ELECTRONICALLY CONTROLLED FUEL INJECTION DEVICE

Abstract: The electronically controlled fuel injection device for internal combustion engines comprises an electrically controlled fuel injection valve (2) arranged on the intake conduit (1), a device to effect a measurement in the intake conduit and an electronic control circuit (6) of which the input is connected to the measuring member and the output to the injection valve. There is provided an injection device without using a sensor in or traversing the intake conduit and an optimum adjustement of the mixture is provided, independently of the engine or wear parameters by using a measurement device comprised of an electro-optical spectrometer (7) which determines the composition of the air-fuel mixture sucked in by the engine. The electric output signals of the spectrometer, depending of the mixture composition, are compared with a predetermined order value in the electronic control circuit comprised of a comparison circuit.

Description: Elektronisch gesteuerte Kraftstoffeinspritzanlage Die Erfindung betrifft eine elektronisch gesteuerte Kraftstoffeinspritzanlage für gemischverdichtende, fremdzündende Verbrennungskraftmaschinen mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1. Bekannte Einspritzanlagen dieser Art bestehen im wesentlichen aus einem Ansaugrohr, das über den Einlassventilweg mit mindestens einer Brennkammer des Motors verbunden ist. Der Kraftstoff wird über ein elektronisch steuerbares Einspritzventil in das Ansaugrohr eingespritzt, wobei die Steuerung des Einspritzventiles mittels einer elektronischen Steuerschaltung vollzogen wird, die auf eine Messvorrichtung reagiert, die ihrerseits im Ansaugrohr angeordnet ist. Die Messvorrichtung ist als Hitzedraht ausgebildet, der stromgespeist auf einer ganz bestimmten Solltemperatur (ungefähr 2000C) gehalten wird. Durch den Luftstrom im Ansaugrohr wird von dem Hitzedraht Wärme abgeführt, so dass dieser zum Abkühlen tendiert. Um die Temperatur des Hitzedrahtes konstant zu regeln, ist in unmittelbarer Nähe des Hitzedrahtes oder an diesem ein Thermofühler angebracht, mit welchem die Temperatur des Hitzedrahtes gemessen wird. Die temperaturabhängige Spannung des Thermofühlers wird in die elektronische Regelschaltung eingegeben, die wiederum - abhängig von der Thermospannung - den durch den Hitzedraht fliessenden Strom so regelt, dass die Temperatur des Hitzedrahtes konstant auf der Solltemperatur gehalten wird. Je höher der Luftdurchsatz durch das Ansaugrohr ist, desto höher ist der Regelstrom, so dass der Regelstrom eine Bezugsgrösse für den Luftdurchsatz für das Ansaugrohr ist. Die elektronische Steuerschaltung regelt nun das Einspritzventil so, dass die dem Ansaugrohr zugeführte Kraftstoffmenge an die angesaugte Luftmenge angepasst und ein möglichst optimales Verbrennungsgemisch erzielt wird. Nachteilig an der bekannten Anlage ist, dass sich das im Ansaugkanal körperlich vorhandene Messorgan nachteilig auf die Strömungsverhältnisse im Ansaugrohr auswirkt und weiterhin ein Abgleich der Anlage von Zeit zu Zeit unumgänglich notwendig ist, da bei der bekannten Anlage nur einer der beiden Parameter Luftmenge/ Kraftstoffmenge, nämlich die Luftmenge gemessen wird. Der notwendige Abgleich wird in der Regel dadurch vollzogen, dass bei laufendem Motor der CO-Gehalt des Abgases gemessen wird und vom CO-Gehalt auf die Gemischzusammensetzung rückgeschlossen wird. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kraftstoffeinspritzanlage zu schaffen, die ohne in den Ansaugkanal hinein- oder durch diesen hindurchstehende Fühlelemente auskommt und durch unmittelbare und vollständige Messung der Gemischzusammensetzung eine von Motorparametern oder Verschleiss- und Verstellerscheinungen unabhängige optimale Gemischeinstellung gewährleistet. Die Erfindung wird dadurch gelöst, dass die Messvorrichtung ein elektro-optisches Spektrometer ist, welches das vom Motor angesaugte Kraftstoff-Luftgemisch auf seine Zusammensetzung (Kraftstoff - Luft) analysiert und die elektronische Schaltung eine an sich bekannte Vergleichschaltung ist, die die gemischabhängigen elektrischen Ausgangssignale des Spektrometers mit einem voreinstellbaren Sollwert vergleicht. Vorteilhaft an der Kraftstoffeinspritzanlage ist zunächst, dass das Ansaugsystem optimal strömungstechnisch gestaltet werden kann, da keine mechanischen Messorgane im Ansaugkanal notwendig sind. Die Lichtquelle des Spektrometers sowie das lichtempfindliche Element werden ausserhalb des Ansaugrohrquerschnittes angeordnet derart, dass der Lichtstrahl die Ansaugrohrwandung mittels Fenstern o.dgl. durchsetzt. Weiterhin vorteilhaft ist, dass die erfindungsgemässe Einspritzanlage für alle gemischverdichtenden Verbrennungskraftmaschinen ohne Abstimmarbeiten verwendbar ist. Es ist sogar möglich, ohne hohen technischen Aufwand bereits im Betrieb befindliche Verbrennungskraftmaschinen mit dieser spektralanalytisch gesteuerten Kraftstoffeinspritzanlage nachzurüsten. Im einfachsten Falle ist das Spektrometer mit einer schmalbandigen oder monochromatischen Lichtquelle versehen, deren Wellenlänge - beispielsweise durch Filterung - der Wellenlänge entspricht, die von einem optimal zusammengesetzten Kraftstoff-Luftgemisch ganz oder teilweise absorbiert wird. Als Sensor dient ein fotoelektrisches Bauteil, beispielsweise Fotoelement oder Fotodiode, deren spektrale Empfindlichkeit der gewählten Lichtwellenlänge angepasst ist. Es können Emissionsspektrometer sowie Extinktionsspektrometer Anwendung finden, es liegt auch im Rahmen der Erfindung, die Messung nephelometrisch oder colorimetrisch vorzunehmen, d.h. die "Tröpfchenmenge" oder die "Farbdichte" im Luft-Kraftstoffgemisch zu bestimmen und mittels dieser Grösse die Einspritzventilsteuerung vorzunehmen. Es liegt auch im Rahmen der Erfindung, in jeder der beiden Gemischkomponenten durch zwei Lichtstrahlen unterschiedlicher Wellenlänge Übergänge, Schwingungen oder Rotationen unterschiedlicher Moleküle oder Atome anzuregen und aus dem Verhältnis der beiden getrennt gemessenen Signale die jeweilige Gemischzusammensetzung zu ermitteln bzw. über das Einspritzventil zu regeln. Die Ansprüche 7 und 8 lehren Massnahmen, die zum Erzielen eines günstigen Signal-Rauschverhältnisses bei der Messung vorteilhaft sind und durch welche eine genaue Regelung des Kraftstoffgemisches erfolgen kann. Insbesondere duch die phasen- und/oder frequenzselektive "Lock-in-Technologie" können störende Motorvibrationssignale leicht aus dem Messignal eliminiert werden. Die Ansprüche 9 und 10 lehren weiterhin, das spektroskopisch ermittelte Grundsignal durch weitere Signale zu überlagern oder zu ergänzen, beispielsweise in der Kalt auf oder Leerlaufphase des Motors. Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Die Zeichnungsfigur zeigt in schematischer Darstellung ein Ansaugrohr mit Spektrometeranordnung und Einspritzventil sowie die Schaltungsanordnung. Die elektronisch gesteuerte Kraftstoffeinspritzanlage besteht im wesentlichen aus einem Ansaugrohr 1, an welchem in üblicher Weise seitlich ein elektronisches steuerbares Einspritzventil 2 angeordnet ist, welches mit der Kraftstoffleitung 3 verbunden ist. Durch den zugeführten Kraftstoff wird im Inneren des Ansaugrohres ein Benzin-Luftgemisch erzeugt, dessen Zusammensetzung von der Öffnungszeit des Einspritzventiles abhängig ist. Die Öffnungszeit des Einspritzven tils 2 wird über eine Steuerleitung 4 geregelt, die mit dem Ausgang 5 einer elektronischen Steuerschaltung 6 verbunden ist. Das Spektrometer 7 besteht im wesentlichen aus einer Lichtquelle 8 und einem der Lichtquelle im Strahlengang optisch nachgestellten Spektralfilter 9, welches nur Licht einer ganz bestimmten Wellenlänge durchlässt. Der Lichtstrahl 10 durchsetzt das Ansaugrohr rechtwinklig und trifft auf den auf der gegenüberliegenden Seite des Ansaugrohres 1 angeordneten lichtempfindlichen Detektor 11, welcher abhängig von der eingestrahlten Intensität ein elektrisches Spannunssignal erzeugt, welches über die Signalleitung 12 dem Signaleingang 13 der elektrischen Steuerschaltung 6 zugeführt wird. In der Steuer schaltung wird das vom Detektor erzeugte Signal mit einem einmal zu ermittelnden Sollwert verglichen, wobei abhängig von der Abweichung vom Soliwert die Öffnungszeit des Einspritzventiles über die Steuerleitung nachgeregelt (verlängert oder verkürzt) wird. Bezugszeichenliste 1 Ansaugrohr 2 Einspritzventil 3 Kraftstoffleitung 4 Steuerleitung 5 Ausgang 6 Steuerschaltung 7 Spektrometer 8 Lichtquelle 9 Spektralfilter 10 Lichtstrahl 11 Detektor 12 Signalleitung 13 Signaleingang

Claims: Ansprüche 1. Elektronisch gesteuerte Kraftstoffeinspritzanlage für gemischverdichtende, fremdzündende Verbrennungs kraftmaschinen mit - mindestens einem über den Einlassventilweg mit min destens einer Brennkammer der Maschine verbunde nen Ansaugrohr (1), - einem am Ansaugrohr angeordneten elektrisch steu erbaren Einspritzventil (2) zur Zuführung des Kraftstoffes, - einer im Ansaugrohr (,) wirksamen Messvorrichtung sowie - einer eingangsseitig mit dem Messorgan, ausgangs seitig mit dem Einspritzventil wirkverbundenen elektronischen Steuerschaltung (6), dadurch gekennzeichnet, dass - die Messvorrichtung ein elektro-optisches Spektro meter (7) ist, welches das vom Motor angesaugte Kraftstoff-Luftgemisch auf seine Zusammensetzung (Kraftstoff - Luft) analysiert und - die elektrische Steuerschaltung (6) eine Ver gleichsschaltung ist, die die gemischabhängigen elektrischen Ausgangssignale des Spektrometers (7) mit einem voreinstellbaren Sollwert ver gleicht. 2. Einspritzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Spektrometer (7) ein Emissionsspektrometer mit schmalbandiger oder monochromatischer Lichtquel le (8) ist. 3. Einspritzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Spektrometer (7) ein Extinktionsspektrome ter ist. 4. Einspritzanlage nach einem oder mehreren der vorher gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtstrahl (10) des Spektrometers (7) das Ansaugrohr (1) etwa rechtwinklig durchsetzt. 5. Einspritzanlage nach einem oder mehreren der vorher gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtstrahl (10) des Spektrometers (7) das Ansaugrohr (1) in spitzem Winkel zur Rohrachse durchsetzt. 6. Einspritzanlage nach einem oder mehreren der vorher gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Lichtstrahlen (10) unterschiedlicher Wel lenlänge zur Anregung unterschiedlicher Atom-/Mole külarten das Ansaugrohr (1) durchsetzen. 7. Einspritzanlage nach einem oder mehreren der vorher gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (8) als gepulste Lichtquelle hoher Leistung ausgebildet ist. 8. Einspritzanlage nach einem oder mehreren der vorher gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messung phasen- und/oder frequenzselektiv erfolgt. 9. Einspritzanlage nach einem oder mehreren der vorher gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuerschaltung (6) weitere Motorparameter zur Steuerung des/der Einspritzventi le (2) heranzieht. 10. Einspritzanlage nach einem oder mehreren der vor hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangssignal der elektronischen Steuer schaltung (6) während der Start- und Leerlaufphase durch weitere Signale überlagert wird.

Inventors: BAUSE, ROLAND
Applicants: BAUSE, ROLAND
Application year: 1982
Main classification: F02D5
IPC codes: F02D41, F02D33