DE2935197A1

DE2935197A1 - Kraftstoffzumesseinrichtung fuer eine mit aufladung arbeitende gemischverdichtende brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE2935197A1
Application number: DE19792935197
Authority: DE
Inventors: Fritz 7257 Ditzingen Jüttner; Günter 7000 Stuttgart Kretschmer; Ulrich 7147 Eberdingen Petersohn; Hubert 7143 Vaihingen Weber; Werner 7016 Gerlingen Zang
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1979-08-31
Filing date: 1979-08-31
Publication date: 1981-03-26
Also published as: JPS5638536A

Description

R. 5680

16.8.1979 Mü/Kö

ROBERT BOSCH GMBH, 7OOO Stuttgart 1

Kraftstoffzumeßeinrichtung für eine mit Aufladung arbeitende gemischverdichtende Brennkraftmaschine

Stand der Technik

Bekannt ist eine Kraftstoffzumeßeinrichtung für eine mit Aufladung arbeitende gemischverdichtende Brennkraftmaschine mit mechanisch gesteuerter Einspritzung, der sogenannten K-Jetronic der Anmelderin. Hauptmerkmal dieser bekannten Kraftstoffzumeßeinrichtung ist ein rein mechanisch arbeitender Gemischregler mit einem ausgehend von einer Luftmengenmesserklappe gesteuerten Kraftstoffmengenteiler, wobei der einzuspritzende Kraftstoff über ein kontinuierlich arbeitendes Einspritzventil in der Nähe der Einlaßventile zugemessen wird. Die Menge des einzuspritzenden Kraftstoffs richtet sich somit nach der Auslenkung einer Stauklappe aufgrund des Luftstroms im Luftansaugrohr.

Im Großen und Ganzen arbeitet diese bekannte Kraftstoffzumessung bei einer mit Aufladung arbeitenden Brennkraftmaschine zufriedenstellend. Aufgrund des rein mechanisch ausgebildeten Luftmengenmessers ist die Kraftstoffzumeß-

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einrichtung jedoch erschütterungsempfindlich und s.B, für Hochleistungsmotoren _a wie sie unter anderem im Rennsport verwendet werden,, nicht immer zweckmäßig. Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine Kraftstoff zumeßeinrichtung zu schaffen, die auch unter extremen Bedingungen, wie z.B. beim Rennsport _s zuverlässige und zufriedenstellende Ergebnisse bringt.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Kraftstoffzumeßeinrichtung besitzt die vorstehend als gewünscht bezeichneten Kriterien der Zuverlässigkeit und Genauigkeit auch bei höchsten Beanspruchungen. Darüber hinaus zeichnet ε ie sich durch einen einfachen Aufbau aus. . " -

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Kraftstoffzumeßeinrichtung möglich.- So hat sich als besonders zweckmäßig die Kopplung eines Druck™ und eines Drosselklappenstellungssignals erwiesen. Damit läßt sich die Reaktionszeit des Kraftstoffzumeßsystems reduzieren _s die bei einer reinen Drucksteuerung des Kraftstoffzumeßsignals nicht immer¹ zu vernachlässigen ist.

Im Hinblick auf die Zielsetzung«, die Kraftstoffzumeßeinrichtung für höchste Beanspruchungen auszulegen_s wird ein kontaktloser Druckgeber der Art verwendet₉ bei. dem gekapselte Schalter_s sogenannte Reed-Kontakte₅ mittels Magnetfeldern gesteuert werden.

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Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 ein Blockschaltbild des elektrischen Teils der Kraftstoffzumeßeinrichtung, Figur 2 eine konkrete Schaltungsanordnung des Gegenstandes von Figur 1, Figur 3 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Druckgebers, Figur 4 ein Schaltbild des elektrischen Teils des Druckgebers von Figur 3 und Figur 5 eine Kennlinie bezüglich der zugemessenen und seitbezogenen Kraftstoffmenge aufgetragen über der Drehzahl.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Figur 1 zeigt im Blockschaltbild den elektrischen Teil einer Einspritzanlage bei einer mit Aufladung arbeitenden Brennkraftmaschine. Mit 10 ist ein Zeitglied bezeichnet, welches als monostabiler Multivibrator ausgebildet sein kann, und das sein Ausgangssignal an ein elektromagnetisch betätigbares Einspritzventil abgibt. Das Zeitglied 10 wird abhängig von einem Drehzahlsignal aus einem Drehzahlmesser 12 getriggert, wobei zur Anpassung der Frequenz des Drehzahlsignales an die gewünschte Frequenz des Einspritzzumeßsignals zwischen Drehzahlmesser 12 und Zeitglied 10 ein Frequenzteiler 13 geschaltet ist. Als weitere Haupteingangsgröße des Zeitgliedes 10 dient ein Drucksignal ausgehend von einem Druckmesser 1*1, der den Ladedruck vor den Einlaßventilen der Brennkraftmaschine erfaßt. Als Korrekturgröße für das im Zeitglied IO erzeugte Zumeßsignal dient ein über

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einen Temperaturgeber (NTC oder PGT) 15 ermitteltes Temperatursignal aus Ansaugluft und/oder Betriebstemperatur. Aufgabe der Temperaturkorrektur ist es, die Brennkraftmaschine vor thermischer Überlastung zu schützen, in dem bei zu hoher Brennkraftmaschinen- oder Ansauglufttemperatur die Einspritzmenge entsprechend korrigiert wird

Wird neben der Drehzahl nur ein Ladedrucksignal im Zeitglied 10 verarbeitet j dann können sich vor allem im Übergangsbetrieb der Brennkraftmaschine, z.B. bei Beschleunigung oder Schub, aufgrund der physikalisch bedingten Trägheit des Drucksignals nicht ganz befriedigende Ergebnisse einstellen. Aus diesem Grund kann eine Kopplung des Drucksignals mit einem Signal₃ welches die Stellung der Drosselklappe wiedergibt, sinnvoll sein. In Figur 1 ist die Kopplung durch ein Koppelglied 16 dargestellt, in welchem Signale vom Druckgeber 14 und einem Drosselklappenstellungsgeber 17 miteinander verknüpft werden. Die Art der Verknüpfung richtet sich dabei nach dem jeweiligen Brennkraftmaschinentyp.

Figur 2 zeigt ein ausführliches Schaltbild des Gegenstandes von Figur 1. Dabei sind gleiche Bauelemente bzw. Baugruppen mit übereinstimmenden Bezugszahlen versehen. Erweitert ist die Schaltungsanordnung von Figur 2 durch eine zwischen Drehzahlmesser 12 und Teilerstufe 13 liegende Impulsformerstufe 20. Im einzelnen ergibt sich folgender Aufbau.

Dem Ausgang des Drehzahlmessers 12 folgt eine Reihenschaltung einer Diode 21 und zweier Widerstände 22 und 23j die letztlich zur Basis eines Transistors 24 führt. Von der Basis gegen Masse liegt ein Widerstand 25 und

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auch die Verbindungsstelle der beiden Widerstände 22 und 23 ist sowohl über eine Zenerdiode 26 als auch über einen Kondensator 27 mit Masse verbunden. Kollektorseitig liegt der Transistor 24 über einen Widerstand 28 mit der Plusleitung 29 verbunden und außerdem unmittelbar mit der Basis eines nachfolgenden Transistors 30 verknüpft. Der Kollektor dieses Transistors 30 liegt über einen Widerstand 31 an der Plusleitung 29 sowie über einen Widerstand 32 und eine Diode 33 an der Basis eines weiteren Transistors 34. Die Emitter der beiden Transistoren 30 und 34 sind zusammengeführt und liegen über einen Widerstand 35 an Masse. Kollektorseitig ist der Transistor 34 zum Ausgang der Impulsformerstufe und damit zur nachfolgenden Teilerstufe 13 geführt] außerdem besteht eine Verbindung über einen Widerstand 35 zur Plusleitung 29.

Zweck der Impulsformerstufe 20 ist es, die Signale vom Drehzahlmesser 12 für eine weitere Verarbeitung aufzubereiten und Störungen zu beseitigen. Störungen können insoweit auftreten₃ als Drehzahlsignale von der Zündanlage der Brennkraftmaschine abgenommen werden können und diese Signale in der Regel sehr störungsbehaftet sind.

Das in Figur 1 mit 10 bezeichnete Zeitglied findet sich in gleicher Bezifferung ebenfalls in Figur 2. Im einzelnen enthält es zwei hintereinander geschaltete Zeitglieder 40 und 4l, denen sich eine Leistungsendstufe 42 für das elektromagnetische Einspritzventil 11 anschließt.

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Eingangsseitig führt im Zeitglied 10 ein Kondensator zu einem Spannungsteiler aus zwei Widerständen 46 und 47 sowie einer Diode 48 zwischen den Betriebsspannungsanschlüssen. Gleichzeitig ist der Kondensator 45 mit der Basis eines Transistors 49 gekoppelt_s dessen Emitter mit dem Emitter eines weiteren Transistors 50 sowie über einen Widerstand 51 mit Masse verbunden ist. Der" Kollektor des Transistors 41 ist mit der Basis des nachfolgenden Transistors 50 gekoppelt und über einen Widerstand 52 an der Plusleitung 29 angeschlossen. Vom Kollektor des Transistors 50 führt ein Widerstand 53 ebenfalls zur Plusleitung -29 sowie ein Kondensator 54 zu einem Verknüpfungspunkt 55, der wiederum über einen Widerstand 56-an der Plusleitung und über einen Widerstand 57 an Masse liegt. Darüber hinaus steht er über eine Reihenschaltung von Diode 58 und Widerstand 59 mit der Basis eines nachfolgenden Transistors 60 in Verbindung. Dieser Transistor 60 ist im Gegensatz zu den anderen in der Schaltungsanordnung von Figur 2 verwendeten Transistoren ein PNP-Transistor., dem ein zweiter (61) nachgeordnet ist. Dabei sind die beiden Emitter der Transistoren 60 und- 6l zusammengekoppelt und liegen über einen Widerstand 62 an der Plusleitung 29. Kollektorseitig liegt der Transistor 60 einmal über einen Widerstand 63 an Masse und ferner über einen Widerstand 64 und eine Diode 65 an der Basis des. Transistors 6l. Dieser wiederum ist emitterseitig über einen Widerstand 66 mit der Basis eines Endstufentransistors 67 gekoppelt;, zwischen dessen Kollektor und der Plusleitung 29 die Ventil>.^rxcklung 68 des Magnetventils 11 liegt. Zum Schutz dieses Transistors 67 überbrückt dessen Kollektor-Emitter-Strecke noch eine Diode 69.

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Das aus Figur 1 bekannte Zeitglied 10 enthält beim Gegenstand von Figur 2 zwei hintereinandergeschaltete Zeitglieder 40 und 41 in Form sogenannter Sparmonos, deren Impulszeit variabel ist. So wird die Entladezeitkonstante des Kondensators 54 temperatur- und druck- und/oder drosselklappenstellungsabhängig gesteuert. Dazu dient die Reihenschaltung von temperaturabhängigem Widerstand 15 und dem Potentiometer 16 zwischen dem Verbindungspunkt 55 und Masse.

Figur 3 zeigt ein Beispiel eines Druckmessers, vorzugsweise eines Ladedruckmessers bei einer mit Aufladung arbeitenden Brennkraftmaschine. Dabei gliedert sich der Gegenstand von Figur 3 in einen mechanischen sowie einen magnetisch-elektrischen Teil. Der mechanische Teil weist eine Druckdose 70 auf, in der eine federbelastete Membran 71 in ihrer Stellung abhängig vom Druck im Ansaugrohr ist. Die druckabhängige axiale Bewegung, der Membran 71 wird beim gegebenen Beispiel von Figur 3 in eine Drehbewegung umgewandelt und dient der Relativdrehbewegung zweier Scheiben 72 und 73· Dabei trägt die Scheibe 72 einen Permanentmagneten 74 und die Scheibe im gleichen radialen Abstand magnetfeldbetatigbare Schalter 75* die einzelne Widerstände 76 schalten können. Abhängig vom Druck im Ansaugrohr werden die beiden Scheiben 72 und 73 gegeneinander verdreht und dabei werden drehwinkelabhängig verschiedene Schalter 75 betätigt und somit kommen auch verschiedene Widerstände 76 zum Tragen.

Ein Beispiel für die Schalter-Widerstandsanordnung auf der Scheibe 73 zeigt Figur 4a. Dort-liegt zwischen zwei Eingangsklemmen 80 und 8l eine Kaskadenschaltung von Widerständen 82 bis 86 und Schaltern 87 bis 91, wobei

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dem jeweils vorangehenden Schalter eine Reihenschaltung von Widerstand und Schalter parallelliegt. Da jeweils nur einer der Schalter 87 bis 91 geschlossen ist, läßt sich über die Wahl der einzelnen Widerstände 82 bis 86 bei der Betätigung eines einzelnen Schalters ein definierter Widerstandswert einstellen.

Der Gegenstand von Figur 4a in "Verbindung mit der Anordnung von Figur 3 läßt sich als Druckgeber l4 beim Gegenstand von Figur 1 verwenden. Gleichzeitig entspricht er der Kombination von Druckgeber 14 und Potentiometer l6 der Darstellung von Figur 2 ohne den Anschluß vom Drosselklappenstellungsgeber.17.

Die Zweckmäßigkeit eines kombinierten Einflusses von Saugrohrdruck und Drosselklappenstellung auf das Kraftstoffzumeßsignal wurde bereits eingangs erwähnt„.Eine Realisierungsmöglichkeit für eine entsprechende Anordnung zeigt Figur 4b. Sie-enthält im wesentlichen die doppelte Ausführung des Gegenstandes nach Figur 4a, wobei diese Ausführungen jedoch in spezieller Weise- miteinander verknüpft sind. Die Anordnung nach Figur 4b lehnt sich an die Darstellung nach Figur 2 an und zeigt die spezielle Anordnung der bereits in Figur 1 mit 16 bezeichneten Koppelstufe für eine Druck- und Drosselklappenstellungssignal. Beim Gegenstand der Figur 4b findet sich auch der Gegenstand von ^Tigur 4a wiederj, wobei die identischen Bezugszeichen übernommen sind. Wesentlich ist die Hintereinanderschaltung von Druck?· und Drosselklappenstellungsgeber, wobei zwischen dem Anschlußpunkt 8l und einer Masseleitung 92 eine weitere Kaskade von Schaltern und Widerständen entsprechend dem Beispiel von Figur 4a angeordnet ist. Diese. Kaskade beginnt mit einem Schalter 93, dem eine Reihen-

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schaltung eines Widerstandes 9^ und eines Schalters 95 parallelliegt usw. Darüber hinaus ist die ganze Anordnung mittels eines Schalters 97 zwischen dem Anschlußpunkt und der Masseleitung 92 kurzschließbar, um die Einspritzmenge im Schubbetrieb bzw. im Leerlauffall, d.h. bei geschlossener Drosselklappe, druckunabhängig steuern zu können. Bei diesen Betriebszuständen wird dann nur noch eine Leerlaufmenge zugemessen, damit die Brennkraftmaschine im Leerlauf betrieben werden kann.

Die Werte der einzelnen ohm'sehen Widerstände der Gegenstände von Figur Ha und Hb orientieren sich an den jeweiligen motorspezifisc.hen Werten in Verbindung mit der übrigen Schaltungsanordnung nach Figur 2.

Aufgrund der Verwendung von magnetfeldbetätigten Schaltern entsprechend den Anordnungen von Figur 3 und 4 arbeiten die Druckmesser und Drosselklappenstellungsgeber wartungsfrei. Darüber hinaus sind sie weitgehend erschütterungsfest und somit arbeiten sie auch bei sehr rauhem Betrieb äußerst zuverlässig.

Figur 5 zeigt schließlich die zeitbezogene zugemessene Kraftstoffmenge über der Drehzahl aufgetragen. Erkennbar ist eine minimale Kraftstoffmenge bei der Leerlaufdrehzahl no, sowie eine mit steigender Drehzahl höhere Kraft-"-stoffzumessung bis zu einem maximalen Kraftstoffmengenwert bei einer Drehzahl nl, bei der die Brennkraftmaschine ihr maximales Drehmoment abgibt. Ab dieser Drehzahl soll die Kraftstoffzumessung nicht weiter erhöht werden, was einer gewissen Drehzahlregelung gleichkommt.

Einstellbar ist die aus Figur 5 ersichtliche Kurve über

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spezielle Zeitkonstanten im Zeitglied 10, vor allem über den Widerstandswert des Widerstandes 47. Dabei geht aus Figur 5 die Temperaturkorrektur nicht hervor, die jedoch über dem Temperaturfühler 15 beim Gegenstand von Figur 1 bzw. über den NTC- oder PTC-Widerstand 15 der Schaltungsanordnung von Figur 2 die jeweilige Einspritzzeit beeinflußt.

Wesentlich beim obenbeschriebenen Gegenstand ist die Steuerung der Kraftstoff zumessung bei einer mit Auf la- ■ ·. dung betriebenen Brennkraftmaschine ausgehend von der Drehzahl und dem Ladedruck im Luftansaugrohr. Dabei ist dieses ,Steuerungsprinzip nicht auf intermittierend arbeitende Einspritzanlagen beschränkt, vielmehr ist es auch z.B. im Zusammenhang mit gesteuerten Vergasern anwendbar. Um die Brennkraftmaschine auch in übergangsbetrieben optimal steuern zu können,, empfiehlt sich_s wie oben dargelegt j eine Kopplung von Druck- und Drosselklappenstellungssignalen.

Eine Abwandlung des Druckmessers von der in Figur 3 angegebenen Ausführungsform ist unter anderem insoweit möglich als die Drehbewegung der beiden Scheiben 72 und 73 durch eine Längsbewegung zweier längsverschiebbarer Trägerkörper mit Magnet 74 und den einzelnen Schaltern ersetzt xferden kann.

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Claims

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Ansprüche

flj Kraftstoff zündeinrichtung für eine mit Aufladung-arbeitende, gemischverdichtende Brennkraftmaschine_s insbesondere für Hochleistungsmotoren mit Turboladern., dadurch gekennzeichnet j daß das elektrische Kraftstoffzumeßsignal drehzahl- und .ladedruckabhängig bestimmt wird.
2. Kraftstoffzumeßeinrichtung nach Anspruch I₃ dadurch ge kennzeichnet, daß dem Ladedrucksignal ein Signal der Pahrpedal- und/oder der Drosselklappenstellung beigeordnet ist.
3„ Kraftstoffzumeßeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2_S dadurch gekennzeichnet„ daß der Ladedruck- und/oder Drosselklappenstellungsgeber (l4, 17) eine Widerstands-Schalter-Kombination (7^s 75) aufweist.
4. Kraftstoff zumeßeinrichtung nach Anspruch 3 j> dadurch gekennzeichnet, daß die Geber (I¹I₅ 17) magnetfeldbetätigte

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Schalter (75, 78 bis 91, 93, 95 und 97) parallel und/oder in Reihe zu Widerständen (76, 80 bis 86, 94) besitzen.
5. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftstoffzumessung über die Zeitsteuerung wenigstens eines elektromagnetischen Einspritzventils (11) erfolgt und der Einspritzimpulserzeugung ausgehend von einem Drehzahlsignal eine Impulsformerstufe (20), ein Frequenzteiler (13) sowie wenigstens ein steuerbares Zeitglied (10) dient.
6. Kraftstoffzumeßeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Prequenzteilerstufe (13) eine Nadelimpulsformerstufe (40) nachgeschaltet ist.
7. Kraftstoffzumeßeinrichtung nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß vorzugsweise dem Ladedruck- und/oder Drosselklappenstellungsgeber (14, 17) ein Temperaturfühler (15) zugeordnet ist.
8. Kraftstoffzumeßeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei geschlossener Drosselklappe das Druckgebersignal (14) (mittels eines Schalters 97) ausschaltbar ist.

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9. Kraftstoffzumeßeinrichtung nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche;, dadurch-gekennzeichnet, daß das Zeitglied zum Erzeugen der Ansteuerimpulse für das Magnetventil (11) Öffnungsimpulse zwischen 1 bis 15 Millisekunden ₉ vorzugsweise 1 bis 5 Millisekunden, erzeugt,
10. Kraftstoff zündeinrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bi-s 9_S dadurch gekennzeichnet, daß die zeitbezogene zugemessene Kraftstoffmenge ab einem bestimmten Drehzahlwert, an dem vorzugsweise die Brennkraftmaschine ihre maximale Leistung abgibt,, nicht weiterhin ansteigt.

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