DE3230026A1

DE3230026A1 - Brennstoff-steuersystem fuer eine verbrennungskraftmaschine

Info

Publication number: DE3230026A1
Application number: DE19823230026
Authority: DE
Inventors: Richard Elmer 54935 Fond du Lac Wis. Staerzl
Original assignee: Brunswick Corp
Current assignee: Brunswick Corp
Priority date: 1981-12-11
Filing date: 1982-08-12
Publication date: 1983-06-16
Also published as: GB2111722A; US4391254A; GB2111722B; CA1189591A; JPS58106140A

Description

Dipl.-Ing. Hana-Jürgen Müller Dipl.-Cbem. Dr.Gerhard Sdiupfner Dipl.-Ing. Hans-Peter Gauger _F -1305

Lucils-Gralin-O. 33 - OfIOCO München 80

Gg/Ihr

Brunswick Corporation Skokie, Illinois 60076 (V.St.A.)

Brennstoff-Steuersystem

für eine Verbrennungskraftmaschine

Die Erfindung bezieht sich auf ein Gerät zur Kompensation der Zerstäubung, das zusammen mit einem elektronischen Brennstoffeinspritz-Steuersystem für eine Verbrennungskraftmaschine gemäß der US-PS 4 280 465 verwendet wird. Bei derartigen Steuersystemen werden die Luft und der Brennstoff in dem Ansaugkrümmer der Maschine gemischt, und das Gemisch wird dann den einzelnen Zylindern für die Verbrennung zugeführt. Dabei besteht bei einer Viertaktmaschine die Neigung, daß sich der Brennstoff bei einer niedrigen Drehzahl der Maschine bereits in dem Ansaugkrümmer aus der Suspension löst. Diese Problem ist insbesondere dann aktuell, wenn die Lufttemperatur in dem Ansaugkrümmer niedrig ist. Wenn sich der Brennstoff aus der Suspension löst, dann wird dadurch die Zerstäubung verringert, das Gemisch von Brennstoff abgemagert und somit ein ruhiger Lauf der Maschine verhindert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Brennstoff-Steuersystem für eine Verbrennungskraftmaschine bereitzustellen, bei dem für die Mischung der Luft mit dem Brennstoff Korrektursignale zur Verfügung stehen, um insbesondere bei einer Viertaktmaschine die Zuströmung von Brennstoff zu erhöhen, wenn die Maschine mit niedrigen Drehzahlen und insbesondere bei niedrigen Lufttemperaturen in dem Ansaugkrümmer der Maschine läuft. Dabei liegt die Vorstellung vor, daß die Zuströmgeschwindigkeit des Brennstoffs als eine Umkehrfunktion der Drehzahlgeschwindigkeit der Maschine und d.?r Lufttemperatur in dem Ansaugkrümmer allmählich erhöht werden soll und diese Zielsetzung mit einem verhältnismüMg einfachen Steuerkreis zu erreichen ist, der sich für

eine Anpassung auch an verschiedene Ausführungsformen eines Brennstoff-Steuersystems für eine Verbrennungskraftmaschine eignet.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung im wesentlichen mittels eines linearen Umkehrfunktionsverstärkers gelöst, dem ein von der Drehzahlgeschwindigkeit der Maschine abhängiges Eingangssignal zugeführt wird. Bei einer Drehzahlgeschwindigkeit von 0 U/min der Maschine ist die Ausgangsstufe des Verstärkers am größten, während sie andererseits bei einer Drehzahlgeschwindigkeit von etwa 3000 U/min am kleinsten ist. Dieses Ausgangssignal des Verstärkers wird dem elektronischen Brennstoffeinspritz - Steuersystem über einen Spannungs-Teilerkreis zugeführt, der einen mit einem Thermistor parallel geschalteten Festwiderstand umfaßt, wobei der Thermistor als Temperaturfühler für die Luft in dem Ansaugkrümmer dient, um eine entsprechende Temperaturkorrektur zu ermöglichen. Die Zuströmgeschwindigkeit des Brennstoffs wird damit in direkter Abhängigkeit von der Amplitude des Ausgangssignals des Verstärkers verändert.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Flußdiagramm zur Darstellung

der einzelnen Bauteile eines elektronischen Brennstoffeinspritz-Steuersystems für eine Verbrennungskraftmaschine und

Fig. 2 ein Diagramm zur Darstellung der

einzelnen Bauteile des erfindungsgemäßen Steuersystems, das eine Kompensation der Zerstäubung ergibt,

In Fig.1 ist das Flußdiagramm eines elektronischen Brennstoffeinspritz-Steuersystems für eine Verbrennungskraftmaschine gezeigt, bei dem mittels einer oder mehrerer Impulsgeneratoren Rechteckimpulse erzeugt werden, um die jeweils mittels eines Solenoids betätigten Einspritzdüsen der einzelnen Zylinder der Maschine zu steuern. Das Steuersystem moduliert dabei die Ausgangssignale des oder der Impulsgeneratoren unter Anpassung an die Stellung der Drosselklappe und anderer Betriebsgrößen der Maschine. Ein solches Steuersystem ist beispielsweise aus der US-PS 4 280 465 bekannt und kann in der Verwendung für eine Zweitakt-Sechszylinder-V-Verbrennungskraftmaschino mit einer Ausrichtung der beiden Zylinderreihen unter einem Winkel von 60° für eine gleichzeitige Steuerung der Einspritzdüsen der Zylinder mit den Nummern 2,3 und 4 durch die rechteckförmigen Ausgangssignale eines ersten Impulsgenerators 46 über dessen Ausgangsleitung 48 eingerichtet sein, während die Einspritzdüsen der übrigen Zylinder mit den Nummern 5,6 und 1 gleichzeitig durch die ebenfalls rechteckförmigen Ausgangssignale eines zweiten Impulserzeugers 47 über die Leitung 49 gesteuert werden. Der Basis- oder Kurbelwellenwinkel, auf welchen die durch den Generator 46 erzeugten Impulse zeitlich abgestimmt sind, sind durch den Zündzeitpunkt des Zylinders 1 festgelegt, und gleichartig sind die durch den Generator 47 erzeugten Impulse auf den Zündzeitpunkt des Zylinders 4 abgestimmt, der sich von dem Zündzeitpunkt des Zylinders 1 in einem Kurbelwellenwinkel von 180° unterscheidet. Die tatsächliche Zeitdauer aller von den beiden Generatoren 46 und 47 erzeugten Impulse verändert sich in Abhängigkeit von der Amplitude eines Steuersignals E_M__D, das über eine Leitung 45 den Generatoren 46 und 47 zugeführt wird, wobei eine größere Amplitude dieses Steuersignals in einem Impuls längerer Dauer resultiert.

Der Stromkreis zur Erzeugung der Modulatorspannung E_M,_Q arbeitet in Abhängigkeit von verschiedenen Eingangsparame-

tern, die als analoge Spannungen zugeführt werden und den Massenstrom der Luft in Abhängigkeit von der Drehzahlgeschwindigkeit der Maschine reflektieren, wobei eine Korrektur für den volumetrischen Wirkungsgrad jeder Maschine vorgenommen wird. Bei dem dargestellten Steuersystem ist ein erster elektrischer Sensor 50 für die Messung des Absolutdruckes in dem Ansaugkrümmer der Maschine vorgesehen, der eine erste Spannung E_M liefert, die eine lineare Bezugsgröße zu diesem Absolutdruck darstellt. Mittels eines zweiten elektrischen Sensors 51 wird die Absoluttemperatur in dem Ansaugkrümmer gemessen, wobei dieser Sensor ein Thermistor sein kann, der eine zu dieser Temperatur lineare Bezugsgröße liefert, die einem Widerstands-Teilerkreis 52 zugeführt wird. Durch diesen Teilerkreis

52 wird die Spannung E„ _p geteilt, um eine Ausgangsspannung E_M, zu erzeugen, die eine lineare Funktion der augenblicklichen Luftmasse oder der Dichte der Luft an deren Eingang zu der Maschine ist. Ein erster Verstärker A-liefert eine entsprechende Ausgangsspannung E„ mit dem hohen Wellenwiderstand, der für eine regulierungsfreie Zuführung dieser Ausgangsspannung an ein Potentiometer

53 mit einer relativ niedrigen Impedanz benötigt wird, wobei das Potentiometer 5 3 eine wahlweise veränderliche Steuerungsmöglichkeit aufweist, was mit dem Drehknopf 54 symbolisiert wird. Die Ausgangsspannung E„„, des Potentiometers 5 3 ist eine "gedrosselte" Abnahmespannung und reflektiert den augenblicklichen Massenfluß der Luft bei einer bestimmten Drehstellung des Knopfes 54, und diese Abnahmespannung wird einem zweiten Verstärker A~ zugeführt, der eine entsprechende Ausgangsspannung E_MF für eine regelfreie Zuführung an einen der für eine Vervielfachung der Spannung vorgesehenen Eingänge eines für eine Modulation der Impulsbreite ausgebildeten Modulators 55 liefert, der das Steuersignal E_MO_ erzeugt.

Der andere Eingang des Modulators 55 erhält eine Eingangsspannung E_E, die eine Funktion der Drehzahlgeschwindigkeit der Maschine und des volumetrischen Wirkungsgrades

ist. Dabei erzeugt ein Drehzahlmesser 56 eine Spannung E_, die eine lineare Bezugsgröße zu der Drehzahlgeschwindigkeit der Maschine ist, so beispielsweise zu der Drehzahlgeschwindigkeit der Kurbelwelle oder zu der wiederholten Zündung einer der Zündkerzen, und diese Spannung E„ wird einem Summiernetzwerk 57 zugeführt, welches auch noch andere, empirisch ermittelte Betriebsgrößen verarbeitet und daher den volumetrischen Wirkungsgrad der jeweiligen Maschine reflektiert, der sich in der Erzeugung der dem Modulator 55 zugeführten Spannung E„ ausdrückt. Das Steuersystem gemäß Fig.2 ist alternativ auch für eine Viertaktmaschine verwendbar, die andererseits von besonderem Interesse für die vorliegende Erfindung ist.

Die Fig.2 zeigt eine zur Kompensation der Zerstäubung ausgebildete Einrichtung bzw. ein entsprechendes Steuersystem gemäß der vorliegenden Erfindung, das sich für eine Vereinigung mit dem Steuersystem gemäß Fig,1 eignet und dafür eingerichtet ist, die ZuströmgeschwindifjKeit des Brennstoffs als eine Umkehrfunktion der niedrigen Drehzahlgeschwindigkeit der Maschine und der Lufttemperatur im Ansaugkrümmer der Maschine allmählich zu erhöhen. Das Steuersystem umfaßt einen linearen Umkehrfunktionsverstärker 10, dem über einen ersten Eingang ein Eingangssignal E_T und über einen zweiten Eingang eine Vorspannung V_QD zugeführt wird. Die Spannung E_ ist eine lineare Bezugsgröße zu der Drehzahlgeschwindigkeit der Maschine, so beispielsweise zu der Drehzahl der Kurbelwelle oder zu der Wiederholung des Zündzeitpunktes einer der Zündkerzen der Maschine. Die Vorspannung V_QD, ist so gewählt, daß sie bei der Drehzahl 0 der Maschine größer ist als die Spannung E__lf daß sie aber andererseits bei einer Drehzahl von etwa 3000 U/min etwas kleiner als diese Vorspannung E , ist. Die beiden Spannungen E_ und V sind daher dem Verstärker 10 über entsprechend bemessene Widerstände 14 und 15 zugeführt, wobei weiterhin

vorgesehene Widerstände 11 und 13 Vorspannfunktionen übernehmen.

Bei der Drehzahl 0 der Maschine ist der Ausgang des Verstärkers 10 am größten, während er andererseits bei einer Drehzahl von etwa 3000 U/min am kleinsten ist. Die Ausgangsspannung des Verstärkers 10 wird einem Spannungs-Teilerkreis zugeführt, der aus einem Widerstand 12 und einem Thermistor 16 besteht und dessen Ausgangssignal mit dem Signal E_MQD des Steuersystems gemäß Fig.1 für eine Zuführung an die Impulsgeneratoren 46 und 47 summiert wird. Der Thermistor 16 dient als ein Temperaturfühler für die Luft in dem Ansaugkrümmer der Maschine, wobei sich sein Widerstand bei einem Temperaturabfall erhöht und bei einem Temperaturanstieg erniedrigt. Bei der Drehzahl 0 der Maschine und einer minimalen Lufttemperatur in dem Ansaugkrümmer wird daher das Ausgangssignal E einen

AL.

Maximalwert haben und somit die Amplitude des Steuersignals E vergrößern. Es wird daher unter diesen für ein Lösen des Brennstoffes aus der Suspension am meisten kritischen Bedingungen eine entsprechende Verlängerung der Dauer der Ausgangsimpulse der Impulserzeuger 46 und 47 erhalten und damit die Zuströmgeschwindigkeit des Brennstoffes zu den einzelnen Zylindern der Maschine erhöht, womit eine entsprechende Kompensation der Zerstäubung erhalten wird. Bei einer Drehzahl von etwa 3000 U/min und bei hohen Lufttemperaturen in dem Ansaugkrümmer, also unter Bedingungen, die für ein Lösen des Brennstoffes aus der Suspension am wenigsten kritisch sind, ist andererseits das Ausgangssignal E₂. _n auf einen Minimalwert eingestellt, womit die Amplitude des Steuersignals E_MOD entsprechend verkürzt und damit auch die Zustromgeschwindxgkoit des Brennstoffs zu den einzelnen Zylindern der Maschine entsprechend erniedrigt wird, womit wiederum eine entsprechende Kompensation der Zerstäubung erhalten wird. Das Ausgangssignal Ε_Λ_, und die

Av

davon abhängige Zuströmgeschwindigkoit des Brennstoffs erfahren zwischen den Maximal- und Minimalwerten eine lineare Veränderung als eine Umkehrfunktion der Drohzahlgeschwindigke.it der Maschine und der Lufttemperatur in dem Ansaugkrümmer.

Mittels des erfindungsgemäßen Steuersystems wird folglich eine Kompensation der Zerstäubung unter den kritischen Bedingungen einer Nulldrehzahl der Maschine und einer minimalen Lufttemperatur im Ansaugkrümmer erhalten. Bei einer Erhöhung der Drehzahlgeschwindigkeit der Maschine und der Lufttemperatur im Ansaugkrümmer wird andererseits die Zuströmgeschwindigkeit des Brennstoffs allmählich erniedrigt, bis die Kompensation der Zerstäubung ausgeschaltet ist.

I ^₄

Leerseite

Claims

Patentansprüche

/ 1./Brennstoff-Steuersystem für eine Verbrennungskraftma- \^/ schine, bei der im Luftansaugkrümmer eine Einrichtung zur Veränderung der Zuströmgeschwindigkeit des Brennstoffs angeordnet ist, gekennzeichnet durch einen in dem Luftansaugkrümmer angeordneten Temperaturfühler für die Luft, eine Meßeinrichtung für die augenblickliche Drehzahlgeschwindigkeit der Maschine, eine auf einen Temperaturabfall der Luft für eine Erhöhung der Zuströmgeschwindigkeit des Brennstoffs und auf einen Temperaturanstieg für eine Erniedrigung der Zuströmgeschwindigkeit des Brennstoffs ansprechende Einrichtung und eine auf eine Erniedrigung der Drehzahlgeschwindigkeit der Maschine für eine Erhöhung der Zuströmgeschwindigkeit des Brennstoffs sowie r.uf eine Erhöhung der Drehzahlgeschwindigkeit der Maschine für eine Erniedrigung der Zuströmgeschwi-ndigkeit des Brennstoffs ansprechende Einrichtung.
2. Elektronisches Brennstoffeinspritz-Steuersystem für eine Verbrennungskraftmaschine, bei der ein im Luftansaugkrümmer angeordneter Impulsgenerator Rechteckimpulse veränderlicher Dauer zur Steuerung der Zuströmgeschwindigkeit des Brennstoffs mittels eines Luftausgangssignals einer längeren ersten Dauer für eine Erhöhung der Zuströmgeschwindigkeit des Brennstoffs und mittels eines Luftausgangssignals einer kürzeren zweiten Dauer für eine Erniedrigung dor Zuströmgeschwindigkeit des Brennstoffs erzeugt, gekennze ichnet durch einen in dem Luftansaugkrümmer angeordneten Temperaturfühler für die Luft, eine Meßeinrichtung für die augenblickliche Drehzahlgeschwindigkeit der Maschine,

eine auf einen Temperaturabfall der Luft für eine Verlängerung der Dauer der Ausgangssignale und auf einen Temperaturanstieg für eine Verkürzung der Dauer der Ausgangssignale ansprechende Einrichtung und eine auf eine Erniedrigung der Drehzahlgeschwindigkeit der Maschine für eine Verlängerung der Dauer der Ausgangssignale sowie auf eine Erhöhung der Drehzahlgeschwindigkeit der Maschine für eine Verkürzung der Dauer der Ausgangesignale ansprechende Einrichtung.
3. Steuersystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Meßeinrichtung einen linearen Umkehrfunktionsverstärker aufweist, dem über einen ersten Eingang ein zu der Drehzahlgeschwindigkeit der Maschine linear bezogenes Eingangssignal und über einen zweiten Eingang eine vorbestimmte Vorspannung zugeführt wird und dessen Ausgang bei einer minimalen Drehzahlgeschwindigkeit der Maschine eine Maximalstufe aufweist und eine Minimalstufe, wenn die Drehzahlgeschwindigke.it der Maschine einen oberhalb dem Minimalwert liegenden vorbestimmten Wert erreicht.
4. Steuersystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß der Temperaturfühler ein Thermistor ist.
5. Steuersystem nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet , daß der Ausgang des Funktionsverstärkers an einen Spannungs-Teilerkreis angeschlossen ist, von dem ein erster Zweig aus einem Widerstand und ein zweiter Zweig aus dem Thermistor besteht.
6. Steuersystem nach einem der Ansprüche¹. 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Minimalstufe des Funktionsverstärkers auf eine Drehzahlgeschwindigkeit der Maschine von 3000 U/min eingestellt ist.
7. Steuersystem nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß der Minimalwert der Drehzahlgeschwindigkeit der Maschine auf 0 U/min eingestellt ist.
8. Steuersystem nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet , daß sich der Widerstand des Thermistors bei einem Temperaturabfall erhöht und bei einem Temperaturanstieg erniedrigt.
9. Brennstoff-Steuersystem für eine Verbrennungskraftmaschine, bei der im Luftansaugkrümmer eine Einrichtung zur Veränderung der Zuströmgeschwindigkeit des Brennstoffs angeordnet ist, gekennzeichnet durch einen in dem Luftansaugkrümmer angeordneten Temperaturfühler für die Luft, eine Meßeinrichtung für die augenblickliche Drehzahlgeschwindigkeit der Maschine und eine sowohl von dem Temperaturfühler als auch von der Meßeinrichtung abhängige Einrichtung zur Steuerung der Veränderungseinrichtung für eine Veränderung der Zuströmgeschwindigkeit des Brennstoffs als eine Umkehrfunktion der Drehzahlgeschwindigkeit der Maschine und der Temperatur der Luft in dem Luftansaugkrümmer .
10. Steuersystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß die Steuereinrichtung in einem Drehzahlbereich zwischen 0 U/min und etwa 3000 U/min arbeitet.