CH662862A5

CH662862A5 - Verfahren und system zum bestimmen der maximalen kraftstoffmenge zu einer brennkraftmaschine.

Info

Publication number: CH662862A5
Application number: CH5345/83A
Authority: CH
Inventors: Herbert Arnold; Michael Horbelt; Gerald Dahlke
Original assignee: Bosch Gmbh Robert
Priority date: 1982-10-02
Filing date: 1983-09-23
Publication date: 1987-10-30
Also published as: DE3236586A1; JPS5979047A; DE3236586C2; US4572142A

Description

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren und einem Kraftstoffzumesssystem nach der Gattung des ersten Verfahrensanspruchs bzw. des ersten Vorrichtungsanspruchs. Es ist bekannt, Kraftstoffzumesssysteme, zu denen Vergaser, auch elektrisch gesteuerte Vergaser, elektrische oder mechanische Kraftstoffeinspritzanlagen und ähnliche Systeme gehören, so auszubilden, dass in Abhängigkeit zur tatsächlichen Arbeitshöhe der Brennkraftmaschine über Normalnull eine sogenannte Höhenkorrektur vorgenommen wird, um so die der Brennkraftmaschine jeweils zugeführte Kraftstoffmenge zur Aufrechterhaltung vorgegebener Mischungsanteile des Kraftstoffluftgemischs bei abnehmender Luftdichte entsprechend anzupassen, also ebenfalls zu reduzieren. Es wird dadurch vermieden, dass einem Kraftfahrzeug, welches sich in unterschiedlichen Höhen bewegt, beispielsweise von der Ebene ausgehend eine Bergfahrt unternimmt, ein zunehmend fetteres Gemisch zugeführt wird, was neben einer Verbrauchserhöhung auch Probleme des Umweltschutzes aufwirft.

Bei Kraftstoffeinspritzanlagen sind zur Erfassung der der Brennkraftmaschine tatsächlich zugeführten Luftmenge sogenannte luftmengenmessende Systeme (Luftmengenmesser) vorgesehen, die eine Korrektur der Einspritzmenge bei abnehmender Luftdichte erforderlich machen. Es ist üblich, in diesem Fall das Ausgangssignal des Luftmengenmessers der bevorzugt kontinuierlichen Korrektur einer Höhenmesseinrichtung zu unterwerfen, die auch ein Höhenschalter sein kann. Die eingestellte Korrekturgrösse bezieht sich dabei auf die Abweichung des gemessenen Luftmengenmessersignals gegenüber dem theoretischen Wert. Hierbei entspricht das gemessene Luftmengensignal bereits dem theoretischen Wert mit einer Abweichung von rund 5% pro 1000 m.

Bei jeder Brennkraftmaschine gibt es allerdings Betriebs-zustände, bei denen die zugeführte Kraftstoffmenge nicht duch die sonst in die Bestimmung einbezogenen Betriebsparameter der Brennkraftmaschine vorgegeben wird, sondern durch einen maximalen Grenzwert bestimmt wird, der nicht überschritten wird. Angewandt beispielsweise auf Kraftstoffeinspritzanlagen bedeutet das, dass bei diesen, beispielsweise wenn es sich um elektrische Einspritzanlagen handelt, von einer separaten Schaltung zeitsynchron zu den unter üblichen Voraussetzungen errechneten und erzeugten Kraftstoffeinspritzimpulsen (tp) Einspritzimpulse maximaler Länge (tpmax) erzeugt werden, die nach Zusammenfassung an einer Gatterschaltung, mit den tp-Impulslen einer nachgeschalteten Multiplizierstufe zugeführt werden. Diese maximale Impulszeitbegrenzung oder, allgemeiner ausgedrückt, diese maximal vom Kraftstoffzumesssystem der Brennkraftmaschine zugeführte Kraftstoff menge bei speziellen Betriebsbedingungen stellt einen Konstantwert dar, der sich bei normalen Betriebsbedingungen, zu welchen auch eine normale Betriebshöhe gehört, als bezüglich Abgas und Fahrverhalten optimal erwiesen hat.

Das erfindungsgemässe Verfahren nach Anspruch 1 und das erfindungsgemässe Kraftstoffzumesssystem mit den kennzeichnenden Merkmalen unabhängigen Anspruchs 3 hat demgegenüber den Vorteil, dass auch der Betriebszustand maximaler Kraftstoffzuführung, der bei einer Kraftstoffeinspritzanlage durch die grösstmögliche Dauer eines separat zur üblichen Rechenschaltung erzeugten tpmax-Impulses vorgegeben ist, ebenfalls der Höhenkorrektur und somit, physikalisch ausgedrückt, der effektiv vorhandenen Luftdichte unterworfen wird. Hierdurch wird vermieden, dass sich bei Höhenfahrten grundsätzlich bei den Betriebszuständen, bei denen die zugeführte Kraftstoffmenge nicht von einem in beliebiger Weise erzeugten Luftmengenmessersignal abhängig ist, eine zu reichliche Kraftstoffzufuhr und damit eine ungewünschte Abweichung des der Brennkraftmaschine zugeführten Kraftstoffluftgemisches in Richtung fett ergibt. Die Erfindung vermeidet also eine im Begrenzungsbereich beim Betrieb einer Brennkraftmaschine auftretende Überfettung.

Vorteilhaft ist ferner, dass die Erfindung kostengünstig mit lediglich geringem zusätzlichen Schaltungsaufwand realisiert werden kann, insbesondere da übliche Kraftstoffzumesssysteme, sofern sie überhaupt eine Höhenkorrektur aufweisen, ohnehin über einen Höhengeber verfügen und daher durch ergänzende Ausnutzung von dessen Ausgangssignal kein zusätzlicher Höhengeber erforderlich ist.

2

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Massnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der Erfindung möglich. Besonders vorteilhaft ist die Möglichkeit, das Ausmass der Korrektur in einfacher Weise vorgeben zu können, wobei die Erfindung sowohl in analoger Form bei elektrischenKraftstoffeinspritzanlagen als auch bei elektrisch gesteuerten Vergasern zum Einsatz kommen kann.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 in Form eines Diagramms speziell bezogen auf das Ausführungsbeispiel einer Kraftstoffeinspritzanlage den höhenkorrigierten Verlauf der Dauer von Einspritzimpulsen und deren Begrenzung auf die maximale Impulsdauer, ergänzt durch Höhenkorrekturmass-nahmen auch in diesem Bereich, Fig. 2a schematisiert ein Blockschaltbild vorliegender Erfindung und Fig. 2b ein detailliertes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Schaltungsanordnung zur höhenkorrigierten Erzeugung von maximalen Kraftstoffeinspritzimpulsen.

Der Grundgedanke vorliegender Erfindung ist am besten aus der Diagrammdarstellung der Fig. 1 ersichtlich; die verschiedenen Kurvenverläufe zeigen die einer Brennkraftmaschine jeweils in Abhängigkeit zur angesaugten Luftmenge, bezogen auf die Drehzahl, zugeführte Kraftstoffmenge. Geht man zunächt von dem durchgezogen dargestellten Kurvenverlauf I aus, dann erkennt man, dass die zugeführte Kraftstoffmenge - im Diagramm ist diese als spezielles Ausführungsbeispiel bezogen auf die Dauer eines von einer Kraftstoffeinspritzanlage jeweils erzeugten Einspritzimpulses tP angegeben -, einen geradlinigen Anstieg der jeweils zuzuführenden Kraftstoffmenge über der auf die Drehzahl bezogenen Luftmenge ergibt. Es versteht sich, dass die Aussage dieses Diagramms lediglich qualitativ zu verstehen ist. Ab einem bestimmten Abszissenwert a erfolgt eine Begrenzung der zugeführten Kraftstoffmenge auf einen Konstantwert, unabhängig von in diesem Bereich noch möglichen Luftmengen- oder Drehzahländerungen. Bezogen auf eine Kraftstoffeinspritzanlage ergibt sich für diesen Begrenzungsbereich ein maximaler Kraftstoffeinspritzimpuls tpmaxo, wobei für diesen Bereich die Erzeugung normaler Kraftstoffeinspritzimpulse tP dann entweder abgeschaltet wird oder die beiden Impulsarten tP und tpmax an einer Gatterschaltung oder einem Addierwerk so zusammengefasst werden, dass für diesen Bereich tpmax der bestimmende Impuls ist. Die bekannte Höhenkorrektur ergibt dann zur Vermeidung einer Überfettung des der Brennkraftmaschine zugeführten Kraft-stoffluftgemischs in Abhängigkeit zur jeweiligen Arbeitshöhe über Normalnull eine Abflachung der Kurvenverläufe entsprechend den Kurven II und III; der zunehmende Höheneinfluss ist durch den Pfeil A angedeutet. Bisherige Kraftstoffzumesssysteme sind so ausgelegt, dass in Verlängerung auch der Kurvenverläufe II und III, wie eng gestrichelt dargestellt, diese auf den gleichen maximalen Grenzwert der zuzuführenden Kraftstoffmenge entsprechend der mit tpmaxo bezeichneten horizontalen Linie stossen, was unbefriedigend ist.

Der Erfindung gelingt es nun durch Einführung einer höhenkorrigierten Abnahme auch der maximal jeweils zugeführten Kraftstoffmenge weitere Grenzwerte dieser maximalen Kraftstoffmenge als Funktion der jeweiligen Arbeitshöhe einzuführen, wobei im Diagrammfall zusätzliche, maximale Kraftstoffmengen unterhalb der für Normalnull geltenden maximalen Kraftstoffmenge (tpmaxo) dargestellt sind, nämlich tpmaxi und tpmaxz - dies führt zu im Diagramm mit x und y bezeichneten tpmax-Korrekturwerten. Es versteht sich, dass die tpmax-Höhenkorrektur kontinuierlich analog verlaufend eingeführt werden kann oder in Abstufungen. Es versteht sich ferner, dass eine solche ergänzend höhenkorri-

662 862

gierte Begrenzung der maximal jeweils zugeführten Kraftstoffmenge zu einer Brennkraftmaschine alle möglichen Arten von Benzin- oder Dieseleinspritzanlagen sowie Vergasersysteme umfasst, die jedenfalls eine Einrichtung zur Begrenzung der maximalen Kraftstoffzumessmenge aufweisen, die durch Zuführung eines Höhenkorrektursignals so beeinflusst werden kann, dass sich in beliebiger Funktionsabhängigkeit zu diesem Reduzierungen der maximal zugeführten Kraftstoffzumessmengen mit steigender Arbeitshöhe erzielen lassen.

Die weitere Erläuterung bezieht sich speziell auf das Ausführungsbeispiel der Figuren 2a und 2b und damit auf eine elektrische Kraftstoffeinspritzanlage, wodurch die Anwendung der Erfindung jedoch nicht als auf eine Kraftstoffeinspritzanlage begrenzt anzusehen ist.

Die Fig. 2a zeigt eine impulserzeugende Schaltung S, die so ausgebildet ist, dass sie bei Triggerung mit einem drehzahlsynchronen Signal jeweils einen Impuls vorgegebener Dauer erzeugt, der bei Verwendung für die maximal einer Brennkraftmaschine zuzuführende Kraftstoffmenge bei einer Ein-spritzanlage als tpmax bezeichnet wird. Die impulserzeugende Schaltung S kann als vorzugsweise monostabile Kippstufe ausgebildet sein und erhält von einer vorgeschalteten Auslöseschaltung As entsprechende Triggerimpulse zugeführt. Es sei noch erwähnt, dass zur zeitgleichen Synchronisierung des Erzeugungsbeginns der tpmax-Impulse durch die Schaltung S die ihr zugeführten Triggerimpulse entweder identisch sind mit denTrigger-Auslöseimpulsen, die im elektrischen Steuergerät der Kraftstoffeinspritzanlage die Erzeugung der Kraftstoffeinspritzimpulse tP veranlassen oder zu diesem jedenfalls in geeigneter Weise zeitsynchron erzeugt sind. Daher ist es auch möglich, an einer der monostabilen Kippstufe zur tpmax-Erzeugung nachgeschalteten Gatterschaltung G die tpmax-Impulse und die normalen tP-!mpulse zusammenzufassen, wobei die Gatterschaltung so ausgebildet ist, dass im Begrenzungsbereich die tpmax-Impulse Vorrang haben. Dem Ausgang A der Gatterschaltung ist dann in diesem speziellen Anwendungsfall die sogenannte Multiplizierstufe der Kraft-stoffeinspritzanlage nachgeschaltet. Durch die Zuführung des Ausgangssignals eines Höhengebers HG zur impulserzeugenden Stufe S ergibt sich eine gewünschte Abhängigkeit von tpmax = f (Höhe), und damit auch im Begrenzungsbereich auf eine maximale Kraftstoffzumessmenge eine Höhenkorrektur, wie in Fig. 1 gezeigt.

Bei dem detaillierten Ausführungsbeispiel entsprechend Fig. 2b ist eine vereinfacht dargestellte monostabile Kippstufe gezeigt, die einen Komparator K auf der Basis eines Operationsverstärkers enthält. Dem einen Eingang des Komparators K wird ein konstantes Bezugspotential von einem Spannungsteiler aus R1 und R2 zugeführt, der andere, nämlich der Minuseingang des Komparators K liegt an der Reihenschaltung eines Widerstandes Ro mit einem Kondensator Cl und ferner über ein elektrisches Schaltungselement, welches auch einstellbar sein kann und bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel einen Widerstand zur Höhenkorrektur Rhk umfasst, am Ausgang des Höhengebers. Die an dem Ausgang des Höhengebers zur Verfügung stehende und über Rhk dem Minuseingang des Komparators zugeführte Spannung ist ein Mass für die momentane Betriebshöhe über Normalnull. An dem Minuseingang ist schliesslich noch der Kollek-toranschluss eines Auslösetransistors T1 angeschlossen, dessen Basis von der Auslöseschaltung As die zu den tP-Im-pulsen zeitgleichen Triggerimpulse zugeführt sind.

Die Schaltung der Fig. 2b vervollständigt sich durch einen weiteren vom Ausgangsanschluss AI des Kippglieds oder Komparators K gegen Masse geschalteten Transistor T2, der auch ein im elektrischen Steuergerät für die Erzeugung der Einspritzimpulse vorhandener Endtransistor sein kann und

3

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

daher in dieser Schaltung lediglich gestrichelt dargestellt ist. Mit positiver Spannung ist der Ausgang des Komparators K über einen Widerstand R verbunden.

Es ergibt sich dann die folgende Funktion der Schaltung, wobei dem Eingang des Transistors T1 zur Auslösung auch der tp-Impuls selbst zugeführt sein kann. Zu Beginn eines jeden Einspritzimpulses sperrt sowohl der Transistor T1 als auch der Transistor T2, wodurch der Ausgangsanschluss AI über den Widerstand R positives Potential bekommt, was der positiven Einschaltflanke des am Ausgang AI erzeugten Einspritzimpulses entspricht. Ergibt sich hier nur der Normalbetrieb ohne Eintritt in den Begrenzungsbereich (tpmax), dann ergibt sich durch die niedergehende Flanke des den Transistor T2 hierdurch wieder leitend schaltenden tp-Impulses, dass am Ausgang AI der dortige Impuls ebenfalls endet, was einer lediglichen Weitergabe des tp-Impulses jeweils entspricht. Dauert der tp-Impuls jedoch über eine vorgegebene, maximale Zeitdauer an und gelangt somit in den Begren4

zungsbereich, dann wird die monostabile Kippstufe wirksam, denn zu Beginn eines jeden Einspritzimpulses sperrt auch T1 und gibt damit den Kondensator Cl zur Aufladung auf positives Potential frei. Es läuft dann eine Zeit ab, deren Dauer

5 zusätzlich abhängig ist von der über den Widerstand Rhk vom Höhengeber HG zugeführten, höhenabhängigen Spannung. Sobald dann am Minuseingang des Komparators K ein hinreichend positives Potential - bezogen auf den Pluseingang des Komparators - vorliegt, schaltet dessen Ausgang auf

10 niedriges Potential oder Massepotential um, und zwar unabhängig davon, ob am Transistor T2 der tp-Impuls noch andauert. Die monostabile.Kippstufe der impulsgebenden Schaltung S bestimmt daher mit Vorrang die Dauer des tpmax-Impulses und sie macht diesen tpmax-Impuls ergänzend noch ls abhängig von der jeweiligen Arbeitshöhe. Dabei kann das Ausmass des Höheneinflusses durch entsprechende Bemessung und/oder Einstellung des Widerstandes Rhk festgelegt werden.

B

1 Blatt Zeichnungen

Claims

662862 PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zur Zuführung einer maximalen Kraftstoffmenge zu einer Brennkraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass die Begrenzung der unabhängig von einer Luftmengenmessanordnung bestimmten maximalen Kraftstoffzumessmenge (tpmax) von der Luftdichte abhängig gemacht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die maximale Kraftstoffzumessmenge kontinuierlich mit zunehmender momentaner Betriebshöhe über Normalnull reduziert wird.

3. Kraftstoffzumesssystem für Brennkraftmaschinen zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Begrenzung der maximalen Kraftstoffzumessmenge von der Luftdichte abhängig ist.

4. Kraftstoffzumesssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerschaltung vorgesehen ist, die im Begrenzungsbereich der einer Brennkraftmaschine zuzuführenden Kraftstoffmenge unter Einbeziehung eines von einem Höhengeber (HG) erzeugten Signals derart wirksam wird und ausgebildet ist, dass sich eine Reduzierung der unabhängig von Luftdurchsatz und Drehzahl bestimmten maximalen Kraftstoffzuführmenge lediglich als Funktion der Arbeitshöhe ergibt.

5. Kraftstoffzumesssystem nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine drehzahlsynchron und zeitgleich mit dem von einer Einspritzanlage erzeugten Einspritzimpuls (tP) getriggerte impulserzeugende Schaltung (S) vorgesehen ist, die für den Begrenzungsbereich der maximalen Kraftstoffzumessmenge einen Kraftstoffeinspritzimpuls maximaler Dauer (tpmax) erzeugt, wobei das Ausgangssignal eines Höhengebers zusätzlich derart ausgewertet ist, dass sich eine Reduzierung der Dauer des maximalen Einspritzimpulses in Abhängigkeit zur jeweiligen Arbeitshöhe über Normalnull ergibt.

6. Kraftstoffzumesssystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die impulserzeugende Schaltung eine monostabile Kippstufe mit einem Komparator (K) ist, mit einer RC-Gliedkombination (Ro, Cl) an seinem einen Eingang, deren Zeitkonstante ergänzend vom Ausgangssignal eines Höhengeber (HG) bestimmt ist.

7. Kraftstoffzumesssystem nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass an den einen Eingang des an seinem anderen Eingang von einem Spannungsteiler (Rl, R2) mit konstantem Potential versorgten Komparators (K) ein Auslösetransistor (Tl) angeordnet ist, der zeitgleich mit jedem Einspritzimpuls zur Sperrung getriggert wird und dass der Ausgang des Komparators nach Ablauf der so gebildeten Zeitschaltung die Dauer des jeweiligen tpmax-Impulses beendet, unabhängig von der Dauer des normalen Einspritzimpulses (tP).