausmaß oder verbleibt in einem größeren Ausmaß für eine längere Zeit. Am Ende dieses nächsten Zyklus wird die Zähleinrichtung immer noch einen Eßckstandbetrag zählen, der angenähert gleich dem Eückstpnd am Ende des. vorhergehenden Zyklus sein wird, so daß dan» die korrekte Menge an Brennstoff eingespritzt worden ist· Wenn dieA simple modification of the circuit according to Pig. 4 · used the count remaining in the counter at the end of the cycle to compensate for the next cycle and thereby maintaining the desired mixing ratio at high speed. The monostable switching element 45 is omitted so that the counter is not reset to zero at the end of the suction stroke. This way, every count that is made in the counter remains to be added within the next cycle and full injection begins in one greater extent or remains to a greater extent for a longer period of time. At the end of this next cycle the counter will still count a residual amount approximately equal to the residual amount at the end of the. previous cycle so that the correct amount of fuel has been injected then · when the
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Drehzahl des Motors ansteigt, wird die Zählung in der Zähleinrichtung 31 am Ende eines jeden Zyklus größer werden, als der wirksame Betrieb vom "Innerzyklus"-Betrieb in den 'Nachfolgezyklus11-Betrieb übergeht ·The number of revolutions of the motor increases, the count in the counter 31 will become larger at the end of each cycle as the effective operation changes from the "inner cycle" operation to the follow-up cycle 11 operation.
Die Gesamtheit der Schaltung nach Pig· 2 kann für einen jeden Zylinder vorgesehen sein; es lassen sich jedoch beträQhtliche Einsparungen an Schaltungsgliedern durch gemeinsame Zuordnung wenigstens eines Seils der Schaltung auf mehrere Zylinder erziehen.The entirety of the circuit according to Pig · 2 can be used for one each cylinder be provided; However, considerable savings in terms of circuit elements can be achieved through joint Train assignment of at least one cable of the circuit to several cylinders.
Dies, ist möglich, weil die Ansaughübe in bestimmter !folge ablaufen· Be^ einen Vierzylindermotor beispielsweise reichen zwei Logikkreis«, auf je zwei Zylinder augeteilt, aus·This is possible because the suction strokes take place in a certain sequence expire · Be ^ a four-cylinder engine for example are enough two logic circuits ", divided into two cylinders each, the end·
Alle Schaltungselemente der Pig, 2 mit Ausnahme des Luftflußfühlers, des Iiuftdruckfühlers^es Brennatoffgeschwindigkeitefühlers imd des Einspritz-Blektromagneten können auf diese Weise gemeinsam sein.All circuit elements of the Pig, 2 with the exception of the air flow sensor, of the air pressure sensor ^ the fuel speed sensor imd of the injection solenoid can be together this way.
Wenn die Schaltung ohne das monostabile 3cha.ltglied 45 verwendet wird, können separate Zähleinrichtungen 30 für einen jeden'Zylinder notwendig sein·If the circuit is used without the monostable 3-channel element 45, separate counting devices 30 may be necessary for each cylinder.
Patentansprüche /Patent claims /
Po 8439/30.1.1973 . 309833/0420Po 8439 / January 30, 1973. 309833/0420
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