DE1125719B

DE1125719B - Einspritzanlage fuer Brennkraftmaschinen, insbesondere von Kraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE1125719B
Application number: DEB46100A
Authority: DE
Inventors: Kurt Paule; Dr Heinrich Knapp
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1957-09-18
Filing date: 1957-09-18
Publication date: 1962-03-15
Also published as: CH362569A; BE571257A; FR1197559A; US3051152A; GB892487A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kraftstoffeinspritzanlage für Brennkraftmaschinen, insbesondere von Kraftfahrzeugen, die wenigstens eine elektromagnetisch betätigbare, an die Brennkraftmaschine anschließbare Spritzeinrichtung sowie eine monostabile Kippeinrichtung zur Erzeugung von impulsförmigen Versorgungsströmen für die Spritzeinrichtung enthält und deren Einspritzmenge durch ein aus einem Widerstand und einem Kondensator gebildetes Zeitglied in der Kippeinrichtung bestimmt wird.

Es sind bereits Einspritzanlagen dieser Art bekanntgeworden, bei denen die Öffnungszeit eines unter gleichbleibendem Kraftstoffdruck stehenden Magnetventils durch die Entladezeitkonstante eines Zeitgliedes aus einem unveränderbaren Kondensator und einem diesem parallel geschalteten, im Ansaugluftkanal der Brennkraftmaschine angeordneten, belastungsabhängig verstellten Entladewiderstand bestimmt wird. Diese Einrichtungen ergeben eine gute Annäherung an die zur Erzielung des stöchiometrischen Kraftstoff-Luft-Verhältnisses erforderlichen Brennstoffmengen, die je Hub der Brennkraftmaschine zusammen mit der erforderlichen Luftmenge in den oder die Arbeitszylinder der Brennkraftmaschine gelangen müssen.

Im Gegensatz zu Einspritzanlagen, bei welchen der jeweils angesaugten Verbrennungsluftmenge die zugehörige Kraftstoffmenge mittelbar zugemessen wird, bezieht sich die Erfindung auf solche Anlagen der einleitend genannten Art, bei welchen bei zunehmender Maschinendrehzahl die Einspritzmenge unmittelbar verringert, bei Zunahme der geforderten Belastung (mehr und mehr niedergedrückter Fahrer-Fußhebel) jedoch unmittelbar erhöht wird.

Ein erstes Merkmal der Erfindung sieht vor, daß das Zeitglied an eine Stromquelle angeschlossen ist, deren Spannung sich derart drehzahl- und belastungsabhängig ändert, daß bei zunehmender Maschinendrehzahl die Spannung abnimmt, hingegen bei Zunahme der geforderten, je Arbeitshub einzuspritzenden Kraftstoffmenge — z. B. als Folge des mehr und mehr niedergedrückten Fahrerpedals -·- zunimmt. Durch die genannte Spannungsänderung ergibt sich eine jeweils verschieden hohe Aufladung des Kondensators des Zeitgliedes und damit auch eine Änderung der Spritzzeit und somit der eingespritzten Kraftstoffmenge.

Während durch das Niederdrücken des Pedals also die Kraftstoffmenge erhöht wird, wirkt die drehzahlgeregelte Spannungsänderung dem entgegen, und zwar durch Überlagerung derart, daß sich die in Fig. 2 der Zeichnung dargestellten sieben unteren Einspritzanlage für Brennkraftmaschinen, insbesondere von Kraftfahrzeugen

Anmelder:

Robert Bosch G. m. b. H.,
Stuttgart W, Breitscheidstr. 4

Kurt Paule, Stuttgart-Obertürkheim, und

Dr. Heinrich Knapp, Stuttgart,
sind als Erfinder genannt worden

Kurven ergeben. Die einzelnen Kurven der Schar gelten für unterschiedliche Drosselklappenstellungen von 2,5 bis 60° und für entsprechend unterschiedliche Stellungen des Fahrerpedals. Die obere Kurve (Vollast; 80°-öffnung) gehorcht einem anderen Gesetz als die sieben unteren Kurven, wobei es Aufgabe eines zweiten Merkmals der Erfindung ist, dieses Gesetz zu verwirklichen. Ohne dieses wäre es nicht ohne weiteres möglich, bei Vollastbetrieb die im mittleren und oberen Drehzahlbereich erforderlichen Kraftstoffmengen so zu bestimmen, daß sich das geforderte stöchiometrische Verhältnis einstellt. Bei Vollastbetrieb ist es nämlich erforderlich, daß die je Arbeitshub einzuspritzende Kraftstoffmenge im Gegensatz zum Teillastbetrieb annähernd proportional mit der Drehzahl ansteigt, im mittleren Drehzahlbereich ein flaches Maximum erreicht und erst im oberen Drehzahlbereich abnimmt. Es ist daher bei voller Drosselöffnung (ζ. B. 80°-öffnung) ein Verlauf der Spritzmengen in Abhängigkeit von der Drehzahl zu fordern, wie dies in der oberen Kurve der Fig. 2 dargestellt ist. Während sich also im unteren Belastungs- sowie im Teillastbereich die Spannung der Stromquelle, an welche das Zeitglied angeschlossen ist, bei zunehmender Drehzahl verringert, besteht bei der Erfindung die Aufgabe, diese Drehzahlabhängigkeit bei Vollast dahingehend zu variieren, daß im unteren Drehzahlbereich bei zunehmender Drehzahl die Kraftstoffmenge zunimmt statt abnimmt, wobei die Abnahme der Kraftstoffmengen erst im oberen Drehzahlbereich erfolgt. Ein solcher Verlauf der n-M-Kurve (vgl. Fig. 2, 80°-Drosselöffnung) wird gemäß einem zweiten Merkmal der Erfindung dadurch verwirklicht,

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daß bei voller bzw. hoher Belastung der Maschine, fließt, dessen Stärke über einem zum Einziehen des z. B. bei Drosselklappenöffnungen über 60°, wirksam Magnetkerns 36 in die Wicklung 34 und damit zum werdende Einrichtungen vorgesehen sind, welche zu- Abheben des Ventilkegels 35 von seiner Sitzfläche sätzlich zu den genannten Steuerspannungen eine im ausreichenden Wert liegt, gelangt Kraftstoff durch die unteren Drehzahlbereich zunehmende und im höheren 5 Düse 32 in den Ansaugtrichter 31 und vermischt sich Drehzahlbereich wieder abnehmende Überlagerungs- dort mit der durch den Trichter 31 in das Ansaugspannung erzeugen. rohr 30 gelangenden Ansaugluft der Brennkraft-

Diese sich überlagernde Spannung kann bei Ver- maschine. Je langer der Ventilkegel 35 von seinem

Wendung eines Wechselstromgenerators beispiels- Sitz auf der Düsenöffnung abgehoben wird, um so

weise von dessen zweiter Wicklung erzeugt werden, io mehr Kraftstoff gelangt aus dem Einspritzventil in

welche mit steigender Drehzahl eine wachsende das Ansaugrohr 30.

Gegenspannung liefert, wobei die gelieferte Spannung Zur Betätigung des Einspritzventils und zur Redurch nichtlineare Widerstände oder frequenz- gelung der eingespritzten Kraftstoffmenge in Ababhängige Schaltmittel im oberen Drehzahlbereich hängigkeit von den jeweiligen Betriebsbedingungen wieder abgebaut wird. 15 der Brennkraftmaschine dient die im folgenden näher

Die Erfindung ist nicht in dem erstgenannten oder beschriebene elektrische Einrichtung,

zweiten Merkmal als solchem zu sehen, wohl aber in Diese besteht im wesentlichen aus zwei mono-

der Vereinigung dieser Merkmale bei einer Einspritz- stabilen Kippeinrichtungen, die in der Zeichnung

anlage der einleitend beschriebenen Art. durch unterbrochene Linien 40 und 41 umrahmt

In der Zeichnung sind als Ausführungsbeispiele 20 sind. Jede dieser Kippeinrichtungen ist dazu bestimmt,

elektrische Einspritzanlagen für eine mit Fremd- einen in seiner Länge veränderbaren Stromimpuls zu

zündung arbeitende Brennkraftmaschine dargestellt: liefern, und kehrt selbsttätig in ihren Ruhezustand

Fig. 1 zeigt ein Schaltbild einer Einspritzanlage, zurück, nachdem sie durch einen Steuerimpuls in ihre

Fig. 2 ein Schaubild der von dieser Anlage ge- unstabile Kipplage gebracht worden ist. Während des

lieferten Einspritzmengen; in 25 unstabilen Zustandes der Kippeinrichtungen ist das

Fig. 3 und 4 sind zwei weitere Schaubilder zur Er- Einspritzventil geöffnet. Seine jeweilige Dauer be-

klärung der Wirkungsweise der Anlage nach Fig. 1 stimmt daher die eingespritzte Kraftstoffmenge. Er

dargestellt; kann nur so lange aufrechterhalten werden, bis das

Fig. 5 und 6 zeigen Ausschnitte aus Schaltbildern in jeder Kippvorrichtung vorhandene, aus einem im

von zwei anderen Einspritzanlagen. 30 Ruhezustand geladenen Kondensator und einem

Die mit 10 bezeichnete Vierzylinder-Brennkraft- diesem parallel geschalteten Widerstand bestehende maschine treibt mit Nockenwellendrehzahl die Ver- Zeitglied sich entladen hat. Die mit 40 bezeichnete teilerwelle 11 einer Hochspannungszündanlage an. Kippeinrichtung dient der Regelung der Einspritz-Auf der Verteilerwelle sitzt eine umlaufende Ver- menge in Abhängigkeit von der Drehzahl der Brennteilerelektrode 12, der vier feststehende Elektroden 35 kraftmaschine, während die andere, mit41 angedeutete 13, 14, 15, 16 zugeordnet sind. Jede der Verteiler- Einrichtung einen sich an den von der Kippeinrichelektroden ist über ein Zündkabel an eine der Zünd- tung 40 gelieferten Impuls anschließenden zweiten kerzen 17 der Brennkraftmaschine angeschlossen. Impuls liefert, der im wesentlichen nur bei kalter Um die Übersichtlichkeit der Zeichnung zu wahren, Brennkraftmaschine wirksam wird und dann die Einist nur das von der Elektrode 13 zu einer der vier 40 spritzdauer verlängert.
Zündkerzen 17 führende Zündkabel 18 dargestellt. Die Regeleinrichtung 40 arbeitet an einer für die

An einer Batterie 20 von 12 V liegt die Primär- beiden Kippeinrichtungen und einen nachfolgenden wicklung 21 einer Zündspule, die auf ihrem Eisen- Leistungstransistor T₅ gemeinsamen Pluspol 42, die kern 22 eine ebenfalls an die Batterie angeschlossene mit der Plusklemme der zum Betrieb der Hochspan-Hochspannungswicklung 24 trägt. Der Primärwick- 45 nungszündanlage erforderlichen Batterie 20 verbunden lung 21 wird Strom aus der Batterie zugeführt, wenn ist. Die gemeinsame Masseleitung 43 liegt an der der mit der Verteilerwelle 11 umlaufende Unter- MinusHemme der Batterie 20. Die Steuerung der brechernocken 25 der Zündanlage den Unterbrecher- Regeleinrichtung erfolgt im Takt der Drehzahl der arm 26 gegen seinen mit Masse verbundenen Fest- Brennkraftmaschine durch einen auf der Verteilerkontakt 27 drückt. So oft sich der Unterbrecherarm 50 welle 11 befestigten Nocken N und einen mit diesem 26 vom Festkontakt 27 abhebt und dabei den über zusammenarbeitenden Schaltarm eines Schalters S, die Primärwicklung 21 der Zündspule fließenden der in Reihe mit einem Widerstand 51 von etwa Batteriestrom unterbricht, wird in der an die um- 20 kOhm zwischen die Plusleitung 42 und die Masselaufende Verteilerelektrode angeschlossenen Hoch- leitung 43 eingeschaltet ist. Zwischen dem Schalter Spannungswicklung 24 eine Zündspannung induziert, 55 und dem Widerstand 51 zweigt ein Koppelkondendie je nach der Stellung des Verteilerarms 12 einer sator 52 ab, an dem ein Widerstand 53 und eine der vier Zündkerzen zugeführt wird. Germaniumdiode 54 mit einer ihrer beiden Elektroden

In den an das Ansaugrohr 30 der Brennkraft- angeschlossen sind. Die andere Elektrode der Diode maschine angeschlossenen Lufttrichter 31 mündet die ist mit der Basis eines zur Kippeinrichtung 40 geEinspritzdüse 32 eines elektromagnetisch betätigten ⁶° hörenden Transistors T₁ verbunden. Von der Basis Einspritzventils 33, das eine Magnetwicklung 34 und dieses Transistors führt ein Widerstand 55 von 5 kOhm einen die Düsenöffnung verschließenden Ventilkegel zur Plusleitung 42 und ein Widerstand 56 zum Kollek-35 sowie einen mit dem Ventilkegel verbundenen tor eines zweiten ebenfalls zur Kippeinrichtung 40 Eisenkern 36 enthält. Dem Innenraum des Ventil- gehörenden Transistors T₂, dessen Kollektor über gehäuses wird der einzuspritzende Kraftstoff über eine 65 einen Widerstand 57 von 5 kOhm mit der Masse-Rohrleitung 37 durch eine nicht dargestellte Pumpe leitung 43 verbunden ist. Der Emitter des Tranunter gleichbleibendem Druck zugeführt. So oft und sistors T₂ ist unmittelbar an die Plusleitung 42 anso lange durch die Magnetwicklung 34 ein Strom / geschlossen.

Das Zeitglied der Kippeinrichtung 40 besteht aus einem Kondensator 58 und zwei in Reihe liegenden Widerständen 59 und 60, die zum Kondensator parallel geschaltet und an den Verbindungspunkt P₁ zweier in der Kollektorleitung des Transistors T₁ liegender Widerstände 61 und 62 angeschlossen sind. Der Widerstand 61 hat einen Wert von 5 kOhm und ist an die Masseleitung 43 angeschlossen, der Widerstand 62 dagegen hat nur einen Wert von 1,2 kOhm und ist mit dem Kollektor des Transistors T₁ verbunden. Vom Emitter des Transistors T₁ schließlich führt ein Widerstand 63 von 5 kOhm zur Masseleitung 43 und ein Emitterwiderstand 64 von 500 Ohm zur Plusleitung 42.

Von den zum Zeitglied der Kippeinrichtung 40 gehörenden Widerständen ist der mit 59 bezeichnete in Abhängigkeit von dem Druck und der Temperatur der Außenluft durch einen nicht dargestellten Impulsgeber, z. B. Membrandose, veränderbar, der andere stand 81 hat einen Wert von 5 kOhm und liegt in Reihe mit dem zur Masseleitung 43 führenden Widerstand 80, der als Heißleiter ausgebildet ist und mit dem Kühlwasser der Brennkraftmaschine in wärmeleitender Verbindung steht. Er hat bei niedriger Kühlwassertemperatur einen höheren Widerstand als bei hoher Kühlwassertemperatur.

Das Potential des Emitters des Transistors T₃ wird durch einen Spannungsteiler bestimmt, der von einem

ίο an die Plusleitung 42 angeschlossenen Emitterwiderstand 83 und einem an die Masseleitung 43 angeschlossenen Widerstand 84 von 5 kOhm gebildet wird. Von der Basis des Transistors T₃ führt ein weiterer Widerstand 85 von 5 kOhm zur Plusleitung 42 und ein Kondensator 87 von 0,001 μΡ zum Kollektor des zur Kippeinrichtung 40 gehörenden Transistors T₁. In der Verbindungsleitung vom Kollektor des Transistors T₄ zur Masseleitung 43 liegt ein Arbeitswiderstand 88. Außerdem ist an den Kollektor

Widerstand 60 dagegen ist nicht einer Kapazität von 0,1 \J? des Kondensators 58 sollen die beiden Widerstände 59 und 60 einen Gesamtwert von 150 kOhm nicht übersteigen.

In der Verbindungsleitung von der Basis des Tran

veränderbar. Bei 20 des Transistors T₄ ein Widerstand 89 von 80 kOhm angeschlossen, der zur Basis des Transistors T₅ führt. Diese ist mit dem Kollektor des zur Kippeinrichtung 40 gehörenden Transistors T₂ über einen zweiten Widerstand 90 von ebenfalls 80 kOhm und mit der

sistors T₂ zum Verbindungspunkt des Widerstands 60 25 Plusleitung 42 über einen Widerstand 91 von 4 kOhm

mit der einen Belegung des Kondensators 58 liegen verbunden. Der Transistor T₅ liegt mit seinem Emitter

zwei hintereinandergeschaltete Widerstände 65 und unmittelbar an der Plusleitung 42; sein Kollektorstrom

66. Dem der Basis des Transistors T₁ näher liegenden ist über die Magnetisierungswicklung 34 geführt und

Widerstand 66 wird eine Gleichspannung über eine dazu bestimmt, das Einspritzventil 33 im Takt der

Brückenschaltung aus zwei Festwiderständen 67 und 30 von den beiden Kippeinrichtungen 40 und 41 ge-

68 von je 2,8 kOhm und zwei Gleichrichtern 69 und 70 sowie über vier in sogenannter Grätzschaltung verbundene Gleichrichter 71 aus der Ständerwicklung W₂ des Generators G zugeführt, dessen mit der Verteilerwelle 11 umlaufender Anker A aus Permanentmagneten besteht, die bei ihrem Umlauf in einer weiteren Wicklung W₁ des Generators eine Spannung von etwa 30 V induzieren, wenn die Verteilerwelle 11 der Brennkraftmaschine mit einer Drehzahl von etwa 3000 U/min umläuft. Bei dieser Drehzahl beträgt die in der Wicklung W₂ erzeugte Wechselspannung etwa 3 V. Die mit etwa zehnmal größerer Windungszahl als die Wicklung W₉ ausgeführte Wicklung W₁ ist an vier ebenfalls in Grätzschaltung miteinander verbundene Gleichrichter 72 angeschlossen, die auf ein Potentiometer 73 von 15 kOhm arbeiten. Der Abgriff des Potentiometers 73 ist durch eine im einzelnen nicht dargestellte Kuppelstange 74 mit einem Fußhebel F verbunden, der seinerseits mit einer im Ansaugrohr 30 der Brennkraftmaschine angedeuteten Drosselklappe 75 gekuppelt ist. Beim Niedertreten des Fußhebels wird die am Potentiometer 73 abgegriffene Gleichspannung kleiner, wodurch sich die dem Zeitglied zugeführte Spannung erhöht.

Die zweite Kippeinrichtung enthält ebenfalls zwei Transistoren. Sie sind in Fig. 1 mit T₃ und T₄ bezeichnet. Ihre Basiselektroden sind jeweils über Kreuz an den Kollektor des anderen Transistors angeschlossen: die Basis des Transistors T_s ist über einen Widerstand 76 von 10 kOhm mit dem Kollektor des Transistors T₄ verbunden, während die Basis des Transistors T₄ über einen Widerstand 77 von 1,2 kOhm und ein Zeitglied aus einem Kondensator 78 und einem parallel geschalteten Entladewiderstand 79 an den Verbindungspunkt P₂ zwischen einem Widerstand und einem Widerstand 81 angeschlossen ist, der zum Kollektor des Transistors T.. führt. Der Widerlieferten Steuerimpulse zu öffnen und zu schließen.

In der nachstehenden Beschreibung der Wirkungsweise der Einspritzanlagen wird zunächst davon ausgegangen, daß die Brennkraftmaschine mit einer durch die eingespritzte Kraftstoffmenge und ihre Belastung bestimmten, gleichbleibenden Drehzahl läuft und dabei von der Wicklung W₁ des Generators eine Wechselspannung geliefert wird, die ausreicht, um bei der eingezeichneten Stellung des Abgriffs am Potentiometer 73 eine Gleichspannung von 2 V zu erzeugen, die auch am Widerstand 65 liegt. Außerdem soll bei dieser Drehzahl die in der Wicklung W₂ induzierte und über die Gleichrichter 71 und die Brückenschaltung 67, 68, 69, 70 dem Widerstand 66 zugeführte Spannung am Widerstand 66 eine Steuerspannung U₂ von 0,5 V ergeben. Diese zweite Steuerspannung U₂ ist der ersten Steuerspannung U₁ bis zu einer Drehzahl von 3000 U/min entgegengesetzt gerichtet. Die an den einzelnen Elektroden der Transistoren T₁ bis T₅ entstehenden Potentiale sind in der nachstehenden Beschreibung folgendermaßen bezeichnet:

Potentiale
der Basis

Transistoren

T₁

des Emitters ..
des Kollektors

Solange sich der Schalters während des Umlaufs des Nockens iV in seiner Offenstellung befindet, ist der Transistor T₁ gesperrt und der Transistor T₂ stromleitend. Das Kollektorpotential k₂ des Transistors T₂ beträgt dann etwa 10 V. Bei den angegebenen Widerstandswerten und einer Batterie-

spannung von 12 V hat das durch die Widerstände 55 und 56 bestimmte Potential b₁ der Basis des Transistors T₁ den Wert ^=11,3 V. Das durch die Widerstände 63 und 64 festgelegte Potential^ des Emitters des Transistors T₁ beträgt e_x = 10,9 V. Da das Potential b_x höher ist als das Emitterpotential e_x, kann vom Emitter zur Basis des Transistors T₁ kein Steuerstrom fließen; der Transistor T₁ ist daher gesperrt.

Das Potential p_x des Punktes P₁ wird dann praktisch ausschließlich durch denjenigen Spannungsabfall Transistors T₂ ihr Potential b₂ von 10,5 V unverändert bei und springt im Zeitpunkt I₁ auf den Wert von 20,2 V hoch. Da von diesem Zeitpunkt ab durch den Transistor T₂ kein Basisstrom über die Widerstände 59 und 60 fließen kann, entlädt sich der Kondensator 58 des Zeitgliedes mit einer durch die Größe der Widerstände 59 und 60 festgelegten Geschwindigkeit. Seine Spannung U_L nimmt nach einer Exponentialkurve rasch ab. Das durch die Kondensatorspannung angehobene Potential b₂ des Transihi hißlih i Zik d

bestimmt, den der von der Basis des Transistors T₂ stors T₂ unterschreitet schließlich im Zeitpunkt t₂ den

über die Widerstände 66, 65, 60, 59 und 61 fließende Basisstrom am Widerstand 61 erzeugt. Unter Berücksichtigung der von der Wicklung W₁ des Generators G gelieferten Steuerspannung U₁ am Widerstand 65 und der von der Wicklung W₂ erzeugten Steuerspannung U₂ am Widerstand 66 beträgt das Wert des Emitterpotentials von 12 V, und der Transistor J₂ wird wieder leitend.

Sein Kollektorstrom J₂ ruft bereits bei kleinen Werten am Widerstand 57 einen Spannungsabfall hervor, durch den das Potential b_x der Basis des Transistors T₁ erhöht und demzufolge der auf das Basispotential b₂ des Transistors 2 wirkende Strom derart erniedrigt wird, daß das Potential P₁ des Punktes P₁

Potential P₃ des Anschlußpunktes P₃ zwischen dem Entladewiderstand 60 des Zeitgliedes und dem Widerstand 65 etwa 12 V, wenn das Basispotential b₂ des 20 absinkt. Dies wirkt auf den mit dem Punkt P₁ über Transistors T₂ bei etwa 10,5 V liegt. Bei einer Größe das Zeitglied verbundenen Transistor T₂ so stark zu- - -- - - ^_aß _sej_n Kollektorstrom/„ noch stärker

des Festwiderstandes 60 von 50 kOhm und einem in diesem Augenblick am luftdruckabhängigen Widerstand 59 eingestellten Wert von 15kOhm ergibt sich dann am Verbindungspunkt P₁ ein Potential P₁ von etwa 0,8 V. Der Kondensator 58 liegt dann an einer Ladespannung U_L von 12—0,8=11,2 V, auf die er sich bei offenem Schalter S auflädt.

Sobald der NockenN den Schalters schließt, wird das Basispotential b_x des Transistors T₁ über den entladenen und daher im Schließungsaugenblick einen Kurzschluß bildenden Koppelkondensator 52 für kurze Zeit annähernd auf den Wert Null abgesenkt. Nun erst kann vom Emitter des Transistors T₁ zu seiner Basis ein Steuerstrom fließen, der den Transistör T_x so stark stromleitend macht, daß sein Kollektorstrom etwa 1,8 mA erreicht und das Potential P₁ des Punktes P₁, an dem der zum Zeitglied gehörende Kondensator 58 liegt, auf den Wert von etwa 9 V erhöht. Da der Kondensator in diesem Augenblick noch seine volle Ladespannung U_{L max} von 11,2 V hat, wird das Potential b₂ der Basis des Transistors T₂ über dessen Emitterpotential e₂ von 12 V hinaus auf P₁ + U_L=20,2-V angehoben. Da bei so hohem Basispotential kein Steuerstrom vom Emitter zur Basis des Transistors T., fließen kann, wird der Transistor T₂ gesperrt. Erweist dann ein Kollektorpotential K₂ von 3 V auf, das praktisch nur durch den über die Widerstände 55, 56 und 57 fließenden Strom bestimmt wird. Dieser erzeugt an dem von der Plusleitung 42 zur Basis des Transistors T₁ führenden Widerstand 55 ein Potential b₁ von 9 V, das gegenüber dem Emitterpotential e_x von 10,9 V ausreicht, um den Transistor rück, daß sein Kollektorstrom J ₂ nocii stärker anwachsen kann. Je mehr dies geschieht, um so rascher kippt der Transistor T_x in seinen ursprünglichen Sperrzustand zurück.

Das Kollektorpotential p₂ des Transistors T₂ zeigt daher den in Fig. 3 mit einer strichpunktierten Kurve dargestellten impulsförmigen Verlauf: vor dem Schließungsaugenblick t_x des Schalters S liegt es unverändert auf 10 V, springt dann bei sperrendem Transistor T₂ auf 3 V zurück und bleibt so lange auf diesem Wert, bis sich der Kondensator im Zeitpunkt t₂ so weit entladen hat, daß das Basispotential b₂ des Transistors unter den Wert von 12 V abgesunken ist. In diesem Zeitpunkt wird nämlich der Transistor T₁ wieder gesperrt, der Transistor T₂ wieder leitend, und das Kollektorpotential k₂ erhöht sich wieder sprunghaft auf seinen Ausgangswert von 10 V.

Damit während des zwischen den Zeitpunkten I₁ und t₂ liegenden Zeitraums Z₁ das Einspritzventil 33 offengehalten werden kann, ist der im Versorgungsstromkreis der Magnetwicklung 34 des Ventils liegende Transistor T₃ mit seiner Basis über den Widerstand 90 an den kollektor des Transistors T, an-

geschlossen. Sein die Magnetwicklung durchfließender StromJ₅ setzt im Zeitpunkt^ bei jeder Schließung des Schalters 5 ein. Wenn die Kippeinrichtung 40 allein vorhanden wäre, würde er wieder verschwinden, sobald der Transistor T₀ im Zeitpunkt t₂ erneut stromleitend wird.

Diese durch den impulsförmigen Verlauf des Kollektorpotentials k.₂ bestimmte Spritzzeit Z₁ kann jedoch über den Zeitpunkt t₂ hinaus durch einen von der zweiten Kippeinrichtung 41 gelieferten Impuls

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auch dann noch in stromleitendem Zustand zu

halten, wenn der Schalter S schon wieder geöffnet 55 um einen zusätzlichen Zeitraum Z., verlängert werden, und der Stromstoß über den inzwischen aufgeladenen Der diesen Impuls liefernde Kippvorgang wird

Koppelkondensator 52 abgeklungen ist. über den Koppelkondensator 87 zwischen der Basis

Die Kippeinrichtung 40 kehrt erst dann in ihren des zur Kippeinrichtung 41 gehörenden Transistors Ausgangszustand zurück, wenn der zu ihrem Zeitglied gehörende Kondensator 58 sich von seiner anfänglichen Ladespannung U_L von 11,2 V so weit entladen hat, daß das Potential b_x der Basis des Transistors T, unter den Wert des Emitterpotentials e₂ von 12 V abgesunken ist. In diesem Augenblick gelangt der Transistor T₂ in stromleitenden Zustand.

Der eben beschriebene Vorgang ist in Fig. 3 schaubildlich dargestellt. Bis zum Schließungsaugenblick

gg des Schalters S im Zeitpunkt t_x behält die Basis des J₃ und dem Kollektor des zur Kippeinrichtung 40 gehörenden Transistors T₁ ausgelöst. Der Koppelkondensator 87 wirkt ganz ähnlich wie der Koppelkondensator 52, über den der Kippvorgang der Einrichtung 40 eingeleitet wird. Sobald nämlich im Zeitpunkt U der Transistor T_x in seinen stromlosen Ruhezustand zurückkippt und sein Kollektorpotential k_x auf einen nahe bei Null liegenden, lediglich durch das Spannungsteilerverhältnis zwischen den im Bereich von 20 bis 150 kOhm veränderbaren Wider-

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ständen 64 und 63 einerseits und dem 5 kOhm betragenden Widerstand 66 andererseits bestimmten Wert absinkt, wird der Transistor T₃ leitend und dadurch die Kippeinrichtung 41 aus ihrem seitherigen Ruhezustand in ihre unstabile Kipplage gebracht. Im einzelnen geschieht dies folgendermaßen:

Im Ruhezustand ist der Transistor T₃ gesperrt, der Transistor T₄ leitend. Das Kollektorpotential K₄ des Transistors T₄ liegt dann bei etwa 10 V, so daß sich wegen der Spannungsteilung über die Widerstände 75 (lOkOhm) und 85 (5 kOhm) ein Basispotential b₃ des Transistors T₃ im Werte von 11,3 V einstellt, bei dem der Transistor T₃ keinen Strom führen kann, da sein Emitterpotential e₃ durch den aus den Widerständen 84 (5kOhm) und 83 (100 Ohm) bestehenden Spannungsteiler auf einen festen Wert von etwa 11,7 V gehalten wird und daher kein Emitter-Basis-Strom durch den Transistor T_s fließen kann.

Wenn jetzt im Zeitpunkt L₂ der Transistor T₃ einen negativen Steuerimpuls bekommt, wird er stromleitend und erteilt dem bislang auf etwa 4 V liegenden Anschlußpunkt F₂ des zum Zeitglied der Kippeinrichtung 41 gehörenden Kondensators 78 ein Potential von etwa 7 V. Der auf eine Ladespannung von 12—4=8 V aufgeladene Kondensator 78 verschiebt dabei das Basispotential b₄ des Transistors T₄ auf 7 + 8 = 15 V und sperrt diesen. Erst wenn sich der Kondensator 78 über seinen Parallelwiderstand 79 von 50 kOhm soweit entladen hat, daß das Basispotential b₄ des Transistors T₄ im Zeitpunkt t₃ etwa den Wert von 12 V erreicht, kann der Transistor J₄ wieder leitend werden und das über den Zeitpunkt t₂ hinaus offen gehaltene Einspritzventil V schließen.

Durch den im Zeitpunkt i₃ über den Widerstand 88 einsetzenden Kollektorstrom wird nämlich das Kollektorpotential £₄ des Transistors T₄ so stark gegen 12 V angehoben, daß die Basis des an beide Kippeinrichtungen 40 und 41 über je einen Widerstand 89 und 90 angeschlossenen Verstärkungstransistors T₅ positiver als das Emitterpotential e_ä und der Transistor T₅ daher gesperrt wird. Der Wert der beiden Widerstände 89 und 90 ist mit etwa 80 kOhm verhältnismäßig hoch gewählt, damit die beiden Kippeinrichtungen 40 und 41 sich gegenseitig nicht beeinflussen können.

Je höher die Kühlwassertemperatur der Brennkraftmaschine steigt, um so niedriger wird der wirksame Widerstand des Heißleiters 79. Dies hat zur Folge, daß der beim Beginn der zusätzlichen Spritzzeit Z₂ einsetzende Kollektorstrom des Transistors T₃ das Potential des Anschlußpunktes F₂ nicht so hoch anzuheben vermag wie bei niedriger Kühlwassertemperatur. Der Kondensator 77 wird sich demzufolge bei gleicher Entladungsgeschwindigkeit schon zu einem wesentlich früheren Zeitpunkt auf eine Spannung entladen haben, bei der das Basispotential b₄ des Transistors T₄ wieder unter das Basispotential von 12 V abgesunken ist und demzufolge wieder ein Basis- und ein Kollektorstrom durch den Transistor T₄ fließen kann.

Diese Gesamtspritzzeit Z₁ und Z₂ kann nun durch den Generator G selbsttätig in Abhängigkeit von der Drehzahl der Brennkraftmaschine sowie willkürlich durch Niedertreten des Fußhebels F geändert werden. Da der Generator G außer der am Potentiometer 73 abgegriffenen Steuerspannung CZ₁ auch an seiner Wicklung W₂ eine mit steigender Drehzahl wachsende Spannung £/₂ liefert, tritt bei voll belasteter Brennkraftmaschine die gewünschte Erhöhung der Einspritzmenge im mittleren Drehzahlbereich ein.

Die Wirkungen der Spannungen U₁ und U₂ und die Verstellung des Potentiometers 73 sind jedoch schwer zu übersehen, da sie sich teilweise überdecken. Es wird deshalb im folgenden zunächst vom Betrieb im Leerlauf der Brennkraftmaschine ausgegangen, bei dem der Einfluß der nichtlinearen Brücke 67 und 70 vernachlässigt werden kann und der Fußhebel F den Abgriff des Potentiometers 73 nahe an seiner mit e bezeichneten Endstellung hält. Die am Potentiometer 73 abgegriffene Spannung U₁ steigt mit der Drehzahl der Brennkraftmaschine linear an. Dadurch wird jedoch die Ladespannung U_L des Kondensators 58 nicht oder jedenfalls nicht wesentlich erhöht, wenn sich dieser bei gesperrtem Transistor T₁ über die Emitter-Basis-Strecke des Transistors T₂ auflädt. Da der Ladestrom auch über die Widerstände 65 und 66 gehen muß und dabei einen Span-

ao nungsabfall erzeugt, der entgegengesetzt zu der am Potentiometer 73 abgegriffenen Spannung gerichtet ist, bleibt die Ladespannung trotz steigender Generatorspannung praktisch gleich hoch. Dagegen wirkt sich die Generatorspannung erheblich auf die Impulszeit Z₁ aus, wenn der Transistor T₁ im Schließungsaugenblick in seinen stromleitenden Zustand gesteuert wird und dann das Potential des Anschlußpunktes F₁ des Zeitgliedes auf etwa 9 V anhebt. Da dann kein Basisstrom durch den Transistor T₂ fließen kann und deshalb die kompensierende Wirkung des Spannungsabfalls an den Widerständen 65 und 66 wegfällt, kommt die am Potentiometer abgegriffene Spannung U₁ voll zur Wirkung. Sie ist entgegengesetzt zur Ladespannung U_L gerichtet und bewirkt daher, daß das Basispotential b₂ nicht bis auf 20,2 V angehoben wird, sondern um die Spannung U₁ unter diesem Wert bleibt. Dies ist in Fig. 3 durch eine im Abstand U₁ = OV parallel zur Kurve b₂ verlaufende, mit kleinen Kreuzen angedeutete Kurve b₂ dargestellt.

Nach dieser Kurve sinkt das Basispotential des Transistors T₂ bereits zu einem wesentlich früheren Zeitpunkt f₄ auf den Wert des Emitterpotentials von 12 V ab; der von der Kippeinrichtung 40 gelieferte Steuerimpuls Z₁ endigt daher schon im Zeitpunkt t₄.

Sofern die Kühlwassertemperatur der Brennkraftmaschine über 60° C liegt und die zweite Kippeinrichtung, wie oben beschrieben, keinen zusätzlichen Steuerimpuls Z₂ zu liefern vermag, ist der Einspritzvorgang bereits im Zeitpunkt t₄ beendet.

Hieraus ergibt sich, daß die je Arbeitshub der Brennkraftmaschine eingespritzte Kraftstoffmenge bei steigender Drehzahl sehr rasch verringert wird, wenn der Fußhebel F in der Leerlauf stellung steht. In dem Diagramm nach Fig. 2 ist die Drehzahl η der Verteilerwelle 11 der Brennkraftmaschine waagerecht aufgetragen. Senkrecht dazu sind die im Betrieb eingespritzten Kraftstoffmengen M und die zugehörige Spritzzeit Z₁ für eine über 6O⁰C liegende Kühlwassertemperatur angegeben. Bei einem Drosselklappenöffnungswinkel von 2,5° sinkt die Kraftstoffkurve von 28 mm³/Hub und einer zugehörigen Spritzzeit von 5,6 msec für η = 250 U/min sehr rasch über 15mmVHub bei 500 U/min auf 7mmVHub bei 750 U/min.

Je tiefer der Fußhebel F niedergetreten und dabei der Abgriff des Potentiometers 73 gegen den in Fig. 1 bei α angedeuteten Potentiometeranfang verschoben wird, um so geringer wird der Einfluß der die Spritz-

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zeit verkürzenden Generatorspannung in der Wicklung W₁. Bei einem Drosselklappenöffnungswinkel von 60° zeigt die Brennstoffkurve in Fig. 2 einen annähernd waagerechten Verlauf.

Demgegenüber zeigt die Brennstoffkurve für einen DrosseMappenöffnungswinkel von 80^; eine deutliche Überhöhung im Drehzahlbereich η = lOOQ bis η = 2500 U/min. Dies rührt von der am Widerstand 66 eingekoppelten zweiten Steuerspannung U₂ her. Die nichtlineare Brücke aus den Widerständen 67, 68 und den Selengleichrichtern 69 und 70 liefert nämlich einer der Spannung U₁ entgegengesetzt gerichtete Steuerspannung U₂, deren Höhe mit wachsender Drehzahl bis etwa 1500 U/min stark ansteigt, dann in ein flaches Maximum übergeht, um dann, bei Drehzahlen über η — 2000 U/min wieder abzufallen. Dieser Spannungsverlauf ist in Fig. 4 durch die Kurve I dargestellt.

Zur Anpassung an Brennkraftmaschinen mit einem anderen Kraftstoffbedarf kann man statt der aus jeweils zwei hintereinandergeschalteten Selenplatten bestehenden Gleichrichter 69 und 70 solche mit nur je einer Selenplatte verwenden und die Brückenwiderstände auf etwa 500 Ohm erniedrigen. Man erhält dann eine Steuerspannung U₂, deren Maximum bei etwa 1000 U/min liegt und im oberen Drehzahlbereich flacher wird, wie die Kurve II anzeigt. Dadurch kann man die Vollastüberhöhung in ein Gebiet niedrigerer Drehzahl verlegen.

Bei der in Fig. 5 ausschnittsweise dargestellten Einspritzanlage ist der drehzahlabhängige Generator G so in die Kippeinrichtung 40 eingefügt, daß das Zeitglied mit seinen verhältnismäßig hohen Widerständen 59 und 60 unmittelbar an der Basis des Transistors T₂ liegt. Hierdurch ergibt sich eine wesentlich kleinere kapazitive Beeinflussung der Impulszeiten, da in dieser Schaltung der Generator über den verhältnismäßig niedrigen Arbeitswiderstand 61 des Transistors T₁ an die Masseleitung 43 angeschlossen ist. Außerdem ist es für manche Arten von Brennkraftmaschinen günstiger, die in der Wicklung W₁ des Generators induzierte und von den Gleichrichtern 72 gleichgerichtete Spannung einem Potentiometer 93 von 5 kOhm über einen Vorwiderstand 94 von 5 kOhm am Potentiometerschleifer zuzuführen und das Ende e des Potentiometers 93 an den Verbindungspunkt F₁ der Widerstände 62 und 61 in der Kollektorleitung des Transistors T₁ anzuschließen. Das Zeitglied liegt dann mit seinem Widerstand 59 an einem im Ausgangskreis der nichtlinearen Brücke 67, 68, 69, 70 5<J angeordneten Widerstand 95 von 2 kOhm. Im grundsätzlichen unterscheidet sich diese Anlage nicht von derjenigen nach Fig. 1.

Beim dritten, in Fig. 6 ausschnittsweise wiedergegebenen Ausführungsbeispiel ist die nichtlineare Brücke durch einen im Stromkreis der Generatorwicklung W₂ liegenden, als frequenzabhängiger Vorwiderstand wirkenden Kondensator 96 ersetzt. Der Ausgang der aus vier Selengleichrichtern 71 mit hohem Schwellwert bestehenden Grätzschaltung ist an einen Widerstand 97 in der angegebenen Polung angeschlossen. Jeder der vier Gleichrichter 71 enthält mehrere hintereinandergeschaltete Selenplatten. Da der Kondensator 96 bei niedrigen Drehzahlen einen wesentlich höheren Widerstand für den aus der Wicklung W₂ zum Widerstand 97 fließenden Strom darstellt, ergibt sich in Verbindung mit den in diesem Arbeitsbereich stark gekrümmten Kennlinien der Gleichrichter 72 eine bei voller Öffnung der Drosselklappe deutlich erkennbare Überhöhung der eingespritzten Kraftstoffmenge im mittleren Drehzahlbereich.

Abweichend von den Ausführungsbeispielen nach Fig. 1 und 5 ist in der Schaltung nach Fig. 6 außerdem ein Potentiometer 98 verwendet, das einen bei h angedeuteten festen Abgriff hat, der in der Nähe des Potentiometeranfangs α liegt und mit dem Widerstand verbunden ist, während der Potentiometeranfang a selbst zusammen mit der negativen Elektrode eines Elektrolytkondensators 99 von etwa 50 μ¥ an eine der beiden Ausgangsklemmen der aus vier Selengleichrichtern 72 bestehenden Grätzschaltung angeschlossen ist. Wenn man den Abgriff h einstellbar macht, kann man die am Potentiometer abgenommene Steuerspannung in weiten Grenzen den Bedürfnissen der Brennkraftmaschine anpassen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Für Brennkraftmaschinen, insbesondere für solche von Kraftfahrzeugen, bestimmte Kraftstoffeinspritzanlage (vornehmlich Saugrohreinspritzanlage) mit wenigstens einer elektromagnetisch betätigten, an die Brennkraftmaschine anschließbaren Spritzeinrichtung und einer monostabilen, elektrischen Kippeinrichtung zur Erzeugung von impulsförmigen Versorgungsströmen für die Spritzeinrichtung, deren Einspritzmenge durch ein aus einem Kondensator und einem Widerstand gebildetes Zeitglied in der Kippeinrichtung bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Zeitglied (58, 59, 60) an eine Stromquelle angeschlossen ist, deren Spannung im unteren Belastungs- sowie im Teillastbereich, z. B. bis 60° Drosselklappenöffnung, sich drehzahl- und belastungsabhängig ändert derart, daß bei zunehmender Maschinendrehzahl (w) die Spannung abnimmt, hingegen bei Zunahme der geforderten, je Arbeitshub einzuspritzenden Brennstoffmenge (M) — z. B. als Folge des mehr und mehr niedergetretenen Fahrer-Fußhebels (F) — zunimmt, und weiterhin gekennzeichnet durch bei voller bzw. hoher Belastung der Maschine, z. B. bei Drosselklappenöffnungen über 60°, wirksam werdende Einrichtungen, welche zusätzlich zu den genannten Steuerspannungen eine im unteren Drehzahlbereich zunehmende und im höheren Drehzahlbereich wieder abnehmende Überlagerungsspannung (Gegenspannung U₂) erzeugen.

2. Einspritzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Quelle der Überlagerungsspannung und das Zeitglied wenigstens ein nichtlinearer Widerstand (69, 70) eingeschaltet ist.

3. Einspritzanlage nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Quelle der Überlagerungsspannung und das Zeitglied eine nichtlineare Brücke (67,68,69,70) eingeschaltetist.

4. Einspritzanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Brücke wenigstens einen Trockengleichrichter (69, 70), vorzugsweise einen Selengleichrichter oder eine Kristalldiode enthält.

5. Einspritzanlage nach Anspruch 1 bis 4 mit einem als Stromquelle dienenden Wechselstromgenerator, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Wechselstromgenerator und das Zeitglied außer wenigstens einem Gleichrichter (71) noch

ein frequenzabhängiger Vorwiderstand, vorzugsweise ein Kondensator (96) eingeschaltet ist (Fig. 6).

6. Einspritzanlage nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit der Nocken- bzw. Kurbelwelle der Brennkraftmaschine gekuppelter Generator vorgesehen ist, von dessen Wicklungen die eine (W₁) über einen in Abhängigkeit von der Drosselklappenstellung veränderbaren Widerstand (Potentiometer 73, 93, 98), eine andere (W₂) über wenigstens einen nichtlinearen bzw. frequenzabhängigen Widerstand (Gleichrichter 69, 70 bzw. Kondensator 96) an das Zeitglied (58, 59, 60) einer wenigstens zwei Transistoren (T₁ und T₂) enthaltenden monostabilen Kippeinrichtung (40) angeschlossen ist.

7. Einspritzanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Zeitglied (58, 59, 60) zwischen die Basis des einen Transistors (T₂) und

den Verbindungspunkt (P₁) zweier im Kollektorstromkreis des anderen Transistors (T₁) liegenden Widerstände (61 und 62) eingeschaltet ist und daß mit dem Zeitglied zwei weitere Widerstände (65 und 66) in Reihe liegen, die an die Wicklungen (W₁ und W₂) angeschlossen sind.

8. Einspritzanlage nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Kippeinrichtungen vorhanden sind, von denen die eine (40) ein an die Stromquelle mit drehzahlabhängiger Spannung angeschlossenes Zeitglied (58, 59, 60), die andere (41) ein zweites Zeitglied (78, 79) enthält, das an einem Anschlußpunkt (P₂) liegt, dessen Potential in Abhängigkeit von der Kühlwassertemperatur der Brennkraftmaschine selbsttätig veränderlich ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 416 048;
SAE-Journal, April 1957, S. 26 bis 29.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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