DE2847794C2

DE2847794C2 - Kraftstoff-Einspritzanlage für die Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges

Info

Publication number: DE2847794C2
Application number: DE2847794A
Authority: DE
Inventors: Mitsuhiko Yokosuka Ezoe
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1977-11-04
Filing date: 1978-11-03
Publication date: 1986-09-25
Also published as: GB2007391B; FR2408035B1; US4217863A; FR2408035A1; GB2007391A; JPS5465222A; DE2847794A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoff-Einspritzanlage für die Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art. eine derartige Kraftstoff-Einspritzanlage ist aus der DE-OS 37 693 bekannt.

Bei einer Kraftstoff-Einspritzanlage für eine Brennkraftmaschine wird der Kraftstoffdurchfluß grundsätzlich nach Maßgabe des Durchsatzes der in die Maschine angesaugten Luft und nach Maßgabe der Drehzahl der Maschine bestimmt. Der Luftdurchsatz wird durch ein Drosselventil gesteuert, das sich im Ansaugkanal der Maschine befindet, wobei der Öffnungsgrad des Drosselventiles über das Gaspedal gesteuert wird, das in Arbeitsverbindung damit steht.

Ein Luftdurchflußmesser dient gewöhnlich dazu, den Luftdurchfluß zu messen und besteht aus einer drehbaren oder schwenkbaren Klappe, die sich im Ansaugkanal befindet, wobei diese Klappe mechanisch mit dem beweglichen Kontakt eines Potentiometers verbunden ist. Die Klappe ist so angeordnet, daß sie sich unter dem Einfluß des Druckunterschiedes auf der stromaufwärts liegenden Seite der Klappe und auf der stromabwärts liegenden Seite der Klappe gegen die Vorspannkraft einer Feder dreht. Das Potentiometer erzeugt ein Ausgangssignal, dessen Spannung die Winkelstellung der Klappe anzeigt und das dazu dient, die Impulsbreite eines impulsförmigen Signals zu steuern, mit dem die Kraftstoffeinspritzventile betrieben werden.

Bei einem derartigen Luftdurchflußmesser wird gewöhnlich ein Dämpfer oder eine Dämpfungseinrichtung dazu verwandt, Schwankungen in der Bewegung der Klappe zu vermindern. Wenn jedoch der Luftdurchfluß abrupt zu-

oder abnimmt kann die Bewegung der Klappe übermäßig groß sein, so daß bei einem schnellen Schließen des Drosselventils ein Übersteuern auftritt und somit das angeschlossene Potentiometer ein Ausgangssignal erzeugt, das einen Luftdurchsatz angibt, der größer oder (deiner als der tatsächliche Luftdurchsatz ist. Dieses fehlerhafte Signal bewirkt, daß die Kraftstoff-Einspritztulage mehr oder weniger Kraftstoff zuführt als es notwendig ist, so daß das Kraftstoff-Luftgemisch reicher oder ärmer wird, als es einem vorbestimmten oder gewünschten Wert entspricht. Zwar ist eine Regelvorrichtung für das Kraftstoff-Luftgemisch-Verhältnis mit geschlossenem Regelkreis grundsätzlich vorteilhaft, um unerwünschte Abweichungen des Kraftstoff-Luftverhältnisses zu vermeiden, der geschlossene Regelkreis w-rd jedoch leicht durch ein derartiges fehlerhaftes Signal beeinflußt, da dem Regelsystem eine gewisse Zeitverzögerung eigen ist. Ein in unerwünschter Weise angereichertes oder verarmtes Kraftstoff-Luftgemisch bewirkt eine Zunahme der Konzentration der Schadstoffe in den Abgasen und gleichfalls eine Abnahme des Wirkungsgrades eines in der Abgasanlage angeordneten katalytischer! Wandlers, falls dieser ein Dreiwegewandler ist, da ein derartiger katalytischer Wandler seinen maximalen Wirkungsgrad nur dann hat, wenn das Kraftstoff-Luft-Verhältnis innerhalb eines engen Bereiches gehalten wird, der gewöhnlich nahe am stöchiometrischen Wert liegt.

Das oben erwähnte unerwünschte Übersteuern der Klappe des Luftdurchflußmessers kann auf ein vernachlässigbares Ausmaß dadurch herabgesetzt werden, daß der Dämpfer oder die Dämpfungseinrichtung sorgfältig und genau ausgelegt und justiert wird. Ein derartiger Laftdurchflußmesser hat jedoch einen komplizierten Aufbau und macht eine zeitraubende Einstellung des Durchflußmessers erforderlich. Die Anordnung des oben erwähnten komplizierten Dämpfers zur Verringerung eines Übersteuerns führt somit zu einer Zunahme der Kosten des Luftdurchflußmessers.

Obwohl im obigen davon ausgegangen wurde, daß die Übesteuerung in der Klappe des Luftdurchflußmessers bei einer abrupten Zunahme oder Abnahme des Luftdurchsatzes auftritt, ist die Häufigkeit der abrupten Abnahme beträchtlich größer als die der abrupten Zunahme. Wenn der Luftdurchsatz abrupt abnimmt, nimmt auch der Kraftstoffdurchsatz ab. Aufgrund der Übersteuerung der Klappe des Luftdurchflußmessers fällt jedoch der Kraftstoffdurchsatz unter den erforderlichen Wert, so daß ein armes Kraftstoff Luftgemisch der Maschine geliefert wird. Wenn das Kraftstoff-Luftverhältnis unter dem vorbestimmten Wert liegt, kann es zu Fehlzündungen oder unvollständigen Zündungen kommen, so daß die Menge an unverbrannten Gasen von der Maschine zunimmt.

Bei der eingangs genannten Kraftstoff-Einspritzanlage der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art, die aus der DE-OS 26 37 693 bekannt ist. ist eine Einrichtung vorgesehen, die ein Befehlssignal zur Kraftstoffzunahme erzeugt, mit dem der Kraftstoffdurchsatz für eine kurze Zeitdauer erhöht wird, um ein armes Kraftstoff-Luftgemisch zu kompensieren, das der Maschine aufgrund der Übersteuerung der Luftdurchsatzmeßeinrichtung beim schnellen Schließen des Drosselventils geliefert wird. Diese eine Befehlssignal zur Kraftstoffzunahme erzeugende Einrichtung weist eine Einrichtung auf, die die Abnahmegeschwindigkeit des Luftdurchsatzes ermittelt, wobei das Befehlssignal zur Kraftstoffzunahme nur dann erzeugbar ist, wenn die Abnahmegeschwindigkeit des Luftdurchsatzes über einem vorbestimmten Wert liegt.

Aus der DE-OS 26 37 693 ist es somit grundsätzlich bekannt, ein derartiges Kraftstoffzunahmebefehlssignal in Abhängigkeit von der Abnahmgeschwindigkeit des Luftdurchsatzes zu erzeugen.

Aus der JP-OS 52 18 535 ist es andererseits bekannt, das Kraftstoffzunahmebefehlssignal in Abhängigkeit von der Stellung des Drosselventils, d. h. nur dann zu erzeugen, wenn der Öffnungsgrad des Drosselventils unter einem vorbestimmten Wert liegt.

Wenn jedoch das Kraftstoffzunahmebefehlssignal zur Erhöhung des Kraftstoffdurchsatzes für ein vorbestimmtes kurzes Zeitintervall nur dann erzeugt wird, wenn entweder die Abnahmegeschwindigkeit des Luftdurchsatzes über einem vorbestimmten Werf liegt, oder das Drosselventil vollständig oder nahezu vollständig geschlossen ist, erfolgt die Kraftstoffzunahme nicht nur im Bedarfsfall sondern auch dann, wenn es aufgrund bestimmter Umstände nicht notwendig ist, wodurch sich unerwünchte Arbeitsverhältnisse der Maschine ergeben.

Wenn beispielsweise der Kraftstoffdurchsatz immer dann erhöht wird, wenn das Drosselventil vollständig geschlossen ist, kommt das Kraftstoff-Luftverhältnis auf einen höheren Wert als es erwünscht ist, wenn der Luftdurchsatz relativ langsam abnimmt. Wenn andererseits der Kraftstoffdurchsatz immer dann erhöht wird, wenn die Abnahmegeschwindigkeit des Luftdurchsatzes über einem vorbestimmten Wert liegt, kommt das Krattstoff-Luftverhältnis auf einen höheren Wert ais ss erwünscht ist, wenn der Luftdurchsatz nach einer abrupten Abnahme wieder zunimmt.

Das würde auch dann der Fall sein, wenn bei der Kraftstoff-Einspritzanlage gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1, wie sie aus der DE-OS 26 37 693 bekannt ist, neben der die Kraftstoffzunahme in Abhängigkeit von der Abnahmegeschwindigkeit des Luftdurchsatzes bewirkenden Einrichtung auch die auch der JP-OS 52 18 535 bekannte Einrichtung vorgesehen würde, die die Kraftstoffzunahme in Abhängigkeit von der Stellung des Drosselventils bewirken würde, da keine dieser Einrichtungen verhindern könnte, daß beispielsweise bei dem oben angegebenen BetriebsYerhältnis die jeweils andere Einrichtung für die nicht notwendige oder unerwünschte Kraftstoffzunahme sorgen würde. Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht demgegenüber darin, die bekannte Kraftstoff-Einspritzanlage gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1 so weiterzubilden, daß die Kraftstoffzunahme ausschließlich dann bewirkt wird, wenn dieses notwendig ist.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die

Merkmale des Kennzeichens des Patentanspruchs 1 gelöst.

Bei der erfindungsgemäßen Kraftstoff-Einspritzanlage

ist neben der Einrichtung, die die Abnahmegeschwindigkeit des Luftdurchsatzes ermittelt, eine weitere Einrichtung vorgesehen, die den Zustand des Drosselventils ermittelt, wobei die von beiden Einrichtungen gelieferten Aussagen über die Abnahmegeschwindigkeit des Luftdurchsatzes und über den Zustand des Drosselventils durch eine logische Verknüpfungseinrichtung so verknüpft werden, daß die Kraftstoffzunahme nur dann bewirkt wird, wenn sowohl die Abnahmegeschwindigkeit des Luftdurchsatzes über einem vorbestimmten Wert liegt als auch der Öffnungsgrad des Drosselventils unter einem vorbestimmten Wert liegt.

Besonders bevorzugte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Kraftstoff-Einspritzanlage sind Gegenstand der Patentansprüche 2 bis 7.

Irr. folgenden werden anhand der zugehörigen Zeichnung bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert:

Fig. 1 zeigt das Blockschaltbild eines ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Kraftstoff-

Einspritzanlage.

Fig. 2 zeigt schematisch den Ansaugkanalteil einer Brennkraftmaschine mit der in Fig. 1 dargestellten Kraftstoff-Einspritzanlage.

Fig. 3 bis 5 zeigen jeweils in graphischen Darstellungen die Beziehung zwischen dem tatsächlichen Luftdurchsatz und dem Luftdurchsatz, der durch den Luftdurchflußmesser angegeben wird, der in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist, bezogen auf den Öffnungsgrad des Drosselventils, das in Fig. 2 dargestellt ist.

Fig. 6 zeigt im einzelnen das Schaltbild des in Fig. 1 dargestellten Generators für das Befehlssignal zur Kraftstoffzunahme.

Fig. 7 zeigt im einzelnen das Schaltbild eines Generators für ein Befehlssignal zur Kraftstoffzunahme, der bei einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel verwandt wird.

Fig. 8 zeigt im einzelnen das Schaltbild eines Generators für das Befehlssignal zur Kraftstoffzunahme, der bei einem dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel verwandt wird.

Fig. 9 zeigt im einzelnen das Schaltbild einer Schaltung, die statt der Kombination aus einem Differentiator und dem ersten Komparator, die in Fig. 6, 7 und 8 dargestellt ist, verwandt werden kann.

Fig. 1 zeigt in Form eines Blockschaltbildes ein erstes bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Kraftstoff-Einspritzanlage, die mit einer Schaltung ausgenistet ist, die ein Befehlssignal für die Kraftstoffzunahme erzeugt. Die in Fig. 1 dargestellte Schaltung weist einen Impulsgenerator 10, einen Luftdurchflußmesser 12, eine erste Impulsbreitenmodulatorschaltung 14, eine zweite Impulsbreitenmodulatorschaltung 16, eine Treiberschaltung 18, Kraftstoffeinspritzventile 20, einen Drosselventilsensor 22, einen Funktionsgenerator 24 und einen Generator 38 für ein Befehlssignal zur Kraftstoffzunahme auf.

Fig. 2 zeigt schematisch den Ansaugkanalteil einer Brennkraftmaschine mit der in Fig. 1 dargestellten Kraftstoff-Einspritzanlage. Der Ansaugkanalteil der Maschine 46 enthält einen Luftfilter 40, eine Ansaugleitung 42, den Luftdurchflußmesser 12, ein Drosselventil 48, den Drosselventilsensor 22 und einen Ansaugkrümmer 44. Die Ansaugleitung 42 liegt zwischen dem Luftfilter 40 und dem Ansaugkrümmer 44. Der Luftdurchflußmesser 12 weist eine drehbare oder schwenkbare Klappe 12/ auf, die in der Ansaugleitung 42 liegt. Ein Dämpfer Md steht fest mit der Klappe 12/ in Verbindung, um das Übersteuern oder Untersteuern der Klappe 12/zu verringern. Der Luftdurchflußmesser 12 weist weiterhin ein Potentiometer 12p auf, dessen beweglicher Kontakt in Arbeitsverbindung mit der Achse der Klappe 12/ steht. Das Ausgangssignal des Potentiometers zeigt die Winkelversetzung der Klappe 12/ an, so daß der Luftdurchsatz durch dieses Signal wiedergegeben wird. Das Ausgangssignal des Potentiometers 12p liegt an der ersten Impulsbreitenmodulatorschaltung 14 und an einem Differentiator 26, der im Generator 38 für das Befehlssignal zur Kraftstoffzunahme liegt, wie es in Fig. 1 dargestellt ist.

Das Drosselventil 48 befindet sich in der Ansaugleitung 42 stromabwärts vom Luftdurchflußmesser 12. Das Drosselventil 48 steht in Funktionsverbindung mit einem nicht dargestellten Gaspedal und wird über dieses gesteuert. Die Achse des Drosselventiles 48 steht in Arbeitsverbindung mit dem Drosselventilsensor 22, dessen Ausgang mit dem Funktionsgenerator 24 und einem Komparator 30 verbunden ist, der im Generator 38 für das Befehlssignal zur Kraftstoffzunahme liegt. Der Aufbau des Drosselventilsensors 22 wird im einzelnen später beschrieben.

Eine Anzahl von Kraftstoff-Einspritzventilen 20 befindet sich in jeder Zweigleitung des Ansaugkrümmers 44, um Kraftstoff in die entsprechenden Zylinder der Maschine 46 einzuspritzen.

Wie es in Fig. 1 dargestellt ist, gibt das Ausgangssignal S₂ den Luftdurchfluß wieder. Der Impulsgenerator 10 spricht auf die Zündimpulse von der Zündschaltung, beispielsweise vom nicht dargestellten Verteiler der Maschine 46, an. Der Impulsgenerator 10 enthält tatsächlich eine Teilerschaltung, die die Anzahl der Impulse, die auf die Zündimpulse ansprechend erzeugt werden, durch eine vorbestimmte Zahl teilt. Wenn die Maschine eine Vierzylinderviertaktmaschine ist, wird beispielsweise die Anzahl der Impulse, die auf die Zündimpulse ansprechend erzeugt werden, durch zwei geteilt, so daß die Anzahl der Impulse gleich der Hälfte der Zündimpulse ist.

Die Impulsbreite der durch den Impulsgenerator 10 erzeugten Impulse ist vorbestimmt und konstant. Vom Impulsgenerator 10 wird das impulsförmige Signal S₁ erzeugt.

Die Ausgangssignale des Luftdurchflußmessers 12 und des Impulsgenerators 10 liegen jeweils am ersten und am zweiten Eingang der ersten Impulsbreitenmodulatorschaltung 14. Die erste Impulsbreitenmodulatorschaltung 14 erzeugt ein impulsförmiges Ausgangssignal Sj, indem es die Impulsbreite des impulsförmigen Signals S₁ nach Maßgabe der Amplitude des Signals S₂ modifiziert, das den Luftdurchfluß wiedergibt. Das Ausgangssignal der ersten Impulsbreitenmodulatorschaltung 14 liegt an einem ersten Eingang 16-1 der zweiten Impulsbreitenmodulatorschaltung 16. Die zweite Impulsbreitenmodulatorschaltung 16 erzeugt ein impulsförmiges Ausgangssignal S₄, indem sie die Impulsbreite des impulsförmigen Signals S₃ nach Maßgabe der Amplitude des Korrektursignals S₈ modifiziert, das an ihrem zweiten Eingang 16-2 liegt. Das Korrektursignal S₈ wird vom Funktionsgenerator 22 den verschiedenen Maschinenparametern, beispielsweise der Maschinentemperatur, die durch die Kühlmitteltemperatur S₅ wiedergegeben wird, der Temperatur S₆ der angesaugten Luft und dem Öffnungsgrad S₇ und einem Befehlssignal S, für die Kraftstoffzunahme entsprechend erzeugt, das vom Generator 38 geliefert wird.

Das durch die zweite Impulsbreitenmodulatorschaltung 16 erzeugte impulsförmige Ausgangssignal S₄ liegt an der Treiberschaltung 18, die eine Vielzahl von Erregersignalen für die Einspritzventile erzeugt. Die Anzahl der Erregersignale entspricht der Anzahl der Einspritzventiie 20, die gewöhnlich der Anzahl der Zylinder der Maschine entspricht. Die Erregersignale für die Einspritzventile werden wiederum nacheinander erzeugt, so daß jedes Kraftstoff-Einspritzventil 20 erregt wird, um den Kraftstoff entspre¹ chend durchzulassen.

Da jedes Kraftstoff-Einspritzventil 20 für eine Zeitdauer erregt wird, die der Impulsbreite des impulsförmigen Signals S₄ entspricht, wird der Kraftstoffdurchsatz nach Maßgabe der Impulsbreite des impulsförmigen Signals S₄ gesteuert. Erforderlichenfalls kann eine nicht dargestellte Regelschaltung für das Kraftstoff-Luftverhältnis mit geschlossenem Regelkreis mit der Kraftstoff-Einspritzanlage kombiniert werden, um eine Selbstregelung nach Maßgabe der Konzentration eines in den Abgasen enthaltenen Bestandteils auszuführen.

Der Generator 38 für das Befehlssignal zur Kraftstoffzunahme umfaßt einen Differentiator 26, einen ersten Komparator 28, einen zweiten Komparator 30 und ein UND-Glied 32. Am Eingang des Differentiators 26 liegt das Ausgangssignal S₂ des Luftdurchflußmessers, so daß der Differentiator 26 ein differenziertes Signal entsprechend der Spannungsänderung des Ausgangssignals S₂ des Luftdurchflußmessers erzeugt. Das heißt mit anderen Worten,

daß die Ausgangsspannung des Differentiators 26 der Änderungsgeschwindigkeit des Ausgangssignals S₂ des Luftdurchflußmessers entspricht. Je schneller sich die Klappe 12/ auf die geschlossene Stellung zubewegt, um so höher ist nämlich die Spannung des Signals, das vom s Differentiator 26 ausgegeben wird.

Das differenzierte Signal liegt an einem Eingang des ersten !Comparators 28, dessen Ausgang mit einem ersten Eingang des UND-Gliedes 32 verbunden ist. Der erste Komparator 28 ist so ausgebildet, daß er ein Ausgangssignal mit dem logischen Wert 1 erzeugt, wenn die Eingangsspannung eine vorbestimmte Vergleichsspannung überschreitet, die am anderen Eingang liegt. Die Vergleichsspannung kann über einen nicht dargestellten geeigneten Spannungsteiler erhalten werden. Am Eingang des zweiten Komparators 30 liegt das Ausgangssignal des Drosselventilsensors 22. Der zweite Komparator 30 ist so ausgebildet, daß er ein Ausgangssignal mit dem logischen Wert 1 erzeugt, wenn die am Eingang anliegende Spannung über einem vorbestimmten Wert liegt. Der zweite Komparator 30 erzeugt daher ein Ausgangssignal, wenn das Drosselventil vollständig oder nahezu geschlossen ist. Der Ausgang des zweiten Komparators 30 liegt an einem zweiten Eingang des UND-Gliedes 32.

Bei einer derartigen Anordnung erzeugt das UND-Glied 32 ein Ausgangssignal S₉ mit dem logischen Wert 1, wenn an beiden Eingängen jeweils ein Signal mit dem logischen Wert 1 liegt. Das Ausgangssignal mit dem logischen Wert 1 des UND-Gliedes 32, d. h. das Befehlssignal S₉ für die Kraftstoffzunahme wird anschließend dem Funktionsgenerator 24 zugeführt. Der Funktionsgenerator 24 ist so ausgebildet, daß er ein Korrektursignal S₈ nach Maßgabe der verschiedenen Maschinenparameter, die oben erwähnt wurden, erzeugt und die Spannung des Korrektursignals S₈ nach Maßgabe des Befehlssignals S₉ für die Kraftstoffzunähme steuert. Das heißt mit anderen Worten, daß die Spannung des Korrektursignals S₈ um eine vorbestimmte Höhe ansteigt, wenn das Ausgangssignal des UND-Gliedes auf den logischen Pegel 1 kommt. Da die Impulsbreite des impulsförmigen Signals S₄ nach Maßgabe der Spannung des Korrektursignals S₈ gesteuert wird, nimmt die Impulsbreite um einen vorbestimmten Betrag zu, so daß der Rraftstoffdurchsatz dementsprechend für eine kurze Zeitdauer zunimmt, die der Zeitdauer entspricht, während der das Ausgangssignal des LIND-Gliedes 32 den logischen Wert 1 hat. Es müssen zwei Bedingungen erfüllt sein, damit der Kraftstoffdurchsatz erhöht wird, nämlich daß die Geschwindigkeit der Abnahme der Luftströmung über einem vorbestimmten Wert liegt und daß das Drosselventil vollständig oder nahezu vollständig geschlossen ist. Wenn daher nur eine Bedingung erfüllt ist, wird die Zunahme des Kraftstoffdurchsatzes unterbrochen.

Die Fig. 3, 4 und 5 zeigen in graphischen Darstellungen die Beziehung zwischen dem tatsächlichen Luftdurchsatz und einem Luftdurchsatz, der durch das Ausgangssignal des Luftdurchflußmessers 12 wiedergegeben wird, bezogen auf den Öffnungsgrad des Drosselventils 48. Wenn, wie es in Fig. 3 dargestellt ist, sich das Drosselventil 48 abrupt aus einer nahezu weitoffenen Stellung zum Zeitpunkt I₁ schließt, nimmt der tatsächliche Luftdurchsatz in der Weise ab, wie es durch eine gestrichelte Linie dargestellt ist, da die Drehzahl der Maschine 46 abnimmt. Aufgrund der Übersteuerung der Klappe 12/ des Luftdurchmessers 12 besteht jedoch die Gefahr, daß das Ausgangssignal S₂ des Luftdurchflußmessers 12 fehlerhaft ist. In diesem Fall ist der Luftdurchsatz, der durch eine ausgezogene Linie angegeben ist und durch das Signal S₂ wiedergegeben wird, wesentlich geringer als der tatsächliche Luftdurchsatz. Im Laufe der Zeit schwingt der Luftdurchsatz, der durch das Signal S₂ wiedergegeben wird, vor und zurück quer über den tatsächlichen Luftdurchsatz, da die Klappe 12/ schwingt und er wird schließlich gleich dem tatsächlichen Luftdurchsatz.

Erfindungsgemäß wird zum Zeitpunkt Z₁ ein Befehlssignal S₉ für die Kraftstoff.-unahme erzeugt, das so lange vorliegt, bis eine der oben erwähnten Bedingungen nicht mehr erfüllt ist.

In Fig. 4 ist der Fall dargestellt, daß sich das Drosselventil 48 abrupt zum Zeitpunkt Z₁ in der gleichen Weise wie es in Fig. 3 dargestellt ist, schließt und anschließend zum Zeitpunkt i₂, d. h. eine kurze Zeitdauer nach dem Zeitpunkt i|, wieder geöffnet wird. In diesem FaM nehmen sowohl der tatsächliche Luftdurchsatz als auch der durch das Ausgangssignal S₂ des Luftdurchflußmessers 12 wiedergegebene Durchsatz nahezu im gleichen Verhältnis ab. Dann liegt die Ausgangsspannung des Differentiators 26 unter der Vergleichsspannung am ersten Komparator 28, so daß kein Befehlssignal S₉ für die Kraftstoffzunahme erzeugt wird. Folglich wird der Kraftstoffdurchsatz nicht erhöht.

In Fig. 5 ist der Fall dargestellt, daß sich das Drosselventil 48 abrupt zum Zeitpunkt I₁ von einem relativ niedrigen Öffnungsgrad auf seinen kleinsten Öffnungsgrad schließt. In diesem Fall ist die Drehzahl der Maschine relativ niedrig, so daß der tatsächliche Luftdurchsatz und der vom Luftdurchflußmesser angegebene Luftdurchsatz allmählich in genau der gleichen Weise abnehmen. Das Ausgangssignal S₂ des Luftdurchflußmessers 12 ist daher nicht fehlerhaft, so daß keine Notwendigkeit besteht, den Kraftstoffdurchsatz zu kompensieren. In einem derartigen Fall wird in der gleichen Weise, wie es bei dem in Fig. 4 dargestellten Fall war, kein Befehlssignal S₉ für die Kraftstoffzunahme erzeugt.

Aus dem obigen ergibt sich, daß das Befehlssignal S₉ für die Kraftstoffzunahme nur in dem Fall erzeugt wird, in dem der Luftdurchsatz mit einer Geschwindigkeit abnimmt, die über einem vorbestimmten Wert liegt, während gleichzeitig der Öffnungsgrad des Drosselventiles 48 gleich Null ist oder unter einem vorbestimmten Wert hegt.

Fig. 6 zeigt im einzelnen das Schaltbild des Potentiometers 12p, das im Luftdurchflußmesser 12 liegt, des Generators 38 für das Befehlssignal zur Kraftstoffzunahme und des Drosselventilsensors 22, die alle in Fig. 1 dargestellt sind. Das Potentiometer 12p des Luftdurchflußmessers 12 besteht aus zwei festen Widerständen 52 und 56 und einem veränderlichen Widerstand 54, die in Reihe geschaltet sind und zwischen einer Anschlußklemme und Masse liegen. An der Anschlußklemme liegt eine vorbestimmte Spannung V. Ein beweglicher Kontakt des veränderlichen Widerstandes 54 steht in Arbeitsverbindung mit der Achse der Klappe 12/, wie es in Fig. 2 dargestellt ist, so daß am beweglichen Kontakt eine Spannung erhalten wird, die sich nach Maßgabe der Winkelversetzung der Klappe 12/ ändert. Diese Spannung liegt am Funktionsgenerator 24 in Fig. 1 und als Signal S₂ an einem Eingang des Differentiators 26. Der Differentiator 26 enthält einen Funktionsverstärker 62, einen Kondensator 58 und einen Widerstand 60. Der Kondensator 58 liegt zwischen dem beweglichen Kontakt des veränderlichen Widerstandes 54 und dem invertierenden Eingang »-« des Funktionsverstärkers 62, während der nichtinvertierende Eingang »+« des Funktionsverstärkers 62 an Masse liegt. Der Widerstand 60 ist quer über den invertierenden Eingang »>-« des Funktionsverstärkers 62 und den Ausgang des Funktionsverstärkers geschaltet.

Der erste Komparator 28 weist zwei Widerstände 64 und 66, die in Reihe geschaltet sind, und einen Funktions-

Verstärker 68 auf. Die Reihenschaltung der Widerstände 64 und 66 liegt zwischen einer Anschlußklemme, an der die vorbestimmte Spannung V liegt, und Masse, so daß diese Schaltung einen Spannungsteiler bildet. Der Verbindungspunkt zwischen den Widerständen 64 und 66 liegt am invertierenden Eingang des Funktionsverstärkers 68, so daß diesem eine vorbestimmte Spannung als Vergleichsspannung zugeführt wird. Der nichtinvertierende Eingang »+« des Funktionsverstärkers 68 ist mit dem Ausgang des Differentiators 26, d. h. mit dem Ausgang des Funktionsverstärkers 62 verbunden, so daß er ein differenziertes Signal empfängt. Der Ausgang des Funktionsverstärkers 68 liegt am ersten Eingang 32-1 des UND-Gliedes 32.

Der Drosselventilsensor 22 besteht aus einem Potentiometer 70, das zwischen einer Anschlußklemme, an der eine vorbestimmte Spannung V liegt, und Masse geschaltet ist. Der bewegliche Kontakt des Potentiometers 70 steht in Arbeitsverbindung mit der Achse des Drosselventils 48, wie es in Fig. 2 dargestellt ist, so daß am beweglichen Kontakt eine Spannung erhalten wird, die sich nach Maßgabe des Öffnungsgrades des Drosselventiles 48 ändert. Der bewegliche Kontakt des Potentiometers 70 ist mit einem invertierenden Eingang »—« eines Funktionsverstärkers 76 verbunden, der im zweiten Komparator 30 liegt. Ein Spannungsteiler aus einer Reihenschaltung von zwei Widerständen 72 und 74 liegt zwischen einer Anschlußklemme und Masse und dient dazu, eine Vergleichsspannung zu liefern, die am nichtinvertierenden Eingang »+« des Funktionsverstärkers 76 liegt. Der Ausgang des Funktionsverstärkers, d. h. der Ausgang des zweiten Komparators 30, steht mit dem zweiten Eingang 32-2 des UND-Gliedes 32 in Verbindung.

Wie es im vorhergehenden dargestellt wurde, wird am Ausgang des UND-Gliedes 32 ein Signal mit dem logischen Wert »1« erhalten, wenn der erste und der zweite Komparator 28 und 30 gleichzeitig Signale mit dem logischen Wert »1« erzeugen.

Bei dem in Fig. 6 dargestellten Schaltungsaufbau dienen das Potentiometer 22 und der zweite Komparator 30 dazu, ein Signal mit dem logischen Wert »1« zu erzeugen, das die Tatsache wiedergibt, daß der Öffnungsgrad des Drosselventiles 48 unter einem vorbestimmten Wert liegt. Wenn jedoch ein Schalter verwandt wird, der so angeordnet ist, daß er sich schließt oder einschaltet, wenn der Öffnungsgrad des Drosselventiles 48 unter einem vorbestimmten Wert liegt, um ein Signal mit dem logischen Wert »1« zu erzeugen, sind das Potentiometer 70 und der zweite Komparator 30 nicht erforderlich.

In Fig. 7 ist im einzelnen das Schaltbild des Luftdurchflußmessers 12 eines Drosselventilsensors 22' und eines Generators 38' für ein Befehlssignal zur Kraftstofferhöhung dargestellt, die bei einem zweiten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Kraftstoff-Einspritzanlage verwandt werden. Der in Fig. 7 dargestellte Schaltungsaufbau ist derselbe wie beim ersten Ausführungsbeispiel, außer daß das Potentiometer 70, das als Drosselventilsensor verwandt wurde, durch einen Schalter 22' ersetzt ist, und daß dieser Schalter direkt mit dem zweiten Eingang 32-2 des UND-Gliedes 32 verbunden ist, während der zweite Komparator 30 fehlt.

Der bewegliche Kontaktschalter 22' steht in Arbeitsverbindung mit der Achse des Drosselventils 48, das in Fig. 2 dargestellt ist und ist mit einer Anschlußklemme verbunden, an der eine vorbestimmte Spannung V (logischer Wert »1«) anliegt. Der Schalter 22' ist so ausgebildet, daß er schließt oder einschaltet, wenn der Öffnungsgrad des Drosselventils 48 unter einen vorbestimmten Wert fällt, so daß ein Signal mit dem logischen Wert »1« dem Funktionsgenerator 24 und dem zweiten Eingang 32-2 des UND-Gliedes 32 zugeführt wird. Dabei ist darauf hinzuweisen, daß bei dem zweiten Ausführungsbeispiel eine Einrichtung zum Vergleichen der Ausgangsspannung des Drosselventilsensors 22' nicht notwendig ist, da das Ausgangssignal .V₇ des Schalters 22', der als Drosselventilsensor dient, einen logischen Wert hat und nur dann am UND-Glied 32 liegt, wenn der Öffnungsgrad des Drosselventiles 48 unter einem vorbestimmten Wert liegt.

Obwohl bei dem ersten und bei dem zweiten Ausführungsbeispiel ein Drosselventilsensor 22 oder 22' in Form entweder eines Potentiometers oder eines Schalters unabhängig vom Luftdurchflußmesser 12 vorgesehen ist, kann eine derartige Einrichtung zur Ermittlung des öffnungsgra* des des Drosselventils 48 fehlen, wenn das Ausgangssignal S₂ des Luftdurchflußmessers dazu verwandt wird, den Zustand zu erfassen, bei dem das Drosseiventi! unter einen vorbeschriebenen Wert geschlossen ist.

Fig. 8 zeigt im einzelnen das Schaltbild des Potentiometers 12b, das im Luftdurchflußmesser 12 enthalten ist, und des Generators 38 für das Befehlssignal zur Kraftstofferhöhung, die bei einem dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel verwandt werden. Der Schaltungsaufbau in Fig. 8 ist der gleiche wie in Fig. 6, außer daß der in Fig. 6 dargestellte Drosselventilsensor fehlt und der invertierende Eingang »-« des Funktionsverstärkers 76 des zweiten Komparators 30 mit dem beweglichen Kontakt des veränderlichen Widerstandes 54 verbunden ist, der im Potentiometer 12p des Luftdurchflußmessers liegt. Da der bewegliche Kontakt des veränderlichen Widerstandes 54 direkt am zweiten Komparator 30 liegt, erzeugt der zweite Komparator ein Ausgangssignal, wenn die Spannung am beweglichen Kontakt des veränderlichen Widerstandes 54 unter eine vorbestimmte Spannung fällt, was anzeigt, daß der Luftdurchsatz unter einem vorbestimmten Wert liegt. Das Ausgangssignal des zweiten Komparators 30 kann daher in derselben Weise wie beim ersten Ausführungsbeispiel verwandt werden, das in Fig. 6 dargestellt ist.
Bei den oben beschriebenen drei Ausführungsbcispielen, die in den Fig. 6, 7 und 8 dargestellt sind, liegt am zweiten Eingang 32-2 des UND-Gliedes 32 ein Signal, das anzeigt, daß der Öffnungsgrad des Drosselventils 48 unter einem vorbestimmten Wert liegt, oder daß der Luftdurchsatz, wie er durch den Luftdurchflußmesser 12 gemessen ist, unter einem vorbestimmten Wert liegt. Das bedeutet, daß ein Signal, das am zweiten Eingang 32-2 des UND-Gliedes 32 liegt, anzeigen sollte, daß die Maschine nicht beschleunigt wird. Es können daher andere Signale, beispielsweise ein Signal, das die Betätigungsstrecke des Gaspedales wiedergibt, statt dessen verwandt werden.

Fig. 9 zeigt eine Schaltung, die anstelle des Differentiators 26 und des ersten Komparators 28 in den Fig. 6, 7 und 8 verwandt werden kann. Diese Schaltung besteht aus einem Funktionsverstärker 88, einem ersten, einem zweiten und einem dritten Widerstand 80, 82 und 84 und einem Kondensator 86. Der erste und der zweite Widerstand 80 und 82 liegen jeweils zwischen dem beweglichen Kontakt des veränderlichen Widerstandes 54 des Potentiometers 12p und dem nichtinvertierenden Eingang »+« des Funktionsverstärkers 88 und zwischen demselben beweglichen Kontakt und dem invertierenden Eingang »—« des Funktionsverstärkers 88. Der dritte Widerstand 84 und der Kondensator 86 sind parallel und zwischen den nichtinvertierenden Eingang »+« des Funktionsverstärkers 88 und Masse geschaltet. Der Ausgang des Funktionsverstärkers 88 liegt am ersten Eingang 32-1 des ersten UND-Gliedes 32.

Der erste Widerstand 80 und der Kondensator 86 bilden

einen Integrator, so daß am nichtinvertierenden Eingang »+« des Funktionsverstärkers 88 ein Signal liegt, das durch eine Integration der Spannung am beweglichen Kontakt des veränderlichen Widerstandes 54 über die Zeit erhalten wird, während am invertierenden Eingang »-« des Funktionsverstärkers 88 direkt die Spannung am beweglichen Kontakt über den zweiten Widerstand 82 liegt. Wenn bei einer derartigen Anordnung die Spannung des Signals S₂, das vom Potentiometer 12p abgeleitet wird, abfällt, wird die Spannung am nichtinvertierenden Eingang »+« des Funktionsverstärkers 88 größer als die Spannung am invertierenden Eingang »—« aufgrund der Zeitverzögerung erster Ordnung. Das Ausmaß der Zeitverzögerung ist durch die Zeitkonstante des Integrators bestimmt, die ihrerseits durch die Wahl des Widerstandswertes und der Kapazität des ersten Widerstandes 80 und des Kondensators 86 gewählt wird.

Der Funktionsverstärker 88 ist so ausgebildet, daß er als Komparator arbeitet und ein Ausgangssignal erzeugt, wenn der Spannungsunterschied zwischen dem invertierenden Eingang »- ■ und dem nichtinvertierenden Eingang »+« über einem vorbestimmten Wert liegt. Der Funktionsverstärker 88 wird somit ein Ausgangssignal erzeugen, wenn die Spannung des Signals S₂ mit einer Geschwindigkeit abfällt, die über einem vorbestimmten Wert liegt. Folglich arbeitet die in Fig. 9 dargestellte Schaltung in derselben Weise wie die Kombination aus dem Differentiator 26 und dem ersten Komparator 28.

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Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Kraftstoff-Einspritzanlage für die Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges mit einem Drosselventil, einer Einrichtung, die den Öffnungsgrad des Drosselventils ermittelt, einer Einrichtung zum Messen des Luftdurchsatzes der angesaugten Luft der Maschine, einer Einrichtung, die ein erstes impulsförmiges Signal auf die Zündimpulse der Maschine ansprechend erzeugt, einer Einrichtung, die die Impulsbreite des ersten impulsförmigen Signals nach Maßgabe des gemessenen Luftdurchsatzes modifiziert und ein zweites impulsförmiges Signal erzeugt, einer Einrichtung, die die Impulsbreite des zweiten impulsförmigen Signals nach Maßgabe weiterer Maschinenparameter modifiziert und ein drittes impulsförmiges Signal erzeugt, einer Einrichtung, die die Kraftstoffeinspritzventile der Maschine nach Maßgabe des dritten impulsförmigen Signals betreibt, und einer Einrichtung, die ein Befehissignal zur Kraftstoffzunahme erzeugt, mit dem die die Impulsbreite des zweiten impulsförmigen Signals modifizierende Einrichtung beaufschlagt wird und mit dem durch Vergrößerung der Impulsbreite des zweiten impulsförmigen Signals der Kraftstoffdurchsatz für eine kurze Zeitdauer erhöht wird, um ein armes Kraftstoff-Luftgemisch zu kompensieren, das der Maschine aufgrund der Übersteuerung der Luftdurchsatzmeßeinrichtung bei schnellem Schließen des Drosselventils geliefert wird, und die eine Einrichtung aufweist, die die JAbnahmegeschwindigkeit des Luftdurchsatzes ermit- |telt, wobei das Befehlssignal zur Kraftstoffzunahme nur dann erzeugbar ist, wenn die Abnahmegeschwindigkeit des Luftdurchsatzes über einem vorbestimmten Wert liegt, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichrung, die das Befehlssignal zur Kraftstoffzunahme liefert, eine logische Verknüpfungseinrichtung (32) aufweist, die auf die Einrichtung (23,28,80, bis 88), die die Abnahmegeschwindigkeit des Luftdurchsatzes ermittelt, und die Einrichtung (22, 22', 30). die den Öffnungsgrad des Drosselventils ermittelt, anspricht und das Befehlssignal für die Kraftstoffzunahme nur dann erzeugt, wenn die Abnahmegeschwindigkeit des Luftdurchsatzes über dem vorbestimmten Wert liegt, und der Öffnungsgrad des Drosselventils unter einem vorbestimmten Wert liegt.

2. Kraftstoff-Einspritzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung, die die Abnahmegeschwindigkeit des Luftdurchsatzes ermittelt, einen Differentiator (26), der auf das Ausgangssignal eines Potentiometers im Luftdurchflußmesser (12) anspricht, und einen Komparator (28) aufweist, der auf das Ausgangssignal des Differentiators (26) anspricht und ein Ausgangssignal erzeugt, wenn die Ausgangsspannung des Differentiators (26) über einem vorbestimmten Wert liegt.

3. Kraftstoff-Einspritzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung, die die Abnahmegeschwindigkeit des Luftdurchsatzes ermittelt, einen Integrator (80, 86), der auf das Ausgangssignal eines Potentiometers im Durchflußmesser (12) anspricht, und einen Komparator (28) aufweist, der auf das Ausgangssignal des Potentiometers und auf das Ausgangssignal des Integrators (80, 86) anspricht und ein Ausgangssignal erzeugt, wenn die Ausgangsspannung des Integrators (80, 86) über der Spannung des Ausgangssignals des Potentiometers liegt.

4. Kraftstoff-Einspritzanlage nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung, die den Öffnungsgrad des Drosselventils ermittelt, ein Potentiometer (70), das in Arbeitsverbindung mit dem Drosselventil der Maschine steht und ein Ausgangssignai erzeugt, das den Öffnungsgrad des Drosselventils wiedergibt, und einen Komparator (30) aufweist, der auf das Ausgangssignal des Potentiometers (70) anspricht und ein Ausgangssignal erzeugt, wenn die Spannung dieses Signals über einem vorbestimmten Wert liegt.

5. Kraftstoff-Einspritzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung, die den Öffnungsgrad des Drosselventils ermittelt, einen Schalter (22') aufweist, der in Arbeitsverbindung mit dem Drosselventil der Maschine steht und ein Signal erzeugt, wenn der Öffnungsgrad des Drosselventils unter einem vorbestimmten Wert liegt.

6. Kraftstoff-Einspritzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung, die den Öffnungsgrad des Drosselventils ermittelt, einen Komparator (30) aufweist, der auf das Ausgangssignal eines Potentiometers (52, 54, 56) im Luftdurchflußmesser (12) anspricht und ein Ausgangssignal erzeugt, wenn das Ausgangssignal des Potentiometers (52, 54, 56) unter einem vorbestimmten Wert liegt.

7. Kraftstoff-Einspritzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die logische Verknüpfungseinrichtung (32) ein UND-Glied is:, dessen einer Eingang mit dem Ausgang der die Abnahmegeschwindigkeit des Luftdurchsatzes ermittelnden Einrichtung und dessen anderer Eingang mit dem Ausgang der den Öffnungsgrad des Drosselventils ermittelnden Einrichtung verbunden ist.