DE3500019A1

DE3500019A1 - Mehrzylinder-brennkraftmaschine mit elektronisch gesteuerter kraftstoffeinspritzung

Info

Publication number: DE3500019A1
Application number: DE19853500019
Authority: DE
Inventors: Richard Elmer Fond du Lac Wis. Staerzl
Original assignee: Brunswick Corp
Current assignee: Brunswick Corp
Priority date: 1984-03-14
Filing date: 1985-01-02
Publication date: 1985-09-26
Also published as: US4643147A; JPS60195354A; GB8431586D0; GB2155994A; GB2155994B; CA1226647A

Description

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Mehrzylinder-Brennkraftmaschine mit elektronisch gesteuerter Kraftstoffeinspritzung

Beschreibung

Die Erfindung befaßt sich mit einem Auspuffdruck-Rückführungssystem, das in Verbindung mit einer elektronischen Kraftstoffeinspritz-Steuerschaltung bei einer Brennkraftmaschine zur Anwendung kommt, die beispielsweise in der US-PS 4 280 465 beschrieben ist und auf die gleiche Anmelderin wie die vorliegende Anmeldung zurückgeht. Nähere Einzelheiten einer Steuerschaltung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit Kraftstoffeinspritzung lassen sich dieser US-PS entnehmen.

Bei Kraftstoffeinspritz-Steuerschaltungen der vorstehend genannten Art werden gewisse Brennkraftmaschinenparameter überwacht und verwendet, um die Kraftstoffeinspritzeinrichtungen zu steuern, die jedem Zylinder der Brennkraftmaschine Kraftstoff zuführen. Die überwachten Brennkraftmaschinenparameter umfassen den Absolutladedruck, die Temperatur im Einlaßverteiler, den Drosselwinkel und die Brennkraftmaschinendrehzahl. Die Kraftstoffeinspritzeinrichtungen werden ihrerseits durch eine Kraftstoffpumpe versorgt, die mit einem zugeordneten Kraftstofftank verbunden ist, dem ein Druckregler zugeordnet ist. Der dem Kraftstofftank zugeordnete Druckregler wird dazu verwendet, einen konstanten Differenzdruck an den Kraftstoffeinspritzeinrichtungen aufrecht zu erhalten, um einen gleichförmigen Kraftstoffstrom zu gewährleisten.

Obgleich Kraftstoffeinspritz-Steuerschaltungen der vorstehend genannten Art weit verbreitet sind und viele Vorteile haben, sind derartige Systeme relativ kompliziert und teuer. Insbesondere führt die Notwendigkeit/ den Absolutladedruck zu überwachen und diesen Parameter zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzeinrichtungen heranzuziehen, zu zusätzlichen Kosten bei einer solchen Kraftstoffeinspritz-Steuerschaltung. Insbesondere kann man abschätzen, daß der zur überwachung des Absolutladedrucks mit seinen zugeordneten Schaltungen erforderliche Meßgrößenumformer etwa 50 % der Kosten einer Kraftstoffeinspritz-Steuerschaltung der vorstehend genannten Art ausmacht.

Die Erfindung zielt daher darauf ab, eine Kraftstoffeinspritz-Steuerschaltung anzugeben, die unkomplizierter und billiger als bisher übliche ist.

Vorzugsweise soll nach der Erfindung eine billige Kraftstof feinspritz-Steuer schaltung angegeben werden, die ohne eine Überwachung des Absolutladedruckes als einen Parameter zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzeinrichtungen auskommt.

Ferner wird angestrebt, daß die vorstehend angebenenen Zielsetzungen mit einer im allgemeinen unkomplizierten Schaltung erreicht werden, die zu den Erfordernissen der Gemischaufbereitung bei einer Vielzahl von Größen und Bauformen unterschiedlicher, mittels Kraftstoffeinspritzung betriebener Brennkraftmaschinen paßt.

Nach der Erfindung wird ein elektronisch gesteuertes Kraftstoffeinspritz-Steuersystem für Brennkraftmaschinen angegeben. Das Kraftstoffeinspritzsystern enthält

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eine Einrichtung, die Kraftstoffeinspritzsteuerimpulse den zugeordneten Kraftstoffeinspritzeinrichtungen liefert, eine Kraftstoffpumpe, die Kraftstoff von einem Tank zu den Kraftstoffeinspritzeinrichtungen fördert und einen Druckregler, der dem Kraftstofftank zugeordnet ist, um einen Differenzdruck an den Kraftstoffeinspritzeinrichtungen konstant zu halten.

Gemäß einem wesentlichen Merkmal nach der Erfindung ist eine Einrichtung vorgesehen, die den Auspuffdruck von der Brennkraftmaschine an den Druckregler anlegt, wobei sich der Druck an den Kraftstoffeinspritzeinrichtungen in Abhängigkeit von den Druckänderungen im Auspuffdruck ändert.

Gemäß einem weiteren Merkmal nach der Erfindung ist ein linearer Zusammenhang zwischen den Änderungen des Auspuffdruckes und den Änderungen des Differenzdruckes an den Kraftstoffeinspritzeinrichtungen vorhanden.

Ein weiteres Merkmal nach der Erfindung befaßt sich mit der Verwendung des Auspuffdruckes zur Regelung des Kraftstoffdruckes, so daß man ein elektronisch gesteuer tes Kraftstoffeinspritzsystem erhält, bei dem die überwachung des Absolutladedruckes zur genauen und zuverlässigen Funktion des Systems nicht notwendig ist.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung. Darin zeigt:

Figur 1 ein elektronisch gesteuertes Kraftstoffeinspritzsystem einer üblich verwendeten Bauform,
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Figur 2 ein Diagramm, in dem der Auspuffdruck und der Kraftstoffstrom über der Brennkraftmaschinendrehzahl bei der erfindungsgemäßen Auslegung aufgetragen ist, und 10

Figur 3 ein Blockdiagramm eines Auspuffdruck-Rückführungssystems nach der Erfindung.

Die US-PS 4 280 465, deren Inhalt durch die Bezugnahme mit umfaßt wird, beschreibt eine Kraftstoffeinspritz-Steuerschaltung, bei der ein oder mehrere Rechteckimpulsgeneratoren magnetisch betätigte Kraftstoffeinspritzeinrichtungen antreiben, die dem jeweiligen Zylinder zugeordnet sind. Es ist hierbei ein einziges Steuersystem vorgesehen, bei dem die Impulsgeneratoren gegebenenfalls moduliert werden, um eine Anpassung an die Drosseleinstellungen im Zusammenhang mit der Brennkraftmaschinendrehzahl und anderer Einflußgrößen zu erreichen. Figur ist ein vereinfachtes Blockschaltbild einer derartigen Kraftstoffeinspritz-Steuerschaltung.

Dieses in Figur 1 gezeigte Steuersystem, das detailliert in der US-PS 4 280 465 beschrieben ist, wird im allgemeinen für eine Zweitakt-Sechszylinder-Brennkraftmaschine mit 60° V-Anordnung verwendet. Hierbei werden die Einspritzeinrichtungen für die Zylinder #2, #3 und #4 gleichzeitig unter der Steuerung des Impulsausganges eines ersten Rechteckimpulsgenerators (nicht gezeigt) betätigt, während die restlichen Einspritzeinrichtungen (für die Zylinder #5, #6 und #1) gleichzeitig unter der

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Steuerung des Impulsausganges eines zweiten Rechteckimpulsgenerators (nicht gezeigt) betätigt werden. Die Bezugsgröße oder der Kurbelwinkel, auf den die Rechteckausgangsirapulse des ersten Rechteckimpulsgenerators synchronisiert sind, ist durch die Zündauslösung des Zylinders #1 bestimmt, während die zeitliche Steuerung der Impulse, die von dem zweiten Rechteckimpulsgenerator erzeugt werden, in ähnlicher Weise auf der Zündauslösung des Zylinders #4 basiert. Die tatsächliche Zeitdauer aller dieser erzeugten Impulse variiert in Abhängigkeit von der Amplitude eines Steuersignals, das beiden Rechteckimpulsgeneratoren zugeführt wird. Die in Figur 1 gezeigten Kraftstoffeinspritzeinrichtungen 10 stellen eine vereinfachte Darstellung von Kraftstoffeinspritzeinrichtungen eines derartigen Steuersystems zusammen mit der zugeordneten Schaltung dar, die zum Betreiben der Kraftstoffeinspritzeinrichtungen erforderlich ist.

Die Kraftstoffeinspritzeinrichtungen werden durch eine elektronische Steuerschaltung 20 gesteuert, die in Abhängigkeit von verschiedenen Eingangsparametern in Form von Analogspannungen arbeitet. Insbesondere detektiert und überwacht ein erster Sensor den Absolutladedruck, ein Drosselschalter wird verwendet, um den Drosselwinkel zu ermitteln und dritte und vierte Sensoren überwachen die Brennkraftmaschinendrehzahl und die Temperatur im Einlaßverteiler. Alle diese Parameter werden verwendet, um Steuersignale für die Kraftstoffeinspritzeinrichtung zu erzeugen. Auch ist in Figur 1 die Art und Weise gezeigt, mit der Kraftstoff den Kraftstoffeinspritzeinrichtungen, insbesondere unter Verwendung einer Kraftstoffpumpe 30 und eines damit verbundenen Kraftstofftanks 40, zugeführt wird. Auch ist ein Druckregler 50

gezeigt, der dazu dient, eine konstante Druckdifferenz an den Kraftstoffeinspritzeinrichtungen aufrecht zu erhalten, um einen gleichförmigen Kraftstoffdurchfluß zu gewährleisten.

Die Erfindung befaßt sich mit der Ausbildung eines elektronisch gesteuerten Kraftstoffeinspritzsystems, das gleich genau und zuverlässig wie das in Figur 1 gezeigte System arbeitet, das aber mit beträchtlich reduzierten Kosten herstellbar ist. Insbesondere hat sich ergeben, daß etwa 50 % der Kosten eines Kraftstoffeinspritz-Steuersystems der in Figur 1 gezeigten Bauform direkt im Zusammenhang mit dem Absolutladedruck-Meßgrössenumformer und der diesem zugeordneten Schaltung steht. Wenn man daher ein System schaffen würde, das in gleicher Weise genau arbeitet, aber ohne den Absolutladedruck als einen Eingangsparameter auskommt, so wäre ein solches System wesentlich billiger als die Bauform des in Figur 1 gezeigten Systems. Die Erfindung befaßt sich mit der Bereitstellung eines solchen elektronisch gesteuerten Kraftstoffeinspritzsystems, das eine Genauigkeit und Zuverlässigkeit bei der Steuerung des Kraftstoff Stroms zur zugeordneten Brennkraftmaschine hat, wobei dies aber ohne die überwachung des Absolutladedrucks möglich ist.

In Figur 2 ist ein Diagramm zur Verdeutlichung des Auspuffsdrucks des KraftstoffStroms in Relation zur Brennkraftmaschinendrehzahl gezeigt. Dieses Diagramm ist im allgemeinen repräsentativ für die Werte, die man bei einer typischen Schiffsbelastungskurve erhält, da die Brennkraftmaschinen, die mit dem angegebenen Kraftstoffeinspritzsystem betrieben werden sollen, insbesondere für die Anwendung bei Schiffen bestimmt ist. Es ist be-

kannt, daß die Höchstdrehzahl von Brennkraftmaschinen dieser angegebenen Bauform sich etwa auf 5600 Upm in der Nähe des Meeresspiegel und auf etwa 4000 Upm in einer Tiefe von 1066,80 m (3500 feet) beläuft. Aus dem Diagramm läßt sich daher ablesen, daß der Gegendruck bzw. Auspuffdruck mit zunehmender Tiefe abnimmt. Wenn der Brennkraftmaschinengegendruck bzw. Auspuffdruck zur Modulierung des Kraftstoffdrucks herangezogen wird, so würde der Kraftstoffdruck ebenfalls bei zunehmender Tiefe fallen. Eine solche Korrektur wäre in die geeignete Richtung gerichtet, wie dies durch die Kraftstofflußkurve in Figur 2 dargestellt ist.

Eine Teillastdrosselkorrektur ist auch durch das Diagramm in Figur 2 verdeutlicht, da die Brennkraftmaschinendrehzahl durch die Schiffsbelastung ersetzt werden kann. Wenn man beispielsweise eine bestimmte Geschwindigkeit bei einem beladenen Boot aufrechterhalten möchte, muß die Brennkraftmaschinenabgabeleistung erhöht werden und hierbei steigen auch der Kraftstoffluß und der Auspuff druck an.

In Figur 3 ist ein Blockdiagramm eines elektronischen Kraftstoffeinspritzsystems nach der Erfindung gezeigt. Insbesondere überwacht die elektronische Steuereinheit 20 nur drei Parameter, die Temperatur im Einlaßverteiler, den Drosselwinkel und die Brennkraftmaschinendrehzahl. Der Absolutladedruck wird nicht überwacht. Somit entfällt der teure Teil der in Figur 1 gezeigten Schaltung, die zuvor beschrieben worden ist. Die elektronische Steuerschaltung betreibt wie zuvor die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 10, die ihrerseits durch eine Kraftstoffpumpe 30 versorgt wird und mit einem zugeordneten Kraftstofftank 40 in Verbindung steht. Der Druckregler

arbeitet auch auf die gleiche Weise wie bei der Schaltung in Figur 1. Jedoch wird bei der Erfindung der Druckregler durch den Auspuffdruck moduliert und nicht nur durch den Atmosphärendruck moduliert, wie dies bei der Ausfuhrungsform nach Figur 1 der Fall ist. Der Druckregeier 50 ist im Handel erhältlich und wird beispielsweise von der Firma ROBERT BOSCH GMBH geliefert. Die Beschreibung der Arbeitsweise dieses Reglers kann daher entfallen. Durch eine Rückführungsanordnung der gezeigten Art moduliert der Gegendruck bzw. der Auspuffdruck den Druckregler derart/ daß ein linearer Zusammenhang zwischen dem Auspuffdruck und dem Kraftstoffdruck vorhanden ist. Hierdurch erhält man eine elektronische Kraftstoffeinspritz-Steuerschaltung/ die genau und zuverlässig arbeitet, bei der aber der teure, Absolutladedruck-Meßgrößenumformer und die zugeordnete Schaltung entfällt.

Claims

Mehrzylinder-Brennkraftmaschine mit elektronisch gesteuerter Kraftstoffeinspritzung

Patentansprüche

Mehrzylinder-Brennkraftmaschine mit einem elektronisch gesteuerten Kraftstoffeinspritzsystem, bei dem ein Impulsgenerator den zugeordneten Kraftstoffeinspritzeinrichtungen Kraftstoffeinspritz-Steuerimpulse mit einer zeitlichen Dauer in Abhängigkeit von der Brennkraftmaschinendrehzahl und anderer Einflußgrößen liefert, die die gewünschte Drosselklappeneinstellung und die Einlaßtemperatur umfassen, und bei dem eine Kraftstoffpumpe Kraftstoff von einem Tank zum Einlaß zur Versorgung der Kraftstoffeinspritzeinrichtungen fördert, um die zugeordneten Zylinder zu versorgen, und bei dem ein Druckregler dem Kraftstofftank zugeordnet ist, der eine konstante

Druckdifferenz an den Kraftstoffeinspritzeinrichtungen aufrecht erhält, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung vorgesehen ist, die den Auspuffdruck der Brennkraftmaschine überwacht, und ferner eine Einrichtung (50) vorgesehen ist, die auf die überwachungseinrichtung zur Änderung des Kraftstoffdruckes des der Brennkraftmaschine zugeführten Kraftstoffs in Abhängigkeit der Änderungen des Auspuffdruckes anspricht.
2. Mehrzylinder-Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein linearer Zusammenhang zwischen den Änderungen des Auspuffdruckes und den Änderungen des Kraftstoffsdruckes vorhanden ist.
3. Mehrzylinder-Brennkraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Uberwachungs- und Änderungseinrichtung den Druckregler (50) umfaßt.
4. Elektronisch gesteuertes Kraftstoffeinspritzsystem für eine Brennkraftmaschine, dadurch g e k e η η zeichnet, daß eine Einrichtung Kraftstoffeinspritzsteuerimpulse den zugeordneten Kraftstoffeinspritzeinrichtungen (10) liefert, daß eine Kraftstoffpumpe (30) Kraftstoff von einem Tank (40) zu den Kraftstoffeinspritzeinrichtungen (10) fördert, daß ein Druckregler (50) , der dem Kraftstofftank (40) zugeordnet ist, einen Differenzdruck an den Kraftstoffeinspritzeinrichtungen (10) aufrecht erhält, und daß eine Einrichtung den Auspuffdruck der Brennkraftmaschine an den Druckregler (50) anlegt, wobei der Differenzdruck an den Kraftstoffeinspritz-

einrichtungen (40) sich in Abhängigkeit von den Druckänderungen des Auspuffdruckes ändert.
5. Elektronisch gesteuertes Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein linearer Zusammenhang zwischen den Änderungen des Auspuffdrucks und den Änderungen der Druckdifferenz an den Kraftstoffeinspritzeinrichtungen (10) vorhanden ist.