DE2841268C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer Einrichtung zur Bildung eines Kraftstoffzumeßsignals für eine Brennkraftmaschine im Beschleunigungsfalle nach der Gattung des Hauptanspruchs.

Aus der DE-OS 27 44 104 ist eine "Impulsgeneratorschaltung für die Brennstoffanreicherung bei elektronischen Brennstoffeinspritzsystemen" bekannt, bei der ein Signal bezüglich der Drosselklappenstellung erfaßt und im Sinne einer Beschleunigungsanreicherung ausgewertet wird. Dazu dient eine einem Drosselklappenpotentiometer nachgeschaltete Reihenschaltung von Differenzierschaltung (18), VCO (22) und Univibrator (26), der seinerseits wieder während eines Beschleunigungsvorganges Impulse zur Ansteuerung der Einspritzvorrichtungen bereitstellt. Ergänzend zum Ausgangssignal der Differenzierschaltung greift in den Univibrator noch ein Signal bezüglich der jeweiligen Position der Drosselklappe ein (über die Theta-Funktion 32). Zusätzlich beeinflußt noch die Kühlmitteltemperatur das Ausgangssignal des Univibrators.

Die DE-OS 23 60 960 offenbart eine "elektronische Steuervorrichtung zur Erzielung einer zusätzlichen Beschleunigungseinspritzung bei einer Brennkraftmaschine mit Brennstoffeinspritzung". Nach dem Text auf Seite 11 (Numerierung in Maschinenschrift) geht es darum, im Falle einer Beschleunigung eine zusätzliche und sofort wirkende Beschleunigungseinspritzung vorzusehen und darüber hinaus die Zeitdauer der normalen Einspritzungen zu verlängert. Dazu ist nach Fig. 2 eine Schaltungsanordnung vorgesehen, die ein Signal bezüglich des Drucks im Ansaugrohr der Brennkraftmaschine differenziert (C1, siehe Seite 9, erste Zeile) und im folgenden eine zusätzliche Einspritzung auslöst und darüber hinaus auch noch eine Verlängerung der normalen Einspritzimpulse bewirkt.

Die DE-OS 26 02 989 zeigt eine Einrichtung zur Kraftstoffanreicherung für eine Brennkraftmaschine, bei der ein Lastsignal unter Berücksichtigung der Drehzahl differenziert wird. Weiter werden der Einfluß der Wandbefeuchtung, der Maschinentemperatur, sowie ein Tiefpaß zur Filterung von pulsierenden Signalen genannt.

Schließlich zeigt die DE-OS 27 36 307 ein "Verfahren und Einrichtung für eine Kraftstoffversorgungsanlage einer Brennkraftmaschine mit Fremdzündung" mit einer Mehrmengensteuerung im Anschluß an das Ende des Schubbetriebes.

Es hat sich nun gezeigt, daß mit den bekannten Schaltungsanordnungen zur Beschleunigungsanreicherung des Kraftstoff-Luft-Gemisches keine optimalen Ergebnisse hinsichtlich des Fahrkomforts erzielt werden. Dies vor allem bei stark unterschiedlichen Drehzahlen.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine Einrichtung für eine möglichst optimale Beschleunigungsanreicherung bei beliebigen Betriebszuständen der Brennkraftmaschine zu erhalten.

Die erfindungsgemäße Einrichtung mit den Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil einer optimalen Kraftstoffzumessung während der Beschleunigung auch bei den verschiedensten Betriebszuständen. Dies wird erreicht durch einen Eingriff in das Übertragungsverhalten wenigstens des differenzierenden Teils oder des Proportionalanteils der Signalauswertung.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Einrichtung zur Bildung eines Kraftstoffzumeßsignals im Beschleunigungsfalle möglich.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 ein grobes Blockschaltbild einer Kraftstoffeinspritzanlage bei einer Brennkraftmaschine mit Fremdzündung mit einer als Block angedeuteten Einrichtung zur Beschleunigungsanreicherung.

Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild dieser Einrichtung zur Beschleunigungsanreicherung von Fig. 1.

Fig. 3a bis 3c zeigen Impulsdiagramme der Einrichtung von Fig. 2 und

Fig. 4 ein Ausführungsbeispiel des wesentlichen Blocks des Gegenstandes von Fig. 2.

Beschreibung der Erfindung

Fig. 1 zeigt als grobes Blockschaltbild den elektrischen Teil einer Einspritzanlage eines Kraftfahrzeuges mit Fremdzündung. Mit 10 ist ein Drehzahlmesser bezeichnet, mit 11 ein Luftmengenmesser. Die Ausgangssignale beider Sensoren sind zu einer Impulserzeugerstufe 12 geführt, deren Ausgang 13 mit einer Korrekturstufe 14 in Verbindung steht. Es folgt eine Verstärker- bzw. Treiberstufe 15 vor einem elektromagnetisch betätigten Einspritzventil 16.

Eine Beschleunigungsanreicherungsstufe ist mit 17 bezeichnet. Sie weist fünf Eingänge 18 bis 22 auf sowie zwei Ausgänge 23 und 24. Der Eingang 18 ist mit dem Ausgang des Luftmengenmessers gekoppelt, der Eingang 19 mit dem Ausgang des Drehzahlmessers 10. An den Eingang 20 der Beschleunigungsanreicherungsstufe 17 wird ein Ausgangssignal einer Schuberkennungsstufe 25 angelegt, der Eingang 21 ist mit einem Temperaturmesser 27 und der Eingang 22 mit einem Startsignalgeber 28 gekoppelt. Eingangsgrößen der Schuberkennungsstufe 25 sind ein Signal vom Drehzahlmesser 10 sowie das Ausgangssignal eines Gebers 29 für den Drosselklappenöffnungswinkel.

Die Impulserzeugerstufe 12 bildet ausgehend von den Ausgangssignalen von Drehzahlmesser 10 und Luftmengenmesser 11 ein Einspritzsignal der Länge te, welches in der nachfolgenden Korrekturstufe 14 temperaturabhängig und beschleunigungsabhängig korrigiert wird. Das korrigierte Einspritzsignal der Länge ti gelangt über die Treiberstufe 15 zum elektromagnetischen Einspritzventil 16. In der Beschleunigungsanreicherungsstufe 17 wird ein Anreicherungssignal für die Kraftstoffzumessung gebildet. Es ist abhängig vom Betriebszustand des Startfalles, des Schubes sowie von den Betriebszuständen des Luftdurchsatzes im Luftansaugrohr, der Drehzahl sowie der Temperatur der Brennkraftmaschine. Die angegebene Auswahl an Betriebszuständen und -größen ist beispielhaft. Es kommt auf den jeweiligen Brennkraftmaschinentyp sowie auf sonstige, z. B. Kostenfaktoren an, in welchem Umfange Daten bezüglich Zustand und Betrieb der Brennkraftmaschine im Zusammenhang mit der Beschleunigungsanreicherung verarbeitet werden.

Ein Blockschaltbild der in Fig. 1 als einzelner Block dargestellten Beschleunigungsanreicherungsstufe 17 zeigt Fig. 2. Dabei sind Elemente und Punkte, die denen der Fig. 1 entsprechen, mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Wesentlicher Bestandteil des Gegenstandes von Fig. 2 ist ein PD-Glied 30. Es arbeitet nach der Funktion

wobei v 1 die Verstärkung und τ die Zeitkonstante des D- Gliedes angibt. Neben einem Signaleingang 31 weist das PD- Glied 30 noch drei Steuereingänge 32, 33 und 34 auf, sowie einen Ausgang 35. Der Signaleingang 31 ist mit dem Luftmengenmesser 11 über den Eingang 18 gekoppelt. Der Steuereingang 32 zur Beeinflussung der Zeitkonstante des D-Gliedes innerhalb des PD-Gliedes 30 ist mit dem Drehzahlmesser 10 und/oder dem Luftmengenmesser 11 gekoppelt. Der Verstärkungsfaktor v hingegen wird ausgehend von einem Temperaturmesser 27 über den Steuereingang 33 beeinflußt.

Bei schnellen Änderungen des Luftmengendurchsatzes im Luftansaugrohr besteht die Gefahr einer sogenannten Pulsation, d. h., daß die Luftmasse in Schwingungen gerät und damit auch das Ausgangssignal des Luftmengenmessers beeinflußt. Ein aufgrund der Pulsation verfälschtes Luftmengenmesser- Ausgangssignal soll jedoch vermieden werden, so daß beim Gegenstand von Fig. 2 eine zusätzliche Steuerstufe 37 gegen Pulsation vorhanden ist, deren Ausgangssignal über den Eingang 34 auf das PD-Glied 30 einwirkt. Diese Steuerstufe 37 dient der Glättung des Signals vom Luftmengenmesser 11, in vielen Fällen jedoch wird das Ausgangssignal des Luftmengenmessers 11 unmittelbar selbst geglättet und damit von Störungen befreit.

Dem Ausgang 35 des PD-Gliedes 30 folgen in einer Reihenschaltung zwei Vergleichsstufen 38 und 39, wobei der ersten Vergleichsstufe 38 zusätzlich das Eingangssignal des PD- Gliedes 30, also das Luftmengensignal zugeführt wird. In der weiteren Vergleichsstufe 39 wird das Ausgangssignal der vorangehenden Vergleichsstufe 38 mit einer festen Referenzspannung Us 1 verglichen. Ausgangsseitig ist die Vergleichsstufe 39 mit einer Verstärkerstufe 40 verbunden, deren Verstärkungsfaktor v 2 über einen Steuereingang 41 beeinflußbar ist. Es folgt ein Verteilungspunkt 42, an dem ein betriebszustands- und betriebskenngrößenabhängiges Anreicherungssignal für den Beschleunigungsfall anliegt. Um die Einspritzimpulse während der Beschleunigungsphase zu verlängern, ist der Verteilungspunkt 42 über einen Spannungs-Strom-Wandler 43 am Ausgang 23 der Beschleunigungsanreicherungsstufe 17 angeschlossen, der wiederum mit der Korrekturstufe 14 entsprechend der Darstellung von Fig 1 verbunden ist.

Des weiteren gelangt das Signal vom Verteilungspunkt 42 über eine Leitung 45 zu einer Vergleichsstufe 46, in der das beschleunigungsabhängige Eingangssignal mit einem festen Spannungswert Us 2 verglichen wird. Ausgangsseitig ist die Vergleichsstufe 46 mit einem monostabilen Multivibrator 47 gekoppelt, in dem in der Dauer vom Ausmaß der Beschleunigung abhängige Zwischenspritzer erzeugt und entsprechende Signale am Ausgang 24 bereitgestellt werden. Zur zusätzlichen Steuerung der Zwischenspritzer besitzt der monostabile Multivibrator 47 einen zusätzlichen Steuereingang 48. Mittels eines ODER-Gatters vor der Treiberstufe 15 (Fig. 1) lassen sich die Zwischenspritzer letztlich auf die Magnetventile 16 durchschalten.

Eine besondere Aufmerksamkeit verdient der Beschleunigungsvorgang im Anschluß an den Schubbetrieb der Brennkraftmaschine. Aufgrund des Schubbetriebes und des damit verbundenen hohen Unterdrucks im Luftansaugrohr trocknet dieser Raum sehr stark aus, so daß insbesondere bei einer noch kühlen Brennkraftmaschine im Anschluß an den Schubbetrieb Kondensationsverluste auftreten. Um diese Verluste klein zu halten, wird die Kraftstoffzumessung im Anschluß an den Schubbetrieb erhöht.

Aus diesem Grund ist die aus dem Gegenstand von Fig. 1 bekannte Schuberkennungsstufe 25 mit der Beschleunigungsanreicherungsstufe 17 gekoppelt. Dem Eingang 20 der Beschleunigungsanreicherungsstufe 17 folgt unmittelbar ein erster Eingang 50 eines ODER-Gatters 51, dessen zweiter Eingang 52 mittelbar über eine Reihenschaltung eines Inverters 53 und einer monostabiler Kippstufe 54 mit dem Eingang 20 verbunden ist. Der Ausgang des ODER-Gatters 51 ist zum Steuereingang 41 der Verstärkerstufe 40 sowie zum Steuereingang 48 des monostabilen Multivibrators 47 geführt.

Die schubabhängige Steuerung von Verstärkerstufe 40 und monostabilem Multivibrator 47 dient dazu, Verstärkungsfaktor und Zeitdauer der Zwischenspritzer schubabhängig zu steuern und zwar derart, daß das am Ausgang 23 anstehende Anreicherungssignal größer und der am Ausgang 24 anliegende Zwischenspritzerimpuls länger ist bei Beschleunigungsvorgängen im und nach dem Schubbetrieb. Der entsprechenden Zeitsteuerung dient das ODER-Gatter 51 zusammen mit der monostabilen Kippstufe 54, wobei diese Kippstufe 54 mit der Abfallflanke des Schuberkennungssignals vom Ausgang der Schubbetriebserkennungsstufe 25 getriggert wird. Dadurch ist sichergestellt, daß eine erhöhte Zumessung auch unmittelbar nach Ende des Schubbetriebes gewährleistet wird.

Die letztgenannte Schaltungsanordnung mit dem ODER-Gatter 51 ergibt eine digitale Anreicherung des Gemisches im Beschleunigungsfall am Ende des Schubbetriebes. Es kann jedoch zweckmäßig sein, diese zusätzliche Anreicherung nach bestimmten Funktionen zurückzunehmen, was z. B. bei einer Exponentialfunktion mit Hilfe eines Kondensators als Energiespeicher möglich ist.

Fig. 3 zeigt drei Diagramme im Zusammenhang mit der Schaltungsanordnung von Fig. 2. So ist in Fig. 3a der Wert der Zeitkonstanten des PD-Gliedes 30 über der Drehzahl bzw. dem Luftdurchsatz im Ansaugrohr dargestellt in Form einer zu höheren Werten hin abfallenden Geraden. Dies bedeutet, daß die Abfallflanke des Ausgangssignals des PD-Gliedes 30 bei höheren Drehzahlen eine kleinere Zeitkonstante (τ) als bei niedrigen Drehzahlen hat und somit schneller abregelt.

Fig. 3b zeigt den Verstärkungsfaktor des PD-Gliedes 30 abhängig von der Temperatur des Schmieröls bzw. der Kühlflüssigkeit. Auch diese Kurve zeigt eine Rampenfunktion sowie eine Treppenform. Welcher Kurvenverlauf gewählt wird, ist eine Frage des Wunsches bzw. der Zweckmäßigkeit.

Fig. 3c zeigt einmal das Ausgangssignal der Schuberkennungsstufe 25 und ferner das Ausgangssignal des ODER-Gatters 51, welches sich vom Ausgangssignal der Schubbetriebserkennungsstufe 25 dadurch unterscheidet, daß ein zusätzliches und konstantes Zeitintervall der Dauer tM zusätzlich vorhanden ist.

Fig. 4 zeigt ein ausführliches Schaltbild des PD-Gliedes 30.

Der Signaleingang 31 ist über einem Tiefpaß TP mit vorgeschalteter Diode mit einem Verzweigungspunkt 55 gekoppelt, an dem ein Widerstand 56, die Anode einer Diode 57 sowie ein weiterer Widerstand 58 angeschlossen sind. Die Diode 57 folgt eine Reihenschaltung dreier Widerstände 60, 61 und 62, wobei parallel zum Widerstand 60 die Emitter- Kollektor-Strecke eines Transistors 64 liegt und vom Verbindungspunkt der Widerstände 61 und 62 ein Kondensator 65 gegen Masse geschaltet ist. Der Kollektor des Transistors 64 steht über einen Widerstand 66 mit Masse in Verbindung und seine Basis ist am Widerstand 56 angeschlossen. Dem Widerstand 62 folgt ein gegengekoppelter Operationsverstärker 68 als Impedanzwandler. Zu seinem Pluseingang ist neben dem Widerstand 62 auch der Kollektor eines Transistors 70 geführt, dessen Emitter mit einer Plusspannungsquelle 71 gekoppelt ist und dessen Basis über einen Widerstand 72 vom Eingang 33 des PD- Gliedes 30 sein Steuersignal erhält.

Ausgangsseitig ist der Impedanzwandler 68 über einen Widerstand 73 mit dem Minuseingang eines Operationsverstärkers 74 verbunden. Er ist mittels einer Parallelschaltung von Widerstand 75 und Diode 76 gegengekoppelt. Sein Pluseingang steht mit dem Verbindungspunkt von Diode 77 und Widerstand 78 in Verbindung, wobei der Widerstand 78 an Masse angeschlossen ist und die Diode 77 am Widerstand 58 angeschlossen ist. Der Ausgang des Operationsverstärkers 74 bildet gleichzeitig den Ausgang 35 des PD-Gliedes 30.

Der Transistor 64 erhält basisseitig seine Ansteuerung über einen Widerstand 80 vom Kollektor eines im Emitterschaltung geschalteten Transistors 81. Dieser Transistor 81 erhält seine Ansteuerung über einen Kondensator 82 und einen Widerstand 83 vom Steuereingang 32 des PD-Gliedes 30. Von einer Plusleitung 71 führt noch ein Widerstand 84 zur Verbindungsstelle von Kondensator 82 und Widerstand 83 und zusätzlich liegt von der Basis des Transistors 81 ein Kondensator 85 gegen Masse.

Der differenzierende Schaltungsteil beim Gegenstand der Fig. 4 besteht aus dem Operationsverstärker 74 und dem Kondensator 65. Das differenzierende Verhalten kommt dadurch zustande, daß das Signal am Minuseingang des Operationsverstärkers 74 aufgrund des Kondensators 65 nicht so rasch ansteigen kann wie das Signal am Pluseingang des Operationsverstärkers. Die Art des Signalanstieges über dem Kondensator 65 wird durch das Drehzahlsignal am Eingang 32 bestimmt, weil dieses Drehzahlsignal das jeweilige Kurzschließen des Widerstandes 60 mittels des Transistors 64 bewerkstelligt. Der lineare Anteil der Beeinflussung des PD-Gliedes 30 wird durch das Signal am Eingang 33 bestimmt, das temperaturabhängig ist und im Startfalle jegliche Anreicherung unterdrückt.

Die Steuerstufe 37 gegen Pulsation von Fig. 2 ist beim Gegenstand der Fig. 4 nicht vorhanden. Dies setzt voraus, daß das Luftmengensignal am Eingang 31 bereits gefiltert und geglättet ist.

Die übrigen Bausteine des Gegenstandes von Fig. 2 sind handelsüblich und dem Fachmann ohne weiteres geläufig, so daß sich eine gesonderte Behandlung dieser Bausteine erübrigt.

Eine Abwandlungsmöglichkeit der Schaltungsanordnung von Fig. 4 besteht darin, daß über den Eingang 32 neben oder anstelle des Drehzahlsignales ein Luftmengensignal eingreifen kann.

Claims (6)

1. Einrichtung zur Bildung eines Kraftstoffzumeßsignals für eine Brennkraftmaschine im Beschleunigungsfalle mit Sensoren für Betriebsgrößen wie den Luftmassendurchsatz, die Drehzahl und die Temperatur der Brennkraftmaschine, und einem mit den Sensoren gekoppelten Signalerzeugungsmittel für das Kraftstoffzumeßsignal sowie mit einer der Beschleunigungserkennung und der Anreicherung des Kraftstoff-Luftgemisches während eines Beschleunigungsvorganges dienenden Differenzierung des Lastsignals, dadurch gekennzeichnet, daß der Differenzierung ein Proportionalanteil zugeordnet ist und das Übertragungsverhalten der Differenzierung durch Betriebsgrößen verändert wird, wobei die Zeitkonstante (τ) des D-Anteils wenigstens drehzahl- und/oder luftdurchsatzabhängig verändert wird, der Verstärkungsfaktor v des P-Anteils wenigstens abhängig von der Temperatur und/oder dem Startzustand verändert wird, und bei einem Beschleunigungsvorgang aus dem Schubbetrieb heraus die Kraftstoffzumessung zusätzlich erhöht wird.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitkonstante mit größer werdenden Drehzahl, bzw. größer werdendem Luftdurchsatz abnimmt.

3. Einrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitkonstante und/oder der Verstärkungsfaktor linear, kurven- oder treppenförmig in Abhängigkeit von den Betriebskenngrößen änderbar sind.

4. Einrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die PD-Anteile mittelbar oder unmittelbar einer Korrektur der normalen Kraftstoffzumeßsignale (tp) und/oder der Bildung eines Zwischenspritzers dienen.

5. Einrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß den PD-Anteilen eine Steuerstufe (37) gegen Pulsation des Lastsignals zugeordnet ist.

6. Einrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Lastsignal durch einen Tiefpaß (TP) gefiltert wird.