<Desc/Clms Page number 1>
Kraftstoffeinspritzanlage für Brennkraftmaschinen mit einer elektromagnetisch betätigbaren Spritzvorrichtung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einspritzanlage für Brennkraftmaschinen, insbesondere für Kraft- fahrzeuge, bei der die Einspritzmenge durch die Entladezeit eines Kondensators bestimmt wird, der periodisch an eine Ladestromquelle angeschlossen und ebenfalls periodisch über die Emitter-Kollektor-
Strecke eines ersten Transistors entladen wird, der im Steuerkreis eines zweiten, mit seiner Emitter-
Kollektorstrecke auf den Betriebsstrom einer elektromagnetisch betätigbaren Spritzvorrichtung einwirken- den Transistors angeordnet ist.
Bei Einspritzanlagen dieser Art muss die je Arbeitshub der Brennkraftmaschine einzuspritzende Kraft- stoffmenge derart an die je Arbeitshub angesaugte Luftmenge angeglichen werden, dass beim Verbrennungs- vorgang weder ein nennenswerter Kraftstoffüberschuss noch ein wesentlicher Luftüberschuss vorhanden ist, wenn die Brennkraftmaschine sowohl bei voller Leistung als vor allem auch bei Teillastbetrieb sparsam arbeiten soll.
Diese Aufgabe lässt sich bei einer Einspritzanlage der eingangs beschriebenen Art dadurch lösen. dass gemäss der Erfindung der erste mit seinem Kollektor an den Kondensator anschliessbare Transistor mit seiner Emitterelektrode über eine Eisendrossel und einen mit dieser in Reihe geschalteten Widerstand ebenfalls an den Kondensator und gleichzeitig an einen Pol der Ladestromquelle fest angeschlossen ist, während seine Basis an den andern Pol der Ladestromquelle über einen in Abhängigkeit vom Saugrohrunterdruck veränderbaren und über wenigstens einen weiteren Widerstand angeschlossen ist, an dem eine mit steigender Drehzahl grösser werdende Spannung liegt.
Durch die Verwendung der EisendrosselimEntladestromkreis wird erreicht, dass die zur Steuerung des Transistors im Betriebsstromkreis des Elektromagneten verwendeten Impulse eine sehr steile Rückenflanke erhalten. Dies ist notwendig, damit das Ende des Einspritzvorgang genügend genau festgelegt werden kann. Dadurch werden ausserdem zusätzliche Verstärkungseinrichtungen entbehrlich, die bei ungenügender Steilheit der Abfallflanke des Impulses das Spritzende genau festlegen.
In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung in ihrem elektrischen Schaltbild dargestellt.
Die Einspritzanlage nach Fig. 1 ist zum Betrieb einer bei 10 angedeuteten, vierzylindrigen Brennkraftmaschine bestimmt, die eine nicht dargestellte Hochspannungszündanlage hat und welcher der Kraftstoff durch Einspritzen in die Ansaugleitung 11 zugeführt wird. Auf dem an diese Leitung angeschlossenen Lufttrichter 12 sitzt ein elektromagnetisches Einspritzventil 13 mit einer Magnetwicklung 14 und einem mit dieser zusammenarbeitenden Magnetkern 15, an dem ein Ventilkegel 16 sitzt. Dieser verschliesst in seiner Ruhestellung die Bohrung der in den Lufttrichter 12 mündenden Düse 17 des Einspritzventils 13. Dem Innenraum des Einspritzventils 13 wird der einzuspritzende Kraftstoff unter praktisch gleichbleibendem Druck durch eine nicht dargestellte Förderpumpe über eine Zulaufleitung 18 zugeführt.
Das eine Wicklungsende der Magnetwicklung 14 ist an eine mit der Minusklemme einer Sammlerbatterie 21 verbundene Leitung 20 angeschlossen, wogegen ihr anderes Ende zum Kollektor K eines für hohe Stromstärken bemessenen Leistufigstransistors 25 vom p-n-p-Typ angeschlossen ist. Der Emitter E dieses Transistors ist über eine Plusleitung 26 mit der Plusklemme der Batterie 21 verbunden. So oft und so lang der Transistor 25 einen zum Abhebendes Ventilkegels 16 ausreichenden Strom führt, spritzt Kraftstoff aus dem Einspritzventil 13 in den Ansaugtrichter 12 und vermischt sich dort mit der angesaugten Frischluft.
<Desc/Clms Page number 2>
Zur Bestimmung der je Arbeitstakt der Brennkraftmaschine eingespritzten Kraftstoffmengen dient die im folgenden näher beschriebene Regeleinrichtung :
Diese enthält einen periodisch an die Batterie 21 anschliessbaren Kondensator 30 von 16 tiF und einen im Entladekreis dieses Kondensators angeordneten Transistor 31 vom p-n-p-Typ. Im Entladestromkreis des Kondensators 30 liegt ausserdem eine mit der Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors 31 in Reihe ge-
EMI2.1
des Transistors 33 ist ausser der Basis B des Transistors 25 ein ebenfalls zur Plusleitung 26 führender Wider- stand 27 von 10 0 angeschlossen.
Im Ladestromkreis des Kondensators 30 liegt ein mit einem Arbeitskontakt 41 zusammenarbeitender
Schaltarm 42, der bei jeder Umdrehung der mit 44 angedeuteten Nockenwelle der Brennkraftmaschine durch einen Nocken 45 vier mal in seine Schliess-Stellung gebracht wird. Zwischen dem Nocken 45 und einemzweiten, auf der gleichen Welle sitzenden Nocken 46 einerseits und der Nockenwelle 44 der Brennkraftmaschine anderseits ist ein Übersetzungsgetriebe 47 angeordnet, das die Nockenwellendrehzahl im
Verhältnis 1 : 4 ins Schnelle übersetzt. Der zweite Nocken 46 arbeitet mit einem Schaltarm 48 zusammen und vermag diesen gegen einen an den Kollektor des Transistors 31 angeschlossenen Arbeitskontakt 49 zu legen, sobald der erste Kontakt 45'den Schaltarm 42 in seine Einschaltstellung gebracht hat.
Bei jeder Schliessung des aus dem Schaltarm 42 und dem Arbeitskontakt 41 gebildeten Schalters wird dem Kondensator 30 über einen an die Minusleitung 20 angeschlossenen veränderbaren Widerstand 50 ein Ladestromstoss zugeführt, dessen Lange von der jeweiligen Drehzahl der Brennkraftmaschine abhängt, wogegen seine Höhe durch die jeweilige Stellung des auf dem Widerstand 50 gleitenden Schleifers 51 bestimmt wird.
Dieser ist mit einem bei 52 angedeuteten Fusshebel, der zur Verstellung der Drosselklappe 58 der Brennkraftmaschine dient, in nicht näher dargestellter Art derart gekuppelt, dass er gegen seine mit e bezeichnete Endstellung verschoben wird, wenn derfusshebel zum Öffnen der Drosselklappe in der mit einem Pfeil I angedeuteten Richtung um seinen Drehpunkt 54 geschwenkt wird. Der Kondensator 30 wird daher bei jeaem Ladevorgang auf eine umso höhere Spannung aufgeladen, je weiter die Drosselklappe geöffnet ist und je langsamer dabei die Brennkraftmaschine läuft.
Die während jedes Ladevorgangs aufgenommenen LadungsmengdesKondensators 30 werden bei jedem der anschliessenden Entladungsvorgänge über den aus dem Transistor 31, der Drossel 32 und dem Widerstand 36 gebildeten Entladungsstromkreises wieder abgeführt, sobald der Nocken 46 den Schaltarm 48 gegen seinen Arbeitskontakt 49 legt. Der beim Schliessen des Schaltarms 48 einsetzendeEntladungsstrom bewirkt, dass der vorher gesperrte Leistungstransistor 25 im Betriebsstromkreis der Magnetwicklung 14 stromleitend wird, so dass der Elektromagnet des Einspritzventils 13 erregt wird und den Ventilkegel 16 von seinem Sitz abhebt.
Damit der Entladestrom einen in Abhängigkeit von der Zeit wenigstens annähernd geradlinigen Verlauf nimmt, ist der Transistor 31 mit seiner Emitter-Kollektor-Strecke in den Entladestromkreis eingeschaltet. Dadurch wird erreicht, dass der Entladestrom trotz starken Abfalls der noch an den Kondensatorklemmen wirksamen Restladung nur langsam abnimmt bis zu jenem Zeitpunkt, in dem er den Transistor 25 nicht mehr in seinem stromleitenden Zustand zu halten vermag. Wenn in diesem Augenblick der Entladestrom stark nachzulassen droht, kommt die Eisendrossel 32zur Wirkung, die den Transistor 31 über diesen Zeitpunkt hinaus noch für einen kurzen Augenblick so stark stromleitend macht, dass die noch vorhandene Restladung des Kondensators 30 abgeführt werden kann.
In diesem Zeitpunkt bricht der Entladestrom mit einer so steilen Abfallflanke zusammen, dass der Transistor 25 sofort gesperrt wird und den durch die Wicklung 14 des Elektromagneten fliessenden Strom auf eine weit unter dem Haltewert liegende Stärke vermindert.
Die Dauer der in der Magnetwicklung 14 fliessenden Stromimpulse kann durch die an die Basis des Transistors 31 angeschlossenen Steuerspannungen in weiten Grenzen verändert werden. Die Steuerspannungen werden durch einen bei 60 angedeuteten Wechselstromgenerator erzeugt, der einen mit nicht gezeichneten Dauermagneten besetzten Läufer 61 und zwei mit diesem zusammenarbeitende Wicklungen 62 und 63 hat. Von diesen ist die mit 63 bezeichnete, über vier in Graetz-Schaltung miteinander verbundene Gleichrichter 64 an einen Elektrolytkondensator 65 von 100 11 F angeschlossen.
Zum Kondensator 65 liegt ein temperaturabhängiger, mit dem Kühlwasser der Brennkraftmaschine in wärmeleitender Verbindung stehender Widerstand 66 und ein mit diesem in Reihe geschalteter Festwiderstand 67von 10 K-Q parallel.
An den Verbindungspunkt dieser beiden Widerstände ist die Basis eines vierten Transistors 70 angeschlossen.
Von dem Emitter dieses Transistors führt ein Widerstand 71 von 300 0 zu einer mit dem temperaturabgängigen Widerstand 66 verbundenen Pluselektrode des Kondensators 65, wogegen ein weiterer Widerstand 72 von 2, 5 K- den Emitter mit der Minusleitung 20 verbindet. Vom Kollektor des Transistors 70 führt ein Potentiometer 75 von 5 K- zur Minusleitung 20. An den mit den Schleifer des Widerstands 50
<Desc/Clms Page number 3>
mechanisch gekuppelten Abgriff dieses Potentiometers ist ein Widerstand 73 und eine Germaniumdiode 74 angeschlossen. Der Widerstand 73 hat einen Wert von 2 K-Q und liegt mit seinem andern Ende an der
Plusklemme eines Vollweggleichrichters, der von vier in Graetz-Schaltung verbundenen, bei 76 ange- deuteten Gleichrichtern gebildet wird.
An die Wechselstromdiagonale dieser Brückenschaltung ist die
Wicklung 62 des Steuergenerators 60 angeschlossen, wogegen die Diode 74 mit der Minusklemme des
Gleichrichters verbunden ist. Um die bei der Gleichrichtung entstehenden Oberwellen zu verringern, ist ausserdem ein Siebkondensator 77 von 100 F vorgesehen. Von der Plusklemme des Vollweggleichrichters führen vier in Reihe geschaltete Widerstände 80,81, 82,83 zur Basis des Transistors 31. Von diesen Wider- ständen steht der mit 80 bezeichnete ebenso wie der vorher beschriebene Widerstand 66 mit dem Kühl- wasser der Brennkraftmaschine in wärmeleitender Verbindung und hat einen negativen Temperaturkoeffizienten, wogegen der mit 81 bezeichnete in Abhängigkeit vom Luftdruck durch eine Membrandose
85 veränderbar ist. Der Widerstand 82 ist ebenfalls temperaturabhängig.
Er hat einen niederen Wider- standswert, wenn die von der Brennkraftmaschine angesaugte Frischluft stark erwärmt ist, dagegen einen hohen Widerstand bei niedriger Lufttemperatur.
Diese sich mit den jeweiligen Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine verändernden Widerstände
66,80, 81 und 82 beeinflussen zusammen mit der vom Steuergenerator 60 in den Wicklungen 62 und 63 erzeugten Steuerspannung den zwischen dem Emitter und dem Kollektor des Transistors 31 im Entladestromkreis des Kondensators 30 wirksamen Durchlasswiderstand. Diese Beeinflussung wirkt sich derart aus, dass sich die Entladegeschwindigkeit des Kondensators 30 mit den Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine selbsttätig ändert und dabei die Dauer der in der Magnetwicklung 14 des Einspritzventils 13 fliessenden Stromimpulse bestimmt.
Da ausserdem auch noch die jeweilige Stellung der Drosselklappe 58 auf den Ladewiderstand 50 und das mit diesem gekuppelte Potentiometer 75 einwirkt, werden alle Ein- flussgrössen, von denen die erforderlichen Einspritzmengen abhängig sind, selbsttätig berücksichtigt.
Bei dem in Fig. 2 ausschnittsweise dargestellten Schaltbild des zweiten Ausführungsbeispiels wird die mit der Drehzahl der Brennkraftmaschine wachsende Steuerspannung nicht von einem rotierenden, mit der Brennkraftmaschine gekuppelten Generator geliefert, sondern durch Aufsummieren von Einzelimpulsen erzeugt, die an der zum Betrieb einer in Fig. 2 nicht näher dargestellten Brennkraftmaschine bestimmten Hochspannungszündanlage abgenommen werden. Zu diesem Zweck ist an die Primärwicklung 90 der zur Hochspannungszündanlage gehörenden Zündspule ein Widerstand 91 von 20 K-il angeschlossen. Die Primärwicklung 90 liegt in Reihe mit dem Unterbrecherarm 92 eines üblichen Zündunterbrechers, der einen bei 93 angedeuteten Unterbrechernocken und einen zum feststehenden Unterbrecherkontakt 94, sowie dem Schaltarm 92 parallel liegenden Zündkondensator 95 hat.
Bei jeder Umdrehung der Nockenwelle der Brennkraftmaschine bringt der Unterbrechernocken den Schaltarm 92 viermal in seine SchliessStellung. Die dabei am Anschlusspunkt des Widerstands 91 an der Primärwicklung 90 entstehenden Span- nungsstösse werden über einen Koppelkondensator 96 von 0, 1jjF der Basis eines Transistors 97 zugeführt, dessen Basis über einen mit dem Kühlwasser der Brennkraftmaschine in wärmeleitender Verbindung stehenden NTC-Widerstand 98 mit einer an den Pluspol der hier nicht dargestellten Batterie ange- schlossenen Leitung 99 verbunden ist.
An die gleiche Leitung ist auch die Emitterelektrode des Transistors 97 angeschlossen, wogegen dessen Kollektor ausser mit einem Speicherkondensator 100 noch mit einem Potentiometer 101 von 5 K-ss verbunden ist. Dieses Potentiometer ist mit seinen Anschlusspunkten a und b in der in Fig. 1 dargestellten Weise mit einer Reihe von Widerständen verbunden, die zur Basis des Transistors 31 (Fig. 1) der Regeleinrichtung führen, die in ihren übrigen Teilen der in Fig. 1 dargestellten Anordnung entspricht.
Bei jedem der in der Zündspule erzeugten Zündspannungsstosse liefert der Transistor 97 einen Ladestromstoss für den zum Aufsummieren dieser Stromstösse dienenden Kondensator 100, dieser kann sich in den Pausen zwischen den einzelnen Zündstromstössen jeweils teilweise wieder über das Potentiometer 101 entladen. Je schneller die Brennkraftmaschine läuft, umso kürzer werden die für die Entladungen zur Ver- fügung stehenden Pausen zwischen den von der Maschinendrehzahl in ihrer Dauer und Höhe praktisch unabhängigen Ladestromstössen und umso höher wird dann die mittlere Ladespannung des Kondensators 100.
Je höher diese Ladespannung jedoch steigt, umso grösser wird der zwischen Emitter und Kollektor wirksame Innenwiderstand des Entladetransistors 31 und umso langsamer gehen die bei jedem Schliessen des Schaltarms 48 einsetzenden Entladungen des Kondensators 30 vor sich. Die am Potentiometer 75 bzw. 101 abgegriffene Steuerspannung wirkt daher impulsverlängemd.
Da gleichzeitig bei steigender Drehzahl die für die Ladung des Kondensators 30 zur Verfügung stehenden Schliesszeiten wegen des unveränderbaren Schliesswinkels des Nockens 45 immer kürzer werden, kann man die Einstellung so treffen, dass die Spritzzeiten bei einer bestimmten Stellung der Drosselklappe über
<Desc/Clms Page number 4>
EMI4.1