DE2739223C2 - Elektrisch gesteuerte Kraftstoffeinspritzanlage für eine Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

elektrisch gesteuerte Kraftstoffeinspritzanlage der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß in einfacher Weise die von der Brennkraftmaschine abgegebene Leistung eingestellt werden kann, wobei hierbei die Treibstoffabgabe gesteuert werden soii, wobei die vom Motor abgegebene Leistung die von ihm abverlangte Leistung ist, die abhängig von der algebraischen Summe der Verteilung von Aktivzyklen und verhinderten bzw. passiven Zyklen ist Des weiteren soll die Steuerung der Einspritzeinrichtungen durch ein Modell von Unterbrechungen bei der Treibstoffabgabe in den einzelnen Einspritzeinrichtungen der einzelnen Zylinder auf elektronischem Wege ermöglicht werden.

Die Aufgabe wird ^rfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 enthaltenen Merkmale gelöst

In vorteilhafter Weise werden durch den Impulsgenerator Impulsketten erzeugt, deren Anzahl der Anzahl der Einspritzeinrichtungen entspricht Die Trennung bzw. die Aufspaltung der Impulse in einzelne den Einspritzeinrichtungen zugeordnete Impulsketten weist den Vorteil auf, daß eine definierte Zuordnung zwischen den Einspriczeinrichtungen und den mit ihnen verbundenen Schaltungsteilen sowie den Impulsketten besteht. Durch die Steuerschaltung, die auf die Einspritzdauer keinen Einfluß hat, wird in Verbindung mit den einzelnen Impulszügen der Impulsketten eine Speichervorrichtung angesteuert, die mehrere Speicherplätze zur Speicherung von Einspritz-Aussetz-Programmen aufweist Diese Speicherplätze haben bestimmte Adressen, die in Abhängigkeit von der durch den Fahrer gewünschten Arbeitsbedingung der Brennkraftmaschine angewählt werden. Je nach Wahl eines solchen Einspritz-Aussetz-Modelles wird in Abhängigkeit von dem Takt der Impulse der Impulsketten eine Folge von Einspritz- und Aussetzsignalen erzeugt, die entsprechend dem Programm die jeweilige Einspritzeinrichtung ansteuern.

Eine solche Maßnahme weist den Vorteil auf, daß in einfacher Weise zwei voneinander unterschiedliche Systeme der Brennkraftmaschine zur Beeinflussung der Einspritzeinrichtungen zusammengeführt werden. Das erste System beinhaltet die Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine, die über die sogenannte Prozeßschaltung erfaßt werden. Das zweite System beinhaltet die vom Fahrer gewünschte Leistungsabgabe, die in der Steuerschaltung erfaßt wird. Beide Einflußgrößen werden in logischen Verknüpfungsschaltelementen zusammengeführt. Die aus dem Prozeßschaltkreis erhaltenen Signale liegen stets an den Verknüpfungsschaltelementen an und sind unbeeinflußt von den Leistungskennwerten. Das jeweilige Einspritz-Aussetz-Modell entscheidet nun in der jeweiligen Zyklusfolge, welches der Verknüpfungsschaltelemente jeweils durchr;esteuert oder gesperrt werden soll.

Demnach ist eine elektrisch gesteuerte Kraftstoffeinspritzanlage geschaffen worden, die in der Lage ist, die Arbeitsbedingungen des Motors festzustellen und die in Übereinstimmung mit der vom Fahrer gewünschten Leistungsabgabe die Befehle an die Einspritzanlage zur Abgabe von Treibstoff weiter gibt.

Da der Füllgrad oder die Gemischdichte in einem aktiven Zylinder immer dieselbe sowie gleich dem Maximalwert ist, welcher im wesentlichen vom atmosphärischen Druck abhängt, sind die Zündfähigkeit des Gemisches und die Explosionsausbreitung über den gesamten Arbeitsbereich des Motors optimal.

Aufgrund der Ta'sache. da'u keine Drosselklappe verwendet wird, läßt sich der Druckabfall in den Ansaugleitungen verringern, wodurch der Füllwirkungsgrad des Motors verbessert wird. Zusätzlich lassen sich damit die Leistungsverluste in der Ansaugphase verringern, da der Unterdruck im Zylinder während des Ansaugens verringert ist Man erhält somit eine Wirkungsgradverbesserung für den Motor mit verringertem Treibstoffverbrauch.
Zwar betrifft die ältere deutsche Patentanmeldung F 26 41 986J ein Verfahren sowie eine Einrichtung zum Steuern der Zylinder eines mit einer elektronischen Kraftstoffeinspritzung arbeitenden Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeuges, wobei eine Einrichtung zum Steuern von Einspritzimpulsen, die an die Einspritzeinheit eines jeden Zylinders zu geben sind, versehen ist Jedoch ist im Unterschied zur erfindungsgemäßen Einspriteanlage eine Einrichtung zum Ändern der Anzahl der aktiven Zylinder vorgesehen, und zwar derart, daß die Anzahl der Kraftstoff-erhaltenden Zylinder jeweils um eins abnimmt, während die erfaßte Motorlast unterhalb eines ersten bestimmten Wertes liegt Die Anzahl der Kraftstoff-erhaltenden Zylinder wird jeweils um eins vergrößert, wenn die erfaßte Motorlast oberhalb eines zweiten bestimmten Wertes liegt, der größer als der erste bestimmte Wert ist.

Die Anzahl der Kraftstoff-erhaltenden Zylinder bleibt konstant wenn die erfaßte Motorlast zwischen dem ersten und zweiten Wert liegt. Außerdem ist eine Einrichtung zum Unterbinden der Kraftstoffeinspritzung vorgesehen, und zwar bei einem oder mehreren Zylindern, deren Anzahl der Anzahl der inaktiven Zylinder entspricht.

Bei der elektrisch gesteuerten Kraftstoffeinspritzanlage der Erfindung ermöglichen die Impulsketten eine getrennte und folgerichtige Unterscheidung der einzelnen Einspritzeinrichtungen. Somit ist aufgrund der Trennung bzw. Aufteilung der Impulsfolge in einzelne Impulsketten eine phasenrichtige Aufteilung von Impulszügen gegeben, wobei jeder Impulszug bzw. jede Impulskette einer Einspritzeinrichtung zugeordnet ist. Das Abrufen des jeweiligen Einspritz-Aussetz-Programms aus der Speichel vorrichtung durch ein Steuersignal ergibt eine genaue und verwechslungsfrete Beeinflussung bzw. Steuerung der jeweiligen Einspritzeinrichtung.

Weitere Einzelheiten und Vorteile finden sich in den Merkmalen der Unteransprüche.

Das Wesen und die Einzelheiten der Erfindung lassen sich in Verbindung mit der Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der Zeichnung besser verstehen. Dabei stellt dar

F i g. 1 in Diagrammform die Motorsteuereinrichtung nach der Erfindung,

F i g. 2 die Schaltungsanordnung in Blockform.

Die Fig. t zeigt diagrammartig eine elektronische Einspritzanlage in erfindungsgemäßer Gestaltung. Ein Hydraulikkreis gibt Treibstoff an die Einspritzeinrichtungen 6, 7,8 und 9 mit bestimmtem konstaniem Druck ab. Der Hydraulikkreis entnimmt den Treibstoff einem Tank 3 mittels einer Pumpe 2, gibt ihn durch das Filter 4 und über ein Druckregulierventil 5. Die Einspritzeinrichtungen sind Elektromagnetventile, die mittels elektrischer Signale gesteuert werden, welche ihnen aus End^ufen 10,11,12 und 13 zugeführt werden.

Die Menge oder Rate des Treibstoffstroms, der von den Einspritzeinrichtungen abgegeben wird. wird, da der Speisungsdruck konstant ist, durch die Öffnungszeit der elektrisch gesteuerten Einspritzeinrichtungen be-

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stimmt. Das Signal für jede Einspritzeinrichtung ist ein Rechteckimpulszug, dessen Stärke und Dauer vorgewählt ist und der von einem Prozeßkreis der Baugruppe 1 zugeführt wird, deren Aufgabe es ist, die von einem Impulsgenerator 20 ankommenden Impulse zu verarbeiten, die in einer solchen Zahl von Impulsketten ankommen, wie elektrisch gesteuerte Einspritzeinrichtungen vorhanden sind (beim dargestellten Ausführungsbeispiel vier Einsprilzeinrichtungen für einen 4-Zylinder-Motor).

Die Baugruppe 1 erhält außerdem über Fühler 21,22, 23 Korrektursignale in Abhängigkeit von den jeweiligen Arbeitsbedingungen des Motors etwa für den Start, die Warmlaufphase, die Temperatur der umgebenden Luft usw. Diese Korrektursignale haben Einfluß auf die Dauer der impulse der Ausgangssignale der Baugruppe J, wodurch dann entsprechend die Abgabe der Einspritzeinrichtungen modifiziert wird.

Der Impulsgenerator 20 ist mechanisch mit der Kurbelwelle des Motors gekuppelt, und von den Signalen, 20 dert werdenT

die sich aus den Impulsketten von diesem Impulsgenera- Um den Zähler nach Erreichen der Maximumzahl zu

tor 20 ableiten, werden auch Phasensteuersignale abgeleitet, um den Beginn der Treibstoffabgabe durch die Einspritzeinrichtungen in die einzelnen Zylinder zu bestimmen.

Die vom Generator 20 abgegebenen Impulsketten werden nicht nur der Baugruppe 1 sondern auch einer zweiten Baugruppe 18 zugeführt, die mit einer Steuerschaltung ausgestattet ist, in der mehrere vorgewählte

Unterbrechungsmodelle für die Abgabe des Treibstoffs 30 wasanzeigt, ob in dem in Betracht kommenden Zyklus durch die Einspritzeinrichtungen gespeichert sind. Die eine Einspritzeinrichtung öffnen oder schließen muß.
Steuerschaltung der Baugruppe 18 gibt als Ausgangs- Das vom Speicher abgegebene Signal (1 oder 0) wird

werte die Signale ab, die dem Unterbrechungsmodell dann einem Schaltkreis 30 zugeleitet, der in der Lage ist, entsprechen, was von einer Kodiereinrichtung 19 auf- jeder der elektrisch betätigten Einspritzeinrichtungen grund des Steuersignals A bezeichnet ist, welches Steu- 35 das richtige Signal auf der Basis der Betätigungsfolge ersignal den vom Fahrzeuglenker geforderten Lei- für die vier Einspritzeinrichtungen zuzuleiten, was (in stungsbedarf darstellt Übereinstimmung mit der Zündfolge der Zylinder)

Die Baugruppe 18 gibt Steuersignale für die Ein- durch die Signale an der Eingangsseite zur Baugruppe Spritzeinrichtungen in Phase mit denen an, die vom Ge- 18 bestimmt wird. Bei jedem Motorzyklus kann die eleknerator 20 kommen, und diese Signale gelangen zu 40 trisch betätigte Einspritzeinrichtung ein Abgabe- oder UND-Gliedern 14,15,16,17 zusammen mit den von der ein Sperrsignal erhalten, je nachdem was das aufgrund Baugruppe i kommenden Signalen, so daß die komplet- der speziellen Arbeitsbedingungen des Motors gewähite Information, die sich aus dem Unterbrechungsmodell te Unterbrechungsmodell bestimmt Für einen bestimm- und der Einspritzzeit zusammensetzt, schließlich den ten Fall kann das so aussehen, daß in der Baugruppe 18 Endstufen 10, 11, 12 und 13 zugeführt wird. Auf jedes 45 ein entsprechendes Unterbrechungsmodell gespeichert UND-Glied, das mit dem Steuerteil der elektrisch betä- ist, das einen Motorlauf mit stark herabgesetztem tigten Einspritzeinrichtung verbunden ist, kommen also Treibstoffverbrauch unter Betriebsbedingungen wie etzwei Signale, von denen das eine von der Baugruppe 1 wa einer Fahrt auf der Autobahn ergibt Diese Betriebsund das andere von der Baugruppe 18 zugeführt wird, weise ist dann vergleichbar mit der eines herkömmliwobei diese beiden Signale jeweils einem der Zylinder 50 chen Motors, wenn das Fahrzeug mit Overdrive-Getrie-

ses 29,19 vorgenommen, die ein Spannungssignal A, das proportional der vom Fahrer für den Motor angeforderten Leistung ist, in eine Zahl umgewandelt wird, die als Adresse des Speichers dient, wo sich das dafür zuständige Unterbrechungsmodell befindet. Der Ablauf vollzieht sich im wesentlichen folgendermaßen: Die von den vier Impulsketten, welche vom Impulsgenerator 20 ankommen, gebildeten Signale gelangen in den Schaltkreis 24, der alle diese Signale gleich macht und sie der Reihe nach dem einzigen Ausgang dieser Schaltung zuführt. Diese Signale gelangen dann in einen Zähler 25, der durch Zählen der ankommenden Signale die Zahl der Zyklen bestimmt, die der Motor bei Verwendung eines bestimmten Unterbrechungsmodells durchführt. Ist einmal das Maximum der Zahl der Motorzyklen, die einem bestimmter! Unterbrechungsmode!! zugeordnet ist (2. B. dreißig Motorzyklen), erreicht, so kann das Unterbrechungsmodell wiederholt werden, oder es kann in Übereinstimmung mit der Größe des Steuersignals A geän-

löschen, wird der Löschkreis 26 erregt. Die Zahl, die aus dem Zähler 25 herauskommt, wird durch einen automatischen Schieberkreis 27 Jem Speicherabteil 28 zugeführt, das durch das Signal A bestimmt ist und das vorgewählte Unterbrechungsmodell enthält. Jede Zahl, die in den Speicher 28 gelangt entspricht einer 1-Bit-Speicherstelle, in der ein Signal gespeichert ist (ein Spannungspegelwert) mit einem Wert von Eins oder Null,

zugeordnet sind. Entsprechend den relativen Spannungspegeln dieser beiden Signale erzeugt jedes UND-Glied ein Signal, durch das die zugehörige, elektrisch gesteuerte Einspritzeinrichtung entweder geöffnet oder gesperrt wird.

Die Tätigkeit der einzelnen logischen Elemente kann durch die Baugruppe 18 entsprechend einer Folge gesteuert werden, die im voraus in Übereinstimmung mit der Zündfolge der Zylinder ausgewählt wurde. Die Baugruppe 18 ist in einer möglichen Ausführungsform als Blockdiagramm in der F i g. 2 dargestellt und besteht im wesentlichen aus einem Speicher 28, der alle die Unterbrechungsmodelle für die Treibstoffabgabe durch die Einspritzeinrichtungen gespeichert enthält, wodurch sämtliche Arbeitsbedingungen des Motors von der stärksten Motordrosselung bis zum Vollastbetrieb im voraus berücksichtigt sind. Die Auswahl eines dieser Modelle oder Muster wird mit Hilfe eines Dekodierkreibe ausgestattet ist In diesem Fall erhält die Baugruppe 18 die Signale (ir. der F i g.! durch die strichpunktierten Pfeile 31 und 32 dargestellt), die von zugeordneten Fühlern abgegeben werden, welche die vorgewählten Motorarbeitsbedingungen erfassen können und die vorgewählten Bedingungen des Betriebsfalls des Fahrzeugs, so daß dann das günstigste Unterbrechungsmodell ausgewählt wird, womit der minimale Treibstoffverbrauch erzielt wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Elektrisch gesteuerte Kraftstoffeinspritzanlage für eine Brennkraftmaschine mit Einspritzeinrichtungen für jeden Zylinder der Brennkraftmaschine, mit einem Kreis zum Zuführen von Kraftstoff zu den Einspritzeinrichtungen unter einem vorbestimmten Druck, mit einer Prozeßschaltung, die durch der Motordrehzahl proportionale Impulse eines Impulsgenerators angesteuert wird und in der mit der Zündfolge der Brennkraftmaschine synchronisierte, die Betriebskenngrößen berücksichtigende Folgesignale erzeugt werden, durch die die jeweilige Einspritzdauer der Einspritzeinrichtungen gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß mittels des Impulsgenerators (20) in Zuordnung zu den Einspritzeinriciitungen (6 bis 9) Impulsketten erzeugt werden, deren Anzahl gleich der der Einspritzeinrichtungen (6 bis 9) ist daß eine durch die Impulsketten beeinflußbare bzw. getaktete Steuerschaltung (18) vorgesehen ist, die eine Speichervorrichtung (28) mit mehreren Speicherplätzen zur Speicherung einer bestimmten Anzahl von Einspritz-Aussetz-Programmen bzw. Einspritz-Aussetz-Modellen aufweist daß die Speicherplätze über zugeordnete Adressen in Abhängigkeit von den vom Fahrer gewünschten Arbeitsbedingungen der Brennkraftmaschine durch ein Steuersignal (A) wählbar sind, daß von der Speichervorrichtung (28) in Abhängigkeit vom angewählten Speicherplatz für jede Einspritzeinrichtung eine entsprechende Steuersignalfolge abgegeben und einem jeder Einspritzeinrichtung zugeordneten logischen Verknüpfungsschaltelement (14 bzw. 15 bzw. 16 bzw. 17) zugeleitet wird, das außerdem mit dem von der Prozeßschaltung (1) erzeugten, die Einspritzdauer der entsprechenden Einspritzeinrichtung (6 bis 9) steuernden Folgesignal beaufschlagt wird, und daß in Abhängigkeit vom jeweiligen Signal der Steuersignalfolge der Speichervorrichtung der zugeordneten Einspritzeinrichtung entweder ein dem Foigesignal entsprechendes Einspritzsignal oder ein Aussetzungssignal zugeführt wird, wobei die logischen Verknüpfungsschaltelemente nacheinander auf der Basis der Zündfolge der Zylinder angesteuert werden.

2. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die Steuerschaltung (18) außerdem mit einem Zähler (25) versehen ist, in dem die einzelnen Impulse der Impulsketten des Impulsgenerators (20) gezählt werden, daß dem Zähler (25) ein automatischer Schieber-Schaltkreis (27) nachgeschaltet ist, der ausgangsseitig mit der Speichervorrichtung (28) verbunden ist.

3. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zähler (25) mit einem Löschkreis (26) verbunden ist, der den Zähler (25) nach einer vorgegebenen Anzahl von Impulsen (Motorzyklen) zurückschaltet.

4. Kraftstoffeinspritzanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß die Adressen der Speicherplätze der Speichervorrichtung über einen einen Analog-Digital-Wandler aufweisenden Dekodierkreis (19,29) ansteuerbar sind.

Die Erfindung betrifft eine elektrisch gesteuerte Kraftstoffeinspritzanlage Tür eine Brennkraftmaschine mit Einspritzeinrichtungen für jeden Zylinder der Brennkraftmaschine, mit einem Kreis zum Zuführen von Kraftstoff zu den Einspritzeinrichtungen unter einem vorbestimmten Druck, mit einer Prozeßschaltung, die durch der Motordrehzahl proportionale Impulse eines Impulsgenerators angesteuert wird und in der mit der Zündfolge der Brennkraftmaschine synchronisierte, die Betriebskenngrößen berücksichtigende Folgesignale erzeugt werden, durch die die jeweilige Einspritzdauer der Einspritzeinrichtungen gesteuert wird

Aus der DE-OS 23 31 175 ist ein Folgeeinspritzsystem bekannt bei dem Einspritzventile durch einen sogenannten Einspritzfolgeschaltkreis gesteuert werden. In Abhängigkeit von der Zündfolge, die durch die Zündspule und den Zündverteiler festgelegt wird, werden diese Einspritzventiie nacheinander geöffnet und geschlossen. Die Öffnungszeit der einzelnen Einspritzventile wird durch sogenannte Taststufen eingestellt Diese Taststufen werden durch Regelstufen angesteuert Eine Regelstufe ist durch eine Drehzahlmeßschaltung beeinflußbar, die die Drehzahl des Motors bewertet Eine weitere Regelstufe wird durch eine Ansaugmeßschaltung und durch einen Drosselventilschalter beeinflußt Außerdem ist ein Sperrschaltkreis vorgesehen, der über einen Schalter entweder sämtliche Einsprhzeinrichtungen sperrt ider zur sogenannten Nacheinander-Betätigung vorbereitet. Oberhalb einer vorgegebenen Drehzahl wird der Sperrschaltkreis wirksam, um den Einspritzvorgang für alle Einspritzventile zu unterdrücken. In einer Einspritzfolgeschaltung wird im Zusammenwirken mit der Drehzahlmeßschaltung sowie der Ansaugschaltung und den einzelnen Taststufen die Einspritzdauer der Einspritzeinrichtung gesteuert Eine bestimmte Einspritz-Aussetzfolge ist mit Hilfe der Vorrichtung nach der DE-OS 23 31 175 nicht möglich, insbesondere auch deswegen nicht, weil dort keine den Einspritzeinrichtungen zugeordnete und diese zeitlich voneinander (phasenverschoben) unterscheidende Impulsketten vorgesehen sind.

Aus der DE-OS 18 06 695 ist ein Arbeitsverfahren für Brennkraftmaschinen zur Erzielung eines niedrigen Brennstoffverbrauches im unteren Leistungsbereich bekannt. Erreicht wird dies durch die Schaffung eines mechanischen Schaltgerätes mit Schaltelementen, die durch den Fahrer über eine Betätigunpshandhabe eingestellt werden. Mit Hilfe eines der Schaltelemente sind drei Einstellagen möglich, und zwar für volle Leistungsabgabe, für halbe Leistungsabgabe und für ein Drittel Leistungsabgabe. Mechanische Steuergeräte dienen zur Festlegung der jeweils gewünschten Leistung oder Zündfolge. Mit Hilfe eines Steuerelementes werden an die Steuergeräte angeschlossene Verteilerleitungen abwechselnd geöffnet und geschlossen.

Aus der DE-AS 11 05 233 ist eine Brennkraftmaschine mit Fremdzündung und Aussetzungsregelung bekannt, bei der eine sogenannte kodierte Kontaktwalze vorgesehen ist.

Diese ist über ein Gestänge axial verschiebbar, um auf diese Weise Kontaktabnehmer mit einem entsprechenden Kontaktsegmentring der Kontaktwalze in Eingriff zu bringen. Eine solche Vorrichtung ist aufwendig, unterliegt der Gefahr der Abnutzung und Verschmutzung und bedarf einer genauen mechanischen Einstellung der Kontaktwalze für die jeweils gewünschte Aussetzungsregelung.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine