Zusatzpatent zum Hauptpatent Nr. 459 660 Kraftstoffeinspritzanlage für Brennkraftmaschinen Die im Hauptpatent beschriebene für Brennkraft- maschinen, insbesondere Kraftfahrzeugmotoren mit Saugrohreinspritzung bestimmte Kraftstoffeinspritzanla- ge, mit einem ersten monostabilen Multivibrator, des sen Impulsdauer von einer Betriebsfunktion der Brenn- kraftmaschine, insbesonder,- dem Druck in ihrem Saug rohr, abhängig ist,
wobei die jeweilige Betätigungsdauer der Einspritzeinrichtung und damit die eingespritzte Kraftstoffmenge von dieser Impulsdauer abhängt, ist dadurch gekennzeichnet, dass dem ersten monostabi len Multivibrator ein zweiter monostabiler Multivibra- tor nachgeschaltet ist und dessen Impulsdauer von der Impulsdauer des ersten Multivibrators abhängig ist und dessen Impulsbeginn vom ersten Multivibrator gesteuert wird, und dass sowohl die Impulse vom ersten wie die Impulse vom zweiten Multivibrator einem Oder-Gatter zugeführt werden, das die Einspritzeinrichtung steuert.
Die vorliegende Erfindung geht von einer derarti gen Kraftstoffeinspritzanlage aus und ermöglicht, die Einspritzdauer in Abhängigkeit von verschiedenen Be triebsparametern zu ändern. Um z. B. die Erhöhung der Kraftstoffmenge beim Kalt- und Warmlauf zu er reichen, ist zweckmässig ein NTC-Widerstand vorge sehen, der in wärmeleitender Verbindung mit dem Kühl wasser des Motors steht und der die Impulsdauer des zweiten monostabilen Multivibrators und damit die Einspritzdauer beeinflusst.
Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass so wohl die Impulsdauer des ersten Multivibrators als auch die Impulsdauer des zweiten Multivibrators mit Hilfe von je einem Temperaturfühler beeinflusst wird.
Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus dem im folgenden beschriebenen und in der Zeichnung dar gestellten Ausführungsbeispiel. Es zeigen: Fig. 1 ein Schaltbild der Kraftstoffeinspritzanlage, teilweise in nur schematischer Dartellung und Fig. 2 bis 6 Diagramme zur Erläuterung der Wir kungsweise der Kraftstoffeinspritzanlage nach Fig. i.
Die Kraftstoffeinspritzanlage nach Fig. 1 ist zum Betrieb einer vierzylindrigen Brennkraftmaschine 10 be stimmt, deren Zündkerzen 11 an eine nicht da- gestellte Hochspannungszündanlage angeschlossen sind. In un mittelbarer Nähe der nicht dargestellten Einlassventile der Brennkraftmaschine 10 sitzt auf jedem der zu den einzelnen Zylindern führenden Verzweigungsstutzen ei nes Ansaugrohres 12 ein elektromagnetisch betätigba- res Einspritzventil 13. Die vier Ventile 13 dienen zu sammen als Einspritzeinrichtung.
Jedem von ihnen wird über eine Leitung 14 unter konstantem Druck stehen der Kraftstoff aus einem Verteiler 15 zugeführt. Dieser Kraftstoff wird durch eine Pumpe 16 aus einem Vor ratstank 17 angesaugt und in den Verteiler 15 ge pumpt.
Diese Pumpe kann elektrisch oder, wie dargestellt, von der Brennkraftmaschine 10 angetrieben werden: Jedes der Einspritzventile 13 ist einpolig an Masse angeschlossen. Die beiden linken Einspritz-zentile 13 (bezogen auf Fig. 1) sind über je einen Widerstand 18 mit dem Kollektor eines pnp-Leistungstransistors 22 verbunden, und die beiden rechten Einspritzventile 13 sind über je einen Widerstand 19 mit dem Kollektor eines pnp-Leistungstransistors 23 verbunden.
Die Emit- ter der beiden Transistoren 22 und 23 liegen an einer Leitung 24, die mit dem Pluspol einer als Batterie 25 ausgebildetenBetriebsspannungsquelle verbunden ist und die deshalb im folg nden als Plusleitung bezeichnet wird. An den Minuspol der Batterie 25 ist eine Leitung 26 angeschlossen, die mit Masse verbunden ist. Sie wird im folgenden als Minusleitung bezeichnet.
Die Basen der beiden Leistungstransistoren 22 und 23 werden über einen Umschaltkontakt 27, der mit der Nockenwellendrehzahl der Brennkraftmaschine 10 angetrieben wird, abwechselnd mit dem Ausgang eines Oder-Gatters 28 verbunden, das einen npn-Transistor 29 enthält. An dem Eingang dieses Oder-Gatters sind die Ausgänge zweier Multivibratoren angeschlossen.
Dies sind ein erster monostabiler Multivibrator 32 mit zwei npn-Transistoren 33, 34 und ein zweiter mono stabiler Multivibrator 35 mit zwei pnp-Transistoren 36, 37 und einem npn-Transistor 38. Der zweite Multi vibrator 35 arbeitet mit einem Zeitglied 39 zusammen, das einen npn-Transistor 40 enthält.
Die Impulsdauer T2 des zweiten Multivibrators 35 hängt mit der Im pulsdauer Ti des ersten Multivibrators 32 etwa nach der Funktion Tz = b. Ti-a zusammen, wobei a im Aus führungsbeispiel eine Funktion der Spannung an der Batterie 25 ist.
Durch diese Massnahme erhält man in vorteilhafter Weise die gewünschte Variation der Einspritzdauer T = T1 + T2 (d. h. der Öffnungsdauer der Ventile 13) von etwa 1:4, die sonst besonders bei hohen Drehzahlen nur schwer zu verwirklichen ist, wie das eingangs dargelegt wurde.
Die Grösse b ist im Ausführungsbeispiel eine Funktion der Temperatur der Brennkraftmaschine, die also die Impulsdauer T2 mul- tiplikativ beeinflusst, während die Spannung an der Batterie 25 einen additiven Einfluss auf die Impuls dauer T2 hat. Ausserdem ist noch eine sogenannte Startanreicherung vorgesehen, durch die beim Anlassen die Impulsdauer T2 ebenfalls verlängert wird.
Im einzelnen ist die Schaltung nach Fig. 1 wie folgt aufgebaut: Die Emitter der Transistoren 33 und 34 sind direkt an Masse angeschlossen. Die Basis des Transi stors 33 ist mit der Kathode einer Diode 43 und, über einen Widerstand 44, mit Masse verbunden. Die Anode der Diode 43 ist mit einem Verbindungspunkt 45 ver bunden, an den die Anoden zweier Dioden 46, 47 an geschlossen sind und der über einen Widerstand 48 mit der Plusleitung 24 in Verbindung steht. Die Katho de der Diode 46 ist über einen Widerstand 49 mit Masse und über einen Kondensator 52 mit einem Ver bindungspunkt 53 verbunden, der seinerseits über einen Widerstand 54 an die Plusleitung 24 angeschlossen ist und über einen Unterbrecherkontakt 55 mit Masse ver bunden werden kann.
Der Unterbrecherkontakt 55 wird von einem zweihöckrigen Nocken 56 bei jeder Umdre hung der Nockenwelle der Brennkraftmaschine 10 zwei mal geschlossen und gibt dann jeweils einen negativen Impuls an den Verbindungspunkt 53. Dieser Impuls wird von dem R-C-Differenzierglied 49, 52 differen ziert, wobei die in Fig. 1 eingezeichnete Spannungs form entsteht; die Diode 46 lässt hiervon nur die nega tive Hälfte durch, die beim Schliessen des Kontakts 50 entsteht (Spannung ui am Verbindungspunkt 45, vgl. Fig. 2).
Die Kathode der Diode 47 ist über die Sekundär wicklung 57 eines Übertragers 58 mit einem Verbin dungspunkt 59 verbunden, von dem ein Widerstand 62 nach Masse und ein Widerstand 63 zur Plusleitung 24 führt. Durch Ändern des Potentials am Verbindungs punkt 59 kann die Impulszeit Ti des Multivibrators 32 multiplikativ verändert werden, z. B. in Abhängig keit von der Drehzahl.
Der Kollektor des Transistors 33 ist über einen Widerstand 64 mit der Plusleitung 24 und über einen Widerstand 65 mit der Basis des Transistors 34 ver- bunden, dessen Kollektor über die Primärwicklung 66 des Übertragers 58 und einen mit ihr in Serie liegen den Widerstand 67 an die Plusleitung 24 angeschlossen ist.
Am Verbindungspunkt P zwischen der Primärwick lung 66 und dem Widerstand 67 ist die Kathode einer Diode 122 angeschlossen. Die Anode der Diode 122 liegt am Verbindungspunkt S von zwei einen Span nungsteiler ergebenden Widerständen 120 und 121, von denen der Widerstand 120 als temperaturunabhängi ger Widerstand ausgebildet und mit der Plusleitung 24 verbunden ist, während der zweite Spannungsteiler- widerstand 121 mit der Minusleitung 26 verbunden ist und als Heissleiter oder NTC-Widerstand ausgebildet ist und mit dem Motoröl der Brennkraftmaschine 10 durch in der Zeichnung nicht dargestellte Mittel in wärmeleitender Verbindung steht.
Durch Veränderungen des Widerstandswertes des Widerstandes 121 lässt sich eine Änderung der Impulsdauer Ti in Abhängigkeit von der Motoröltemperatur erreichen.
Der Übertrager 58 hat einen verstellbaren Eisen kern 68, welcher durch eine Stellstange 69 mit einer Druckmessdose 72 verbunden ist, die nach Art einer evakuierten Barometerdose aufgebaut und an das Saug rohr 12 angeschlossen ist. Am Eingang des Saugrohrs 12 befindet sich wie üblich eine Drosselklappe 73, die hinter einem Luftfilter 74 angeordnet ist und durch ein Gaspedal 75 betätigt werden kann.
Wird das Gas pedal 75 niedergetreten, so wird die Drosselklappe 73 geöffnet und das Vakuum im Saugrohr 12 verringert, so dass der Eisenkern 68 in den Übertrager 58 ge schoben wird und sich die Impulsdauer des Multi vibrators 32 verlängert, also mehr Kraftstoff einge spritzt wird. Wird umgekehrt die Drosselklappe 73 ge schlossen, so wird das Vakuum im Saugrohr 12 grös- ser und die Druckmessdose 72 zieht den Eisenkern 68 in Richtung des eingezeichneten Pfeiles aus dem über trager 58 heraus, so dass die Induktivität der Primär spule verringert und die Einspritzdauer entsprechend verkleinert wird.
Die Arbeitsweise des monostabilen Multivibrators 32 nach Fig. 1 ist an sich bekannt, weshalb sie nur kurz beschrieben wird: Wenn der Unterbrecherkontakt 55 geöffnet ist, ist der Transistor 33 im Ruhezustand leitend und der Transistor 34 ist gesperrt. Wird jetzt der Kontakt 55 geschlossen, so kommt ein negativer Impuls ul (vgl. auch Fig. 2) an den Verbindungspunkt 45, sperrt die Diode 43 und damit auch den Tran sistor 33, wodurch der Transitor 34 leitend wird und beginnt, über die Primärwicklung 66 einen Strom zu führen.
Dieser Strom steigt exponentiell auf einen Höchstwert, der durch die Grösse des Widerstands der Wicklung 66 und des Widerstandes 67 gegeben ist. Während dieses Anstieges wird in der Sekundärwicklung 57 eine exponentiell abklingende Spannung induziert, die die Basis des Transistors 33 auf Massepotential hält. Sobald diese Spannung genügend weit abgeklungen ist - diese Zeit hängt von der Induktivität der Pri märwicklung 66 und damit der Stellung des Eisen kerns 68 ab - wird die Basis des Transistors 33 wie der positiver und dieser Transistor wird wieder strom leitend, wobei er gleichzeitig den Transistor 34 sperrt.
Am Kollektor des Transistors 33 entstehen also positive Spannungsimpulse u2 (Fig.2), die mit der Drehzahl der Brennkraftmaschine 10 synchronisiert sind. Ihre Dauer Ti ist von der Lage des Eisenkerns 68 und dem Widerstandswert des NTC-Widerstandes 121, der mit dem Motoröl in wärmeleitender Verbin dung steht, abhängig.
Die Basis des Transistors 36 ist direkt mit dem Kollektor des Transistors 33 verbunden. Der Emitter des Transistors 36 ist über einen einstellbaren Wider stand 76 an die Plusleitung 24 angeschlossen. Sein Kol lektor ist über einen Kondensator 77, dessen Lade spannung im wesentlichen die Impulsdauer des zweiten Multivibrators 35 bestimmt, mit dem Kollektor des Transistors 37 und über eine Diode 78 mit der Basis des Transistors 38 verbunden. Dabei ist die Kathode der Diode 78 mit der Basis des Transistors 38 und über einen Widerstand 79 - mit Masse verbunden.
Der Emitter des Transistors 37 ist über einen ein stellbaren Widerstand 82 mit der Plusleitung 24 ver bunden. Ausserdem ist er direkt an die Kathode einer Diode 83 angeschlossen, deren Anode über einen ein stellbaren Widerstand 84 mit einem Verbindungspunkt 85 verbunden ist. Letzterer ist mit der Anode einer Zenerdiode 86 verbunden, deren Kathode an der Plus leitung 24 liegt. Ausserdem ist der Verbindungspunkt 85 über einen Widerstand 87 an Masse angeschlossen.
Die Basis des Transistors 37 ist über einen Wider stand 88 an die Plusleitung 24 angeschlossen; über zwei Widerstände 91, 92, die über einen Verbindungspunkt 93 in Serie liegen, ist sie an Masse angeschlossen.
Der Verbindungspunkt 93 ist mit der Kathode einer Diode 94 verbunden, deren Anode an einen Kno tenpunkt 95 angeschlossen ist. Dieser Knotenpunkt 95 ist über einen Widerstand 96 mit negativem Tempe raturkoeffizienten (NTC-Widerstand) an Masse und über einen Widerstand 97 an die Plusleitung 24 an geschlossen. Ausserdem ist er mit der Anode einer Diode 98 verbunden, deren Kathode über einen Wi derstand 100 mit Masse verbunden ist. Parallel zur Diode 98 liegt ein Widerstand 103. Die Kathode der Diode 98 ist ausserdem mit dem einen Anschluss ei nes Anlassschalters 104 verbunden, dessen anderer An- schluss an der Plusleitung 24 liegt. Der Emitter des Transistors 38 ist mit Masse verbunden.
Sein Kollek tor liegt über einen Kollektorwiderstand 105 an der Plusleitung 24. Ausserdem ist dieser Kollektor über einen Widerstand 106 mit der Basis des Transistors 29 verbunden, an die auch der Kollektor des Transistors 33 über einen Widerstand 107 angeschlossen ist.
Der Kollektor des Transistors 29 ist mit dem Um schalterkontakt 27 verbunden und über einen Kollek- torwiderstand 109 an die Plusleitung 24 angeschlossen.
Die Anode der Diode 83 ist mit der Anode einer Diode 112 verbunden, deren Kathode an den Kollek tor des Transistors 40 angeschlossen ist, dessen Emitter an Masse liegt. Sein Kollektor ist über einen Kollek- torwiderstand 113 mit der Plusleitung 24 verbunden. Seine Basis ist mit der Kathode einer Diode 114 über einen Widerstand 115 mit Masse verbunden.
Die Ano de der Diode 114 ist über einen Verbindungspunkt 116 und einen Widerstand 117 an die Plusleitung 24 an geschlossen. Über die Serienschaltung eines Konden- sators 118 und eines Widerstandes 119 steht der Ver bindungspunkt 116 mit dem Kollektor des Transistors 33 in Verbindung.
Die Einspritzeinrichtung nach Fig. 1 arbeitet wie folgt: Bei jedem Schliessen des Unterbrecherkontaktes 55 gelangt ein negativer Impuls u (vgl. Fig. 2) zum Verbindungspunkt 45 und sperrt die Diode 43 sowie den Transistor 33 während einer Zeit Ti, wie das be reits beschrieben wurde. Dadurch entstehen am Kol lektor von Transistor 33 positive Impulse u2 (Fig.2) mit einer zeitlichen Dauer Ti,
wobei Ti wie besch-ie- ben eine Funktion des Vakuums im Saugrohr 12 und der Motoröltemperatur ist.
Die Impulse u2 werden über den Widerstand 107 dem Transistor 29 des Oder-Gatters 28 zugeführt, so dass dieses jeweils während der Dauer der Impulse u2 leitend wird und der Kollektor des Transistors 29 etwa das Potential der Minusleitung 26 erhält (Spannung u7 in Fig. 2). Dadurch wird bei der gezeichneten Stel lung des Umschalters 27 der Leistungstransistor 22 leitend und die beiden linken Einspritzventile 13 öff nen, so dass Kraftstoff für die beiden linken Zylinder der Brennkraftmaschine 10 eingespritzt wird.
(Stände der Umschaltkontakt 27 in seiner oberen Stellung, so würden die beiden rechten Ventile 13 geöffnet.) Während der Dauer jedes Impulses u2 wird. ausser- dem das R-C-Glied 119,<B>118</B> der Transistor 40 lei tend gehalten, wobei sich der Kondensator<B>118</B> in der durch + und - angedeuteten Weise auflädt. Der Wider stand 119 begrenzt in vorteilhafter Weise den Lade strom des Kondensators 118. Die Form der Impulse u2 wird hierdurch verbessert, weil beim Sperren des Tran sistors 33 dessen Kollektorpotential schneller ansteigt.
Nach Ende eines Impulses u2, d. h. wenn der Kollek tor des Transistors 33 wieder negativer wird, wird diese Spannungsänderung über den Kondensator 118 auch auf den Verbindungspunkt 116 übertragen und sperrt die Diode 114 und den Transistor 20 so lange, bis sich der Kondensator 118 über die Widerstände 117, <B>119</B> genügend entladen hat und der Transistor 40 wie der leitend wird. Diese Sperrzeit des Transistors 40 ist beim Ausführungsbeispiel auf etwa 1 Millisekunde bemessen. Dieser Wert hat sich für einige Typen von Brennkraftmaschinen als vorteilhaft erwiesen.
Während der Sperrzeit des Transistors 40 liegt an seinem Kollektor eine positive Spannung, die in Fig. 1 und 2 mit u5 bezeichnet ist. Die Impulse u5 schliessen sich zeitlich unmittelbar an die Impulse u2 an.
Ausserdem erhält bei jedem positiven Impuls u2 der Transistor 36 an seiner Basis ein Potential, das etwa zwischen dem Potential der Minusleitung 26 und dem der Plusleitung 24 liegt. Nimmt man z. B. an, die Batterie 25 habe eine Spannung von 12 V und die Plusleitung 24 das Potential 0 V (Spannungsreferenz ebene), so hat diese Basis etwa ein Potential von -6 V. Der Emitter des Transistors 36 hat dann wegen des Spannungsabfalls an der Emitter-Basis-Strecke des Transistors 36 ein etwas positiveres Potential von zum Beispiel -5,4 V.
Entsprechend fliesst im Transistor 36 während der Dauer Ti des Impulses u2 ein im wesent lichen konstanter Kollektorstrom, der den Kondensa tor 77 linear auflädt, so dass seine Spannung linear mit der Zeit zunimmt. Der Transistor 36 dient also als Konstantstromquelle, deren Strom am Widerstand 76 eingestellt werden kann. Die Spannung an der lin ken Elektrode des Kondensators 77 ist in Fig. 1 und 2 mit u3 bezeichnet.
Beim Ende des Impulses uz, wenn der Transistor 33 wieder leitend wird, springt das Basispotential des Transistors 36 auf einen wesentlich negativeren Wert von z. B. -11,5 V, bezogen auf die Plusleitung 24. Entsprechend wird auch der Kollektor dieses Transi stors negativer, und dieser Sprung des Kollektorpoten- tials wird vom Kondensator 77 über die Diode 78 auf die Basis des Transistor 38 übertragen und sperrt die sen, und zwar gleichzeitig mit dem Ende des Impulses uz. Am Kollektor des Transistors 38 entsteht dann eine positive Spannung u6,
die über den Widerstand 106 auf die Basis des Transistors 29 übertragen wird und die sen weiterhin leitend hält. Dadurch bleiben die beiden linken Einspritzventile 13 weiterhin offen, so dass die Einspritzdauer über die Impulsdauer T1 des ersten Multivibrators 32 hinaus verlängert wird.
Der Kondensator 77 entlädt sich nun über den Widerstand 82, den Transistor 37 und die Transistoren 36 und 33. Dabei wird die Kollektor-Basis-Strecke des Transistors 36 invers betrieben, d. h. umgekehrt zur normalen Stromrichtung vom Strom durchflossen.
Durch den zweiten Multivibrator 35 erreicht man verschiedene Vorteile. Der erste Vorteil ist, dass die Bauteile des ersten Multivibrators 32, hauptsächlich der übertrager 58, für kürzere Impulszeiten T1 bemessen werden können.
Der zweite Vorteil ergibt sich dadurch, dass es mit dem zweiten Multivibrator möglich ist, ausser den notwendigen additiven Korrekturen, zum Beispiel für die Änderung der Spannung an der Batte rie 25, auch noch sogenannte multiplikative Korrektu ren vorzunehmen, z. B. für die Änderung der Tempe ratur der Brennkraftmaschine 10. (Unter einer additi ven Korrektur soll eine Korrektur verstanden werden, die die Einspritzdauer im wesentlichen um eine feste Korrekturkonstante verändert. Beispiel: Die Korrek turkonstante betrage bei niedriger Batteriespannung 0,3 ursec.
Eine Impulsdauer von T = 8 ursec wird dann auf 8,3 ursec verlängert, und eine Impulsdauer von T = 2 ursec auf 2,3 ursec. Eine multiplikative Kor rektur verlängert dagegen im wesentlichen die Impuls dauer T um einen bestimmten Korrekturfaktor, zum Beispiel bei einer bestimmten niedrigen Temperatur der Brennkraftmaschine 10 um 20 %.
Eine Impulsdauer von T = 8 ursec wird dann auf 9,6 ursec verlängert, und eine Impulsdauer von T = 2 ursec auf 2,4 ursec.) Weiterhin ergibt sich bei hohen Drehzahlen der Vorteil, dass die Einspritzung sicherer und gleichmäs siger erfolgt, aus folgenden Gründen: Wenn bei hohen Drehzahlen viel Kraftstoff einge spritzt werden soll und zur Steuerung der Einspritz- ventile nur ein einziger Multivibrator vorgesehen ist, hat dieser Multivibrator eine sehr lange Impulsdauer im Verhältnis zur Periodendauer. Ein Impuls dauert dann z.
B. 8 msc. und schon eine Millisekunde nach Impulsende soll ein neuer Impuls beginnen. Deshalb kann sich manchmal der Multivibrator in dieser kurzen Zeit nicht genügend erholenD und der folgende Im puls wird verkürzt oder fällt ganz aus. Die Einsprit zung wird also unregelmässig.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Er findung dagegen setzt sich der Gesamtimpuls für die Einspritzung mit der Zeitdauer T aus zwei Einzelim pulsen zusammen: Einem Einzelimpuls mit der Zeit dauer T1 vom Multivibrator 32, und einem Einzelimpuls mit der Zeitdauer T2 vom Multivibrator 35. Diese Ein zelimpulse sind kürzer als der Gesamtimpuls, z. B. je 4 ursec lang. Soll wie im obigen Beispiel der nächste Einspritzimpuls schon nach 1 ursec folgen, so hat jeder der beiden Multivibratoren eine Erholzeit von 4 + 1 = 5 ursec zur Verfügung.
Es ist also möglich, weit höhere Drehzahlen zu erreichen als bisher und trotzdem den Einspritzvorgang sicher zu beherrschen, wobei trotzdem der Einspritzvorgang für alle Ventile von der Impuls dauer des ersten Multivibrators bestimmt wird.
Ein weiterer Vorteil ergibt sich schliesslich durch das Zeitglied 39 in Verbindung mit dem zweiten Multi vibrator 35. Durch dieses Zeitglied 39 erreicht man, dass bei Zunahme der Impulsdauer T1 die Impuls dauer T2 überproportional ansteigt, z. B. nach der Funktion T2 = b - T1 - a, wobei die Konstanten noch weitere Funktionen sein könne, z. B. a eine Funktion der Batteriespannung und b eine Funktion der Tem peratur der Brennkraftmaschine 10.
Man erhält dadurch den Vorteil, dass die gesamte Einspritzdauer T = T1 + T2 in einem grösseren Ver hältnis von Maximal- zu Minimaldauer variabel wird als die Impulsdauer T1. Eine solche vergrösserte Va riationsbreite ist sehr erwünscht, da bei einem Kraft fahrzeugmotor die Einspritzmenge etwa im Verhältnis 4:1 verändert werden muss und eine Änderung der Impulsdauer über einen solch grossen Bereich sonst nur schwer zu erreichen ist.
Die genannten einzelnen Vorteile werden wie folgt erreicht: Wenn der Transistor 38 gesperrt wird, ist zunächst auch der Transistor 40 gesperrt und sein Kol lektor ist positiv (vgl. die Spannung u5 in Fig. 2). Die Diode 112 ist dann gesperrt, während über die Diode 83, den Widerstand 84 und die Zenerdiode 86 ein Strom fliesst, der den Emitter und Kollektorstrom des Transistors 37 erhöht. Der Kondensator 77 wird also rascher entladen, solange der Transistor 40 ge sperrt ist.
Wenn der Transistor 40 wieder leitend ist, also nach Ablauf der Zeit T1, hat sein Kollektor etwa das Potential der Minusleitung 26. Entsprechend fliesst vom Verbindungspunkt 85, der durch die Zenerdiode 86 ein konstantes Potential hat, ein Strom über den Wider stand 84, die Diode 112 und den Transistor 40 nach Masse. Dieser Strom erzeugt einen Spannungsabfall am Widerstand 84 und gibt der Anode der Diode 83 ein negativeres Potential, so dass diese Diode sperrt. Dadurch wird der Emitter- und Kollektorstrom des Transistors 37 kleiner und der Kondensator 77 wird entsprechend langsamer entladen.
Wenn sich der Kondensator 77 genügend entladen hat, wird nach einer Zeit T2 die Basis des Transistors 38 wieder positiv, so dass dieser Transistor wieder lei tet und damit sein Kollektor negativ wird. Damit er hält auch das Oder-Gatter 28 keine positive Spannung mehr und der Transistor 29 wird gesperrt. Der Ein spritzvorgang der beiden linken Ventile ist dann been det.
Dieser Einspritzvorgang dauert insgesamt eine Zeit T, die sich aus der Impulsdauer T1 des ersten Multi vibrators 32 und der Impulsdauer T2 des zweiten Mul- tivibrators 35 zusammensetzt, so dass gilt T = T1 +T2.
Fig. 5 zeigt den Zusammenhang zwischen T1 und T2 bei konstanter Motortemperatur und konstanter Batteriespannung. In einem ersten Bereich, z. B. zwi schen einer Impulsdauer T1 von 0<B>...</B> 1 ursec (wie sie bei der vorliegenden Anlage im Betrieb nicht vor kommt) herrscht ein linearer Zusammenhang zwischen T1 und T2. Diese Zeiten liegen innerhalb der Impuls dauer z1 des Zeitglieds 39. Oberhalb dieser Impuls dauer steigt dagegen T2 rascher an als T1.
Durch einen zweiten Multivibrator 35 werden ausser- dem noch die Schwankungen der Spannung an der Bat terie 25 und die Schwankungen der Temperatur der Brennkraftmaschine 10 in entsprechende Änderungen der Impulsdauer T2 und damit auch der Einspritz dauer T = Ti + T2 umgesetzt. Ausserdem ist eine Startanreicherung vorgesehen, um das Kraftstoff-Luft- Gemisch beim Anlassen automatisch mit Kraftstoff an zureichern.
Alle diese Korrekturen beeinflussen den Entladekreis des Kondensators 77. Im folgenden wer den sie einzeln der Reihe nach beschrieben.
<I>Korrektur von Schwankungen der</I> Betriebsspannung: Schwankungen der Betriebsspannung haben einen Einfluss auf die Kraftstoffeinspritzanlage, weil die Ein- spritzventile 13 bei grösserer Impulsspannung schneller öffnen als bei kleiner Impulsspannung. Da die Betriebs spannung auch die Impulsspannung beeinflusst, bedeutet dies, dass bei gleichbleibender Impulsdauer bei höherer Betriebsspannung mehr Kraftstoff eingespritzt wird als bei niederer Betriebsspannung.
In den Fig.3 und 4 sind Spannungsverläufe für verschiedene Betriebsspannungen UB dargestellt. Da sowohl der Verlauf der Spannung u3 wie der Verlauf der Spannung u4 von UB abhängig ist, wurden je weils die Werte
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und aufgetragen. Die Kur ven stellen also Prozente der
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Betriebsspannung dar (so genannte normierte Darstellung).
Die Kurve
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zeigt jeweils den Verlauf der Span nung am Kondensator 77 während der Aufladung mit konstantem Strom. Die Kurve zeigt die Spannung am Kollektor des Transistors
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37 während der Entla dung des Kondensators 77. Während der Zeit ri ist der Transistor 40 gesperrt. Während dieser Zeit wird die Diode 112 über den Widerstand<B>113</B> gesperrt, so dass durch die Diode 83, den Widerstand 84 und die Zenerdiode 86 ein Strom fliessen kann, der sich zu dem Strom durch den Widerstand 82 addiert und damit die Entladung des Kondensators 77 während der Zeit zi beschleunigt.
Wird die Betriebsspannung UB erhöht, so ändert sich der Verlauf der Kurve nicht. Dagegen ver grössert sich der über die Diode
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83, den Widerstand 84 und die Zenerdiode 86 fliessende Strom überproportio nal, da die Spannung an der Zenerdiode 86 praktisch konstant ist. Dieser Verlauf von bei erhöhter Be triebsspannung ist in den Fig. 3
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und 4 durch die ge strichelte Kurve dargestellt. Die Geschwindigkeit der Entladung des Kondensators 77 wird also während der Zeit zi erhöht und bleibt nach Ablauf der Zeit zi gleich. Hierdurch ergibt sich bei erhöhter Betriebsspan nung UB eine Verringerung der Impulsdauer T2 um die Zeit T.
Durch diese Verringerung wird erreicht, dass bei erhöhter Betriebsspannung UB gleichviel Kraftstoff eingespritzt wird wie bei niedriger Betriebs spannung.
Fig. 3 zeigt den Verlauf der Spannungen bei einer langen Impulsdauer, Fig. 4 bei einer kurzen. In beiden Fällen stellen die ausgezogenen Kurven den Verlauf bei einer bestimmten niederen Betriebsspannung und die gestrichelten Kurven den Verlauf bei einer bestimm ten höheren Betriebsspannung dar. In beiden Fällen ergibt sich die gleiche Verkürzung QT der Impulsdauer, d.h. diese Korrektur wirkt additiv. Es hat sich gezeigt, dass eine solche additive Verkürzung optimale Ergeb nisse liefert.
Warmlaufanreicherung <I>und Korrektur</I> <I>von Schwankungen der Motortemperatur</I> Während des Anlassvorganges in kaltem Betriebs zustand und während des anschliessenden Warmlaufs muss der Brennkraftrnaschine für einen einwandfreien Lauf eine erhöhte Kraftstoffmenge zugeführt werden, d. h. es ist ein Kraftstoff-Luft-Gemisch erforderlich, das mehr Kraftstoff enthält. Ein solches Gemisch wird oft als fetteres Gemisch bezeichnet.
Die Ursache für die Notwendigkeit der höheren Kraftstoffmenge ist in einer relativ schlechteren Aufbereitung des Kraftstoffes gegenüber der Aufbereitung im betriebswarmen Zu stand des Motors und in einer Verschlechterung der Zündfähigkeit zu suchen.
Es hat sich gezeigt, dass es zur Erzielung guter Laufeigenschaften der Brennkraftmaschine ausreicht, dem Motor während der Warmlaufphase eine bis zu fünffache Kraftstoffmenge zuzuführen und diese zum Beispiel exponentiell über einer für den Motor charak teristischen Temperatur (z. B. Kühlwassertemperatur) abzuregeln.
Um jedoch auch eine immer stärker werdende For derung nach geringerer Abgasemission zu erfüllen, muss man für die Zurückregelung der Warmlaufmehrmenge einer komplizierten Funktion nach Fig. 6 genügen und einen zweiten Temperaturfühler zur Regelung der Kraftstoffmenge heranziehen.
Die Temperaturfühler müssen sich an geeigneten Stellen des Motors befinden, die sich etwa um den Faktor 5 verschieden schnell erwärmen. Ein erster Temperaturfühler TF 1 sei derjenige mit der kleinen Zeitkonstante. Er kann beispielsweise am Zylinderkopf, am Auspuffsystem oder im Kühlwasser angebracht sein.
Sein Einfluss auf die gesamte Kraftstoffmehrmenge soll etwa 60 bis 80 % betragen. Der Temperaturfühler TF2 soll eine fünfmal grössere Zeitkonstante als Tem peraturfühler TFl haben.
Er kann beispielsweise im Ölkreislauf angebracht sein. Sein Kraftstoffmehrmengenanteil soll etwa 20 bis 40 % betragen.
Als Temperaturfühler TF 1 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel der NTC-Widerstand 96 vorgese hen, der mit der Brennkraftmaschine 10 oder auch ih rem Kühlwasserkreislauf in wärmeleitender Verbindung steht.
Bei niedrigen Temperaturen der Brennkraftmaschi- ne 10, z. B. beim Anlassen, hat dieser Widerstand einen hohen Wert und entsprechend hat auch der Knoten punkt 95 ein positiveres Potential als der Verbindungs punkt 93, so dass ein Strom über die Diode 94 fliesst.
Das Basispotential des Transistors 37 wird dadurch positiver, d. h. der vom Transistor 37 gebildete Wider stand im Entladekreis des Kondensators 77 wird grös- ser, und entsprechend verlängert sich bei tiefen Tem peraturen der Brennkraftmaschine 10 die Entladezeit des Kondensators 77 und damit die Impulsdauer T2. Um zu verhindern, dass bei sehr tiefen Temperaturen zu viel Kraftstoff eingespritzt wird, ist der Widerstand 100 vorgesehen. Wenn bei solchen tiefen Temperatu ren der Knotenpunkt 95 positiver wird als die Kathode der Diode 98, so fliesst ein Strom über die Diode 98, wodurch ein weiteres Ansteigen des Potentials am Kno tenpunkt 95 verhindert wird.
Durch diese einfache Massnahme wird verhindert, dass bei sehr tiefen Tem peraturen das Kraftstoff-Luft-Gemisch zu fett wird. Die Diode 89 liegt also zwischen dem Abgriff eines Spannungsteilers 96, 97 und dem Abgriff eines Span- nungsteilers 100, 103, 97.
Wenn die Brennkraftmaschine ihre Betriebstempe ratur erreicht hat, z. B. 80' C, wird der Widerstands wert des NTC-Widerstands 96 sehr klein und die Diode 94 sperrt. Oberhalb dieser Temperatur beeinflusst der NTC-Widerstand 96 also die Impulsdauer T2 nicht mehr. Das Verhältnis der Widerstände 91 und 92 be stimmt diese Temperatur.
Als zweiter Temperaturfühler TF2 dient der NTC- Widerstand 121, der mit dem Ölkreislauf der Brenn- kraftmaschine 10 in wärmeleitender Verbindung steht und Bestandteil eines Spannungsteilers (120, 121) ist. An der Anzapfung des Spannungsteilers bei Punkt S ist eine Elektrode einer Diode 122 angeschlossen, die mit ihrer anderen Elektrode an Punkt P liegt. Die Durchlassrichtung der Diode 122 ist so gewählt, dass diese nur dann einen Strom zu führen vermag, wenn das Potential des Punktes S höher liegt als das Poten tial des Punktes P.
Die Widerstandswerte der beiden Widerstände 120 und 121 sind so gewählt, dass bei einer über 0' C liegenden Öltemperatur die Diode 122 dauernd gesperrt bleibt. Wenn jedoch die Temperatur des NTC-Widerstandes 121 unter 0' C absinkt und dieser daher höhere Widerstandswerte annimmt, ver schiebt sich das Potential des Punktes S in positiver Richtung. Das Potential des Punktes P wird jedoch mit steigendem Kollektorstrom immer negativer und er reicht daher um so früher das Potential des Punktes S, je tiefer die Öltemperatur des Motors liegt.
Wird jetzt die Diode 122 leitend, bevor die instabile, die Aus gangsimpulslänge bestimmende Kipplage beendet ist, wird die für den Anstieg des Kollektorstromes mass- gebende Zeitkonstante sprunghaft vergrössert, das be wirkt wiederum eine Vergrösserung der Ausgangsim- pulsdauer, die um so grösser ist, je weiter die Motoröl- temperatur unter 0' C abgesunken ist. <I>Korrektur beim Anlassen</I> Beim Anlassen wird über den Anlassschalter 104, den Widerstand 103 und die Diode 94 der Verbin dungspunkt 93 positiver gemacht.
Dadurch wird, wie oben beschrieben, die Entladezeit des Kondensators 77 verjössert und dadurch die Impulsdauer T2 verlän gert. Gleichzeitig erhält die Kathode der Diode 98 das Potential der Plusleitung 24, d. h. diese Diode bleibt - unabhängig von der Temperatur der Brennkraftma- schine 10 - während des Anlassvorgangs gesperrt. Beim Anlassen erhält man also ein sehr fettes Gemisch, wo durch die Brennkraftmaschine 10 leicht startet. Es wird also mehr Kraftstoff eingespritzt, d. h. man erhält eine Kraftstoffanreicherung (Startübermenge) beim Anlas sen.
Durch die Erfindung erhält man also eine Kraft- stoffeinspritzanlage, die auch bei hohen Drehzahlen sehr gut arbeitet und bei der eine Reihe von Korrek turen, und zwar sowohl additive wie multiplikative Kor rekturen, möglich sind, ohne dass sich diese Korrektu ren gegenseitig beeinflussen. Weiterhin erhält man mit der erfindungsgemässen Anlage auch ohne Schwierig keiten die gewünschte Verstellmöglichkeit der Impuls dauer in einem breiten Bereich.