DE3110562C2

DE3110562C2 - Kraftstoffeinspritzanlage für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE3110562C2
Application number: DE3110562A
Authority: DE
Inventors: Kazuhiro Atsugi Kanagawa Higashiyama; Katsumi Yokohama Kanagawa Hosoya; Shyunichi Kadowaki; Tsuneomi Tokio/Tokyo Yano
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1980-03-18
Filing date: 1981-03-18
Publication date: 1986-06-12
Also published as: US4383515A; JPS56129730A; DE3110562A1; JPS63615B2

Abstract

Eine Kraftstoffeinspritz-Steueranlage steuert die Menge des in eine Brennkraftmaschine, wie z.B. eine V-8-Maschine, eingespritzten Kraftstoffs. Eine solche Steueranlage berechnet zuerst eine Basismenge von pro Umdrehung T ↓p einzuspritzenden Kraftstoffs, wobei gilt T ↓p = Q/N · Konstante, Q = Einlaßluftströmungsgröße, N = Drehzahl der Brennkraftmaschine, berechnet Korrekturkoeffizienten (COEF, α ↓L, α ↓R) aufgrund weiterer verschiedener Betriebsparameter der Brennkraftmaschine, z.B. der Kühlwassertemperatur, und ein Luft-Kraftstoff-Mischungsverhältnis einer jeden Zylinderreihe durch Rückkopplungssteuerung und faßt eines ihrer numerischen Ergebnisse mit dem numerischen Ergebnis zusammen, um eine Impulsbreite T ↓i zu erhalten, die eine Kraftstoffmenge pro Umdrehung T ↓p angibt, und öffnet schließlich eine von beiden oder beide Gruppen von Kraftstoffeinspritzeinrichtungen (4, 4Δ) derart, daß, wenn die Einlaßluftströmungsgröße Q größer als ein bestimmter Wert Q ↓o ist, die Kraftstoffeinspritzeinrichtungen beider Gruppen gleichzeitig geöffnet werden, um den Kraftstoff während eines Intervalls, das durch T ↓i = ↑1 / ↓2 · T ↓p · COEF bestimmt ist, synchron mit einer halben Umdrehung der Brennkraftmaschine einzuspritzen, und, wenn Q nicht größer als Q ↓o ist, die Kraftstoffeinspritzeinrichtungen einer Gruppe abwechselnd geöffnet werden, um Kraftstoff während eines Zeitintervalls einzuspritzen, das durch T ↓1 = T ↓p · COEF · ( α ↓L oder α ↓R) bestimmt ist.

Description

6. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Treiberschaltung (Tr 5, Tr 6) fünfte und sechste Transistoren aufweist, deren beide Basen über Widerstände mit der zweiten Schaltung (11 — 15), deren Kollektoren über zugeordneten Gruppen der Kraftstoffeinspritzeinrichtungen (4, 4') mit einer Gleichspannungsquelle (B) und deren beide Emitter mit Erde verbunden sind, und daß die dritte Schaltung (TrI-Tr4) vier Transistoren aufweist, wobei die Basen des ersten Transistors (TrA) und des zweiten Transistors (Tr 2), der einen gegenüber dem des ersten Transistors unterschiedlichen Leitungstyp hat, mit einem Ausgangsanschluß (TM) des Mikroprozessors (10) verbunden sind, an dem das die drei logischen Zustände annehmende Signal abgebbar ist, der Kollektor des ersten Transistors (TrI) und der Emitter des zweiten Transistors (TrI) geerdet sind, der Emitter des ersten Transistors (TrA) mit der Basis eines dritten Transistors (Tr3) und über einen Widerstand mit einer Vorspannungsquelle (+ V_B) verbunden ist, der Kollektor des zweiten Transistors (Tr2) mit der Basis eines vierten Transistors (TrA) und über einen Widerstand mit der Vorspannungsquelle (+ Vs) verbunden ist, der Kollektor des dritten Transistors (Tr 3) mit der Basis des fünften Transistors (TrS) verbunden ist, der Kollektor des vierten Transistors (Tr 4) mit der Basis des sechsten Transistors (TrG) verbunden ist und die Emitter des dritten und vierten Transistors (Tr3, Tr 4) geerdet sind, wodurch der fünfte und sechste Transistor (Tr 5, Tr 6) der Treiberschaltung nach Maßgabe eines der drei logischen Zustände des von dem Mikrocomputer (10) abgegebenen Signale unabhängig voneinander leitend geschaltet werden.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kraftstoffeinspritzanlage der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art.

Bei einer solchen, aus der DE-OS 25 52 450 bekannten Kraftstoffeinspritzanlage berechnet eine Steuereinheit die Impulsbreite der jeweils abwechselnd an die Kraftstoffeinspritzeinrichtungen gegebenen Treibersignale nach Maßgabe von Betriebsparametern der Brennkraftmaschine, die von in den Einlaßverzweigungen oder den Abgasanlagen angeordneten Fühlern erfaßt werden. Das bekannte Ausführungsbeispiel benutzt dabei jeweils in den beiden, den Zylinderreihen zugeordneten Abgasanlagen angeordnete Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Fühler, deren Ausgangssignale über eine Multiplexschaltung zeitlich nacheinander an die Steuereinheit gegeben werden. Die Multiplexschaltung wird dabei zeitlich nach Maßgabe des Auftretens der abwechselnd von der Steuereinheit erzeugten Treibersignale für die Krafstoffeinspritzeinrichtungen so gesteuert, daß die Steuereinheit die Impulsbreite des für eine der Zylinderreihen erzeugten Treibersignals nach Maßgabe des Ausgangssignals vom dieser gleicher Zy'inderreihe zugeordneten Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Fühler berechnen kann. Obwohl dieses nicht ausdrücklich angegeben ist, benutzt die bekannte Kraftstoffeinspritzanlage selbstverständlich einen die Drehzahl und die Drehstellungen der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine angebenden Drehzahlfühler, um die Einspritzzeitpunkte festlegen zu können. Als ein weiterer Betriebsparameter zur Berechnung der Impulsbreite des Treibersignals kann selbstverständlich auch die Einlaßluftströmungsgröße, die von einem Einlaßluftströmungsfühler erfaßt und angegeben wird, benutzt werden, obwohl dieses ebenfalls nicht angegeben ist.

Aus der DE-OS 21 05 394 ist eine Kraftstoffeinspritzanlage bekannt, die zwei Gruppen von elektrisch betätigten Kraftstoffeinspritzeinrichtungen aufweist, wobei jede Gruppe einer bestimmten Anzahl von Zylindern zugeordnet ist und die jeweils in einer Gruppe zusammengefaßten Kraftstoffeinspritzeinrichtungen von einem gemeinsamen, von einer Steuereinheit erzeugten Treibersignal betätigt werden. Liegt die Drehzahl der Brennkraftmaschine unterhalb eines bestimmten Wertes, so werden die beiden Gruppen der Kraftstoffeinspritzeinrichtungen durch abwechselnd von der Steuereinheit erzeugte Treibersignale auch abwechselnd betätigt. Steigt dagegen die Drehzahl der Brennkraftmaschine über den bestimmten Wert an, so werden für beide Gruppen der eo Kraftstoffeinspritzeinrichtungen die Treibersignale jeweils gleichzeitig an die beiden Gruppen abgegeben und vorzugsweise die Impulsbreite dieser Treibersignale gleichzeitig vergrößert.

Aus der DE-OS 21 35 560 ist eine Kraftstoffeinspritzanlage bekannt, die ebenfalls zwei Gruppen von elektrisch betätigten Kraftstoffeinspritzeinrichtungen aufweist. Auch h:or sind die beiden Gruppen jeweils mehreren Zylindern zugeordnet, die jeweils gleichzeitig Kraftstoff eingespritzt erhalten, wenn die zugeordnete Gruppe von Kraftstoffeinspritzeinrichtungen ein Treibersignal erhält. Bei dieser bekannten Anlage ist die Drosselklappe mit einem Schalter versehen, der bei geschlossener oder nahezu geschlossener Drosselklappe eine abwechselnde Betätigung der beiden Gruppen von Kraftstoffeinspritzeinrichtungen veranlaßt, während bei geöffneter

Drosselklappe cine gleiciizciiigc Betätigung beider Gruppen staüiinuei.

Aus der DE-OS 28 45 043 ist eine Kraftstoffeinspritzanlage bekannt, bei der unter normalen Betriebszuständen eine sogenannte /i-Regelung stattfindet, wobei als weitere Betriebsparameter zur Berechnung der Impulsbreite des Treibersignals für die Kraftstoffeinspritzeinrichtungen auch die Drehzahl der Brennkraftmaschine und die Einlaßluftströmungsgröße neben dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das von dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Fühler erfaßt wird, berücksichtigt werden können. Tritt eine plötzliche Änderung der Einlaßluftströmungsgröße auf, so wird die Zeitverzögerung, mit der die von dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Fühler erfaßte Information bei der Berechnung der Impulsbreite des Treibersignals berücksichtigt werden kann, zu groß. In diesem Fall wird bei der bekannten Kraftstoffeinspritzanlage die geschlossene Regelschleife aufgetrennt und die Impulsbreite für das Treibersignal wird nach Maßgabe von z. B. tabellarisch gespeicherten Luft-Kraftstoff-Verhältnissen berechnet, die z. B. nach Maßgabe der Drehzahl und der erfaßten Einlaßluftströmungsgröße aus einem Speicher ausgelesen werden. In diesem Fall findet also keine Regelung, sondern stattdessen eine Steuerung aufgrund gespeicherter Erfahrungswerte für das Luft-Kraftstoff-Verhältnis statt.

Aus der US-PS 41 34 261 ist eine Brennkraftmaschine mit Zylinderabschaltung bekannt, bei der eine erste Zylindergruppe über eine erste Abgasanlage mit einem ersten katalytischen Umformer verbunden ist, während die zweite Zylindergruppe über eine zweite Abgasanlage mit einem zweiten katalytischen Umformer verbunden ist. Fällt die Belastung der Brennkraftmaschine unter einen bestimmten Wert ab, so wird in bekannter Weise eine der Zylindergruppen abgeschaltet, um den Wirkungsgrad der noch arbeitenden Zylindergruppe zu erhöhen. Um die Temperatur der beiden katalytischen Umformer auf deren optimaler Arbeitstemperatur zu halten, können im Zylinderteilbetrieb der Brennkraftmaschine beide Zylindergruppen abwechselnd ein- und ausgeschaltet werden, wobei eine abgeschaltete Zylindergruppe immer dann eingeschaltet wird, wenn die Temperatur des ihm zugeordneten katalytischen Umformers unter einen bestimmten Wert fällt. Bei einer solchen Einschaltung der abgeschalteten Zylindergruppe findet gleichzeitig eine Abschaltung der gerade eingeschalteten Zylindergruppe statt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kraftstoffeinspritzanlage der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art so weiterzubilden, daß bei Verwendung nur einer einzigen Steuereinheit zum abwechselnden Berechnen und Erzeugen zweier unterschiedlicher Treibersignale für die zwei Gruppen von Kraftstoffeinspritzeinrichtungen ein optimaler Betrieb der Brennkraftmaschine auch dann gewährleistet ist, wenn die Einlaßluftströmungsgröße einen bestimmten Wert übersteigt.

Bei einer Kraftstoffeinspritzanlage der genannten Art ist diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzanlage zeichnet sich dadurch aus, daß mit Hilfe des Einlaßluftströmungsfühlers festgestellt wird, wenn die Einlaßluftströmungsgröße einen bestimmten Wert überschreitet. Ist dieses der Fall, werden die von den Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Fühlern erfaßten Luft-Kraftstoff-Verhältnisse für die beiden unterschiedlichen Zylinderreihen bei der Berechnung der Impulsbreite der Treibersignale für die beiden Gruppen von Kraftstoffeinspritzeinrichtungen nicht länger berücksichtigt. Vielmehr wird dann die Impulsbreite nur noch aufgrund der erfaßten Einlaßluftströmungsgröße und der augenblicklichen Drehzahl der Brennkraftmaschine berechnet. Die berechnete Impulsbreite wird dabei auf die Hälfte gegenüber der Impulsbreite verringert, die bei einer abwechselnden Betätigung der beiden Gruppen von Kraftstoffeinspritzeinrichtungen berechnet wird. Dafür werden zu jedem Einspritzzeitpunkt, zu dem auch abwechselnd die beiden Gruppen von Kraftstoffeinspritzeinrichtungen betätigt werden, jetzt beide Gruppen von Kraftstoffeinspritzeinrichtungen gleichzeitig betätigt, wodurch beide Zylinderreihen eine ausreichend große Kraftstoffmenge erhalten, die dabei unabhängig von den jeweils erfaßten Luft-Kraftstoff-Verhältnissen nach Maßgabe der Einlaßluftstrcmungsgröße und der Drehzahl der Brennkraftmaschine gesteuert wird. Auch bei der erfindungsgemäßen Kraftstoifeinsnritzsteueranlage findet also bei diesem Betriebszustand anstelle einer Regelung mit geschlossener Regelschleife eine Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses statt, jedoch erfolgt diese Steuerung ohne vorgegebene Sollwerte für das jeweils erwünschte Luft-Kraftstoff-Verhältnis. Dadurch kann die Steuereinheit einfach ausgebildet sein.

Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert. Im einzelnen zeigt:

Fig.1 schematisch eine erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzanlage, die bei einer V-Brennkraftmaschine angewendet wird,

F i g. 2 ein Blockschaltbild einer Steuereinheit der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzanlage,
F i g. 3 ein Flußdiagramm der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzanlage, das die Rechenoperationen zum Berechnen und Abgeben eines Kraftstoffeinspritzimpulses und eines Einspritzschaltimpulses zeigt, und
F i g. 4A und 4B Signaldiagramme der in F i g. 1 gezeigten Kraftstoffeinspritzanlage.

Bei einer in F i g. 1 gezeigten V-8-Brennkraftmaschine 1 ist ein als Drehzahlfühler dienender Kurbeldrehungswinkelfühler 2 vorgesehen, der die Drehung von Zähnen einer Kurbelscheibe erfaßt, die auf der Kurbelwelle der V-8-Brennkraftmaschine 1 angeordnet ist, um zwei Impulsfolgen zu erzeugen:

Ein Impuls von einer dieser zwei Impulsfolgen gibt die Drehung der Kurbelwelle um 1 ° Drehwinkel an, was als 1°-Signal bezeichnet wird, und ein Impuls der anderen Impulsfolge gibt die Drehung der Kurbelwelle um 90° Drehwinkel an, was als 90°-Signal bezeichnet wird, mit anderen Worten, jeder zweite der Kolben der V-8-Brennkraftmaschine 1 hat einen oberen Totpunkt erreicht

Durch Teilen des letzteren 90°-Signals von dem Kurbelwinkelfühler 2 durch zwei wird ein Impulssignal, das eine Kurbeldrehung von 180° angibt und nachfolgend als ein 180°-Signal bezeichnet wird, erzeugt, das als ein Zeitgabesignal für den Beginn der Einspritzung dient.

Ein Einlaßluftströmungsfühler oder Luftströmungsmesser 3 ist stromab eines Einlaßluftkanals 19 angeordnet

und weist ein Potentiometer zum Erzeugen eines ersten Signals mit einer Amplitude auf, die eine Einlaßluftströmungsgröße angibt, die durch den Öffnungsgrad einer Drosselklappe bestimmt ist.

Zwei Gruppen von Kraftstoffeinspritzeinrichtungen 4 und 4', jede mit einem unterschiedlichen Öffnungsintervall, sind als linke Gruppe von Kraftstoffeinspritzeinrichtungen 4 und als rechte Gruppe von Kraftstoffeinspritzeinrichtungen 4' in der Zeichnung dargestellt.

Zwei Sauerstoffühler5 und 5' sind in den linken und rechten Abgasanlagen 20 und 20' jeweils vorgesehen und erfassen die Konzentration von Sauerstoff in dem Abgas von der zugeordneten Zylinderreihe zum Erzeugen von ersten und zweiten Rückkopplungssignalen, die jeweils das Verhältnis von Kraftstoff zu der Einlaßluftmenge angeben, der in die Zylinder der zugehörigen Zylinderreihe eingespritzt wird und nicht ein stoichiometrisches Luft-Kraftstoff-Mischungsverhältnis erfüllt.

Zwei katalytische 3-Wege-Umformer 6 und 6' sind stromab von den linken und rechten Abgasanlagen 20 und 20' jeweils zum Vermindern der giftigen Bestandteile NO*, CO und HC in dem Abgas vorgesehen, wenn jedes Luft-Kraftstoff-Mischungsverhältnis auf einem stoichiometrischen Luft-Kraftstoff-Mischungsverhältnis gehalten wird.

Eine Steuereinheit 7 erhält Eingangssignale, deren Größen verschiedene Betriebsparameter der Brennkraftmaschine angeben, formt diese in verschiedene numerische Wert urn, die nicht-lineare Funktionen der Kraftstoffanforderung der Brennkraftmaschine angeben, und gibt ein Impulssignal, dessen Breite einer erforderlichen Kraftstoffnienge pro Umdrehung entspricht, an die Kraftstoffeinspritzeinrichtungen einer jeden Gruppe 4 und 4'ab.

Grundsätzlich berechnet die Steuereinheit 7 eine Kraftstoffeinspritzmenge, nämlich Q/N χ Konstante, die für jede Umdrehung der Brennkraftmaschine erforderlich ist, aus einem Drehzahlsignal N, das über den Kurbelwinkelfühler 2 erhalten wird und aus einer Einlaßluftströmungsgröße Q, die von dem Einlaßluftstrommesser 3 erhalten wird. Außerdem werden, um die Reaktion in den katalytischen 3-Wege-Umformern 6 und 6' noch wirksamer zu machen, die Ausgangssignale, d. h. die ersten und zweiten Rückkopplungssignale, von beiden Sauerstoffühlern 5 und 5' zurück an die Steuereinheit 7 gegeben, wo die Basiskraftstoffeinspritzgröße, nämlich Q/N χ Konstante, außerdem mit einem der Korrekturkoeffizienten ml oder Xr multipliziert, die aufgrund der ersten und zweiten Rückkopplungssignale erhalten werden, um das augenblickliche Luft-Kraftstoff-Mischungsverhältnis so zu korrigieren, daß es einem stoichiometrischen Luft-Kraftstoff-Mischungsverhältnis angenähert ist, zusätzlich zu weiteren Koeffizienten COEF, die aus anderen verschiedenen Betriebsparametern der Brennkraftmaschine erhalten werden, wie der Kühlwassertemperatur.

F i g. 2 zeigt ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels einer Kraftstoffeinspritzanlage für die V-8-Brennkraflmaschine 1.

In Fig.2 formt ein Analog-Digital-Umformer 8, der anschließend nur noch kurz als A/D-Umformer 8 bezeichnet wird, analoge Eingangssignale von verschiedenen Fühleinrichtungen in zugehörige numerische Werte in digitaler Form um, d. h. das erste Signal in einen numerischen Wert der Einlaßluftströmungsgröße Q, die ersten und zweiten Rückkopplungssignale, die die Abweichung von einem stoichiometrischen Luft-Kraftstoff-Gemischverhältnis, nämlich fett oder mager, angeben und von den linken und rechten Sauerstoffühlern 5 und 5' abgegeben werden.

Ein Drehzahlzähler 9 zählt die Anzahl der 1-Grad-Signale von dem Kurbelwinkelfühler 2 während eines bestimmten Zeitintervalls, das durch das Öffnungsintervall eines in diesem vorgesehenen Verknüpfungsgliedes bestimmt ist, um das zweite Signal mit einem numerischen Wert zu erzeugen, der die Anzahl der Umdrehungen Λ/der Brennkraftmaschine pro Zeit, also U/min-', angibt.

Ein Mikroprozessor 10 führt Rechenoperationen aus, um die Kraftstoffeinspritzgröße aufgrund dieser Eingangssignale in digitaler Form zu erhalten, d. h., der gezählten Impulse, die die Anzahl der Umdrehungen pro Zeitintervall angeben, d. h. die Drehzahl N, der Einiaßiuftströmungsgröße Q, und addierend die Korrekturkoeffizienten zusammenfaßt, die von dem Luft-Kraftstoff-Mischungsverhältnis einer jeden der zwei Zylinderreihen abgeleitet sind.

Ein Einspritzzeitregister 11 speichert zeitweilig das numerische Ergebnis, das eine Kraftstoffeinspritzmenge pro einer oder einer halben Umdrehung angibt und von dem Mikroprozessor 10 berechnet ist.

Ein Zähler 12 zählt regelmäßige Impulse, die von einem Taktgenerator 13 erzeugt werden, und ein Vergleicher 14 vergleicht den Wert im Einspritzzeitregister 11 mit dem Zählerstand des Zählers 12, und ein Setz-Rücksetz-Flip-Flop 15 oder einfacher RS-FF, wird von dem Ausgangssignal des Vergleichers 14 betätigt. Das Einspritzzeitregister 11, der Vergleicher 14, der Zähler 12 und das RS- Flip-Flop 15 bilden eine Impulsumformerschaltung. Der Mikroprozessor 10 erhält die folgenden Signale als Eingangssignale: Das zweite, die Drehzahl N der Brennkraftmaschine pro Zeit angebende Signal, das von dem Kurbelwinkelfühler 2 erhalten wird, das erste, die Einlaßluftsirömungsgröße Q angebende Signal, das von dem Ansaugluftströmungsmesser 3 über den A/D-Umformer 8 erhalten wird, die ersten und zweiten Rückkopplungssignale, die nach Maßgabe des Luft-Kraftstoff-Mischungsverhältnisses von den Sauerstoffühlern 5 und 5' über den A/D-Umformer 8 erhalten werden, und dergleichen.

Der Mikroprozessor 10 führt arithmetische Operationen in einer Folge durch, wie sie anhand des Flußdiagramms der F i g. 3 erläutert wird.

Wie in F i g. 3 gezeigt ist, liest der Mikroprozessor 10 bei einem Schritt P\ die Einlaßluftströmungsgröße Q. Beim Schritt P2 vergleicht der Mikroprozessor 10 den Wert Q mit einem vorbestimmten Wert Qo, der einer bestimmten Einlaßluftströmungsgröße entspricht, um zu prüfen, ob die V-8-Brennkraftmaschine 1 sich im Hochlastbetrieb befindet.

Beim Schritt P₃ liest der Mikroprozesor 10 den augenblicklichen Wert der Drehzahl N vom Drehzahlfühler 9 ein.

Beim Schritt Pi, führt der Mikroprozessor 10 Rechenoperationen für die Grundmenge des einzuspritzenden

Kraftstoffes aus, der für jede Umdrehung T_p der Brennkraftmaschine erforderlich ist. Beim Schritt Ps werden ν verschiedene Korrekturkoeffizienten COFFberechnet, um die Grundkraftstoffeinspritzgröße T₁ nach Maßgabe

weiterer Betriebsparameter der Brennkraftmaschine einzustellen, wie der Kühlwassertemperatur an einem Wasserauslaß, der Einlaßlufttemperatur, und so weiter. Bei Schritten P§ und /y liest der Mikrocomputer 10 die 5 numerischen Werte der ersten und zweiten Rückkopplungssignale ein, die auf das Luft-Kraftstoff-Mischungsverhältnis für jede der linken und rechten Zylinderreihen ansprechen. Bei Schritten P^ und Pi' berechnet der Mikroprozessor 10 jeden der Kraftstoffmischungs-Korrekturkoeffizienten ai_ und ocr aufgrund des zugehörigen Luft-Kraftstoff-Mischungsverhältnisses. Wenn die V-8-Brennkraftmaschine 1 in Betriebszuständen, wie hoher Drehzahl unter hoher Belastung, arbeitet, und die Brennkraftmaschine 1 nach dem Anlassen bisher nicht 10 warmgelaufen ist, ist ein niedrigeres Luft-Kraftstoff-Mischungsverhältnis als ein stoichiometrisches Luft-Kraftstoff-Mischungsverhältnis erforderlich, d. h., es wird ein an Kraftstoff reicheres Gemisch benutzt.

Bei solchen Betriebszuständen führt der Mikroprozessor 10 nicht die Korrektur der Grundkraftstoffeinspritzimpulsbreite T_p mit Hilfe der Korrekturwerte <xl und a_R in der folgenden Gleichung aus:

15 T_p χ COEF χ («z.oder««).

; Der Mikroprozessor iö bestimmt daher beim Schritt Ps, ob die Korrektur mit Hilfe der Korrekturwerte <xl und

':■· ccr ausgeführt werden soll oder nicht.

ν Beim Schritt Pg nimmt der Mikroprozessor 10 ein Impulssignal auf, das angibt, daß die Kurbelwelle um 180°

20 gedreht wurde, was anschließend einfach als 180°-Signal bezeichnet wird, wobei dieses 180°-Signal angibt, daß die Brennkraftmaschine eine halbe Umdrehung ausgeführt hat, und beim Schritt /Ίο bestimmt er, ob die nächste

ι. Kraftstoffeinspritzung für die linke oder rechte Zylinderreihe erfolgen soll.

Beim Schritt Pw berechnet der Mikroprozessor lOdie Einspritzimpulsbreite 7}aus der berechneten Grundein-

¹ Spritzimpulsbreite Tp, wobei 7} ein Zeitintervall angibt, während dem die Kraftstoffeinspritzeinrichtungen einer

25 jeden Gruppe synchron mit dem 180° -Signal geöffnet werden, und er gibt eines von drei Zustände annehmenden Signalen ab, das angibt, daß der Kraftstoff von einer von beiden oder von beiden Gruppen der Kraftstoffein-

■ spritzeinrichtungen 4 und 4' abgegeben werden soll, was je nach Erfordernis geschieht. Mit anderen Worten in

dem Bereich, wo der Wert von Q größer als der von Qq beim Schritt Pi festgestellt wurde, wird das Luft-Kraft-

j stoff-Gemischverhältnis nicht beachtet und die Rückkopplungssteuerung unterbunden.

■<■ 30 Um während dieser Zeit dem Erfordernis der ansteigenden Maschinenbelastung gerecht werden zu können,

berechnet die Steuereinheit 7 die Einspritzimpulsbreite T₁, um beide Gruppen der Kraftstoffeinspritzeinrichtungen 4 und 4' synchron mit dem 180°-Signal zu öffnen, während der Zustand des Schaltsignals in nachfolgend beschriebener Weise auf eine hohe Impedanz eingestellt wird.

Andererseits wird in dem Bereich, in dem der Wert von Q niedriger als der Wert von Qo ist, die Rückkopp-35 lungssteuerung des Luft-Kraftstoff-Mischungsverhältnisses für die linken und rechten Gruppen von Kraftstoffeinspritzeinrichtungen 4 und 4' unabhängig voneinander aufgrund der ersten und zweiten Rückkopplungssignale von den jeweiligen zwei Sauerstoffühlern 5 und 5' durchgeführt.

Die Einspritzimpulsbreite 7} wird daher unabhängig für die linken und rechten Gruppen der Kraftstoffeinspritzeinrichtungen 4 und 4' berechnet, d. h. Ti für die linke Gruppe der Kraftstoffeinspritzeinrichtungen 4 kann

'■. -to mit einem Korrekturkoeffizientenwert ocl zusammengefaßt werden, der aus dem ersten Rückkopplungssignal

des linken Sauerstoffühlers 5 berechnet wurde, und T, für die rechte Gruppe von Kraftstoffeinspritzrichtungen 4'

;.; wird mit dem anderen Korrekturkoeffizientenwert xr zusammengefaßt, der aus dem zweiten Rückkopplungssi-

Γ gnal von dem rechten Sauerstoffühler 5' berechnet wurde. Während der Mikroprozessor 10 zwei Zustände der

'■ - Schaltsignale synchron mit dem 180°-Signal an eine Kraftstoffeinspritzeinrichtungs-Treibereinrichtung, die eine

h 45 Gleichspannungsquelle B und zwei Transistoren Tr 5 und Tr % jeweils für die linken und rechten Gruppen von

ff Kraftstoffeinspritzeinrichtungen aufweist, gibt, werden abwechselnd die linken und rechten Gruppen der Kraft-

|- Stoffeinspritzeinrichtungen 4 und 4' geöffnet.

)■■- Da die Einspritzimpulsbreite 7}, die von dem Mikroprozessor 10 berechnet ist, in digitaler Form vorliegt,

\Χ werden diese Daten T-, in eine entsprechende tatsächliche Impulsbreite einer konstanten Amplitude mit Hilfe

Ψ- so des Einspritzzeitregisters 11, des Zählers 12, des Taktgenerators 13, des Vergleichers 14 und 7?5-Flip-Flops 15

t umgeformt, die die in F i g. 4 gezeigte Impulsumformereinrichtung bilden.

f^: _: Die Beziehung zwischen diesen Signalen wird jetzt anhand der Zeitdiagramme der F i g. 4A und 4B erläutert.

U Der Zähler 12 wird auf Null zurückgesetzt und beginnt das Zählen immer dann, wenn das 180° -Signal von dem

I; Kurbelwinkelfühler 2 eingegeben wird.

( 55 Gleichzeitig wird das Flip-Flop 15 durch das 180°-Signal gesetzt und ein Schaltpunkt A oder der Q-Ausgang

?-· des Flip-Flops 15 nimmt hohes Potential an, um die Kraftstoffeinspritzung zu beginnen.

;, Wenn der Zähler 12 den im Einspritzzeitregister 11 gespeicherten numerischen Wert erreicht, wird vom

. Vergleicher 14 ein Ansteuerimpulssignal an den Ä-Anschluß des KS-Flip-Flops 15 gegeben, um dieses zurückzu-

'/■ setzen.

■ 60 Dann nimmt das Potential am Schaltpunkt A niedriges Potential an, und die Transistoren Tr 5 und Tr 6, die die Γ Treibereinrichiung der linken und rechten Gruppen von Kraftstoffeinspritzeinrichtungen 4 und 4' bilden, wer-

■ ; den gesperrt, um die Kraftstoffeinspritzung zu beenden.

: Daher wird der tatsächliche Kraftstoffeinspritzimpuls mit einer Impulsbreite erzeugt, die dem numerischen

-.'■· Wert 7}entspricht, der von dem Mikroprozessor 10 erhalten wird.

65 Ein Ausgangsanschluß TM des Mikroprozessors 10, der in der in F i g. 2 gezeigten V/eise mit Transistoren Tr 1

' und Tr 2 verbunden ist, gibt eines von drei Zustände annehmenden logischen Pegelsignalen ab, nämlich hoher

!'■ Pegel, niedriger Pegel oder ein Pegelsignal hoher Impedanz, d. h. die Eingangsimpedanz der Transistoren Tr 1

■ und Tr 2 wird im wesentlichen unendlich groß.

Die Transistoren Tr 1 bis Tr 6 ändern ihre Schaltzustände nach Maßgabe des die drei Zustände annehmenden logischen Pegelsignals am Ausgangsanschluß TM, wie dieses in der nachfolgenden Tabelle angegeben ist.

Einspritz	(OV) Niedrig	(5V) Hoch	Hohe Impedanz
schaltsignal
Tr ί	EIN	AUS	EIN
Tr 2	AUS	EIN	EIN
Tr 3	AUS	EIN	AUS
Tr 4	EIN	AUS	AUS
ir 5	EIN nach Maßgabe des	AUS unabhängig vom	EIN nach Maßgabe des
	Potentials A	Potential A	Potentials A
Tr 6	AUS unabhängig vom	EIN nach Maßgabe des	EIN nach Maßgabe des
	Potential A	Potentials A	Potentials A
Kraftstoff	nur linke Gruppe	nur rechte Gruppe	beide
einspritzung

Wie in F i g. 2 gezeigt ist, haben die Transistoren Tr 1 und Tr 2 unterschiedliche Schaltzustände, d. h. EIN/AUS bzw. leitend/gesperrt, zueinander, wenn der Ausgangsanschluß TM des Mikroprozessors 10 einen hohen oder niedrigen Pegel annimmt, da die Transistoren TrX und Tr2 unterschiedliche Polaritäten haben, d.h., der Transistor Tr 1 ist ein PNP-Transistor, während der Transistor Tr 2 ein N PN-Transistor ist.

Beim Zustand hoher Impedanz wird der Ausgangsanschluß TM des Mikroprozessors 10 jedoch auf einen sogenannten stromunterbrochenen Zustand geschaltet, so daß der Transistor Tr 1 zuerst leitend wird, und das Basispotential des Transistors Tr 2 ansteigt, um in den leitenden Zustand zu schalten.

Auf diese Weise wird in Abhängigkeit von dem Potential am Schaltpunkt A und dem Zustand, d. h. hoher Pegel, niedriger Pegel oder hohe Impedanz des drei Zustände annehmenden Schaltsignals das Potential der Schaltpunkte B und Cin F i g. 2 auf einen niedrigen Pegel eingestellt, vorausgesetzt, daß der Schaltpunkt A einen hohen Pegel führt, und die Kraftstoffeinspritzung von der linken oder rechten Gruppe der Kraftstoffeinspritzeinrichtungen 4 oder 4' wird während des Potentials mit niedrigem Pegel am Punkt B oder C jeweils durchgeführt.

Wie aus Fig.4A hervorgeht, kann jede Gruppe der Kraftstoffeinspritzeinrichtungen 4 und 4' Kraftstoff während einer maximalen Zeitdauer von 180°, d. h. einer halben Umdrehung der Brennkraftmaschine für jede 360°-Umdrehung der Kurbelwelle, zuführen, während die linke oder rechte Gruppe der Kraftstoffeinspritzeinrichtungen 4 und 4' die Kraftstoffeinspritzung nach Maßgabe von T₁ abwechselnd bewirken. Wenn daher die maximale Größe der Kraftstoffeinspritzung für jede Gruppe von Kraftstoffeinspritzeinrichtungen 4 oder 4' durch ί gegeben ist, dann ist die maximale durchschnittliche Einspritzgröße für jede Umdrehung der Brennkraftmaschine gleich i/2.

Die Kraftstoffeinspritzmenge für jede Umdrehung der Brennkraftmaschine wird annähernd durch eine Gleichung, wie Q/N χ Konstante erhalten, und die Kraftstoffeinspritzmenge pro Zeiteinheit ist gleich

Q/N χ Konstante χ N = Q χ Konstante.

Wenn t/2 = Q χ Konstant nachfolgend mit Qo bezeichnet wird, kann die abwechselnde Arbeitsweise der Kraftstoffeinspritzung keinen ausreichenden Kraftstoff zuführen, wenn die augenblickliche Einlaßluftströmungsgröße Q größer ist als Qo-

Um dieses Problem zu lösen, ist eine Vergrößerung der maximalen Kapazität der Kraftstoffeinspritzeinrichtungen einer jeden Gruppe 4 und 4', d. h., eine Vergrößerung der Kraftstoffeinspritzgröße von jeder Kraftstoffeinspritzeinrichtung, nicht vorteilhaft, da dieses zu einer Verminderung der Steuergenauigkeit der Kraftstoffeinspritzung führt.

Wenn die Einlaßluftströmungsgröße Q hoch ist, wird gewöhnlich eine sogenannte Steuerung mit offener Schleife durchgeführt, bei der die Luft-Kraftstoff-Mischungsverhältnissteuerung festgehalten wird. Wenn daher die Einlaßluftströmungsgröße Qgrößer als Qo ist, wird die Luft-Kraftstoff-Mischungsverhältnissteuerung ausgesetzt und jede Gruppe von Kraftstoffeinspritzeinrichtungen 4 oder 4' spritzt die Hälfte der Menge, die für eine Umdrehung erforderlich ist, zweimal bei jeder Umdrehung der Brennkraftmaschine ein

(T_x = γ χ T_p χ COEF).

Wenn daher Q >Qo ist, wird das drei Zustände annehmende Schaltsignal von dem Mikroprozessor 10 auf den Zustand hoher Impedanz geändert.

Das Signaldiagramm für den Fall Q > Qo ist in Fig.4B gezeigt. Die Transistoren Tr5 und Tr6 in Fig. 2 arbeiten gleichzeitig nach Maßgabe des Signalpegels am Schaltpunkt A, und die linke und rechte Gruppe der Kraftstoffeinspritzeinrichtungen 4 und 4' werden gleichzeitig einmal für jede 180°-Drehung der Kurbelwelle betätigt, d. h. für eine halbe Umdrehung der Brennkraftmaschine.

Wenn der Kraftstoff der Brennkraftmaschine mit einer Mischung zugeführt wird, die fetter als ein stoichiometrisches Luft-Kraftstoff-Mischungsverhältnis ist, um die Brennkraftmaschine mit hoher Drehzahl bei hoher Belastung zu drehen, um sie warmlaufen zu lassen, oder wenn sich die Sauerstoffühler S und V im kalten

inaktiven Zustand befinden, wird daher die Rückkopplur.gs-Steuemng des Luft-Kraftstoff-Mischun ses nicht ausgeführt.

In diesem Fall, da ein unabhängiges Einspritzen durch die rechte und linke Gruppe der KraftstofI richtungen 4 und 4' nHit erforderlich ist, spritzen beide Gruppen der Kraftstoffeinspritzeinrichtur 5 die Hälfte der einzuspritzenden Menge ein, die für eine Umdrehung erforderlich ist, was durch

Ti = Y χ T_px COEF

ίο ausgedrückt ist, bei jedem 180°-Signal des Kurbelwinkelfühlers, d.h. während einer halben Um Brennkraftmaschine.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

|; Patentansprüche:

|j 1. Kraftstoffeinspritzanlage für eine Brennkraftmaschine mit zwei Zylinderreihen, die jeweils mehrere

Jf Einlaßverzweigungen für die jeweiligen Zylinder und je eine Abgasanlage haben, mit

f a) zwei Gruppen von elektrisch betätigten Kraftstoffeinspriizeinrichtungen, die den beiden Zylinderreihen

■Ϊ, zugeordnet sind, wobei jede Einspritzeinrichtung an einer zugeordneten Einlaßverzweigung angeordnet

β ist und Kraftstoff einspritzt, dessen Menge der Impulsbreite eines dieser zugeführten Treibersigna'.s

% entspricht,

&. ίο b) einem Einlaßluftströmungsfühler, der stromauf der Einlaßverzweigungen angeordnet ist, um eine Ein-

!;, laßluftströmungsgröße (Q) zu erfassen und mit einem Signal anzugeben,

fg c) einem Drehzahlfühler zum Erfassen der Drehzahl (N) und Drehstellungen der Brennkraftmaschine und

f ? zum Erzeugen von diese angebenden Signale,

·& d) einem Paar von Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Fühlern, die jeweils innerhalb der Abgasanlage der zugeord-

j|_t 15 neten Zylinderreihe angeordnet sind und jeweils das Luft-Kraftstoff-Verhältnis («l oder ocr) erfassen

p! und mit einem Signal angeben, und

P e) einer Steuereinheit zum abwechselnden Betätigen der zwei Gruppen von Einspritzeinrichtungen mit

iji3 einer Einrichtung zum Erzeugen des Treibersignais zum erforderlichen Einspritzzeitpunkt für jede der

||s zwei Gruppen, dessen Impulsbreite aufgrund der erfaßten Einlaßluftströmungsgröße, der Drehzahl und

|| 20 des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses berechnet wird,

% d a d u r c h g e k e π π ζ e i c h η e t, daß

ΐ';_:; ei) die Steuereinheit (7) die zwei Gruppen von Kraftstoffeinspritzeinrichtungen (4,4') gleichzeitig betätigt,

;;;_;; wenn die erfaßte Einlaßluftströmungsgröße (Q) einen bestimmten Wert (Q₀) übersteigt, und

ß. S2) die Einrichtung (10—15, Tr 1 — TrS) der Steuereinheit (7) dabei ein Treibersignal für beide Gruppen der

j.'¹ 25 Kraftstoffeinspritzeinrichtungen (4,4') erzeugt, dessen Impulsbreite nicht von dem erfaßten Luft-Kraft-

)f: stoff-Verhältnis abhängt und auf die Hälfte derjenigen Impulsbreite berechnet wird, die dann berechnet

■ wird, wenn jede Gruppe der Kraftstoffeinspritzeinrichtungen (4,4') abwechselnd betätigt wird, nnd das

\ß zum gleichen Einspritzzeitpunkt abgegeben wird, wie der, wenn jede der Gruppe der Kraftstoffein-

[ji. Spritzeinrichtungen (4,4') abwechselnd betätigt wird.

(ν 2. Kraftstoffeinspritzalage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (1 — 15,

', Tr X-TrS) der Steuereinheit (7) aufweist:

a) eine erste Schaltung (8,9,10) zum Berechnen der Impulsbreite (T₁) eines Ausgangssignals aufgrund der

i:■■,; 35 erfaßten Einlaßluftströmungsgröße (Q) und der Drehzahl (N) und unter Berücksichtigung des erfaßten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses in Abhängigkeit davon, ob die Einlaßluftströmungsgröße (Q) den be-

p stimmten Wert (Qo) übersteigt, und zum Abgeben eines Signals, das einen von drei logischen Zuständen

U in Abhängigkeit davon hat, ob die erfaßte Einlaßluftströmungsgröße (Q) den bestimmten Wert (Qo)

|| übersteigt, so daß damit die Kraftstoffeinspritzeinrichtungen (4, 4') beider Zylinderreihen gleichzeitig 40 oder jeweils abwechselnd betätigt werden,

b) eine zweite Schaltung (11 — 15) zum Umformen des von der ersten Schaltung (8, 9, 10) berechneten

Ergebnisses in einen tatsächlichen Impuls einer zugeordneten Impulsbreite,
U c) eine Treiberschaltung (Tr 5, TrS) zum abwechselnden Betätigen der Kraftstoffeinspritzeinrichtungen (4,

ji j 4') einer jeden Zylinderreihe während eines Zeitintervalls, das der Impulsbreite der Impulse von der

lh 45 zweiten Schaltung (11 —15) entspricht, und

i' d) eine dritte Schaltung (Tr 1 — Tr 4) zum Betätigen der Treiberschaltung (Tr 5, Tr 6) nach Maßgabe des

[' Pegels des die drei logischen Zustände aufweisenden Signals der ersten Schaltung (8,9,10).

*:> 3. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 2, wobei die Brennkraftmaschine acht Zylinder hat, dadurch

ι 50 gekennzeichnet, daß die erste Schaltung (8, 9, 10) die Impulsbreite (TI) unter Berücksichtigung eines jeden ■ ; erfaßten Luft-/-Verhältnisses (λ«, «ι) nach der Gleichung

;V Ti = Q/N χ Konstante χ Coef χ (xr oder λζ.)

; 55 berechnet, wobei Coefe'm Korrekturfaktor ist, und zwei der drei möglichen logischen Zustände abwechselnd ι;,' bei jeder halben Umdrehung der Brennkraftmaschine an die dritte Schaltung (TrX-TrA) abgibt, um abwechselnd die zweite Schaltung (11 —15) zu betätigen.

4. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 2, wobei die Brennkraftmaschine acht Zylinder aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schaltung (8, 9, 10) die Impulsbreite (TI) ohne Berücksichtigung der

60 erfaßten Luft- Kraftstoff-Verhältnisse (««, «f.) nach der Gleichung

^Tl - T ^x Iv ^x ^Coef

65 berechnet, wobei Coef ein Korrekturfaktor ist, und als einen der drei logischen Zustände ein eine hohe

Impedanz als Eingangsgröße angebendes Signal abgibt, um die zweite Schaltung (11 — 15) bei jeder halben Umdrehung der Brennkraftmaschine in gleicher Weise zu betätigen.

5. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schaltung (8, 9, 10)

einen Mikroprozessor (10) umfaßt und die zweite Schaltung (11 — 15) aufweist:

a) ein Kraftstoffeinspritzzeit-Register (11) zum Speichern des von dem Mikroprozessor (10) berechneten numerischen Ergebnisses,

b) einen Taktgenerator (13) zum Erzeugen von Taktimpulsen mit einer regelmäßigen Periodendauer,

c) einen Zähler (12), der von einem von dem Drehzahlfühler (2) abgegebenen Signal, das eine 180°-Drehung der Kurbelwelle angibt, auf Null zurückgesetzt wird und die Anzahl der Taktimpulse von dem Taktimpulsgenerator (13) zählt,

d) einen Vergleicher (14), der mit dem Kraftstoffeinspritzzeit-Register (11) und dem Zähler (12) verbunden

ist, um die Inhalte des Registers und des Zäh:ers miteinander zu vergleichen und ein Signal abzugeben, wenn die Inhalte miteinander übereinstimmen, und

e) ein Setz/Rücksetz-Flip-Flop (15), das von dem genannten Signal des Drehzahlfühlers (2) gesetzt und von dem Ausgangssignal des Vergleichers (14) zurückgesetzt wird, wodurch der Ausgang des Flip-Flops (15) während dessen gesetztem Schaltzustand einen hohen Pegel hat.