DE2744312A1

DE2744312A1 - Kraftstoffeinspritzanlage mit vergroesserter, temperaturempfindlicher kraftstoffanreicherung fuer voruebergehende motorbelastungen

Info

Publication number: DE2744312A1
Application number: DE19772744312
Authority: DE
Inventors: Emile David Long
Original assignee: Allied Chemical Corp
Current assignee: Honeywell International Inc
Priority date: 1976-10-01
Filing date: 1977-10-01
Publication date: 1978-04-06
Also published as: SE7710959L; IT1116258B; JPS5344735A; CA1096014A; FR2366459A2; US4143621A; ES462778A1; GB1580730A

Description

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Allied Chemical Corporation Morristown, New Jersey, USA

KRAFTSTOFFEINSPRITZANLAGE MIT VERGRÖSSERTER, TEMPERATUREMPFINDLICHER KRAFTSTOFFANREICHERUNG FÜR VORÜBERGEHENDE MOTORBELASTUNGEN

Die Erfindung bezieht sich auf Kraftstoffeinspritzanlagen für Verbrennungsmotoren mit Zündkerzen, wobei die Motorbetriebsparameter überwa-cht werden und eine Kraftstoff-Füllung zum Motor in Funktion dieser Parameter gesteuert wird, und betrifft insbesondere eine solche Anlage oder ein solches System, das eine Anreicherung der Kraftstoff-Füllung während der Motorerwärmung vorsieht, und diese temperaturempfindliche Anreicherung während vorübergehender Motorlasterhöhungen während der Erwärmung erhöht.

Kraftstoffeinspritzsysteme oder -anlagen, welche die Betriebsparameter eines Verbrennungsmotors mit Zündkerze messen uid die Brennstoffmengen des von den Messungen gesteuerten Kraftstoffes zu den Motorzylindern messen, sind seit einigen Jahren in beschränktem Maße in Benutzung. KUrzliche Gesetzesbestimmungen, welche die zulässigen Mengen atmosphärischer Verunreinigungen begrenzen, welche in Fahrzeugmotorauspuffgasen zugegen sind,

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und kürzliche Ölkostenerhöhungen haben das Interesse an diesen Kraftstoffeinspritzanlagen als Alternativen zu den herkömmlichen Vergasern erhöht, weil sie besser in der Lage sind, den Kraftstofffluß zum Motor zu steuern. Ein Kraftstoffeinspritzsystem, bei welchem die vorliegende Erfindung benutzt werden kann und das in der Lage ist, die Motorkraftstoffströmung zu steuern, um das Luft-Kraftstoffverhältnis dos Motors auf einem gewünschten Wert zu halten, um die Auspuffverunreinigungen mit wirtschaftlich annehmbarem Kraftstoffverbrauch minimal zu machen, ist in der in den Vereinigten Staaten von Amerika am 6. November 1975 eingereichten und dort anhängigen Patentanmeldung mit der Serial No. 629 ^21 beschrieben, welche den Titel hat "Kraftstoffeinspritzanlage".

Einspritzsysteme steuern in typischer Weise die Menge des flüssigen Kraftstoffes, der für den Motor vorgesehen ist, aber dieser Kraftstoff muß verdampft werden, bevor die Verbrennungsreaktion erfolgen kann.

Das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Dampfes und nicht so sehr das Luft-Kraftstoffverhält-nis, welches bei dem Kraftstoffsystem vorgesehen ist, bestimmt den Verbrennungsprozeß. Das Verhältnis des flüssigen zum Dampf-Luftkraftstoffverhältnis hängt von der Flüchtigkeit des Kraftstoffes ebenso ab wie von der Kraftstofftemperatur und dem Druck. Die Flüchtigkeit bezieht sich auf die Art und Weise, wie leicht der Kraftstoff von der flüssigen in die Dampfphase übergeht. Wenn das Injektorsystem unter be-

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stimmten Betriebsbedingungen, wie z.B. Reisegeschwindigkeit bei einem vollständig erwärmten Motor, richtig ausgestaltet ist, muß die ganze eingespritzte Kraftstoffmenge vollständig verdampft werden, unter anderen Bedingungen aber, wie z.B. während der Beschleunigung einer ziemlich kalten Maschine, kann ein erheblicher Anteil der flüssigen Kraftstoffbeladung nicht verdampft werden, und die eingespritzte Kraftstoffmenge muß deshalb verbessert, d.h. angereichert werden, um den mitverdampften Kraftstoff sicherzustellen und ein Abwürgen des Motors zu verhindern.

Die Kraftstoffanreicherung während der Motorerwärmung ist normalerweise bei vielen Kraftstoffeinspritzsystemen vorgesehen. Beispielsweise beschreiben die in den Vereinigten Staaten von Amerika am 6. November 1975 angemeldeten und dort noch anhängigen Patentanmeldungen mit dem Aktenzeichen 629 3^8 und 628 Uk"} mit dem Titel "Kraftstoffeinspritzsystem mit Erwärmungsschaltkreis" und mit dem Titel "Steuercomputer für ein Kraftstoffeinspritzsystem" , ein Kraftstoffeinspritzsystem, welches einen Thermistor verwendet, um die Motortemperatur zu überwachen und die Kraftstoffanreicherung zum Motor hin während der Erwärmung für Motortemperaturen vorzusehen, die unter den normalen Betriebsbedingungen liegen.

Das in den beiden genannten US-Patentanmeldungen beschriebene Kraftstoffeinspritzsystem verwendet auch einen Sensor, welcher

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den Verteilerdruck mißt, der ein Verteilervakuum sein kann, und welcher die für den Motor vorgesehene Kraftstoffladung in Funktion des Verteilerdruckes verändert oder modifiziert, um das richtige Luftkraftstoffverhältnis aufrecht zu erhalten. Bei Motoren mit Luftdrosselung erfolgt beim Motor ein steigender Kraftbedarf, wenn sich ein plötzlicher Abfall im Verteilervakuum infolge einer scharfen Beschleunigungsabnahme oder ein plötzlicher Motorlastanstieg erfolgt, wie er z.B. dadurch hervorgerufen werden kann, daß der Motor vom Leerlauf in einen Zustand mit eingelegtem Gang gebracht wird. Das Kraftstoffeinspritzsystem antwortet auf diesen Abfall des Verteilervakuums durch Erhöhen der Kraftstoffbeladung, die für den Motor vorgesehen wird. Bei normalen Motorbetriebstemperaturen kann diese erhöhte Kraftstoff-Füllung ganz verdampft werden, um den Motor mit der vollständigen Kraftstoff-Füllung zu versehen, die notwendig ist, um dem erhöhten Kraftbedarf gerecht zu werden. Bei niedrigen Motorbetriebstemperaturen kann jedoch die Kraftstoff-Füllung, die in Abhängigkeit von einem plötzlichen Verteilervakuumabfall vorgesehen ist, nicht vollständig verdampft werden, und der verbleibende verdampfte Teil der Kraftstoff-Füllung reicht nicht aus, um die Möglichkeit zu schaffen, daß der Motor dem erhöhten Kraftbedarf ohne übermäßige Abgasemissionen gerecht wird.

Um diese Situation zu vermeiden, sind unlängst Kraftstoffsysteme ausgestaltet worden, um ein richtiges Luft-Kraftstoffgemisch

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während kalter Motorzustände vorzusehen, so daß genug verdampfter Kraftstoff vorhanden ist, damit der Motor auf Übergangslaststeigerungen wähend der Erwärmung reagieren kann. Ein solches Luft-Kraftstoffgemisch, das während der Erwärmungsübergangslasterhöhungen vorgesehen ist, kann jedoch für die mehr oder weniger stationären, leichteren Motorlastzustände übermäßig fett sein. Ein solches übermäßig fettes Gemisch erhöht in den mehr oder weniger stationären Lastzuständen eines leichteren Motors scharf die Emission an Kohlenwasserstoffen und Kohlenmonoxid aus dem Motor. Katalytische Wandler lösen dieses Problem nicht in passender Weise, denn sie sind während des Erwärmens nicht voll im Betrieb.

Die vorliegende Erfindung richtet sich daher auf ein Kraftstoff einspritzsystem, welches während der Erwärmung ein mageres Luftkraftstoffverhältnis aufrechterhält und somit Motorprobleme verhindert, wie z.B. das Motorabwürgen, und zwar während vorübergehender Belastungen, durch ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verbesserung der Menge an Kraftstoffanreicherung während des Erwärmens als direkte Funktion der Geschwindigkeit der Verteilervakuumabnahme und in umgekehrter Funktion der Motorbetriebstemperatur. Insbesondere schafft; die vorliegende Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung, bei welcher die normale Kraftstoffanreicherung, die zum Motor während des Erwärmens vorgesehen ist, und zwar in Abhängigkeit von einer gegebenen Gruppe an Motorbedingungen, bei Motortemperaturen ver-

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bessert W.rd, die unter der normalen Betriebstemperatur liegen, wobei die verbesserte Anreicherung erhöht wird als Funktion der Geschwindigkeit der Abnahme des Verteilervakuums und in Funktion der Motortemperatur, wenn eine vorübergehende Last auf den Motor aufgebracht wird. Es wird eine geringe oder keine vergrößerte Anreicherung bei der vollen Motortemperatur vorgesehen, und eine maximal vergrößerte Anreicherung wird bei kaltevMotortemperatur vorgesehen.

Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Kraftstoffinjektoren mit einer im wesentlichen konstanten Druckquelle für Kraftstoff verbunden. Ein variabler Impulsbreitengenerator bzw. Generator mit variabler Impulsbreite nimmt Sensorsignale auf, die proportional zum Verteilervakuum sind, nimmt ferner Motortemperatur- und möglicherweise andere Parameter auf und versieht die Injektoren oder Einspritzvorrichtungen mit Betätigungsimpulsen, die eine Dauer haben, welche eine Funktion der Sensorsignale ist. Die Impulsdauer wird von der Entladezeit eines Kondensators in einer Widerstands-Kapazitäts-(R-C)-Zeitgeberschaltung bestimmt. Der Kondensator wird auf eine Spannung aufgeladen, die proportional zu einem bestimmten Sensoreingang ist, und entlädt sich nach Aufnahme eines Auslese- oder Triggersignals, der in zeitlich abgestimmtem Verhältnis zum Motorbetrieb erzeugt ist, auf eine niedrigere Spannung, die von anderen Betriebsparametern, einschließlich der Motortemperatur, abhängt.

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Die Spannung, auf welche sich der Kondensator entlädt, wird vorzugsweise durch einen Spannungsteiler bestimmt, der eine Motortemperatur-Abfühleinrichtung aufweist, wie z.B. einen Thermistor, und zwar in einem seiner Schenkel und parallel zu einem ersten Kalibrierwiderstand, welcher die Entladespannung einstellt, die der Kondensator während des Erwärmens sieht, wenn die Abfühleinrichtung ihren Maximalwiderstand hat und ihre größte Wirkung hat. Der zweite Widerstand liegt parallel zum Widerstand der Temperaturabfühleinrichtung über die Emitterkollektorfunktion eines normalerweise leitenden Transistors. Die Transistorbasis liegt auf einer Seite des Kondensators, dessen andere Seite mit dem Verteilervakuumdrucksensor verbunden ist. ¥_enn das Verteilervakuum plötzlich abnimmt, geht die Transistorbasisspannung kurzzeitig ins Negative und erhöht den Widerstand des Emitter-Kollektorpfades, wodurch vorübergehend die Wirkung des zweiten parallelen Widerstandes erniedrigt wird. Hierdurch wird die Entfedespannung, welche der Kondensator in der RC-Zeitgeberschaltung sieht, erhöht, und die Entladezeit dieses Kondensators wird verlängert, wodurch die Anreicherung während des Erwärmens zum Motor vergrößert, d.h. erhöht wird. Der Motor hat somit genug Kraftstoff, um dem erhöhten vorübergehenden Kraftbedarf gerecht zu werden. Wenn das Verteilervakuum steigt oder im wesentlichen konstant bleibt, wird die Ladung von der Basis des Transistors entfernt, so daß er in einen höheren Leitungszustand kommt, und die Entladespannung absinkt, welche der Zeitgeberkondensator sieht.

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Der Betrag der erhöhten Kraftstoffanreicherung, die während einer vorübergehenden Abnahme des Verteilervakuums vorgesehen ist, hervorgerufen durch einen plötzlichen, zeitweiligen Anstieg der Motorlast, hängt von der Motortemperatur ab, wie sie von der Temperaturabfühleinrichtung gemessen wird, in Kombination mit dem Wert des zweiten Parallelwiderstandes. Wenn der Motor eine normale Betriebstemperatur hat, hat die Temperaturabfühleinrichtung einen sehr kleinen Widerstand, und die Funktion des zweiten Witerstands hat eine kleine Wirkung auf die Entladespannung des Zeitgeberkondensators. Wenn der Widerstand der Temperaturabfühleinrichtung bei verringerten Motortemperaturen hoch ist, hat die Funktion des zweiten parallelen Widerstandes eine größere Wirkung auf die vom Zeitgeberkondensator gesehene Entladungsspannung. Tatsächlich gleicht diese Erhöhung oder Vergrößerung der Injektorimpulsdauerfunktion der Geschwindigkeit der VerteLlervakuumabnahme auf einer temperaturempfindlichen Basis die geringere Flüchtigkeit der eingespritzten Kraftstoffbeladung bei niedrigen Motortemperaturen und niedrigen Verteilervakua aus. Hierdurch kann der Kraftstoff zum Motor mit einem magern Luftkraftstoffverhältnis gemessen werden, als sonst während des Erwärmens erforderlich wäre, um während des Erwärmens Abgasverunreinigungen zu reduzieren, ohne die Motorleistung ohne Notwendigkeit zu belasten, wie z.B. durch Abwürgen bei einem plötzlichen Motorlastanstieg.

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Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den Zeichnungen. Es zeigen:

Fig. 1 ein teilweise schematisches und teilweise Blockdiagramm des Motorzünd- und Kraftstoffeinspritzsystems gemäß einer bevorzugten Aus führungsform der Erfindung,

Fig. 2 ein mehr Einzelheiten darstellendes, schematisches Diagramm eines Teils des Impulsgenerators veränderlicher Breite, der bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung verwendet wird, und

Fig. 3 Kurven der Kraftstoffanreicherung zum Motor hin während des Aufwärmens in Funktion der Motortemperatur unter Veranschaulichung der Temperaturabhängigkeit der Kraftstoffanreicherung, die für eine gegebene Abnahmegeschwindigkeit des Verteilervakuums vorgesehen ist.

Das System der Fig. 1 veranschaulicht die Kraftstoffeinspritz- und Zündbestandteile, die einem einzigen Zylinder eines Verbrennungsmotors mit Zündkerze und mehreren Zylindern zugeordnet sind. Der Zylinder ist mit einer Zündkerze 10 und einem normalerweise geschlossenen Kraftstoffinjektor 12 ausgestattet, der durch elektrische Erregung seiner Solenoid-

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spule I'+ geöffnet werden kann. Der Injektor 12 ist an einer Konstantdruckkraftstoffquelle 16 angekoppelt und sorgt für ein Kraftstoffvolumen zu einem Motoreinlaßventil hin außerhalb des Zylinders jedesmal dann, wenn der Injektor bzw. die Einspritzvorrichtung 12 erregt oder eingeschaltet wird.

Die Zündkerze 10 wird durch eine herkömmliche Zündspule 18 erregt, deren Sekundärkreis an einem Rotor 20 eines Verteilers 22 angekoppelt ist, der vom Motor angetrieben wird. Die Zündkerze 10 ist mit einem der Verteilerkontakte wie auch die anderen Motorzündkerzen verbunden. Der Primärkreis der Zündspule 18 wird durch eine Fahrzeugbatterie 2k jedesmal dann erregt, wenn die Unterbrecherstellen 26 geöffnet werden. Der Betrieb der Unterbrecherstellen 26 wird ähnlich wie die Drehung des Verteilerrotors 20 durch den Motor mit Energie versorgt in zeitlich abgestimmtem Verffiltnis zur Drehung des Motors. Die Unterbrecherstellen 26 sind durch einen Kondensator 28 geshuntet. Andere Formen von Zündsystemen, wie z.B. die kürzlich entwickelten ^HFestkörper"-Systeme, sind bei der Erfindung gleichermaßen nützlich.

Der Primärkreis der Zündspule 18 liegt an einem Zähler 29, der von den Stromimpulsen vorgesetzt wird, die im Primärkreis von der jeweiligen Betätigung der Unterbrecherstellen 26 erzeugt sind. Der Zähler 29 hat eine Anzahl Ausgangsleitungen 30, deren Zahl gleich der der verwendeten Injektorschaltkreise

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ist, die nacheinander erregt werden, wenn der Zähler 29 vorläuft. Die Anzahl der verwendeten Injektorschaltungen hängt von der Anzahl der Zylinder im Motor und der Anzahl der Injektoren ab, welche an einer gemeinsamen Schaltung teilhaben.

Nur ein einziger Injektorschaltkreis ist in Fig. 1 gezeigt.

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Dieser Schaltkreis, der eine der Zählerausgangsleitungen/aufnimmt, verwendet einen Generator 32 veränderlicher Impulsbreite, der auch Signale aufnimmt, die von Sensoren vorgesehen sind, welche verschiedene Motorbetriebsparameter messen. Diese weisen auf: Einen differentiellenoder Vakuumsensor Jk, welcher den Eingangsverteilerdruck mißt, in typischer Weise ein Vakuum, und ein Signal schafft, das proportional zur Masse oder Menge der zum Motor strömenden Luft ist; einen Motortemperatursensor 36; ein Signal von der Motorstarterschaltung 38, die eine Anzeige liefert, ob der Motor gerade gestartet wird; und mögliche andere Eingangssignale von Sensoren 40. Diese anderen Eingänge können andere auf den Betrieb bezogene Parameter messen, wie z.B. die Umgebungstemperatur, Prozentsatz an verschiedenen Bestandteilen des Motorauspuffgases usw.

Der Impulsgenerator J2 nimmt auch das Ausgangssignal eines Differentiatorschaltkreises 42 auf, der auf das Ausgangssignal des Verteilervakuumsensors 3^ hin tätig wird. Deshalb versieht der Differentiator 42 den Impulsgenerator 32 mit einem Signal, das proportional der Abnahmegeschwindigkeit des

Verteilervakuums ist.

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Jedesmal, wenn der Generator "}Z einen Triggerimpuls von dem Zähler 29 aufnimmt, in typischer Weise einmal pro Motorzyklus während des normalen Laufbetriebes des Motors, schafft der Generator 32 einen elektrischen Impuls zur Solenoidspule ^k, welche den Injektor öffnet, um Kraftstoff aus der Kraftstoffquelle 16 zu dem entsprechenden Motorzylinder zu führen. Die Dauer des Impulses und somit das Volumen des Kraftstoffes, der eingespritzt wird, ist eine Funktion aller der Eingangssignale zum Generator 32. Ebenso bringen die Generatoren mit variabler Impulsbreite, welche den anderen Motorzylindern zugeordnet sind, Betätigungsimpulse zu ihren entsprechenden Injektoren, wenn sie vom Zähler 29 Auslöse- bzw. Triggersignale aufnehmen. Diese anderen Generatoren mit veränderlicher Impulsbreite nehmen die gleichen Eingangssignale wie der/tmpulsgenerator 32 auf.

Die Schaltung des Impulsgenerators 32 wird in größerer Einzelheit in Fig. 2 veranschaulicht. Die gezeigte Schaltung weist bestimmte Elemente auf, welche den Impulsgeneratoren, die den jeweiligen Zylindern zugeordnet sind, gemeinsam sind.

Die Eingangsimpulse zu dem Impulsgenerator 32 auf Leitung 30 werden an die Basis eines PNP-Transdstors Uk gelegt, dessen Emitter über einen Widerstand k6 mit einer positiven Bezugsspannung verbunden ist. Der Kollektor des Transistors kh ist mit einer Seite eines Kondensators 48 verbunden, der Teil einer Widerstands-Kapazitäts-Zeitgeberschaltung bildet. Der Kollek-

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tor des Transistors 44 und der Kondensator 48 sind an die Schaltung des Verteilervakuumsensors 34 angeschlossen, die auf ihrer anderen Seite geerdet ist. Die Schaltung des Vakuumsensors 34 wirkt als veränderliche Spannungsquelle und sorgt für eine Spannung, die proportional dem Verteilervakuum ist,und sie ist deshalb schematisch als eine solche gezeichnet. Wie nachfolgend noch beschrieben wLrd, bestimmt die Schaltung des Verteilervakuumsensors 34 die Spannung, auf welche sich der Kondensator 48 auflädt. Bei anderen Ausfiihrungsformen der Erfindung können andere Motorabfühlelemente in Zuordnung zu dem Verteilervakuumsensor Jk zur Bestimmung dieser Spannung verbunden sein.

Das andere Ende des Kondensators 48 liegt an der Basis eines PNP-Transistors 50, dessen Emitter mit dem Emitter des Transistors 44 verbunden ist und dessen Kollektor über zwei Widerstände 52 und 54 geerdet ist. Der Mittelpunkt dieser Widerstände 52 und 54 liegt an einer Ausgangstreiberschaltung 56 und sorgt für den Ausgang simpuls zur Injektorspule 14.

Die Basis des Transistors 50 und der Kondensator 48 sind mit einem Widerstand 58 verbunden, der einen Teil des Entladepfades des Kondensators 48 für eine Zeitgeberschaltung darstellt. Das andere Ende des Widerstandes 58 ist mit der allgemein mit 60 bezeichneten Schaltung verbunden, die von den Generatoren mit veränderlicher Impulsbreite gemeinsam benutzt wird für die anderen Injektorschaltkreise, die mit dem Wider-

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stand 58 und äquivalenten Widerständen in den anderen Impulsgeneratorschaltungen den Widerstand des Entladepfades des Zeitgeberkondensators 48 und der äquivalenten Kondensatoren in den anderen Impulsgeneratorschaltungai bestimmt.

Bevor die spezifische Eigenschaft dieser Schaltung 60 beschrieben wird, wird der Betrieb der zuvor beschriebenen Schaltung betrachtet. Ein Zählirapuls vom Zähler 29 auf der Leitung 30 hat die Form einer positiv laufenden Spannung, und bei Abwesenheit dieses Auslösers oder Triggers arbeitet der Transistor 44 in einem gesättigten Leitungsbereich. Der Transistor 50 leitet zu dieser Zeit in ähnlicher Weise, und deshalb liegt am Kondensator 48 keine Spannung an. Nach Aufnahme eines positiv laufenden Impulses auf der Leitung 30 wird der Transistor 44 außer Leitfähigkeit geschaltet, wodurch die Möglichkeit gegeben ist, daß sich der Kondensator 48 auf eine Spannung auflädt, die von der Differenz zwischen der Emitterspannung des Transistors 50 und der variablen Spannung abhängt, die von dem Verteilervakuumsensor 34 vorgesehen ist.

Wenn der laufende positive Impuls zur Basis des Transistors 44 aufhört, wird der Transistor 44 sofort wieder leitend. Die Spannung an der Basis des Transistors 50 geht scharf ins Positive um einen Betrag, der proportional ist zur Differenz zwischen derjenigen Spannung, die am Emitter des Transistors 44 erscheint, und der Ausgangsspannung der Schaltung des Vakuumsensors 34. Der Kondensator 48 beginnt sich dann über den Widerstand 58

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um eine Spannung über den äquivalenten Widerstand der Schal-

bls tung 60 zu entladen. Diese Entladung dauert an, die über dem Widerstand 58 abfallende Spannung im wesentlichen gleich der Emitterspannung des Transistors 50 wird, der durch die Möglichkeit geschaffen wird, daß sich der Transistor 50 einschaltet und die Spannung auf dem Kondensator 48 festmacht.

Die Zeit, während der der Transistor 50 abgeschaltet ist, hängt deshalb vn der veränderlichen Spannung ab, die vom Verteilervakuumsensor Jk vorgesehen ist, welche die Spannung steuert, auf welche sich der Kondensator kB während der Ausschaltzeit des Transistors kk auflädt, sowie zu einer veränderlichen Spannungsquelle, die von der Schaltung 60 vorgesehen ist, die ein Spannungsniveau steuert, auf das sich der Kondensator k8 entladen muß, nachdem der Transistor kk leitend geworden ist. Während dieser Entladezeit ist ein negativ laufender Impuls zur Treiberschaltung 56 vorgesehen, welche veranlaßt, daß dieser einen Betätigungsimpuls für die Injektorspule lk erzeugt.

Betrachtet man die Schaltung 60, so ist der Entladewiderstand 58 mit dem Em-itter eines PNP-Transistors kz verbunden, wobei ein erster paralleler Kalibrierwiderstand kz zwischen seiner Basis und seinem Kollektor verbunden ist; Der Kollektor des Transistors k2 liegt auch am Emitter eines anderen PNP-Transistors 66, dessen Kollektor geerdet ist, dessen Basis an dem Starterschaltkreis 38 über einen Widerstand 78 und an Erde über einen Widerstand 70 angeschlossen ist. Die Basis des Transistors

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72 ist mit dem Startschaltkreis 38 über eine Reihenkombination eines Widerstandes 71 und einer Diode 72 verbunden und liegt an Erde über eine Reihenkombination änes Widerstandes 74 und eines Temperatursensors 36, der vorzugsweise die Form eines Thermistors hat, dessen Widerstand umgekehrt proportional zur Motortemperatur ist. Der Thermistor hat vorzugsweise im wesentlichen einen Nullwiderstand bei der normalen Betriebstemperatur. Der Thermistor 36 ist durch die Serienkombination eines Widerstandes 76 des Emitterkollektorpfades eines NPN-Transistors 78 geshuntet, dessen Basis mit dem Starterschaltkreis über einen Widerstand 80 und mit Erde über einen Widerstand 82 verbunden ist.

Der Widerstand "Jk ist durch eine Reihenkombination der Emitterkollektorschaltung eines NPN-Transistors 84 und einer Diode 86 geshuntet. Der Emitter des Transistors 84 ist über einen zweiten Parallelwiderstand 88 geerdet. Die Basis des Transistors 8k nimmt das Ausgangssignal des Differentiators 42 auf, der die Form eines Kondensators 90 hat, der mit dem Verteilervakuumsensor Jk und einem Widerstand 96 verbunden ist. Die Baals des Transistors 84 ist auch mit dem Starterschaltkreis 38 über einen Widerstand 96 verbunden.

Die Verbindung des Starterschaltkreises 38 mit dem Widerstand 7I sorgt für eine positive Spannung zum Widerstand 78 bei der Abwesenheit der Erregung der Starterschaltung 38 und ist geerdet,

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wenn die Starterschaltung 38 während des Anlaufens oder Startens des Motors erregt ist. Die positive Spannung des Widerstandes 72 wirkt als Bezugsspannung. Das von der Starterschaltung 38 zu den Basen der Transistoren 66, 78 und 84 vorgesehene Eingangssignal isi/nornalerweise geerdet und geht bzw. ist positiv, wenn die Starterschaltung 38 erregt ist. Das Eingangssignal, welches durch die Starterschaltung 38 über den Widerstand 96 zur Basis des Transistors 84 vorgesehen ist, wird normalerweise positiv und geerdet, wenn die Starterschaltung 38 erregt ist. Deshalb ist beim normalen Motorbetrieb bei Abwesenheit der Erregung der Starterschaltung 38 der Transistor 66 leitend, und er schaltet den Kollektor des Transistors 62 zu Erde kurz, derart, daß der Transistor· 62 nicht leitend gemacht wird. Wenn die Starterschaltung 38 während des Motoranlaufens oder -startens erregt wird, wird der Transistor 66 abgeschaltet und öffnet den Schaltkreis zwischen dem Kollektor des Transistors 62 und Erde. Der Entladewiderstand 58 liegt dann über die Emitterbasis -verbindung des Transistors 62, die als Diode wirkt, an Erde. Gleichzeitig ist der Transistor 78 eingeschaltet und shuntet den Temperatursensor 36 über den Widerstand 76 zur Erde hin, wobei der Widerstand 76 den Temperatursensor 36 kalibriert. Gleichzeitig ist die Bezugsspannung, die am Widerstand 71 und der Diode 72 liegt, abgenommen. Während des Startens macht das Abnehmen der positiven Spannung von der Basis des Transistors 84 und dem Widerstand 96 den Transistor 84 nicht leitend. Deshalb entlädt sich während de· Startens der Kondensa-

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tor 48 über die Reihenkombination der Widerstände 58 und 74 und des Temperatursensors 36 in Kombination mit dem Shuntwiderstand 76 zur Erde hin. Unter der Annahme, daß der Widerstand des Temperatursensors 36 von etwa 0 in seinem vollständig erwärmten Motorzustand auf etwa das Zehnfache des Wertes des Widerstandes 58 bei niedriger Kaltstarttemperatur verändern kann, verändert sich die Zeitkonstante der Widerstandskapazitätszeitgeberschaltung um etwa einen Faktor von zehn über den beschriebenen Temperaturbereich. Deshalb verändert sich die Breite des Impulses, der von dem Impulsgenerator 32 erzeugt ist, gemäß diesem Bereich 10 : 1.

Während des normalen Motorbetriebes wirkt der Transistor 62 als Emitterfolger und verbindet den Widerstand 58 mit der positiven Bezugsspannung, die an die Basis des Transistors 62 von der Starterschaltung 38 über den Widerstand 71 und die Diode angelegt ist. Der Widerstand des Temperatursensors 36 stört das Verhältnis oder die Proportion der Bezugsspannung an der Verbindung des Widerstandes 58 und dem Emitter des Transistors 62 und bestimmt somit die Spannung, auf welche sich der Kondensator 48 entladen muß. Die Entladezeit des Kondensators 48 verändert sich als Funktion derjenigen Spannung, die am Emitter des Transistors 62 erscheint, und ist somit direkt proportional zum Widerstand des Temperatursensors 36. Somit wirken der Widerstand 58 und der Temperatursensor 36 als Spannungsteiler von der auf den Widerstand 71 aufgegebenen Bezugsspannung·

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Bei dieser Konfiguration oder Betriebsweise erzeugt die Veränderung des Widerstandes des Temperatursensors 36, die zwischen kalten Motortemperaturen und den normalen Motorlaurtemperaturen auftritt, eine bestimmte Veränderung der Impulsdauer.

Während d?s normalen Motorbetriebes bei im wesentlichen stationären Verteilervakua ist der Transistor 84 leitend, shuntet den Widerstand 74 aus und verbindet den Shuntwiderstand 88 so, daß nur der Widerstand des Temperatursensors 36 parallel zum Widerstand 88 prinzipiell die Proportion oder das Maß der Bezugsspannung bestimmt, die am Emitter des Transistors 62 erscheint.

Wenn das Verteilervakuum mit einer großen Geschwindigkeit abnimmt, z.B. infolge einer plötzlichen Motorlast oder einer plötzlichen Geschwindigkeitsabnahme, wird eine positive Spannung an die Basis des Transistors 84 durch den Kondensator 70 angelegt, wodurch plötzlich der Widerstand des Emitterkollektorpfades des Transistors 84 erhöht wird und in wirksamer Weise der Shuntwiderstand 88 von dem Widerstand des Temperatursensors in der Spannungsteilerschaltung fortgenommen wird. Somit erfüllt eine vorübergehende Abnahme des Verteilervakuums und das daraus folgende Wegnehmen des Shuntwiderstandes 88 die Spannung am Emitter des Transistors 62 und erhöht die Dauer des Impulses, der vom Impulsgenerator 32 erzeugt ist. Die Wirkung der Wegnahme des Shuntwiderstandes 88 vom Temperatursensor 36 hängt ab von der emperatur des Motors am Temperatursensor 36, wobei sich die Wirkung auf etwa Null verringert, wenn der Motor seine normalen Betriebstemperaturen erreicht.

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Die Dauer der Übergangsanreicherung, die somit über der normalen, stationären Erwärmungskraftstoffanreicherung vorgesehen ist, hängt ab von der Größe ebensowie von der Veränderungsgeschwindigkeit des abnehmenden Verteilervakuums und wird durch die Konstanten der Differenzierschaltung gewährleistet, welche durch den Kondensator 90 und die Widerstände 9h und 96 gebildet ist.

Fig. 3 ist eine Kurve des Prozentsatzes Impulsdaueranstieg für sich verändernde Motortemperaturen relativ zur Impulsdauer bei normaler Motorbetriebstemperatur. Die durchgezogene Linie in Fig. 3 veranschaulicht die normale Erwärmungskraftstoffanreicherung für im wesentlichen stationäre Motorlasten, wie z.B. die normale Erwärmungskraftstoffanreicherung, wie in der oben erwähnten US-Patentanmeldung mit der Serial-No. 629 ^²O beschrieben. Die gestrichelte Linie in Fig. 3 veranschaulicht die vergrößerte Übergangserwärmungskraftstoffanreicherung gemäß der Erfindung für vorübergehende Motorbelastungen. Für Verteilervakua, die unter stationären Motorbelastungen vorhanden sind, verändert sich die normalerweise vorgesehene Kraftstoffanreicherung -von der im wesentlichen fehlenden Kraftstoffanreicherung für normale Motortemperaturen von etwa 82,2°C (i80°F) auf eine maximale Kraftstoffanreicherung bei kalten Motortemperaturen von etwa -28,9°C (-20 F). Der Grad vergrößerter Anreicherung, die erfindungsgemäß vorgesehen ist für Verteilervakua, die unter vorübergehenden Motorbelastungen bestehen, steigt in ähnlicher Weise

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von etwa einer Kraftstoffanreicherung 0 für normale Motortemperaturen bei normalen Motorbetriebstemperaturen von etwa 82,2 °C (i80°F) auf eine maximale Kraftstoffanreicherung für kalte Motortemperaturen von etwa -28,9 C (-20 F).

Erfindungsgemäß kann die Anreicherungskurve bei stationären Verteilervakua so gesteuert werden, daß ein magereres Luftkraftstoffverhältnis als das stöchiometrische Verhältnis vorgesehen wild, um während der Erwärmung das Auspuffgas zu reduzieren. Wenn ein vorübergehender Kraftbedarf auftritt, welcher das Verteilervakuum erniedrigt, wird das Anreicherungsniveau zeitweilig als Funktion sowohl der Geschwindigkeit der Abnahme des Verteilervakuums als auch der Motortemperatur vergrößert, um das fettere Gemisch, das vorübergehend erforderlich ist, vorzusehen.

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Leerseite

Claims

Patentansprüche

Verfahren zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Verbrennungsmotor mit Zündkerze während der Erwärmung in Abhängigkeit von vorübergehenden Motorbelastungen, gekennzeichnet durch das AbfUhlen des Motorverteilervakuums, Abfühlen der Motorbetriebstemperatur, Vergrößern der Menge an Kraftstoffanreicherung, die zum Motor vorgesehen ist, als direkte Funktion der Geschwindigkeit der Abnahme des Verteilervakuums und als umgekehrte Funktion der Motorbetriebstemperatur.

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2. Verfahren nach Anspruch 1, insbesondere zum Ausgleich der Flüchtigkeit der in den Motor eingespritzten Kraftstoff ladung beim Erwärmen, gekennzeichnet durch das Abtasten des Motorverteilervakuums, Abfühlen der Motorbetriebstemperatur, Vergrößern der Menge an Kraftstoffanreicherung, die während des Erwärmens zum Motor vorgesehen ist, und zwar als eine direkte Funktion der Abnahmegeschwindigkeit des Verteilervakuums und als eine umgekehrte Funktion der Motorbetriebstemperatur.
3. Kraftstoffeinspritzanlage zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Verbrennungsmotor mindestens einen Kraftstoffinjektor, eine Einrichtung zum Abfühlen des Motorverteilervakuums, eine Einrichtung zum Abfühlen der Motorbetriebstemperatur und eine Einrichtung zur Schaffung einer Menge Kraftstoffanreicherung zum Motor aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung vorgesehen ist zur Vergrößerung der Menge der Kraftstoffanreicherung, die während der Motorerwärmung zum Motor vorgesehen ist, und zwar als eine direkte Funktion der Abnahmegeschwindigkeit des Verteilervakuums und als umgekehrte Funktion der Motorbetriebstemperatur.
4. Anlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Vergrößerung der Menge an Kraftetoffanreicherung, die während dee Erwärmens oder Varalaufens

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zum Motor vorgesehen ist, einen elektrischen Impulsgenerator (32) mit veränderlicher Impulsbreite hat, dessen

Ausgang mit dem Injektor (12) verbunden ist, und daß eine Einrichtung (3^> ^2, 36, ko) vorgesehen ist zum Steuern des Generators variabler Impulsbreite als Funktion der Einrichtung zum Abfühlen des Verteilervakuums und der Einrichtung zum Abfühlen der Motorbetriebstemperatur.
5. Anlage nach Anspruch 3 oder h, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Steuerung des Generators (32) variabler Impulsbreite eine elektrische Schaltung aufweist zum Differenzieren eines elektrischen Signales, das von der Einrichtung zur Messung des Verteilervakuums erzeugt ist_/und daß der Generator (32) mit variabler Impulsbreite eine Viderstands-Kapazitäts-Zeitgeberschaltung verwendet, und daß die Einrichtung zur Differenzierung eines elektrischen Signales, welches durch die Einrichtung zum Abfühlen des Verteilervakuums erzeugt ist, mit der Widerstandskapazitätszeitgeberschaltung derart verbunden ist, daß ihr Betrieb als Funktion der Geschwindigkeit der Abnahme des Verteilervakuums modifiziert wird.
6. Anlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Viderstandskapazitätszeitgeberschaltung eine erste Einrichtung aufweist für die Veränderung der Schaltung, auf welche sich ein Kondensator der Zeitgeberschaltung entlädt, und eine zweite Einrichtung aufweist zum Modifizieren der ersten Einrichtung

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als Punktion des Ausgangssignals der Einrichtung zum Differenzieren des Ausgangssignals der Einrichtung zum Abfiihlen des Verteilervakuums.
7* Anlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Generator variabler Impulsbreite einen Spannungsteiler einweist mit einem ersten und einem zweiten Schenkel, wobei der erste Schenkel mit dem Kondensator derart verbunden ist, daß das Verhältnis des Widerstandes der zwei Schenkel die Spannung bestimmt, auf welcher sich der Kondensator entlädt, und die Einrichtung zur Differenzierung des Ausgangssignals der Einrichtung zum Abfühlen des Verteilervakuums mit dem Spannungsteiler derart verbunden ist, daß der Widerstand des zweiten Schenkels verändert wird, und daß ferner ein Widerstandselement mit dem zweiten Schenkel des Spannungsteilers verbunden ist, daß eine Umschalteinrichtung mit veränderlichem Widerstand vorgesehen ist, welche die Verbindung mit dem Widerstandselement schafft, und daß eine Einrichtung vorgesehen ist zur Steuerung des Zustandes der Umschalteinrichtung als Punktion des Ausgangssignals der Einrichtung zur Differenzierung des Ausgangssignals der Einrichtung zum Abfühlen des Verteilervakuums.
8. Anlage nach Anspruch 7. dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter einen Transistor aufweist, dessen Emitterkollektorpfad in Serie verbunden ist mit dem Widerstandselement und dessen Leitfähigkeit gesteuert wird durch die Einrichtung zum Differenzieren

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des Ausgangssignals der Einrichtung zum Abfühlen des Verteilervakuums, und daß die Einrichtung zum Abfühlen der Motortemperatur einen Thermistor aufweist, der in dem Spannungsteiler parallel zu dem Widerstandselement angeschlossen ist.
9. Anlage nach Anspruch 3t dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Abfühlen der Motortemperatur einen Thermistor aufweist.

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