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Steuereinrichtung zur Beeinflussung der Spritzzeit einer zum Betrieb von Brennkraftmaschinen, insbesondere für Kraftfahrzeuge bestimmten elektrischen Einspritzanlage
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keit von den jeweiligen Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine dient die im folgenden näher beschriebene elektrische Einrichtung.
Diese besteht im wesentlichen aus einer monostabilen Kippeinrichtung 40 und einer Regeleinrich- tung 41, die beide in der Zeichnung durch unterbrochene Linien umrahmt sind. Die Kippeinrichtung ist dazu bestimmt, einen in seiner Länge veränderbaren Stromimpuls J zu liefern und kehrt selbsttätig in ihren Ruhezustand zurück, wenn sie durch einen Steuerimpuls in ihre unstabile Kipplage gebracht worden ist. Während des unstabilen Betriebszustandes der Kippeinrichtung ist das Einspritzventil geöffnet. Die jeweilige Dauer dieses unstabilen Betriebszustandes bestimmt somit die Öffnungsdauer des Einspritzventils und daher auch die eingespritzte Kraftstoffmenge.
Er kann nur so lange aufrechterhalten werden, bis ein in der Kippvorrichtung vorhandenes, aus einem imRuhezustand geladenen Kondensator und zwei diesem parallel geschalteten Widerständen bestehendes Zeitglied sich entladen hat. Die mit 41 angedeutete Regeleinrichtung liefert eine in Abhängigkeit von der Drehzahl der Brennkraftmaschine veränderbare Regelspannung, durch welche die Kippdauer der Kippeinrichtung 40 bestimmt oder wenigstens mit bestimmt wird.
Die Kippeinrichtung 40 wird an einer mit der Plusklemme der Batterie 20 verbundenen Plusleitung 42 betrieben, ihre gemeinsame Minusleitung 43 ist an die Minusklemme der Batterie 20 angeschlossen. Im Takte der Drehzahl der Brennkraftmaschine 10 wird die Kippeinrichtung durch einen mit der Verteilerwelle 11 umlaufenden Nocken 38 und einen mit diesem zusammenarbeitenden Schaltarm 39 gesteuert, der in Reihe mit einem Widerstand 51 von etwa 20 K-Q zwischen die Plusleitung 42 und die Masseleitung 43 eingeschaltet ist. Zwischen dem Schaltarm 39 und dem Widerstand 51 zweigt ein Koppelkondensator 52 von etwa 1000 pF ab, an den ein Widerstand 53 und eine Germaniumdiode 54 mit einer ihrer beidenElektroden angeschlossen ist. Die andere Elektrode der Diode ist mit der Basis eines zur Kippeinrichtung 40 gehörenden Transistors T1 verbunden.
Von der Basis dieses Transistors führt ein Widerstand 55 von 5 K-Q zur Plusleitung 42 und ein Widerstand 56 zum Kollektor K2 eines zweiten, ebenfalls zur Kippeinrichtung 40 gehörenden Transistors T2. dessen Kollektor K2 über einen Widerstand 57 von 5 K-Q mit der Masseleitung 43 verbunden ist, wogegen sein Emitter E2 unmittelbar an die Plusleitung 42 angeschlossen ist.
Das Zeitglied der Kippeinrichtung 40 besteht aus einem Kondensator 58 und zwei in Reihe liegenden Widerständen 59 und 60, die zum Kondensator parallel geschaltet in der Verbindungsleitung von der Basis des Transistors T2 zum Verbindungspunkt P zweier Widerstände 61 und 62 in der Kollektorleitung des Transistors T1angeordnetsind. DerWiderstand 61 hat einen Wert von 5 K- und ist an die Masseleitung 43 angeschlossen, der Widerstand 62 dagegen hat nur einen Wert von 1, 2 K-Q und ist mit dem Kollektor des
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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 eine nicht dargestellte Membrandose veränderbar, der andere Widerstand 60 dagegen ist nicht veränderbar. Bei einer Kapazität von 0, 1 F des Kondensators. 58 sollen die beiden Widerstände 59 und 60 einen Gesamtwert. von 150 K-Q nicht übersteigen.
Die Regeleinrichtung 41 selbst besteht aus einem Hilfsfrequenzgenerator 70 für 1000 Hz-Schwingun- gen, einem Variometer mit einer drehbaren, an den Generator 70 angeschlossenen Spule 71 mit kleinem Wickeldurchmesser sowie einer feststehenden Spule 72 mit grösserem Wickeldurchmesser und einem Wirbelstrommitnehmer. Dieser hat einen mit der Nockenwelle gekuppelten trommelförmigen Dauermagneten 74 und einen gleichachsig zu diesem angeordneten Blechbecher 75. Ausserdem weist die Regeleinrichtung ein Gleichrichterglied aus vier in Grätzschaltung miteinander verbundenen Gleichrichtern 76 auf, in deren Diagonalzweig ein Glättungskondensator 77 angeordnet ist. Dieser Kondensator liegt parallel zu dem in der Kollektorleitung des Transistors T angeordneten Widerstand 62.
Der trommelförmige Dauermagnet 74 des Wirbelstrommitnehmers ist auf seiner mit der Nockenwelle gekuppelten Antriebswelle 78 längsverschiebbar, jedoch gegen diese unverdrehbar geführt. Eine Druckfeder 79 ist bestrebt, den Dauermagnet in der dargestellten Ruhelage tief in den Becher 75 eingetaucht zu halten oder ihn dorthin zurückzuführen. Die Längsverschiebung des Dauermagneten erfolgt gemeinsam mit dem Öffnen der Drosselklappe 80 der Brennkraftmaschine über ein Gestänge 81, das mit einem Fusshebel 82 gekuppelt ist, der zum Öffnen der Drosselklappe in Richtung des Pfeils niedergetreten werden muss.
Wenn der Trommelmagnet 74 von der Nockenwelle der Brennkraftmaschine angetrieben wird und sich dabei gegenüber dem von der Spiralfeder 84 festgehaltenen Becher 75 dreht, induziert sein die Becherwände durchdringendes Magnetfeld in diesen Wirbelströme, die zur Folge haben, dass der Becher 75 und
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mit ihm die Spule 71 des Variometers entgegen der Kraft der Spiralfeder 84 um einen Winkel bis zu 900 aus der dargestellten Ruhelage in der Drehrichtung des Trommelmagneten mitgenommen wird. Je grösser dieser Drehwinkel ist, umso kleiner wird derjenige Teil der vom Generator 70 erzeugten, praktisch konstanten Schwingungsenergie, der von der drehbaren Spule 71 des Variometers auf dessen feststehende
Spule 72 übertragen und zur Bildung einer Regelspannung U an den Gleichrichtern 76 ausgenützt werden kann.
Diese am Widerstand 62 in die Kippeinrichtung 40 eingekoppelte Steuerspannung bestimmt die Öffnungsdauer des Einspritzventils und damit die eingespritzte Kraftstoffmenge.
Für die im folgenden beschriebene Wirkungsweise der Einspritzanlage ist davon ausgegangen, dass das aus dem Kondensator 58 und den beiden parallel geschalteten Widerständen 59 und 60 bestehende
Zeitglied derart eingestellt ist, dass die Kippzeit des Kippgeräts 40 der Ansprechzeit des Magnetven- tils 33 entspricht, wenn am Widerstand 62 keine von der Regeleinrichtung 41 gelieferte Steuerspannung eingekoppelt wird.
Im einzelnen arbeitet die Kippeinrichtung 40 folgendermassen :
Solange sich der Schaltarm 39 während des Umlaufs des Nockens 38 in seiner Offenstellung befindet, ist der Transistor T1 gesperrt und der Transistor 12 stromleitend. In diesem Betriebszustand liegt der Kollektor des Transistors T2 an einem Potential k2 von etwa 10 V. Bei den angegebenen Widerstandswerten und einer Batteriespannung von 12 V hat demzufolge das durch die Widerstände 55 und 56 bestimmte Potential bl der Basis des Transistors T1 einen Wert bl = 11,3 V. Das durch die Widerstände 63 und 64 festgelegte Potential el des Emitters des Transistors T1 beträgt el = 10,9 V. Da das Potential bl höher ist als das Emitterpotential el, kann vom Emitter zur Basis des Transistors Tl kein Steuerstrom fliessen ; der Transistor T1 ist daher gesperrt.
Das Potential p des Punktes P wird dann praktisch ausschliesslich durch denjenigen Spannungsabfall bestimmt, den der von derBasis des Transistors T2 über die Widerstände 60, 59 und 61 fliessende Basisstrom am Widerstand 61 erzeugt.
Unter der obengenannten Voraussetzung, dass die am Widerstand 62 eingekoppelte Steuerspannung U gleich 0 ist, beträgt dann das Basispotential b2 des Transistors T2 etwa 11 V. Bei einer Grösse des Festwiderstandes 60 von 60 K-n und einem in diesem Augenblick am luftdruckabhängigen Widerstand 59 eingestellten Wert von 15 K-n ergibt sich dann am Verbindungspunkt P ein Potential von etwa 0,7 V, wogegen der Spannungsabfall an den Widerständen 60 und 59 etwa 10,3 V beträgt. Auf diese Spannung lädt sich der Kondensator 58 bei abgehobenem Schaltarm 39 und daher gesperrtem Transistor Tl auf.
Sobald der Nocken 38 den Schaltarm in seine Schliessstellung bringt, wird das Basispotential bl des Transistors T1 über den entladenen und daher imSchliessungsaugenblick 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 Transistor T1 so stark stromleitend macht,
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glied gehörende Kondensator 58 liegt, auf den Wert von etwa 6 V erhöht. Da der Kondensator in diesem Augenblick noch seine volle Ladespannung UL max von 10,3 V hat, wird das Potential b2 der Basis des Transistors T2 über dessen Emitterpotential e2 von 12 V hinaus auf p + UL = 16,3 V angehoben. Da bei so hohem Basispotential kein Steuerstrom vom Emitter zur Basis des Transistors T2 fliessen kann, wird der Transistor T2 gesperrt.
Er weist 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 einen Spannungsabfall, der ausreicht, um den Transistor T1 auch dann noch im stromleitenden Zustand zu halten, wenn der Schaltarm 39 schon wieder abgehoben und der Stromstoss über den inzwischenaufgeladenenKoppe1kondensator 52 abgeklungen ist.
Die Kippeinrichtung 40 kehrt erst dann in ihren Ausgangszustand zurück, wenn der zu ihrem Zeitglied gehörende Kondensator 58 sich von seiner anfänglichen Ladespannung UL von 10,3 V soweit entladen hat, dass das Potential b2 der Basis des Transistors T2 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. 2 schaubildlich dargestellt. Bis zum Schliessungsaugenblick des Schaltarms 39 im Zeitpunkt tl behält die Basis des Transistors T2 ihr Potential b2 von 11 V unverändert bei und springt im Zeitpunkt t1 auf den Wert von 16, 3 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 festgelegtenGeschwin- digkeit. Seine Spannung UL nimmt nach einer Exponentialkurve rasch ab. Das durch die Kondensatorspannung angehobene Potential b2 des Transistors T2 unterschreitet schliesslich im Zeitpunkt t2 den Wert
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