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Mit elektrischen Mitteln arbeitende Beschleunigungseinrichtung für
Verbrennungsmotoren Zusatz zur Patentanmeldung B 436411 a / 46 c (Auslegeschrift
1100 377)
Es handelt sich vorliegend um eine weitere Ausbildung des Gegenstandes
der Patentanmeldung B43641 la/46e2.
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Für Mehrzylinder-Brennkraftmaschinen bestimmte, vorzugsweise zur Einspritzung
des Brennstoffes in die Ansaugleitung der Maschine dienende Brennstoff-Einspritzvorrichtungen,
bei welchen jedem Maschinenzylinder ein elektromagnetisch betätigtes Einspritzventil
zugeordnet ist, welches drehzahlabhängig ausgelöst, aber mittels einer Steuervorrichtung
eine drehzahlunabhängige Zeitdauer lang offengehalten wird, wobei diese Zeitdauer
mittels der genannten Steuervorrichtung in Abhängigkeit von mindestens einem Betriebsparameter
der Maschine, z. B. Stellung der Drosselklappe, verlängert oder verkürzt werden
kann, waren am Tage der Anmeldung der Haupterfindung bekannt.
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Die letztere kennzeichnet sich dadurch, daß diese Steuervorrichtung
während des größten Teiles der Einspritzzeitdauer einen konstanten Strom führt,
d. h. den elektromagnetischen Einspritzventilen zwecks deren öffnung und
Schließung einen Strom mit Rechteckimpuls zuteilt, dessen Amplitude unabhängig von
der Einspritzdauer ist; sie ist weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung
des zeitmodulierten Rechteckimpulses eine monostabile Schaltung Verwendung findet,
deren Kippen aus dem stabilen Zustand durch Impulse ausgelöst wird, welche ihr in
einer zur Maschinendrehzahl proportionalen Folge zugeführt werden, wobei die Zeit
der Rückkehr des Kreises in den stabilen Zustand von einem Zeitkonstantenkreis bestimmt
wird.
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Als Betriebsparameter der Brennkraftmaschine, welche die öffnungszeitdauer
des Einspritzventils beeinflussen, kommen im Rahmen der Haupterfindung z. B. die
Stellung der Drosselklappe in Betracht, der Druck im Ansaugkanal, der Druck und/oder
die Temperatur der Umgebungsluft, der Betriebszustand »Anlassen« u. a. m.
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Zweck der weiteren Ausbildung der Haupterfindung ist die Schaffung
einer Beschleunigungseinrichtung für eine solche Anlage.
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Bei bekannten Motoren mit Brennstoffeinspritzung kann es vorkommen,
wenn das Beschleunigungspedal herabgedrückt wird, daß sich dabei eine Zögerung oder
ein sogenannter »flacher Punkt« einstellt. Um diese Zögerung des Motors zu beseitigen
oder zu vermindern, wird in weiterer Ausgestaltung der Haupterfindung eine Beschleunigungseinrichtung
vorgeschlagen, um die Menge des durch das System zugeführten Brennstoffes zeitweilig
zu steigern. Um wirksam zu sein, muß eine derartige Steuerung schnell auf das Beschleunigungssignal
ansprechen und eine abgemessene vergrößerte Brennstoffmenge genau während einer
gesteuerten Zeitdauer abgeben.
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Dementsprechend ist es Gegenstand der Weiterbildung der Haupterfindung,
daß zu den Einrichtungen, welche die Zeitkonstante verlängern, auch eine, Beschleunigungseinrichtung
ja ,ehört, welche auf solche Vorgänge, z. B. auf ein rasches Niedertreten des Fahrerpedals,
anspricht, die die Beschleunigungsabsicht der Bedienungsperson anzeigen.
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In der folgenden Beschreibung der Zeichnung werden Ausführungsbeispiele
erläutert. In den Zeichnungen zeigt Fig. 1 die schematische Ansicht einer
elektrisch arbeitenden Einspritzvorrichtung, Fig. 2 die schematische Ansicht eines
Teiles der Beschleunigungseinrichtung, Fig. 3 ein Schaltbild der elektrischen
Steuerung und Fig. 4 eine schematische Ansicht einer anderen Ausführung der Beschleunigungseinrichtung.
Zunächst
wird insbesondere -auf Fig. 1 Bezug genommen. Das Bezugszeichen
10 bezeichnet eine Brennstoffquelle; der Motor weist Zylinder 12 auf, Verbrennungskammem
14, Zündkerzen 16, Einlaßventile18, Ansaugkanäle20 und Einspritzventile22.
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Die Einspritzventile 22 werden durch eine elektronische Steuerung24
betätigt, die durch eine Auslöser-Verteiler-Einheit 26 ausgelöst wird, wobei
der eigentliche Verteiler an die Einspritzventile22 angeschlossen ist. Die Einheit
26 löst die elektronische Steuerung 24 aus, d. h.,- sie erregt diese.
Die Steuerung 24 bleibt während einer regelbaren Zeitdauer erregt. Der Ausgang der
Steuerung 24 ist, wie, gesagt, über die Einheit 26 mit dem jeweils zuständigen
Einspritzventil 22 verbunden, wodurch die Einspritzvorrichtung Brennstoff während
der Zeitdauer ausgibt, während welcher die elektronische Steuerung erregt bleibt.
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Die Zeit, während welcher die elektronische Steuerung 24 erregt bleibt,
wird durch verschiedene Fühlelemente beeinflußt, z. B. durch einen Motortemperaturkompensator
28, einen Höhenkompensator 30, ein von dem Druck im Ansaugkanal abhängiges
Element 32, einen Kompensator 34 für die Temperatur der Umgebungsluft und
durch eine Steuerung 36, die auf geringe Luftströmung anspricht.
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Die Luftströmung zu dem Ansaugkanal 20 wird durch eine Drosselvorrichtung
38 bestimmt, die mit einem Paar Luftströmungskanälen 40 und 42 versehen ist,
in denen auf einer Welle 44 die Drosselklappen 46 und 48 angeordnet sind. Die Drosselklappen
werden durch das übliche Fahrerpedal 50
über ein Gestänge 52 sowie
einen Drosselhebel 54 betätigt, der an der Welle 44 befestigt ist. Eine temperaturansprechende
Steuereinheit 56 ist an dem Drosselgehäuse 38 befestigt und derart
wirksam, daß sie einen Nocken 58 für hochtourigen Leerlauf in den Weg des
Drosselhebels 54 hineinbewegt, um zu verhindern, daß sich die Drosselklappen bei
kalter Maschine völlig schließen könnten.
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An dem Drosselgehäuse 38 ist auch eine Beschleunigungseinrichtung
58 angeordnet, die, wie am besten aus Fig. 2 zu ersehen ist, ein Gehäuse
60 besitzt, das an dem Gehäuse 38 mittels Bolzen 62 befestigt
ist. Eine Membran 64 ist zwischen dem Gehäuse 60 und dem Teil 38 an
den Rändern eingeklemmt, um das Innere des Gehäuses 60 in zwei Kammern zu
trennen, die mit 66 und 68 bezeichnet sind. Die Membran 64 ist mit
einer öffnung 70 versehen, um eine eng kalibrierte Verbindung zwischen den
Kammern 66 und 68 zu schaffen. Ein elektrischer Kontakt
72 ist in der Mitte an der Membran 64 befestigt und wird durch eine in der
Kammer 66
angeordnete Feder 76 in Anlage an einen feststehenden Kontakt
74 gedrückt. Die Kammer 68 ist auf der stromabwärts liegenden Seite der Drosselklappen
über die Leitung 78 an den Ansaugkanal angeschlossen. Der Aufbau der Beschleunigungseinrichtung
58 ist derart, daß die elektrischen Kontakte 72 und 74 normalerweise
aneinanderliegen, um einen Nebenschlußstromkreis zu schließen, der noch beschrieben
wird. Wenn jedoch ein genügender Anstieg des absoluten Ansaugkanaldruckes auftritt,
um die Kraft g
der Feder 76 zu überwinden, werden die Kontakte
72
und 74 voneinander fortbewegt und der Nebenschlußstromkreis geöffnet. Die
Kontakte 72 und 74 bleiben offen, bis der Druck in der Kammer 66,
die mit der Kammer 68 durch eine kleine öffnung 70 verbunden, ist,
auf einen Wert gestiegen ist, der zusammen mit der Kraft der Feder 76 ausreicht,
um den Druck in der Kammer 68 zu überwinden. Die Zeitdauer, während welcher
die Kontakte 72 und 74 offenbleiben, hängt von dem Wert der Druckänderung
in dem Ansaugkanal, der Größe der kleinen Öffnung 70, der Stärke der Feder
76 und von der Relation der Volumina 68 und 66 ab. Die Kontakte
72 und 74 sind an die Schaltung gemäß Fig. 3 angeschlossen, die nun
beschrieben wird.
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In Fig. 3 bezeichnet E eine elektrische Energiequelle,
die über einen Schalter 80 und einen Leiter 82
mit einem Schalter 84
verbunden ist, der in der Verteilereinheit 26 angeordnet ist. Der Schalter
84 wird durch die Welle 86 betätigt, die in Abhängigkeit von der Motordrehzahl
angetrieben wird. Wenn der Schalter 84 betätigt wird, erzeugt er eine Reihe von
Impulsen, die durch einen Kondensator 88 und einen Gleichrichter
90 in eine Reihe negativer Spannungsspitzen umgeformt werden, die einen normalerweise
gesperrten Transistor 92 in der Multivibratoreinheit 94 leitend machen. Der
Multivibrator 94 erzeugt im Leiter 96 einen Impuls, dessen Länge von der
Zeitkonstanten des noch zu beschreibenden Zeitkonstantenkreises abhängt.
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Es sind je nach Stellung des Schalters 120 wahlweise verwendbare
Stromkreise vorgesehen, um die Zeitkonstante des Multivibrators 94 zu modulieren.
Zur Schaltung für die Zeitkonstante wird eine Widerstand-Kapazität-Kombination verwendet.
Es wird jedoch darauf hingewiesen, daß die Schaltung gegebenenfalls auch Induktivitäten
und Widerstände enthalten oder aus Kombinationen daraus bestehen kann und daß, obgleich
die Widerstände als veränderlich beschrieben sind, die induktiven oder kapazitiven
Elemente ebenso gut veränderlich sein könnten.
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Der erste Stromkreis enthält die Quelle E, den Leiter
82, den Multivibrator 94 und einen Verstärker 98. Die Zeitkonstante
des ersten Stromkreises wird durch den Kondensator C und veränderbare Widerstände,
100, 104, 106 und 108 bestimmt, die durch einen Höhenkompensator
30, von Hand aus, durch ein vom Ansaugunterdruck abhängiges Element
32,
einen Kompensator für die Umgebungsluft 34 und einen Kompensator
28 für die Motortemperatur 28
verstellt werden können. Die Zeitkonstante
in dem ersten Stromkreis wird von der Beschleunigungseinrichtung 58 gesteuert,
die normalerweise einen Widerstand 110 kurzschließt, der mit den obenerwähnten
Potentiometem 100, 104, 106 und 108 in Reihe geschaltet ist.
Der Nebenschlußweg umfaßt den Leiter 112 (Fig. 2), den Schalter 114 und den Leiter
116. Wenn der Schalter 114 geschlossen ist, Übt die Beschleunigungseinrichtung
58 praktisch keine Wirkung auf die Zeitkonstante in dem ersten Stromkreis
aus. Wenn der Schalter jedoch offen ist, wird der Widerstand 110 wirksam
in den Stromkreis eingeschaltet, wodurch die Zeitkonstante vergrößert wird.
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Der zweite dieser Stromkreise enthält die Quelle E,
den Leiter
82, den Schalter 84, den Multivibrator 94 und den Verstärker 98. In
dem zweiten Stromkreis umfaßt die Zeitkonstante den Kondensator C, die veränderbaren
Widerstände 100, 102, 118, 106 und 108. Das Potentiometer
118 ist von Hand einstellbar. Ein Schalter 120 in der Steuerung
36 (für niedrige Luftströmung), die mit der Drosselklappenwelle 44 verbunden
ist, kann wechselweise einen der beiden Stromkreise einschalten. Der erste Stromkreis
ist zur
Steuerung der Zeitkonstanten während des Normalbetriebes
vorgesehen und wird mitunter als normaler Stromkreis bezeichnet. Der zweite Stromkreis
ist zur Steuerung der Zeitkonstanten während Betriebszuständen mit geringer Luftströmung
eingerichtet.
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Der durch den Multivibrator 94 in dem Leiter 96
erzeugte Energieimpuls
hat eine Länge oder Zeitdauer, die in Abhängigkeit von den Motorbetriebszuständen
mittels Meßwerten steuerbar ist, die durch verschiedene Fühlelemente entweder in
den ersten oder zweiten oben beschriebenen Stromkreis eingeführt werden. Der Impuls
in dem Leiter 96 wird bei 98
verstärkt, wodurch die Amplitude des Impulses,
ohne Änderung der Länge oderZeitdauer, vergrößert wird. Der Ausgangsimpuls des Verstärkers
98 wird über den Leiter 122 an einen Ringleiter 124 weitergeleitet, der in
der Auslöser-Verteiler-Einheit 26 angeordnet ist. Ein auf der Welle
86 befestigter Arm 128 schließt den Ring 124 nacheinander an getrennte
Kontaktsegmente 130 an, von denen jedes mit einer Magnetspule 132
verbunden ist. Die Magnetspulen 132 sind in den Einspritzventilen 22 zur
Betätigung des in diesen angeordneten (nicht dargestellten) Ventilkörpers angeordnet.
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In Fig. 4 ist eine andere Ausführungsform der Beschleunigungseinrichtung
beschrieben, bei der die Einrichtung 158 von einem überdruck betätigt wird,
welcher durch einen Kolben erzeugt wird, der von der Drosselklappe bewegt wird.
Wie in Fig. 4 dar-Clestellt ist, besitzt die Beschleunigungseinrichtung
158
ein Gehäuse 160, das an dem Teil 38 durch Schraubenbolzen
162 befestigt ist. Eine Membran 164 teilt das Innere des Gehäuses in zwei
mit 166 und 168 bezeichnete Kammern. Die Membran 164 ist bei
170
durchlocht, um eine eng kalibrierte Verbindung zwischen den Kammern
166 und 168 zu schaffen. Ein elektrischer Kontakt 172 ist in
der Mitte an der Meinbran 164 befestigt und zur Anlage an einem festen elektrischen
Kontakt 174 vorgesehen. Die Kontakte 172 und 174 bilden einen Schalter, der
durch das Bezugszeichen 214 bezeichnet ist. Der Kontakt 172
wird durch eine
in der Kammer 166 angeordnete Feder 176 in Anlage an den Kontakt 174
gedrückt, wodurch der Schalter 214, der aus den Kontakten 172
und 174 besteht,
normalerweise geschlossen ist. Die Kammer 168 ist über eine Leitung
178 mit einem Zy-
linder 180 verbunden, in dem ein unmittelbar
mit der Drosselklappenwelle 44 verbundener Kolben 182 hin-und herbewegbar
angeordnet ist.
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Im Betriebe bewegt sich der Kolben 182 in dem Zylinder
180 bei offenen Drosselklappen im Sinne einer Steigerung des Druckes in der
Kammer 168,
wodurch der Schalter 214 geöffnet wird. Der Schalter 214 bleibt
offen, bis sich die Drücke in den Kammern 168 und 166 durch die Verbindung
170 ausgeglichen haben, wodurch dann die Kraft der Feder 176 ausreicht,
um den Schalter 214 wieder zu schließen. Die Beschleunigungseinrichtung
158 ist mittels der Leiter 212 und 216 in gleicher Weise an den in
Fig. 3 gezeigten Stromkreis angeschlossen, wie die Einrichtung
58 angeschlossen wird. Die Wirkung der Einrichtung 158 in dem Stromkreis
gemäß Fig. 3 ist die gleiche, wie dies oben in Verbindung mit der Einrichtung
58
beschrieben ist.
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Zu den nachfolgenden Patentansprüchen wird bemerkt, daß für ihre Gegenstände
ein vom Gedanken der Haupterfindung (gemäß Hauptpatentanmeldung) losgelöster Schutz
nicht begehrt ist.