DE2227541B2

DE2227541B2 - Elektronisches Brennstoffsteuersystem für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE2227541B2
Application number: DE2227541A
Authority: DE
Inventors: Junuthula N. Horseheads N.Y. Reddy (V.St.A.)
Original assignee: Bendix Corp
Current assignee: Bendix Corp
Priority date: 1971-06-30
Filing date: 1972-06-07
Publication date: 1980-03-13
Also published as: CA941488A; FR2144407A5; DE2227541C3; AU4333972A; DE2227541A1; US3822677A; JPS5435256B1; AU461616B2; GB1330811A; IT959982B

Description

Die Erfindung betrifft ein elektronisches Brennstoffsteuersystem für eine Brennkraftmaschine, bestehend aus einer Einspritzventilvorrichtung, einer elektrisch erregbaren Brennstoffpumpvorrichtung, die einer Brennstoffquelle zugeordnet ist, um Brennstoff unter Druck der Einspritzventilvorrichtung zuzuführen, wobei die erregbare Brennstoffpumpe eii;e mittlere Durchsatzkapazität aufweist die proportional zu einer mittleren Erregung ist, weiter aus Abtastereinrichtungen zum Abtasten der Betriebsparameter der Maschine, aus einer Steuereinrichtung, die auf die Abtaster anspricht und die Brennstoffaniorderung der Maschine bestimmt und Ausgangsimpulse erzeugt deren Dauer kennzeichnend für die Brennstoffanforderung der Maschine sind, wobei die Einspritzventilvorrichtung auf die Ausgangsimpulse der Steuereinrichtung anspricht um der Maschine Brennstoffmengen zuzuführen, die proportional zur Impulsdauer sind, aus einer Steuerschaltung für die Brennstoffpumpe, welche die Ausgangsimpulse der Steuereinrichtung empfängt und die einen Transistor-Schalterkreis enthält und die während des Empfangs eines Ausgangsimpulses die Brennstoffpumpvorrichtung entsprechend einem maximalen Wert erregt

Aus der DE-OS 20 25 103 ist ein elektronisches Brennstoffsteuersystem für eine Brennkraftmaschine bekannt bei dem auch eine Steuerschaltung für die Brennstoffpumpe vorgesehen ist, wobei die Steuerschaltung für die Brennstoffpumpe von einer Steuereinrichtung gespeist wird. Gemäß einer Ausführungsform wird die Brennstoffpumpe mittels eines Elektromotors angetrieben, der über eine elektronische Regelvorrichtung gespeist wird, die die Drehzahl des Elektromotors und damit die Fördermenge der Brennstoffpumpe in Abhängigkeit von der Frequenz der Einspritzungen, d. h. in Abhängigkeit von der Drehzahl der Brennkraftmaschine sowie in Abhängigkeit von der Dauer der Einspritzungen und damit in Abhängigkeit von der Belastung der Brennkraftmaschine verändert. Hierzu ist in Reihe mit dem Schaltkreis zur Speisung des Elektromotors ein Transistor vorgesehen, dessen Basis mit dem Kollektor eines anderen Transistors verbunden ist, der mit seinem Emitter mit Masse und mit seiner Basis über einen Eingang der Regelvorrichtung mit der genannten Steuereinrichtung verbunden ist. Die Funktion dieser Schaltungsanordnung ist folgende:

Die unter Zwischenschaltung eines Verteilers den Einspritzdüsen zugeführten positiven Rechtecksignale zur Steuerung der Einspritzung werden der Basis des genannten anderen Transistors zugeführt der dadurch jedesmal leitend wird, wenn ein Signa¹ angelegt wird und der auch für die Dauer dieses Signals leitend bleibt. Hierdurch wird bewirkt daß der erstgenannte Transistör mit demselben Rhythmus leitend wird, so daß der Elektromotor Stromimpulse empfängt. Dieser Elektromotor wird dabei von einem Strom durchflossen, der im Mittel dem Integral dieser Impulse entspricht, so daß sich der Motor mit einer Drehzahl dreht, die diesem Mittelwert des Stromes entsprechen. Die dem Elektromotor zugeführten Stromimpulse besitzen zwar eine schräg verlaufende Rückflanke, doch ist diese schräg verlaufende Rückflanke durch den Schaltungsaufbau bedingt. Die Stromimpulse sind ferner durch Zeitintervalle vollständig voneinander getrennt.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, ein elektronisches Brennstoffsteuersystem für eine Brennkraftmaschine der eingangs definierten Art zu schaffen, welches die Möglichkeit

b5 bietet, eine Brennstoffpumpe mit vergleichsweise geringer Leistung zu verwenden, wobei dennoch ein ausreichend hoher Druck für die Brennstoffzufuhr realisierbar sein soll und eine erhöhte Brennstoffdurch-

satzmenge erreicht wird.

Ausgehend von dem elektronischen Brennstoffsteuersystem der eingangs definierten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelob;, daß die Steuerschaltung einen Schaltungsabschnitt aufweist um allmählich die Erregung der Brennstoffpumpvorrichtung während des Zeitintervalls zwischen aufeinanderfolgenden Ausgangsimpulsen zu reduzieren.

Durch die Realisierung dieser Arbeitskennlinie für die Brennstoffpumpe wird der Vorteil erreicht, daß die Brennstoffpumpe nicht intermittierend betrieben wird, sondern auf einen allmählichen Leistungsabfall ein plötzlicher Leistungsanstieg folgt Durch diese Betriebsweise wird einerseits die Brennstoffpumpe geschont d h. es wird eine längere Lebensdauer für die betreffende Brennstoffpumpe erreicht und zum anderen braucht auch die maximale Leistung der Brennstoffpumpe nicht so hoch zu sein wie vergleichsweise bei dem genannten bekannten System.

Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen 2 und 3.

Weitere Vorteile der Erfindung und diese weiter ausbildende Einzelheiten ergeben sich aus der nun folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Hinweis auf die Zeichnung. Es zeigt

Fig. 1 ein elektronisches Brennstoffsteuersyst^m für eine Brennkraftmaschine, wobei die Steuerschaltung für die Brennstoffpumpe nach der vorliegenden Erfindung zur Anwendung gelangt

F i g. 2 eine bevorzugte Ausführungsform der Steuerschaltung für die Brennstoffpumpe nach F i g. 1, und

F i g. 3 eine Spannungsausgangskurve gegenüber der Zeit aufgetragen, und zwar für die Schaltung gemäß Fig. 2.

In Fig. 1 ist ein elektronisches Brennstoffsteuersystem mit der Steuerschaltung für die Brennstoffpumpe nach der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Das System besteht aus einer Steuereinrichtung 10, einem Ansaugrohr-Druckabtaster 12; einem Temperaturabtaster 14, einer Zeitsteuereinrichtung 16 und aus verschiedenen weiteren Parameter-Abtastern, die mit 18 bezeichnet sind Der Ansaugrohr-Druckabtaster 12 und die zugeordneten weiteren Abtaster 18 sind an einem Drosselkörper 20 angeordnet Der Ausgang der Steuereinrichtung W ist an ein elektromagnetisches Einspritzventilteil. 22gekoppelt, welches im Ansaugrohr 24 montiert ist unrt so angeordnet ist um Brennstoff aus dem Brennstofftank 2& über die Brennstoffpumpe 28 und über geeignete Brennstoffleitungen 30 einer Verbrennungskammer 32 einer Brennkraftmaschine (nicht weiter gezeigt) zuzuführen. Während das Einspritzventüteft 22 bei diesem Ausführungsbeispiel einen Brennstoffsprühstrahl in ein geöffnetes Einlaßventil 34 abgibt so sei hervorgehoben, daß diese Ausführung nur als Beispiel dient und daß auch andere Abgabeanordnungen verwendet werden können, die bekannt sind Darüber hinaus ist auf dem Gebiet der elektronischen Brennstoffeinspritzung gut bekannt, daß die Steuereinrichtung IO eine Einspritzventileinrichtung, die aus einem oder mehreren Einspritzventilteilen 22 besteht steuern kann, die dann einzeln oder in Gruppen aus verschiedenen Teilen betätigt werden können und ebenso aufeinanderfolgend, jedoch auch gleichzeitig betätigt werden können. Die Steuereinrichtung 10 wird hier durch eine Batterie 36 gespeist, Ae die Fahrzeugbatterie und/oder das Fahrzeugbatterieladesystem oder eine getrennte Hilfsbatterie sein kann.

Gemäß F ig. 1 wird die Brennstoffpumpe 28 durch die Steuerschaltung 38 für die Brennstoffpumpe gesteuert und diese Steuerschaltung empfängt von der elektronischen Steuereinheit 10 ein Eingangssignal. Das Signal, welches die Steuerschaltung 38 für die Brennstoffpumpe empfängt kann z. B. das gleiche Signal sein, welches für das Einspritzventilteil 22 vorgesehen wird In solchen Systemen, bei denen eine Vielzahl von Einspritzventilen aufeinanderfolgend, entweder einzeln oder in Gruppen, erregt werden, um die gesamte Brennstoftanforderung für die Brennkraftmaschine vorzusehen, kann die Steuerschaltung 38 als Eingangsgröße jedes Ausgangssignal der Steuereinrichtung entweder von einem gemeinsamen Punkt innerhalb der Steuereinrichtung 10 empfangen, wenn ein solches Signal zur Verfugung steht, oder über eine geeignete Eingangskopplung von jeder der Einspritzventilteile 22, die aufeinanderfolgend erregt werden.

In Fig.2 ist die Steuerschaltung 38 für die

■jo Brennstoffpumpe von F i g. 1 in einem bevorzugten elektrischen Schaltschema veranschaulicht Die Schaltung besteht aus einem Eingangstransistor 40, einer elektrischen Energiespeichereinrichtung 42 in Form eines Kondensators, einer Ausgangstransistoranordnung 44, einem Steuertransistor 46 für die Entladung der elektrischen Energie und einem Verbraucherwiderstand 47. Die Basis des Transistors 46 ist über eine konstante Spannungsabfallvorrichtung 48 mit Masse verbunden, wobei diese Vorrichtung aus einer Vielzahl von Dioden besteht und ist ebenso über einen Widerstand 50 mit dem positiven Pol (B+) der Stromversorgung verbunden. Der Widerstand 50 und die Spannungsabfallvorrichtung 48 arbeiten zusammen, um an der Basis des Transistors 46 eine feste Spannung oder Spannungspo-

)5 tential vorzusehen. Diese feste Spannung hält den Transistor 46 im leitenden Zustand, so daß ein fester Strom durch den Widerstand 47 fließen kann. Hierdurch wird von dem Kondensator 42 in einer festen Folge abgezogen, wann immer der Transistor 40 nichtleitend ist.

Die Ausgangstransistoranordnuug 44 besteht aus einem ersten Transistor 52, der in Form einer Signalverstärkungsemrichtung arbeitet, und aus einem zweiten Transistor 54, der als Leistungstransistor arbeitet. Für den Fall, daß ein geeigneter Leistungstransistor mit der erforderlichen Signalverstärkung zur Verfugung steht, kann die Ausgangstransistoranordnung 44 aus nur einem Transistor bestehen. Der Emitter des Leistungstransistors 54 sieht ein Ausgangssignal über den Ausgangsanschluß V₀ vor. Die an diesem Ausgangsanschluß erscheinende Spannung entspricht der Spannung über dem Kondensator 42, weniger dem Emitter-Basisspannungsabfall der Transistoren 52 und 54.

Die Basis des Transistors 40 ist über einen Eingangswiderstand 56, eine Eingangsdiode 58 und einen Eingangsanschluß 60 an eine geeignete Triggerimpulsquelle gekoppelt, die sich innerhalb der elektronischen Steuereinrichtung 10 befindet. Bei Systemen, bei

t,o denen die Einspritzung von allen Zylindern im wesentlichen gleichzeitig erfolgt kann diese Eingangsgröße von einer der Einspritzventilvorrichtungen stammen, oder bei Systemen, bei denen die Einspritzventile aufeinanderfolgend erregt werden, kann der

_b5 Eingangsanschluß 60 an denjenigen Abschnitt der elektronischen Steuereinrichtung angeschlossen sein, in welchem die Einspritzimpulsbreite errechnet wird. Bei solchen Systemen, bei denen eine Vielzahl von

Einspritzventilen aufeinanderfolgend erregt werden, kann eine alternative Anordnung verwendet werden, wobei eine Vielzahl von Dioden parallel geschaltet sind und die Kathode jeder Diode an ein geeignetes Einspritzventil 22 angeschlossen ist und die Anode jeder Diode mit dem Eingangswiderstand 56 verbunden ist. Der Lastwiderstand 62 ist zwischen dem Emitter des Transistors 40 und dem positiven Pol (B+) der Stromversorgung geschaltet. Der Ausgangsanschluß V₀ kann an irgendeine geeignete Brennstoffpumpe angeschlossen sein, deren Strömungskapazität proportional zu dem Betrag einss angelegten Erregersignals ist.

Nach dem Empfang eines Triggersignals am Eingangsanschluß 60, welches Signal bei diesem Ausführungsbeispiel den Anschluß 60 auf Masse oder auf ein gemeinsames niedriges Potential bringt, fängt der Transistor 40 zu leiten an, und es fließt Strom in dem Kondensator 42, und zwar relativ schnell, so daß der Kondensator 42 im wesentlichen auf den Wert der positiven Versorgungsspannung (B+) aufgeladen wird. Der Transistor 46 ist in den leitenden Zustand vorgespannt, und es fließt demnach durch diesen ein Strom. Nach dem Ende des Triggersignals am Anschluß 60 wird der Transistor 40 ausgeschaltet, und die Spannung über dem Kondensator 42 fängt an abzunehmen, und zwar auf Grund der Entladung derselben über den Transistor 46. Die über dem Kondensator 42 erscheinende Spannung wird über den Emitter-Basisübergang des Transistors 52 geleitet und ebenso über den Emitter-Basisübergang des Transistors 54 zum Ausgangsanschluß V₀.

In Fig. 3 ist eine graphische Darstellung der Ausgangsspannung, aufgetragen gegenüber der Zeit, veranschaulicht. Die aufgetragene Spannung ist diejenige, die am Ausgangsanschluß V₀ von F i g. 2 erscheint. In der graphischen Darstellung gemäß F i g. 3 ist auch eine Kurve gezeigt, die kennzeichnend für die Triggerfrequenz ist. Der als eine Triggerdauer bezeichnete Zeitintervall entspricht der Zeit, die für einen vollständigen Maschinenzyklus, geteilt durch die gesamte Anzahl der diskreten Einspritzungen, erforderlich ist, und der während dieser Zeitperiode auftreten muß. Auf der vertikalen Achse dieser graphischen Darstellung ist auch der Wert eingezeichnet, welcher die positive Versorgungsspannung (B+) kennzeichnet, und ebenso ein zweiter mit V₁ bezeichneter Wert. Während eines Zeitintervalls T entsprechend 0 bis fi wurde ein Einspritzimpuls durch die elektronische Steuereinrichtung 10 erzeugt, und dieser geeignete Impuls wurde am Anschluß 60 empfangen. Wie zuvor erwähnt, hat sich der Kondensator 42 auf einen Wert aufgeladen, der nahe bei dem positiven Versorgungsspannungswert (B+) liegt, und dieser Wert bleibt während des Zeitintervalls des Empfangens des Einspritzbefehls am Anschluß 60 konstant Zum Zeitpunkt /1 endet der Einspritzbefehl und die über dem Kondensator 42 erscheinende Spannung beginnt abzufallen, und zwar auf Grund des Stromflusses durch den Transistor 46. Hierdurch wird bewirkt, daß die am Ausgangsanschluß V₀ erscheinende Spannung linear von einem maximalen konstanten Wert auf den mit Vl bezeichneten Wert abfällt. Dieser Wert ist eine Funktion des Stromflusses durch den Transistor 46, der aus dem Kondensator 42 stammt, und ebenso eine Funktion des Zeitintervalls von fi bis f2. Der Zeitpunkt f₂ entspricht dann dem nächsten Triggerzyklus der Fahrzeugmaschine. Wie man erkennt, nimmt die mittlere Spannung, die am Ausgangsanschluß Vo erscheint und daher die mittlere Erregung, die zum Treiben der Brennstoffpumpe 28 zur Verfügung steht, mit zunehmender Impulsbreite zu (Impulsbreite T=O bis zum Zeitpunkt /1) und auch mit zunehmender Umdrehungszahl der Maschine zu, welches einer Abnahme des Zeitintervalls von 0 bis fc entsprechen kann. Somit empfängt in beiden Situationen, bei denen eine erhöhte Brennstoffabgabe an die Maschine erforderlich ist, die Brennstoffpumpe 28 zusätzlich elektrische Energie, und zwar zusätzlich zu derjenigen, die normal empfangen wird, und sie pumpt daher mit einer größeren mittleren Kapazität, um die Bedürfnisse der zugeordneten Maschine zu befriedigen.

Es läßt sich erkennen, daß durch die vorliegende Erfindung die eingangs definierte Aufgabe gelöst wird. Es sei jedoch hervorgehoben, daß die zuvor beschriebene Ausführungsform nur als Beispiel zu gelten hat und daß eine Reihe von Abwandlungen und Änderungen vorgenommen werden können, ohne dabei den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Zum Beispiel können die verschiedenen elektronischen Vorrichtungen, die elektrische Polarität und der Typ der Energiespeichervorrichtung von einem Fachmann abgeändert bzw. umgestaltet werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Elektronisches Brennstoffsteuersystem für eine Brennkraftmaschine, bestehend aus einer Einspritzventilvorrichtung, einer elektrisch erregbaren Brennstoffpumpvorrichtung, die einer Brennstoffquelle zugeordnet ist, um Brennstoff unter Druck der Einspritzventilvorrichtung zuzuführen, wobei die erregbare Brennstoffpumpe eine mittlere Durchsatzkapazität aufweist, die proportional zu einer mittleren Erregung ist, weiter aus Abtasteinrichtungen zum Abtasten der Betriebsparameter der Maschine, aus einer Steuereinrichtung, die auf die Abtaster anspricht und die Brennstoffanforderung der Maschine bestimmt und Ausgangsimpulse erzeugt, deren Dauer kennzeichnend für die Brennstoffanforderung der Maschine sind, wobei die Einspritzventilvorrichtung auf die Ausgangsimpulse der Steuereinrichtung anspricht, um der Maschine Brennstoffmengen zuzuführen, die proportional zur Impulsdauer sind, aus einer Steuerschaltung für die Brennstoffpumpe, welche die Ausgangsimpulse der Steuereinrichtung empfängt und die einen Transistor-Schalterkreis enthält und die während des Empfangs eines Ausgangsimpulses die 3rennstoffvorrichtung entsprechend einem maximalen Wert erregt, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (38) einen Schaltungsabschnitt (46-50) aufweist, um allmählich die Erregung der Brennstoffpumpvorrichtung (28) während des Zeitintervalls zwischen aufeinanderfolgenden Ausgangsimpulsen zu reduzieren.

2. System nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der Transistor-Schalterkreis (40, 42) einen Schalttransistor (40) enthält, der in Reihe mit einer elektrischen Energiespeichereinrichtung (42); an eine elektrische Stromversorgungsquelle geschaltet ist, daß der Schalttransistor (40) die elektrische Energiespeichervorrichtung (42) auf einen maximalen Energiewert auflädt wenn, der Schalttransistor durch die Ausgangsimpulse betätigt wird, daß der Schaltungsabschnitt für die allmähliche Reduzierung der Erregung an die Energiespeichervorrichtung (42); angeschaltet ist und die in dieser gespeicherte Energie während des Intervalls zwischen aufeinanderfolgenden Ausgangsimpulsen allmählich abbaut, und daß die Steuerschaltung (38) für die Brennstoffpumpvorrichtung einen transistorisierten Ausgangskreis (44) aufweist, der an die Energiespeichervorrichtung (42) angeschlossen ist und der den momentanen Energiewert der elektrischen Speichervorrichtung (42) zur Brennstoffpumpvorrichtung (28) überträgt

3. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Energiespeichervorrichtung (42) aus einem Kondensator besteht und daß der Schaltungsabschnitt (46—50) aus einem den Kondensator mit konstantem Strom entladenden Netzwerk besteht.