DE2063240B2 - Kraftstoffeinspritzsystem - Google Patents

Description

gen sehr leicht, einen Impuls zu erzeugen, der eine vernünftige Breite hat, da bei Maschinenbetrieb mit niedrigen Drehzahlen eine relativ lange Zyklusperiode vorliegt. Arbeitet die Maschine mit hoher Geschwindigkeit unter schwerer Belastung, besteht die Gefahr, daß die Impulsbreite des an die Einspritzventile angelegten Impulssignals unter den erforderlichen Wert absinkt, so daß sich eine Abnahme in der Maschinenleistung oder ein Abwürgen der Maschine ergibt. ίο

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kraftstoffeinspritzsystem der eingangs genannten Art anzugeben, das eine zuverlässige und genaue Steuerung der in jedem Einspritzzyklus zugeführten Kraftstoffrnenge insbesondere bei höheren Drehzahlen und hoher Belastung ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Dauer der Rec'iteckimpulse mittels einer Impuisweitenrechnerschaltung derart gesteuert wird, daß sie sich umgekehrt zur Maschinendrehzahl ändert und daß die bestimmte Maschinenbetriebsgröße die Maschinendrehzahl ist.

Durch diese Zuordnung zwischen Dauer der Einspritzimpulse und Druck des den Einspritzventilen zugeführten Kraftstoffs in entgegengesetzter Abhängigkeit von der Maschinendrehzahl wird vorteühafterweise die in jedem Arbeitszyklus einzuspritzende Kraftstoffmenge im wesentlichen unabhängig von der Drehzahl gehalten, wobei die Art der Steuerung der Dauer der Rechteckimpulse in Anpassung an die Maschinendrehzahl — nämlich entsprechend dem durch den Arbeitszyklus für die Einspritzung beschränkten Zeitraum — erfolgt, wodurch eine vereinfachte Steuerung erreicht wird.

Eine Kraftstoffdosierung mittels veränderlichen Einspritzdrucks ist auch nach der älteren, nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung P 18 07 773.1 vorgesehen, nach der die Ventilöffnungszeit jedoch konstant bleiben soll. Gegenstand dieser älteren Anmeldung ist ein durch die Drosselklappenverstellung steuerbares Überdruckventil zur Drucksteuerung des vorgelagerten Kraftstoffs.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist neben der Abhängigkeit des Kraftstoffdrucks von der Drehzahl dessen Steuerbarkeit zusätzlich in Abhängigkeit von dem in einem Luftsammler der Ansaugleitung herrschenden Druck mittels einer Drucksteuervorrichtung vorgesehen. Eine noch genauere Steuerung der in jedem Einspritzzyklus zugeführten Kraftstoffmenge ergibt sich durch eine Einrichtung zur Variation des Drucks des zugeführten Kraftstoffs, die auf den Ansaugleitungsdruck, den atmosphärischen Druck und die Temperatur der atmosphärischen Luft anspricht.

In Weiterbildung der Erfindung weist eine Einrichtung zur Steuerung des Drucks des zugeführten Kraftstoffs in Abhängigkeit vom Ansaugleitungsdruck eine Ventileinrichtung, die an ein Krai'tstoffverteilungsrohr angeschlossen ist, um den Durchgang unter Druck gesetzten Kraftstoffs aus einer Kraft-Stoffverteilungsleitung zurück zu einem Kraftstofftank zu steuern, eine Membraneinrichtung, die an die Ansaugleitung der Maschine angeschlossen ist, und ein Gestänge für die Übertragung der Bewegung der Membraneinrichtung auf die Ventileinriciuung zu Steuerung des Kraftstoffdurchgangs durch die Ventileinrichtung in Abhängigkeit vom Ansaugleitungsdruck auf.

Zum zusätzlichen Erfassen des Drucks und der Temperatur der atmosphärischen Luft steht \orteilhaft ein Balg mit dem Gestänge in Verbindung.

Die Erfindung ward nachstehend an Hand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.

F i g. 1 zeigt schematisch den Gesamtaufbau eines erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzsystems:

F i g. 2 ist eine grafische Darstellung der Kraftstcffzufuhrdrücke in Abhängigkeit von der Motorgeschwindigkeit bei einem System nach F i g. 1, wobei die einzelnen Kurven unterschiedliche Motoransaugleitungsunterdrücke repräsentieren;

F i g. 3 ist eine grafische Darstellung, die die Mengen an eingespritztem Kraftstoff in Abhängigkeit von der Motorgeschwindigkeit bei dem System nach F i g. 1 verdeutlicht, wobei die Einspritzdüse für eine festgelegte Zeitspanne offengehalten wird und die einzelnen Kurven verschiedene Motoransaugleitungsunterdrücke repräsentieren;

Fig. 4 ist ein Blockschaltbild einer elektronischen Steuereinheit, wie sie dem erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzsystem nach F i g. 1 eingegliedert ist:

Fig. 5 ist ein Schaltplan einer Impulsbreitenrechnerschaltung der elektronischen Steuereinheit nach Fig. 4:

F i g. 6 zeigt die Spannungswellenformen, die an verschiedenen Punkten in der Impulsbreitenrechnerschaltung nach Fi g. 5 auftreten;

Fig. 7 ist eine grafische Darstellung der Impulsbreiten in Abhängigkeit von der Motorgeschwindigkeit:

F i g. 8 ist eine grafische Darstellung der Kraftstoffmenge, wie sie bei veränderlichen Motorgeschwindigkeiten erforderlich ist;

Fig. 9 ist eine grafische Darstellung über die Kraftstoffmenge, wie sie bei unterschiedlichen Ansauglcitungsunterdrücken erforderlich ist.

In F i g. 1 ist ein Kraftstoffeinspritzsystem für eine Vierzylinder-Brennkraftmaschine gezeigt. Eine Pumpe 11 liefert Kraftstoff unter Druck aus einem Kraftstofftank 12 über einen Filter 13 und ein Einwegrückschlagventil 14 zu einer Kraftstoffverteilungsleitung 15. Die Kraftstoffverteilungsleitung 15 hat vier Zweigleitungen 16 bis 19, die zu den Düsen der jeweiligen Maschinenzylinder führen. Im vorliegenden Fall liegt die Düse 20 in einem Ansaugleitungszweigkanal 21; selbstverständlich kann die Düse auch so angeordnet werden, daß sie unmittelbar in die Eintrittsöffnung des Ansaugleitungszweigkanals 21 einspritzt. Der Ansaugleitungszweigkanal 21 öffnet in den Maschinenzylinder 22, und zwar wie gewöhnlich über ein Eintrittsventii 23. Die Düse 20 bildet einen Teil eines Steuerventils 24, das mit Hilfe einer Einrichtung gesteuert wird, welche eine elektrische Energieversorgung 25, eine elektronische Steuereinheit 26, einen Verteiler 27 und eine maschinengetriebene Triggep'orrichtung 28 aufweist. In dem Ventil 24 befindet sich ein Solenoid, der über eine Leitung 30 an die Steuereinrichtung angeschlossen ist. Die Düse 20 sprüht Kraftstoff in die in den Maschinenzylinder 22 eintretende Luft, wenn der Solenoid durch die Steuereinrichtung erregt bleibt.

Ein Luftfilter 31 ist an eine Drosselventilkammer 32 gekoppelt, in der ein Drosselventil 33 sitzt. Das Drosselventil 33 ist an ein Gaspedal (nicht gezeigt) angeschlossen, um die dem Zylinder 22 zuzufüh-

Zwischen dem Luftfilter 31 und der Drosselkammer 32 befindet sich stromabwärts des Drosselventils 33 ein Luftnebenkanal 34, der beim Starten und beim Anlaufen der Maschine Zusatzluft zu den Zylinder 22 liefert. Der Luftnebenkanal 34 ist mit einem Ventil 35 versehen, das den Luftdurchgang durch den Nebenkanal 34 steuert. Das Ventil 35 wird durch einen Thermostat 37 gesteuert, der so angeordnet ist, daß er die Temperatur des Maschinenkühlwasser ermittelt.

Es ist eine allgemein mit 40 bezeichnete Kraftstoffdrucksteuervorrichtung vorgesehen, die eine Reguliereinheit 41 mit drei im Abstand stehenden Kammern 42 und 43, eine Membraneinheit 45 und ein mechanisches Gestänge 46 aufweist, das die Einheiten 41 und 45 betrieblich miteinander verbindet. In der Kammer 42 der Druckreguliereinheit 41 sitzt verschiebbar ein Kolben oder ein Ventilschicber 47. Der Kolben 47 ist fest mit einer Kolbenstange 48 verbunden die ihrerseits betrieblich an das Gestänge 46 angeschlossen ist. In der Kammer 42 befindet sich eine mit der Kraftstoffverteilungsleitung 15 verbundene Einlaßöffnung 49 und eine Auslaßöffnung 50. die der Einlaßöffnung 49 gegenüber liegt und mit der Kammer 43 verbunden ist. Die andere Kammer 42 der Druckreguliereinheit steht über einen Kanal 44 mit der Kammer 43 in Verbindung. Dieser Kanal 44 ist über eine Leitung an den Luftfilter 31 angeschlossen, so daß sich in diesen Kammern 42 und 44 ein im wesentlichen atmosphärischer Druck einstellt. Befindet sich der Kolben 47 in der dargestellten Lage, d. h. in einer Lage, in der die Einlaßöffnung 49 mit der Auslaßöffnung 50 in Verbindung steht, so fließt der Kraftstoff in einer bestimmten Rate von dem Verteilungsrohr 15 über die Kammer 42 in die Kammer 43. Die Kammer 43 speichert den einströmenden Kraftstoff, der mit Hilfe einer mechanischen Pumpe (nicht gezeigt) über einen Filter 51 zum Kraftstofftank 12 rückgeführt wird.

Die Membraneinheit 45 besitzt ein Gehäuse 52, eine an diesem Gehäuse befestigte Membran 53. eine Betätigungsstange 54 und eine Federeinrichtung, die im vorliegenden Fall zwei verschiedene Druckfedern

55 und 56 aufweist, die in einer Kammer 57 untergebracht sind, weiche durch das Gehäuse 52 und die Membran 53 begrenzt wird. Die Druckfedern 55 und

56 spannen die Membran 53 in Richtung auf ein Stoppglied 52 η vor, das einen Teil des Gehäuses 52 bilden kann. Die beiden Federn 55 und 56 haben unterschiedliche Federkonstante, und zwar aus einem noch später zu erörternden Grund. Ein Unterdruckkanal 58 stellt eine Verbindung zwischen der Kammer 57 der Membraneinheit 45 und einem Luftsammler 59 der Ansaugleitung her. Die an die Membran 53 angeschlossene Betätigungsstange 54 ist an ihrem Führungsende an das eine Ende eines Hebels 60 angeschlossen, der einen Teil des mechanischen Gestänges 46 bildet. An dem anderen Ende des Hebels 60 ist ein Anschlußstift 61 angebracht. Es ist ein Winkelarm 62 vorgesehen, der schwenkbar an einem Ende den Stift 61 erfaßt und der um einen stationären Drehpunkt 63 schwenkbar ist. Der Winkc'.arm 62 ist an seinem anderen Ende an eine Stange 64 angeschlossen, die mit einem Balg 65 verbunden ist. Der Balg 65 befindet sich in einem Gehäuse 66 mit einer Entlüftung 67. Der Balg ist mit einem Gas, ζ. Β mit Luft, unter Druck gefüllt und expandiert und kontrahiert in Abhängigkeit von Änderungen in der Temperatur und im Druck der über die Entlüftung 67 eintretenden atmosphärischen Luft. Dieses Expandieren und Kontrahieren des Balgs 67 führt dazu, daß die Stange 64 vorrückt oder zurückweicht, und zwar in Abhängigkeit vom atmosphärischen Druck und der Temperatur. Es ist ein Federglied 68 vorgesehen, das den Winkelarm 62 im Gegenuhrzeigersinn gemäß F i g. 1 um den Drehpunkt 63 beansprucht. Der Hebel 60 ist in seinem mittleren Abschnitt an

ίο die Kolbenstange 48 des Steuerventils 41 angeschlossen, so daß die durch Änderungen im Ansaugleitungsunterdruck, im atmosphärischen Druck und in der Temperatur hervorgerufene Bewegung der Hebelplatte 60 die Relativlage des Kolbens 47 variiert.

ι; wodurch der Wirkquerschnitt der Verbindung zwischen der Einlaßöffnung 49 und der Auslaßöffnung 50 der Kammer 42 variiert wird.

Arbeitet die Maschine bei leichter Belastung und teilgeöffnetem Drosselventil, d. h. unier einem Zü-

ao stand, bei dem lediglich eine begrenzte Luftmenge in den Zylinder gesaugt wird, entwickelt sich im Ansaugleitungssammler 59 ein größerer Unterdruck, der die Membran 53 in der F i g. 1 nach oben bewegt und dadurch bewirkt, daß die Kolbenstange 48 des KoI-bens 47 ausrückt. Diese Bewegung der Kolbenstange 48 ist mit Aufwärtsbewegung des Kolbens 47 verbunden, so daß der wirksame Verbindungsquersrhnitt zwischen der Einlaßöffnung 49 und der Auslaßoffnung 50 vergrößert wird und eine größere Menge an Kraftstoff über die Kammer 42 in die Kammer 43 strömen Kann. Der in der Kraftstoffverteilungsleitung 15 herrschende Kraftstoffdruck wird auf diese Weise vermindert. Bei Schwerlastbetrieb bei voll geöffnetem Drosselventil wird die Membran 53 in Arbeitsberührung mit dem Stoppglied 52 a abwärts gedrückt, so daß die Kolbenstange 48 durch das Gestänge 46 in eine Lage gebracht wird, in der der wirksame Verbindungsquerschnitt zwischen den Öffnungen 49 und 50 vermindert wird, so daß lediglieh eine begrenzte Kraftstoffmenge in die Kammer 43 gehen kann, wodurch in der Kraftstoffverteilungsleitung 15 ein relativ hoher Druck aufgebaut wird.

In der F i g. 2 ist grafisch der Kraftstoffdruck P in der Verteilungsleitung gegen die Maschinenge-

schwindigkeit N in der Kraftstoffdrucksteuervorrichtung 40 aufgetragen, wobei die verschiedenen Kurven unterschiedliche Ansaugleitungsunterdrücke repräsentieren.

Die Pumpe 11. die zur Lieferung von Kraftstofl unter Druck zu dem Rückschlagventil 14 vcrwendei wird, kann durch die Maschine 10 in einer zur Maschinengeschwindigkeit im wesentlichen proportionalen Rate angetrieben werden. Die Pumpe 11 ist vorzugsweise eine Verdrängerpumpe, z.B. eine Zahnradpumpe, eine Trochoid-Pumpe, eine Flügelrad pumpe oder eine Geschwindigkeitspumpe, die vor zugsweise eine Kapazität besitzt, die um das zwei- bi: vierfache giößer als der maximale Kraftsioffver brauch ist. Wird eine Pumpe der vorgenannten Ar

verwendet, steigt der Kraftstoffzufuhrdruck P im we sentlichen proportional zum Quadrat der Maschinen geschwindigkeit, wie es in Fig. 2 dargestellt ist. Ii Fig. 2 repräsentiert A₁ einen Kraftstoffdn^ck bc Vollgas, A₂ einen Kraftstoffdruck bei -2(J0 mm H;

6q Ansaugleitüngsunterdruck und Α._Λ einen Kraftstoff druck bei —400 mm Hg Ansaugleitüngsunterdruck Da der wirksame Öffnungsquerschnitt der Verbin dung zwischen der Einlaßöffnung 49 und der Aus

laßöffnung 50 mit steigendem Ansaugleitungsunterdruck größer wird, ergibt sich mit höherem Unterdruck in der Ansaugleitung der Maschine ein niedrigerer Kraftstoffdruck in der Kraftstoffverteilungsleitung 15.

Die Fig. 3 verdeutlicht die eingespritzte Kraftstoffmenge Q gegenüber der Maschinengeschwindigkeit Λ'. wobei die verschiedenen Kurven unterschiedliche Ansaugleitungsunterdrücke repräsentieren. Die Werte Q sind solche Werte, die gemessen wurden, wenn die Impulsweite und dementsprechend die öffnungsdauer der Düse 20 konstant gehalten sind. d. h. zum Beispiel bei 5 ms. Aus der Fig. 3 ersieht man, daß die eingespritzte Kraftstoffmenge Ο linear mit dem Ansteigen der Maschinengeschwindigkeit N wächst. Dies ergibt sich dadurch, daß die eingespritzte Kraftstoffmenge Q proportional zur Quadratwurzel des Kraftstoffdrucks P anwächst, der wiederum proportional zum Quadrat der Maschinengcschwindiskcit N ist.

Gemäß Fig. 1 kann die an die elektrische Energiezufuhr 25 angeschlossene elektronische Steuereinheit 26 zahlreiche Signale empfangen, die die Maschinenbetriebszustände anzeigen, z. B. die Maschinengeschwindigkeit, die Kurbehvellenumlaufstellung, die Drosselklappenstellung und die Kühlwassertemperatur. Die von der Maschine getriebene und in dem Verteiler 27 untergebrachte Trigger-Vorrichtung 28 erzeugt ein Impulssignal, das sowohl die Maschinengeschwindigkeit als auch die Kurbelwellenumlaufstellung anzeigt. Das Signal, das in der Rate \on zwei Impulsen für jeden Maschinenbeiriebszyklus erscheint, wird alternierend über die Leitungen 70 und 71 zu der elektronischen Steuervorrichtung 26 geführt und dient zur Diskriminierung der Zündfolge im Motor 10. Ein weiteres, die Drosselventilstellung repräsentierendes Signal wird durch einen Drosselventilstellungsdetektor 72 erzeugt, der mit dem Drosselventil 33 verbunden ist: dieses Signal wird über eine Leitung 73 zu der elektronischen Steuervorrichtung 26 geführt, um bei Freilauf den Kraftstoff zu sperren oder die Reichhaltigkeit des Lult-Kraftstoffgemischcs bei Beschleunigung zu erhöhen. Das Gemisch wird dadurch angereichert, daß die elektronische Steuervorrichtung 26 veranlaßt wird, einen zusätzlichen Impuls oder einen Impuls größerer Breite zu dem solenoidbetätigten Ventil 24 zu geben und dadurch die Einspritzdauer zu erhöhen.

Die Kühlwassertemperatur wird durch einen Fühler 74 erfühlt, der einen temperaturempfindlichen Widerstand besitzt, welcher sich im Kühlwasser befindet. Die Temperatur des Kühlwassers kann durch die Temperatur des Kühlöls, der Abgase oder des Maschinenblocks im Bedarfsfall angenähert werden. Das die Kühlwassertemperatur anzeigende Signal wird über eine Leitung 75 zu der elektronischen Steuereinheit 26 geführt, um eine Gemischanreicherung beim Starten und Warmlaufen zu bewirken. Die Kraftstoffgemischanreicherung wird erreicht, indem die elektronische Steuervorrichtung 26 veranlaßt wird, an das solenoidbetätigte Ventil 24 einen zusätzlichen Impuls oder einen Impuls größerer Breite anzulegen. Da bei der beschriebenen Ausführungsform ein System mit gleichzeitiger Einspritzung in zwei Zylinder verwendet wird, erzeugt die elektronische Steuereinheit 26 für jeder· Maschinenbetriebszyklus in Abhänciskeit von den in der vorbeschriebenen Weise erzeugten Signalen zwei elektrische Impulse. Der Impuls wird durch die Leitungen 76 und 77 füi Kraftstoffeinspritzung zu dem solenoidbetätigten Einspritzventil 24 geführt. Die Leitung 76 ist an die dem ersten und dritten Zylinder zugeordneten Einspritzventile und die Leitung 77 an die dem zweiten und vierten Zyünder zugeordneten Einspritzventile angeschlossen, so daß die Kraftstoffeinspritzung gleichzeitig beim ersten und dritten Zylinder und

ίο nachfolgend beim zweiten und vierten Zylinder erfolgt. Der elektrische Impuls geht alternierend durch die Leitungen 76 und 77 zu dem Einspritzventil 24. In der Fi g. 4 ist ein Blockschaltbild der elektronischen Steuereinheit 26 gezeigt. Die von der Maschine angetriebene Trigger-Vorrichtung 28, die gestrichelt umrandet ist. besitzt einen Nocken 80, der auf einer Verteilerwellc 81 sitzt, die mit der halben Kurbelwellengeschwindigkeit umläuft. Zwei bewegliche Kontakte 82 und 83 sind an Schwenkkontakte 84 bzw. 85 angebracht, die an Masse liegen und durch den Nokken 80 bei jeder Nockendrehung oszillieren. Den beweglichen Kontakten 82 und 83 sind stationäre Kontakte 86 bzw. 87 zugeordnet, die über Widerstände 89 bzw. 90 an eine elektrische Energiequelle, z. B.

eine Batterie 88, angeschlossen sind. Die beiden Sätze von Kontakten 82 und 86. 83 und 87 können bei jeder Umdrehung des Nockens 80 geöffnet und geschlossen werden. Die stationären Kontakte 86 und 87 sind an eine Impulsbrcitenrechnerschaliung 91 angeschlossen, und zwar über Leitungen 92 bzw. 93.

Die Impulsbreitenrechnerschaltung 91 empfängt

das die Maschinengeschwindigkeit anzeigende Signal.

das die Kurbelwellenstellung anzeigende Signal von der maschinengetriebenen Trigger-Vorrichtung 28 und das die Kühlwassertemperatur anzeigende Signal von dem Kühhvasscrtemperaturfühler 74. Auf der Basis dieser Signale ermittelt die Schaltung 91 eine richtige Impulsbreite und erzeugt einen Impuls solcher Breite mit einer Rate von zwei Impulsen für jede Umdrehung des Maschinenbetriebs. Die Impulse gehen alternierend zur Verstärkung zu Einspritzimpulsverstärkern 94 und 95. Die so verstärkten Impulse gehen ferner alternierend über Leitungen 96 und 97 zu Solenoideinrichuingen 98 und 99. die die den Einspritzdüsen 100 und 101 zugeordneten Ventile betätigen. Die Düsen 100 und 101 werden alternierend durch Erregen der Solenoide 9S bzw. 99 geöffnet, und zwar jeweils einmal für jeden Maschinenbetriebszyklus, um die Einspritzung zu bewirken.

se Die elektronische Steuereinheit 26 besitzt eine Beschleunigungsschaltung 102 und eine Kraftstoffsperrschaltung 103 zusätzlich zu den vorgenannten Schaltungen. Der Ausgang der Beschleunigungsschaltung

102 ist über Leitungen 104 und 105 an die Einspritzimpulsverstärker 94 bzw. 95 angeschlossen, so daß bei Lieferung des Beschleunigungssignals aus dem Drosselventilstellungsdetektor 72 bei zur Beschleunigung geöffnetem Drosselventil 33 die Einspritzimpulsverstärker 94 und 95 die Breite des Impulses vcrgrößern, der von der Impulsbreitenrechnerschaltung 91 zu den Solenoideinrichtungen 98 und 99 geliefert wird, oder sie legen einen zusätzlichen Impuls an die Solenoideinrichtungen 98 und 99 an. um die Einspritzdauer für Beschleunigungsanreicherung zu erhöhen. Der Ausgang der Kraftstoffspcrrschaltung

103 ist über Leitungen 106 und 107 an die Impulsbreitenverstärker 94 bzw. 95 angeschlossen. Diese Schaltung 103 ist mit ihrem Eingang über Leitungen

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ίο

108 und 109 an die maschinengetriebene Trigger-Schaltung 28 angeschlossen und empfängt ein Signal, das die Maschinengeschwindigkeit anzeigt; ferner ist die Schaltung über eine Leitung 110 an den Drosselventilstellungsdetektor 72 angeschlossen, um ein die Drosselventilstellung anzeigendes Signal zu empfangen. Erreicht die Maschinengeschwindigkeit während Freilauf einen bestimmten Wert und befindet sich das Drosselventil 33 in einer Leerlaufstellung, macht

der zu dem Emitter 120 des Transistors 119 führenden Y-Stelle mit dem Anstieg beginnt, wie es in (c) der F i g. 6 gezeigt ist. Werden danach die Kontakte 82 und 86 durch den Nocken 80 geöffnet, wird der Transistor 111 leitend, so daß der Transistor 119 gesperrt und dadurch die Spannung an der Stelle Y auf Nullniveau reduziert wird.

Die Schmidt-Schaltung 125 vergleicht die Eingangsspannung mit einer bestimmten Bezugsvpan-

■ ^; die

es die Kraftstoffsperrschaltung 103 den Einspritzim- io nung, wie es in (d) der Fig. 6 gezeigt ist. Wird
pulsverstärkern 94 und 95 unmöglich, die Düsen 100 Eingangsspannung auf diese Bezugsspannung aufüc- und 101 zu schließen und dadurch die Kraftstoffzu- baut, wird der Transistor 126 leitend, wodurch der fuhr zu den einzelnen Zylindern zu stoppen. Transistor 127 nichtleitend wird. Somit erscheint an

Die Fig. 5 zeigt einen Schaltplan der Impulsbrei- dem Kollektor des Transistors 127 ein Impuls, dcstenrechnerschaltung 91, die den Hauptteil der elek- 15 sen Breite gleich der Zeitdauer ist. in der die Impulstronischen Steuereinheit 26 nach Fig. 1 bildet. Zur spannung höher als die vorbestimmte Bezugsspan-Vereinfachung der Darstellung ist in Fig. 5 eine nung ist, wie es bei (e) in Fig. 6 gezeigt ist. Steigt die Hälfte der gesamten Schaltung gezeigt, die einen an Maschinengeschwindigkeit an, steigt die Anzahl der den Einspritzimpulsverstärker 94 anzulegenden Im- Rechteckwellenimpulse an. die für eine bestimmte puls erzeugt. Der stationäre Kontakt 86 ist an 20 Zeit an den Stellen X und Ύ erscheinen, so daß sich ~~ "" '' ' eine bestimmte Verminderung in der Impulsbreite er

gibt. Daraus folgt, daß die Weite dos am Kollei·, or des Transistors 127 erhaltenen Impulses mit ansteigender Maschinengeschwindigkeit abfallt, wie es bei (e) der Fig. 6 und ferner in Fig. 7 verdeutlicht ist. Das Signal, das die Kühlwassertemperatur anzeigt, wird an den Eingang der Schmidt-Schaltung 125 an

erzeugt.

die Basis eines Transistors 111 angeschlossen, dessen Emitter unmittelbar an Masse liegt. Die Basis des Transistors 111 ist über einen Widerstand 112 au eine Sammelleitung 113 angeschlossen, die zu einer Batterie 88 führt. Der Kollektor des Transistors 111 ist an eine Ladeschaltung 114 angeschlossen, die einen Gleichrichter 115, einen Widerstand 116 und einen Kondensator 117 besitzt, die alle zwischen der Sammelleitung 113 und Masse in Reihe geschaltet sind. An einer Stelle 118 zwischen dem Widerstand 116 und dem Kondensator 117 ist die Basis eines Transistors 119 angeschlossen, dessen Emitter 120 über einen Widerstand 121 an Masse liegt. Der Emitter 120 ist über einen Kondensator 123 an eine Stelle

gelegt, um die Impulsbreite beim Starten und Warmlaufen zur Gemischanreicherung zu vergrößern.

Die Fig. 8 zeigt die Bereiche der erforderlichen Kraftstoffeinspritzmenge Q₁ gegenüber der Maschinendrehzahl N. wobei die gezeigten Bereiche in bezug auf eine Vergrößerung der Maschinenausgangsleistung bei Vollgas und eine Minderung des Kraft

122 zwischen dem Gleichrichter 115 und dem Wider- 35 Stoffverbrauchs und der Menge an unverbrannten

Abgasbestandteilen bei Teillast bestimmt sind. Derartige Bereiche können für andere Zwecke auch in anderer Weise festgelegt werden. Die Beziehung zwischen der Menge an eingespritztem Kraftstoff und der Maschinengeschwindigkeit kann in die Bereich B₁. B., und ß_:! fallen, die Vollgas, -200 mm Hg und — 400" mm Hg Ansaugleitungsunterdruck entspre chen. Diese Bereiche bleiben trotz Änderung in der Maschinengeschwindigkeit im wesentlichen unverän-l

stand 116 angeschlossen. Der Kollektor des Transistors 119 ist unmittelbar an die Sammelleitung 113 angeschlossen. Die Ladeschaltung 114 und der Transistor 119 bilden einen Sägezahnwellengcnerator 124.

Der Ausgang des Sägezahnwellenger.erators 124 ist an den Eingang einer Schmidt-Schaltung 125 angeschlossen, die zwei Transistoren 126 und 127 aufweist. An den Eingang der Schmidt-Schaltung 125 ist

ferner der Ausgang des Kühlwassertemperaturfühlers 45 dert. nehmen jedoch die Form von gebogenen Strei-

74 angeschlossen. Die Basis des Transistors 126 ist fen an, die um die Mitte des ganzen Geschwindig-

über einen Widerstand 128 an die Sammelleitung keitsbereichs konvex gebogen sind.

113 und über einen Widerstand 129 an Masse gelegt. Wie es zuvor beschrieben wurde und in der F i g. J

Der Kollektor des Transistors 126 ist über einen gezeigt ist, ist die eingespritzte Kraftstoff menge Q be Widerstand 130 an die Sammelleitung 113 ange- 50 für eine bestimmte Zeitspanne offengehaltener Ein

schlossen und über eine Parallelschaltung aus einem spritzdüse im wesentlichen proportional zur Maschi-

Kondensator 131 und einem Widerstand 132 mit der nengeschwindigkeit /V. Wie man jedoch aus der aus

Basis des Transistors 127 verbunden. Die Emitter gezogenen Linie c in F i g. 7 ersieht, fällt die an da;

der beiden Transistoren 126 und 127 sind gemein- solenoidbetätigte Ventil Eingelegte Impulsbreite um sam über einen Widerstand 133 an Masse gelegt. Der 55 gekehrt proportional mit einem Anstieg der Maschi

Transistor 127 ist mit seinem Kollektor über einen nengeschwindigkeit ab. Somit bleibt die Menge Q

Widerstand 134 an die Sammelleitung sowie ferner des Kraftstoffs! die für jeden Zyklus des Maschinen

an den Einspritzimpulsverstärker 94 angeschlossen. betriebs eingespritzt wird, trotz Änderung in der Ma

Die Arbeitsweise der Impulsbreitenrechnerschal- schinengeschwindigkeit im wesentlichen unverändert tung91 ist in Fig. 6 gezeigt. Die Darstellungen (a) fio wie es in der Fig. 8 durch die dünn ausgezogen«

und (b) zeigen die Rechteckwellenspannung, wie sie Linien c_v c, und c, angedeutet ist. Fällt dfe Impuls

an den Stellen X und X erscheinen, die zu den statio- breite linear mit ansteigender Maschinengeschwin

nären Kontakten 86 bzw. 87 führen. Werden die Kon- digkeit ab. wie es in fI g. 7 durch die strichpunk

takte 82 und 86 durch die Wirkung des Nockens 80 tierte Linie d angedeutet ist, erhält man für die be geschlossen, geht die Spannung bei Y auf Nullni- 65 jedem Zyklus des Maschinenbetriebs bei Vollgas

veau, so daß der Transistor 111 gesperrt wird. In -200mm Hg und -400mmHg Ansaugleitungsun

diesem Augenblick beginnt der Kondensator 117 mit terdruck eingespritzte Kraftstoffrnenge die dick" aus

der Aufladung, wobei gleichzeitig die Spannung an gezogenen Linien d_v d_n und ά_Λ in F fg. S. Die Linie!

c,. c.„ C₃. d_v d., und d._t fallen in die Bereiche B₁, B., und ß_:! nach F i g. 8, die für unterschiedliche Maschinenanforderungen errechnet werden.

F i g. 9 zeigt die Bereiche erforderlicher Kraftstoffeinspritzmenge Q₁ in Abhängigkeit vom Ansaugleilungsunterdruck F. Die Beziehung zwischen der Menge Q₁ an eingespritztem Kraftstoff und dem Ansaugleitungsunterdruck P kann in den schraffierten Bereich fallen, der zwischen der oberen und unteren Grenzlinie e_x bzw. e., begrenzt ist. Für die Vergrößerung der Ausgangsleistung bei Vollgas und für die Verminderung des Kraftstoffverbrauchs und der Menge an unverbrannten Abgasbestandteilen bei Teillast sollte das Luft-Kraftstoffgemisch bei Vollast angereichert und bei Teillast magerer gemacht werden, wie es zuvor erläutert wurde. Es ist daher notwendig, daß die Menge an eingespritztem Kraftstoff abrupt beim Ansaugleitungsunterdruckabfall von J P gemäß F i g. 9 abfällt. Dies läßt sich durch die Verwendung der beiden Federn 55 und 56 erreichen, die unter- ^chiedliche Federkonstante haben. An oder nahe Vollgasstellung wirkt von den beiden Federn 55 und 56 lediglich die weniger steife Feder; erreicht der Ansaugleitungsunterdruck den Punkt AP. wirken nicht nur die beiden Federn auf die Membran 53. Obwohl die eingespritzte Kraftstoffmenge in Abhängigkeit von Änderungen im Atmosphärendruck und der Temperatur der atmosphärischen Luft (oder der Ansaugluft) durch Verwendung eines Atmosphärendruckfühlers und eines Ansauglufttemperaturfühlers eingestellt werden kann, deren Ausgänge an die elektronische Steuereinheit 26 zur Steuerung der Impulsbreite angelegt werden, wird zusätzlich der Balg 65 verwendet, um den Kraftstoffdruck in Abhängigkeit von Änderungen im Atmosphärendruck und der Temperatur der atmosphärischen Luft einzustellen. 1st der atmosphärische Druck oder Atmosphärendruck relativ niedrig und die atmosphärische Temperatur relativ hoch, wird die an den Balg 65 angeschlossene Stange 64 in ihrer vorstehenden Stellung gehalten, so daß die Kolbenstange 48 nach oben bewegt und der wirksame ÖffnungsquerschniU der Verbindung zwischen der Einlaßöffnung 49 und der Auslaßöffnung 50 vergrößert wird, so daß der Druck m der Kraftstoff Verteilungsleitung 15 entsprechend abfällt. Ist umgekehrt der Atmosphärendruck relativ hoch und die atmosphärische Temperatur relativ niedrig, ergibt sich in der Leitung 15 ein relativ hoher Kraftstoffdruck.

Sofern es nicht erwünscht ist, den Kraftstofflieferdruck in Abhängigkeit vom atmosphärischen Druck und von der atmosphärischen Temperatur zu steuern, kann die Betätigungsstange 54 unmittelbar an die Kolbenstange 48 angeschlossen werden.

An Stelle der Membraneinheit 45 mit den beiden Federn 55 und 56 kann ein Balg verwendet werden, in dem sich ein Nahe-Unterdruck entwickelt. In diesem Fall ist der Balg mit dem Ansaugleitungssammler 59 verbunden und wird durch den absoluten Druck in dieser Leitung gesteuert, der im wesentlichen den Motorbelastungen entspricht. Ein solcher Balg kann gleichzeitig mit der Steuerung des Kraftstoff drucks in Übereinstimmung mit dem atmosphärischen Druck gesteuert werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnunaen

Claims (5)

Kraftstoffdruck auf einen Wert eingeregelt, der um Patentansprüche: einen festgelegten konstanten Betrag über dem je weils in der Ansaugleitung der Brennkraftmaschine

1. Kraftstoffeinspritzsystem für eine Mehrzy- herrschenden Luftdruck liegt. Damit soll ein Abfall linder-Brennkraftmaschine, bei der jedem ein 5 des Kraftstoffdrucks beim Betrieb der Brennkraftmaelektromagnetisch betätigbares Einspritzventil schine in großer Höhe vermieden werden, der immer zugeordnet ist, das durch drehzahlsynchrone dann eintritt, wenn der Kraftstoff druck von einem Rechteckimpulse geöffnet wird, und dem Kraft- Druckregler um einen konstanten Betrag über dem stoff mittels einer maschinengetriebenen Kraft- jeweiligen Atmosphärendruck gehalten wird, wie es stoffpumpe unter einem Druck zugeführt wird, io bei weiteren bekannten Einspritzsystemen, beispielsder mit dem Anstieg einer bestimmten Maschi- weise gemäß der deutschen Auslegeschrift 1 231 954, nenbetriebsgröße zunimmt, dadurch ge- gefordert wird. Vielmehr soll in jeder Höhe der kennzeichnet, daß die Dauer der Rechteck- gleiche Druck an den Magnetventilen anstehen, so impulse mittels einer Impulsweitenrechnerschal- daß die Kraftstoffmenge nur durch die öffnungstung (91) derart gesteuert wird, daß sie sich um- 15 dauer der Magnetventile bestimmt wird.

gekehrt zur Maschinendrehzahl ändert und daß Auch bei e'nei- Einspritzvorrichtung gemäß der

die bestimmte Maschinenbetriebsgröße die Ma- deutschen Auslegeschrift 1 100 377 wird der Brenn-

schinendrehzahl ist. stoffdruck im wesentlichen konstant gehalten, indem

2. Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 1, Druckschwankungen des zu den Einspritzdüsen fliedadurch gekennzeichnet, daß der Kraftstoffdruck 20 ßenden Brennstoffes kompensiert werden.

mittels einer Drucksteuervorrichtung (40) zusatz- Darüber hinaus ist es aus der Zeitschrift »ΜΓΖ«,

lieh in Abhängigkeit von dem in einem Luft- 1967, S. 10 bis 12, bekannt, den Druck vor den Einsammler (59) der Ansaugleitung herrschenden spritzventilen konstant zu halten, so daß die Brenn-Druck steuerbar ist. stoffmengenzumessung über die Öffnungszeiten der

3. Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 2, 25 Magnetventile erfolgt, langsame Änderungen des gekennzeichnet durch eine Einrichtung (44, 45, spezifischen Gewichts der den Motor umgebenden 65), die auf den Ansaugleitungsdruck, atmosphä- Außenluft jedoch über einen Regler durch entsprerischen Druck und die Temperatur der atmosphä- chende Änderungen des Druckniveaus in der Kraftrischen Luft anspricht, um den Druck des züge- Stoffsammelleitung zu kompensieren. Eine derartige führten Kraftstoffs zu variieren. 30 Eingabe von Korrekturwerten über den Kraftstoff-

4. Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruchs druck ist auch gemäß der Zeitschrift »Funk-Techoder 3, gekennzeichnet durch eine Ventileinrich- nik«, Nr. 23/1963 S. 862 bis 864, vorgesehen, wo tung (41), die an ein Kraftstoffverteilungsrohr an- Änderungen von Luftdruck und Luttemperatur geschlossen ist, um den Durchgang unter Druck durch Änderungen des Kraftstoffdrucks kompensiert gesetzten Kraftstoffs aus einer Kraftstoffvertei- 35 werden sollen, der im übrigen einen konstanten Wert lungsleitung zurück zu einem Kraftstofftank zu aufweisen soll, da die Länge des Impulses für ein steuern, durch eine Membraneinrichtung (45), die Magnetventil die einzige die Brennstoffmenge je Anan die Ansaugleitung (59) der Maschine ange- saugtakt beeinflussende Variable sein soll,
schlossen ist und durch ein Gestänge (46) für die Schließlich ist es aus der Zeitschrift »MTZ«, 1967. Übertragung der Bewegung der Membraneinrich- 40 S. 481, bekannt, daß durch Erhöhen des Kraftstofftung auf die Ventileinrichtung zur Steuerung des druckes während des Startes eines Ottomotors de Kraftstoffdurchgangs durch die Ventileinrichtung Heißstart bei allen vorkommenden Außentemperatu in Abhängigkeit vom Ansaugleitungsdruck. ren sicher beherrscht werden kann.

5. Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 4, Bei den bisher bekannten Kraftstoffeinspritzsystedadurch gekennzeichnet, daß zum zusätzlichen 45 men wird somit der Druck des den Kraftstoffein-Erfasscn des Drucks und der Temperatur der at- spritzventilen zugeführten Kraftstoffs im wesentlimosphärischen Luft ein Balg (65) mit dem Ge- chen konstant gehalten, während die Steuerung der stange (46) in Verbindung steht. zugeführten Kraftstoffmenge bei elektronisch gesteuerten Kraftstoffeinspritzsystemen durch Änderung

50 der Breite der an die solenoidbetätigten Einspritzventile angelegten elektrischen Impulse in der Regel in Abhängigkeit von der Motorleistung erfolgt, um die

Zeitdauer zu ändern, während der das Einspritzventil

offengehalten wird. Bei Schwerlastbedingungcn wird

55 die Impulsbreite größer gemacht, um den Zylindern

eine höhere Kraftstoffmenge zuzuführen, während

bei geringer Belastung die Impulsbreite verringert

Die Erfindung bezieht sich auf ein Kraftstoffein- wird.

spritzsystem für eine Mehrzylinder-Brennkraftma- Diese Art der Kraftstoffeinspritzung bereitet je-

schinc, bei der jedem Zylinder ein elektromagnetisch 60 doch Schwierigkeiten in der Erzeugung eines Impulbetätigbares Einspritzventil zugeordnet ist, das durch ses mit einer Impulsbreite, die für hohe Maschinendrehzahlsynchrone Rechteckimpulse geöffnet wird drehzahlen und/oder schwere Maschinenbelastungen und dem Kraftstoff mittels einer maschinengetriebe- in allen Maschinenbetriebszyklen optimal ist, da die nen Kraftstoffpumpe unter einem Druck zugeführt Zeitdauer jedes Maschinenzyklus unter diesen Bedinwird, der mit dem Anstieg einer bestimmten Maschi- 65 gungen sehr gering ist; die Zeitdauer liegt z.B. bei nenbetriebsgröße zunimmt. einer Drehzahl von 6000 U/min in der Größenord-

Bei einem in der deutschen Auslegeschrift nung von 10 ms. Bei geringer Maschinenbelastung 290 372 beschriebenen System dieser Art, wird der und/oder bei geringer Maschinendrehzahl ist es dage-