DE1751078A1 - Elektrisch gesteuerte Kraftstoff-Einspritzeinrichtung mit Beschleunigungs-Anreicherung - Google Patents

Description

Ei. 911-5
27.3.1968 Lr/Gζ

Anlage zur

Patent— ufidr . τ ,

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ROBERT BOSCH GMBH, Stuttgart W, Breitscheidstraße 4

Elektrisch gesteuerte Kraftsboff-Einspritzeinrichtung mit Beschleunigungs-Anreicherung

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrisch gesteuerte Kraftstoff -Einspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine mit mindestens einem elektromagnetisch betätigbaren Einspritzventil und mit einer drehzahlsynchron auslösbaren Steuereinrichtung, die von einem an das Ansaugrohr in Ansaugrichtung hinter der Drosselklappe der Brennkraftmaschine angeschlossenen Druckfühler beeinflußt wird und öffnungsimpulse für das Einspritzventil liefert, deren Dauer vom Druck im Ansaugrohr abhängt.

Bei Benzineinspritzanlagen für mit Saugrohreinspritzung und Fremdzündung arbeitende Brennkraftmaschinen wird beim öffnen der Drosselklappe, d. h. während des Beschleunigungsvorgangs im Übergangsbereich von niedrigen zu höheren Drehzahlen ein einen höheren Benzinanteil enthaltendes, reicheres Gemisch benötigt als im statio-

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nären Zustand, der sich bei konstant bleibendem Öffnungswinkel der Drosselklappe einstellt. Eine derartige Beschleunigungs-Anreicherung läßt sich bei elektrisch gesteuerten Kraftstoff-Einspritzanlagen dann verhältnismäßig leicht erzielen, wenn die zeitliche Dauer der einzelnen Einspritzvorgänge und daher die Dauer der die jeweils aus einem Einspritzventil austretende Kraftstoffmenge bestimmenden öffnungsimpulse in Abhängigkeit von der jeweiligen Drosselklappenstellung und der Drehzahl der Brennkraftmaschine gesteuert wird. In diesem Falle eilt nämlich die Stellung der Drosselklappe dem Füllungsgrad des bzw. der Zylinder im Übergang voraus. Wenn jedoch ein System der eingangs beschriebenen Art verwendet und die Dauer der einzelnen öffnungsimpulse in Abhängigkeit vom Saugrohrdruck gesteuert wird, ergeben sich Schwierigkeiten, weil bei diesem System der Saugrohrdruck nur mit zeitlicher Verzögerung gegenüber der Öffnungsbewegung der Drosselklappe ansteigt. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einer Einspritzeinrichtung der eingangs beschriebenen, mit Steuerung über den Saugrohrdruck arbeitenden Einspritzeinrichtung zur Sicherstellung eines einwandfreien Übergangs eine Gemischanreicherung beim öffnen der Drosselklappe zu erzielen, welche sofort einsetzt. Die Erfindung geht dabei von dem Grundgedanken aus, daß man unter Ausnutzung der Differenz zwischen dem Saugrohrdruck und dem äußeren Atmosphärendruck eine pneumatisch arbeitende Vorrichtung erzielen kann, welche ohne zusätzliche Hilfskräfte die angestrebte Beschleunigungsanreichung ergibt·

Das Prinzip der erfindungsgemäßen Beschieunigungsanreicherung beruht darauf, daß der Druckfühler, welcher im stationären Zustand von dem Saugrohrdruck beaufschlagt wird, beim öffnen der Drosselklappe kurzzeitig mit dem Atmosphärendruck verbunden wird und daher schon im Übergangsbereich eine einem wesentlich höheren als dem augenblicklich vorherrschenden Saugrohrdruck entsprechende Eir«3pritzmenge einstellt.

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Hierzu ist im einzelnen vorgesehen, daß erfindungsgemäß zwischen dem Ansaugrohr und dem Druckfüliler eine mit dem Druckfühler ohne wesentlichen Druckabfall in Verbindung stehende Hilfskammer vorgesehen ist, die eine erste, mit dem Annaugrohr verbundene Einlaßöffnung und eine zweite, im Querschnitt größere Einlaßöffnung hat, die gegenüber der Außenluft durch ein vorgespanntes Ventil im stationären Betriebszustand abgesperrt ist, jedoch bei der Öffnungsbewegung der Drosselklappe kurzzeitig mit der Außenluft verbunden wird.

In der Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel eine elektronisch gesteuerte Einspritzeinrichtung dargestellt.

Es zeigen:

Fig. 1 die Einspritzeinrichtung in einem Übersichtsbild und in einem teilweise stark vereinfachten Schaltbild ihrer elektroniseilen Steuereinrichtung und die

Fig. 2 zur Beschleunigungsanreicherung dienende Vorrichtung in ihren Einzelheiten, teilweise jedoch stark schematisiert.

Die Benzineinspritzeini'ichtung nach Fig. 1 ist zum Betrieb einer als Antrieb eines Kraftfahrzeugs dienenden Vierzylinderbrennkraftmaschine 10 bestimmt, deren Zündkerzen 11 an eine nicht dargestellte HochspannungsZündanlage angeschlossen sind. In ummittelbarer Nähe der nicht dargestellten Einlaßventile der Brennkraftmaschine sitzt auf den zu den einzelnen Zylindern führenden Verzweigungsstutzen des Ansaugrohres 12 ,je ein elektromagnetisch betätigbares Einspritzventil 13. Jedem Eingangsventil wird über eine der bei 14 angedeuteten Kraftstoffleitungen aus einem Verteiler 15 Kraftstoff zugeführt. Der Kraftstoff wird im Verteiler und in den Leitungen 14 durch eine bei 16 angedeutete, elektromotorisch angetriebene Pumpe aus einem Kraftstoffvorratsbehälter 18 angesaugt und einem dem Verteiler 15 vorgeschalteten Druckregler Y] zugeführt, der die Auf-

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gäbe hat, den Druck des vor den Einspritzventilen anstehenden Kraftstoffs auf einen praktisch konstanten Wert von etwa 2 atü zu halten.

Jedes der Einspritzventile 13 enthält eine nicht dargestellte Magnetisierungswicklung, deren eines Ende an Masse liegt, während das andere Ende Jeder der Wicklungen über Anschlußleitungen 19 mit einem von vier Widerständen 20 verbunden ist. Die Widerstände sind zusammen an den Kollektor eines bei 21 dargestellten Leistungstransistors angeschlossen, der von einem im folgenden näher beschriebenen elektronischen Regel- und Steuergerät über einen Transistorverstärker 22 mit rechteckförmigen Steuerimpulsen 23 bei jeder Umdrehung der Kurbelwelle 24 versorgt wird und dabei einen die Einspritzventile 13 über die Dauer dieser Impulse öffnenden Strom liefert. Zur Öffnungsdauer proportional ist die bei jedem Einspritzνorgang in das Ansaugrohr und von dort in die Zylinder gelangende .Einspritzmenge, die den jeweiligen Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine angepaßt werden muß.

Das hierzu dienende Regel- und Steuergerät 25 ist in Fig. 1 mit unterbrochenen Linien umrahmt und besteht im wesentlichen aus einem monostabilen Kippgerät, das einen ersten Kipptransistor T, vom pnp-Typ und einen zweiten Transistor Tp mit der gleichen Zonenfolge enthält. Die Emitter beider Transistoren sind über eine Plusleitung 26 mit dem Pluspol einer als Betriebsstromquelle dienenden, nicht dargestellten Fahrzeugbatterie mit einer Nennspannung von 12,6 Volt verbunden. Vom Kollektor des ersten Transistors T, führt ein Arbeitswiderstand 27 und vom Kollektor des zweiten Transistors T2 ein Arbeitswiderstand 28 zu einer gemeinsamen, mit Masse verbundenen Minusleitung 29, die an den Minuspol der Fahrzeugbatterie angeschlossen ist.

Im Ruhezustand des Kippgeräts 25 wird der Transistor T, durch den von seiner Basis zur Minusleitung 29 führenden Widerstand 30 leitend

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gehalten; der Transistor Tp ist dann gesperrt. Der instabile, die Öffnungsdauer der Magnetventile 13 bestimmende Kippvorgang des Kippgeräts wird dann eingeleitet, wenn der bei 31 angedeutete, mit der Kurbelwelle 24· umlaufende Nocken den ihm zugeordneten Schaltarm 32 entgegen der Kraft einer Rückstellfeder gegen seinen mit der Plusleitung 26 verbundenen Gegenkontakt drückt und daher den Steuerkondensator 33» der sich bis zu diesem Zeitpunkt über einen mit der Plusleitung 25 verbundenen Widerstand 34· und einem mit der Minusleitung 29 verbundenen Widerstand 35 aufladen konnte, an seiner negativ geladenen Elektrode mit der Plusleitung verbindet. Dadurch wird λ der Transistor T-. gesperrt, der Transistor Tp und zusammen mit ihm auch der Leistungstransistor 21 werden stromleitend und die Magnetventile 13 geöffnet. Die Magnetventile schließen dann wieder, wenn die Transistoren T-, und Tp des monostabilen Kippgeräts in ihren ursprünglichen Zustand zurückkehren.

Dieser Zeitpunkt richtet sich nach der Induktivität der in den Kollektorkreis des Transistors Tp eingeschalteten Primärwicklung 37, die zusammen mit einer Sekundärwicklung 38 und einem verstellbaren Eisenkern 39 einen Transformator bildet. Der Eisenkern 39 ist über ein Gestänge 4-0 mit der Membran einer an das Ansaugrohr 12 angeschlossenen Druckdose 4-1 gekuppelt und wird unter Verkleinerung der Induktivität um so weiter zwischen der Primär- und Sekundär- ( wicklung herausgezogen, je niedriger der im Ansaugrohr herrschende absolute Druck ist.

Die Sekundärwicklung 38 ist mit einem Wicklungsende an die Basis des Transistors T-^ und mit ihrem anderen Ende an den Verbindungspunkt zweier zwischen der Plusleitung 26 und der Minusleitung 29 liegender Widerstände 4-3, 44 angeschlossen. Sobald der Schaltarm 32 seinen Gegenkontakt beruht und über eine Diode 42 den Transistor T^ sperrt, kann der Transistor Tp einen über die Primärwicklung 37 fließenden Strom liefern, der mit einer zur Induktivität umgekehrt proportionalen Geschwindigkeit ansteigt und in der Sekundärwicklung 358 eine Spannung

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induziert, die den Transistor T2 unabhängig von der weiteren Stellung des Schaltarms 32 stromleitend hält, und zwar so lange, bis der Strom in der Primärwicklung 37 annähernd den Sättigungswert erreicht hat. Die induzierte, den Transistor T₁ über die Diode 45 sperrende Spannung wird mit zunehmender Annäherung an diese Sättigung kleiner und sinkt schließlich soweit ab, daß die negative, durch die Widerstände 43, 44 eingestellte Basisvorspannung am Transistor T, überwiegt und den Transistor T, in seinen ursprünglichen, leitenden Zustand zurückkehren läßt. Sobald dies eintritt, wird der Leistungstransistor gesperrt und der Einspritzvorgang beendet.

Bei diesem Steuerungssystem hängt die Jeweilige Dauer der Öffnungsimpulse 23 von demjenigen Saugrohrdruck ab, der sich im Ansaugrohr in Ansaugrichtung hinter der Drosselklappe 50 einstellt. Wenn jedoch die Drosselklappe zur Einleitung eines Beschleunigungsvorgangs durch Niedertreten des mit ihr über eine Stange 51 gekuppelten Gaspedals unter Vergrößerung ihres öffnungswinkels verschwenkt wird, vermag der Saugrohrdruck nur mit zeitlicher Verzögerung gegenüber der Öffnungsbewegung der Drosselklappe anzusteigen. Um trotzdem eine sofort einsetzende Beschleunigungsanreicherung zu erzielen, ist zwischen dem Saugrohr 12 und der als Druckgeber wirkenden Druckdose 41 eine pneumatische , den Druckunterschied zwischen dem Saugrohrdruck und dem Atmosphärendruck der Umgebungsluft ausnützende Vorrichtung 55 vorgesehen, die in Fig. 2 im einzelnen näher dargestellt ist. An das Ansaugrohr 12 ist nämlich in der durch einen Pfeil angedeuteten Ansaugrichtung hinter der Drosselklappe 50 eine Rohrleitung 56 angeschlossen, von welcher ein Rohrstutzen 57 zu einer im Schnitt dargestellten Hilfskammer 58 führt. Diese steht über eine große Auslaßöffnung 59 mit der Druckdose 41 in Verbindung. Außerdem hat die Hilfskammer 58 eine verhältnismäßig enge, erste Einlaßbohrung 60 und eine dieser gegenüber wesentlich größere zweite Einlaßbohrung 61, welche durch einen schematisch wiedergegebenen Ventilteller 62 gegenüber der Außenluft abgesperrt ist. Mit dem Betätigungshebel 63 der Drosselklappe 50 ist dieser Ventilteller über eine Zugfeder 64 verbunden. Eine am Betätigungshebel 63 angreifende Rückholfeder 65 ist

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bestrebt, die Drosselklappe $0 bei Freigabe des Gaspedals 52 in ihre Schließstellung zuruckzuschwenken.

Dor Ventilteller 62 sitzt auf einer Ventilstange 66, die an ihrem anderen Ende mit der Membran 67 einer Membrandose 68 verbunden ist. Die Dose 68 wird durch die Membran 67 in einen mit der Hilfskammer über einen engen Ringspalt 70 verbundenen inneren Dosenraum 71 und einen äußeren Dosenraum 72 aufgeteilt, der über eine Drosselstelle und die Leitung 56 mit dem Ansaugrohr 12 verbunden ist.

Diese Einrichtung zur Beschleunigungsanreicherung arbeitet folgendermaßen :

In der Leerlaufstellung der Drosselklappe 50 ist die Zugfeder 64 entlastet und in den Dosenräumen 71 und 72 herrscht annähernd derselbe Druck wie im Ansaugrohr hinter der Drosselklappe. Durch die Vorspannung der Membran 67 wird der Ventilteller 62 mit geringer Kraft gegen das Kammergehäuse 58 gezogen und verschließt dann die zweite Einlaßöffnung 61. Beim öffnen der Drosselklappe wird die Zugfeder 64 gespannt und der Ventilteller 62 von seinem Sitz abgehoben. Dadurch kann Außenluft über die zweite Einlaßöffnung 61 in die Hilfskammer 58 einströmen und von dort zum Druckgeber 41 gelangen, der über das Gestänge 40 den Tauchkern 39 unter Bildung einer großen Induktivität tief zwischen die beiden Wicklungen 37 ' und 38 einschiebt. Die unmittelbar bei Beginn der Öffnungsbewegung der Drosselklappe 50 erfolgende Belüftung des Innenraums der Hilfskammer 58 und des Druckgebers 41 führt sofort zu einer beträchtlichen Erhöhung der beim nächsten Einspritzvorgang in das Ansaugrohr gelangenden Kraftstoffmenge, weil infolge der erhöhten Induktivität der Wicklungen 37 bzw. 38 als nächster ein wesentlich längerer Öffnungsimpuls 23 erzeugt wird. Gleichzeitig steigt auch der absolute Druck im Dosenraum 72, wodurch der Öffnungsspalt zwischen dem Ventilteller 62 und dem Kammergehäuse 58 vergrößert wird. Über den in der Lagerstelle der Ventilstange 66 gebildeten Ringspalt 70 wird der innenliegende Dosenraum 71 nur langsam belüftet. Wenn der Druck in diesen Dosenraum soweit angestiegen ist, daß er denjenigen im äußeren Dosenraum 72 erreicht, wird der Ventilteller entgegen der Feder 64

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gegen das Kammergehäuse 58 gezogen und dabei die zweite Einlaßöffnung 61 weitgehend geschlossen. Der Druck im Innenraum der Hilfskammer 58 sinkt dann annähernd auf den Wert des Druckes im Ansaugrohr hinter der Drosselklappe 50 ab und stellt sich dann auf den nach dem Beschleunigungsvorgang erreichten stationären Betriebszustand ein. Zwischen den beiden Dosenräumen 71 und 72 bleibt dann zwar eine kleine Druckdifferenz bestehen, welche der Vorspannung der Zugfeder 64 bzw. der Membran 67 das Gleichgewicht hält. Der Ventilteller 62 bleibt bei geöffneter Drosselklappe im stationären Zustand ständig geringfügig abgehoben, so daß durch die Drosselstelle 60 in der ersten Einlaßöffnung eine kleine Luftifienge strömt. Der Druckabfall an dieser Drosselstelle ist gleich der Druckdifferenz zwischen den beiden Dosenräumeh 71 und 72.

Die unmittelbar vor dem Dosenraum 72 liegende Drosselsteile 73 dient zur Glättung des in diesem Dosenraum auftretenden Druckes. In ähnlicher Weise wirkt die Drosselstelle 60 in der ersten Einlaßöffnung des Kammergehäuses 58. In dem Druckfühler 41 tritt daher praktisch keine Welligkeit des wirksamen, für die Steuerung der » Länge der Öffnungsimpulse 23 maßgebenden Druckes auf.

Der Druck im Druckfühler 41 ist bei geöffneter Drosselklappe 50 geringfügig höher als derjenige im Ansaugrohr 12 hinter der Drosselklappe 50. Dieser Fehler kann durch geeignete Bemessung der Feder 64 und durch eine großflächige Ausbildung der Membran 67 klein gehalten werden. Außerdem besteht die Möglichkeit, diese Druckdifferenz in das Kraftstoffkennfeld der Brennkraftmaschine einzueichen und bei der Abhängigkeit der Länge der öffnungsimpulse von den einzelnen Saugrohrdruckwerten zu berücksichtigen.

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Claims (5)

Robert Bosch GmbH R. 9115 Lr/Sz Stuttgart Ansprüche

1. Elektrisch gesteuerte Kraftstoff-Einspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine mit mindestens einem elektromagnetisch betätigbaren Einspritzventil und mit einer drehzahlsynchron auslösbaren Steuereinrichtung, die von einem an das Ansaugrohr in Ansaugrichtung hinter der Drosselklappe der Brennkraftmaschine angeschlossenen Druckfühler beeinflußt wird und öffnungsimpulse für das Einspritzventil liefert, deren Dauer vom Druck im Ansaugrohr abhängt, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckfühler, welcher im stationären Zustand von dem Saugrohrdruck beaufschlagt wird, beim öffnen der Drosselklappe kurzzeitig mit dem Atmosphärendruck verbunden wird und daher schon im Übergangsbereich eine einem wesentlich höheren als dem augenblicklich vorherrschenden Saugrohrdruck entsprechende Einspritzmenge einstellt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Ansaugrohr (12) und dem Druckfühl^er (4-1) eine mit diesem ohne wesentlichen Druckabfall in Verbindung stehende Hilfskammer (58) vorgesehen ist, die eine erste, mit dem Ansaugrohr verbundene Einlaßöffnung (60) und eine zweite, im Querschnitt größere Einlaßöffnung (61) hat, die gegenüber der Außenluft durch ein vorgespanntes Ventil (62) im stationären Betriebszustand abgesperrt ist, jedoch bei der Öffnungsbewegung der Drosselklappe (55) kurzzeitig mit der Außenluft verbunden wird.

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3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum der Hilfskammer (58) gegenüber der Außenluft durch einen mit der zweiten Einlaßöffnung (61) zusammenarbeitenden Ventilteller (62) absperrbar ist, der einerseits mit der Drosselklappe (50) über ein elastisches Glied, insbesondere über eine Zugfeder (64) gekuppelt und andererseits mit einer Druckdose (68) verbunden ist, die von der Differenz zwischen dem im Ansaugrohr (12) und dem in der Hilfskammer herrschenden Druckes beaufschlagt wird.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß von beiden Dosenräumen (71, 72) der Druckdose (68) der eine mit dem Ansaugrohr (12) über eine Drosselstelle (73), der andere über eine zweite Drosselstelle (70) mit dem Innenraum der Hilfskammer in Verbindung steht.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4·, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Einlaßöffnung (60) der Hilfskammer als Drosselstelle ausgebildet ist.

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