DE1125719B - Einspritzanlage fuer Brennkraftmaschinen, insbesondere von Kraftfahrzeugen - Google Patents
Einspritzanlage fuer Brennkraftmaschinen, insbesondere von KraftfahrzeugenInfo
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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
Stuttgart W, Breitscheidstr. 4
Kurt Paule, Stuttgart-Obertürkheim, und
Dr. Heinrich Knapp, Stuttgart,
sind als Erfinder genannt worden
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
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 Ts 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
der Basis
Transistoren
T1
des Emitters ..
des Kollektors
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 ex = 10,9 V. Da das
Potential bx höher ist als das Emitterpotential ex, kann
vom Emitter zur Basis des Transistors T1 kein Steuerstrom
fließen; der Transistor T1 ist daher gesperrt.
Das Potential px 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 UL 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 bx 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 sejn 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 UL 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 bx 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 Tx 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 UL 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 + UL=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 ex 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 Tx 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 tx 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
50
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 UL von 11,2 V so weit entladen hat, daß das Potential bx 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 tx 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 Tx in seinen stromlosen
Ruhezustand zurückkippt und sein Kollektorpotential kx auf einen nahe bei Null liegenden, lediglich
durch das Spannungsteilerverhältnis zwischen den im Bereich von 20 bis 150 kOhm veränderbaren Wider-
65
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 Ts 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 eä 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 UL 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 UL 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-
209 519/1&9
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 (8)
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.
Deutsche Patentschrift Nr. 416 048;
SAE-Journal, April 1957, S. 26 bis 29.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
1 209 519/159 3.62
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FR1197559D FR1197559A (fr) | 1957-09-18 | 1958-07-03 | Dispositif d'injection pour moteurs à combustion, plus spécialement pour voitures automobiles |
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