DE1142728B

DE1142728B - Steuereinrichtung fuer elektromagnetisch betaetigte Einspritzventile an Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE1142728B
Application number: DEB46059A
Authority: DE
Inventors: David C Breeding; Melvin C Bartz
Original assignee: Bendix Corp
Current assignee: Bendix Corp
Priority date: 1956-10-25
Filing date: 1957-09-13
Publication date: 1963-01-24
Also published as: GB828027A; FR73363E; US2884915A; FR1185003A; DE1114673C2; DE1114673B

Description

DEUTSCHES

PATENTAMT

B 460591a/46c²

AN MF. LDETAC: 13. SEPTEMBER 1*57

BEKANNTMACHUN G DER ANMELDUNG UNDAUSGABE DEM AUSLEGESCHRIFT: 24. JANUAR 1N3

Die Erfindung bezieht sich auf die Brennstoffzuführung bei Brennkraftmaschinen, bei denen der Brennstoff einem Brennstoffventil oder mehreren Ventilen unter Druck zugeführt und die Zeitdauer der Ventilöffnung als Funktion eines Motorbetriebszustandes, wie Drehzahl, Motortemperatur, Umgebungsdruck, relative Feuchtigkeit oder Ansaugkanaldruck, gesteuert wird.

Es ist bereits eine entsprechende Einrichtung bekanntgeworden, bei der durch periodisches, der Maschinendrehzahl proportionales Offnen und Schließen des gleichstromgespeisten Primärkreises eines Transformators im Sekundärkreis dieses Transformators Impulse induziert werden, die zum öffnen der magnetisch betätigten Einspritzventile dienen, denen sie über einen synchron bzw. im proportionalen Verhältnis zur Maschinendrehzahl angetriebenen Verteiler entsprechend ihrer Arbeitsfolge zugeführt werden. Es können dabei im Primär- oder Sekundärkreis in Abhängigkeit von Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine veränderbare Widerstände vorgesehen werden, welche die an die Primärwicklung angelegte Spannung und damit die Dauer des Stromimpulses verändern.

Bei der bekannten Einrichtung war jedoch nicht vorgesehen, den Kens des Transformators aus einem Material hoher Remanenz herzustellen, wie es im Rahmen der Erfindung vorzugsweise zur Anwendung kommt. Es war auch nicht angegeben, daß eine Sättigung des Transformatorkernes stattfinden soll. Bei der bekannten Einrichtung ändert sich der Primärstrom, wenn der Kontakt im Primärkreis nacheinander geöffnet und geschlossen wird, zwischen NuU und einein Maximalwert.

Dieser Maximalwert konnte bei der bekannten Einrichtung allein deshalb nicht im Gebiete der Sättigung liegen, weil bei dem Kern mit hoher Remanenz der Fluß einen konstanten Wert (Φ,) beibehalten hätte, so daß keine die Ventile öffnende Spannung in der Sekundärwicklung erzeugt wird. Aber auch bei einem geringeren als dem vollen Sättigungsgrade hätte sich bei der bekannten Einrichtung die Remanenz störend bemerkbar gemacht, so daß die öffmings- und Schließzeiten der Einspritzventile ungenau waren. Damit ist auch die Einspritzdauer ungenau, und die Einspritzmenge entspricht nicht dem gewünschten Wert.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu vermeiden und eine Einrichtung der genannten Art zu schaffen, bei der die Einspritzventile mit konstanter Amplitude for eine lediglich von den gewählten Parametern abhängige Zeh be-Steuereinrichtung für elektromagnetisch
betätigte Einspritzventile
an Brennkraftmaschinen

Anmelder:

The Bendix Corporation,
New York, N. Y. (V. SL A.)

Vertreter: Dr.-Ing. H. Negendank, Patentanwalt, Hamburg 36, Neuer Wall 41

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 25. Oktober 1956 (Nr. 618 364)

David C. Breeding und Melvin C. Bartz,

South Bend, Ind. (V. St. A.), sind als Erfinder genannt worden

as tätigt werden. Diese Aufgabe wird gemäß dem deutschen Patent 1114 673, für welches die gleiche — wie vorliegende — Priorität einer Auslandsanmeldung beansprucht ist und dessen Gegenstand mit dem vorliegenden Erfindungsgegenstand eng verwandt ist, dadurch gelöst, daß die Primärinduktionswicklung des Transformators durch einen Mittelabgriff an die Spannungsquelle des Primärkreises angeschlossen ist und daß der Unterbrecher abwechselnd das eine und dann das andere Ende der Induktionsspulenhälften an Masse schließt, derart, daß der Fluß im Kern des Transformators abwechselnd von seinem positiven Sättigungswert (+Φ*) auf seinen negativen Sättigungswert (—Φ») und umgekehrt geändert wird.

Gemäß dem deutschen Patent 1 114673 wird also der Kern des Transformators abwechselnd positiv und negativ gesättigt, wobei die Flußänderung konstant ist. Folglich wird im Sekundärkreis eine konstante Spannung induziert, so daß der die Einspritzventile betätigende Strom eine konstante Amplitude hat und damit die auf die Ventile ausgeübte Öffnungskraft konstant ist. Die Ventile werden also mit großer Genauigkeit gesteuert. Die Öffnungszeit wird durch die Zeit bestimmt, die erforderlich- ist, um den Fluß im Transformatorkern vom negativen Sättigungswert auf den positiven Sättigungswert oder umgekehrt zu bringen.

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Diese Zeit hängt lediglich von der Amplitude des angeschlossen, die durch einen Schleifarm 22 nach-

Primärstromes und damit von den Parametern ab, einander überstrichen werden. Dieser Schleifarm

die Veränderungen des Widerstandes im Primärkreis ist bei 24 an Masse gelegt. Der Arm 22 ist auf einer

bewirken. Sie ist also von der Maschinendrehzahl Welle 26 angeordnet, die proportional oder synchron

unabhängig. 5 zur Maschinendrehzahl umläuft.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe mit vom Der sekundäre Stromkreis 12 enthält eine zweite Gegenstand des genannten Patentes technisch ab- Induktionswicklung 28, die ebenfalls auf den Kern weichenden Mitteln. Sie geht von einer bekannten, 18 gewickelt und an einer Seite an die Spannungszur Brennstoffeinspritzung, insbesondere Saugrohr- quelle E und auf der anderen Seite an einen Traneinspritzung, dienenden Einrichtung mit elektro- io sistor 30 über einen Widerstand R\ angeschlossen magnetisch betätigten Einspritzventilen aus, bei ist, der unter Umständen auch fortgelassen werden welcher die der Brennkraftmaschine pro ,Ein- kann. Der Transistor ist an jeden der Eingänge der spritzung zugeführte Brennstoffmenge durch Ände- Elektromagnetwicklungen 32a bis 32A der Einrung der Dauer eines den Einspritzventilen zu- spritzventile 34 angeschlossen, während die Ausgänge geführten Stromimpulses verändert wird, bei welcher 15 der Wicklungen 32 mit den zugehörigen Kontakten ferner der Primärkreis eines Transformators mittels 36a bis 36/z verbunden zu denken sind, welche durch eines synchron bzw. im proportionalen Verhältnis den Schleifarm 22 nacheinander überstrichen und zur Maschinendrehzahl angetriebenen Unterbrechers an Masse 24 angelegt werden. Die Anzahl der periodisch geöffnet und geschlossen wird, wodurch Ventile 34 wird meist der Zahl der Motorzylinder im Sekundärkreis des Transformators der die 20 entsprechen, und die Kontaktfolge 36a bis 36Λ elektromagnetischen Einspritzventile betätigende entspricht deren Arbeitsfolge (Zündfolge). Der Stromimpuls induziert wird, welcher über einen Transistor 30 ist normalerweise durch einen Spansynchron bzw. im proportionalen Verhältnis zur nungsteiler Rz, R₃ gesperrt. Er wird jedoch leitend, Maschinendrehzahl angetriebenen Verteiler den Ein- wenn ihm ein Spannungsimpuls zutreffender Polarität spritzventilen entsprechend ihrer Arbeitsfolge zu- 25 von der sekundären Induktionswicklung 28 zugeführt wird, und bei welcher im Primärkreis in geführt wird.

Abhängigkeit von Betriebsbedingungen der Brenn- Der tertiäre Stromkreis 14 enthält ebenfalls die kraftmaschine veränderbare Widerstände vorgesehen Spannungsquelle E, eine tertiäre Induktionswicklung sind, welche die an die Primärwicklung des Trans- 38, die auf den Kern 18 gewickelt ist, Kontakte 40a formators jeweils angelegte Spannung und damit 30 bis 40A, welche aus Gründen der einfacheren schemadie Dauer des Stromimpulses verändern. tischen Darstellung nur als einfacher Kontakt 40 Die Erfindung besteht darin, daß der Transfor- abgebildet sind. Die Anordnung ist so getroffen, mator außerdem mit einer weiteren, einem tertiären daß die Kontakte 40 die tertiäre Induktionswicklung Stromkreis zugehörigen, einen zu dem in der Primär- 38 immer dann mit Masse 41 verbinden, wenn der wicklung erzeugten, gesättigten Magnetfluß (+Φ«) 35 Schleifarm 22 von einem Kontakt 20 auf den entgegengesetzten, gesättigten Magnetfluß (—Φ«) nächsten, z.B. von 20a auf 206, herüberwechselt. erzeugenden Erregerwicklung ausgestattet ist, daß Auf diese Weise, wie dies im übrigen auch die ferner im tertiären Stromkreis ein weiterer Unter- Kennlinie gemäß Fig. 2 deutlich macht, bringen brecher vorgesehen ist, welcher mit dem bereits die Kontakte 40a bis 40Λ des tertiären Stromkreises genannten Unterbrecher derart zusammenwirkt, daß 40 14 den magnetischen Fluß des Kernes 18 zur Sättider tertiäre Stromkreis geschlossen wird, wenn der gung in einer Richtung, wie dies durch — Φ« primäre Kreis geöffnet wird und umgekehrt, und (Φ_δ = Sättigungsfluß) gezeigt ist. Die Kontakte 20a daß außerdem im Sekundärkreis des Transformators bis 2OA des Primärstromkreises veranlassen hinein Transistor eingeschaltet ist, welcher mit seiner gegen die Sättigung des Kernes in der entgegen-Basis-Kollektor-Strecke zwischen Sekundärwicklung 45 gesetzten Richtung, wie bei +Φ»- gezeigt ist. Die zur und den Wicklungen der Elektromagnete für die Änderung des Flusses in dem Kern 18 von —<P_S Einspritzventile liegt. bis + Φ_β erforderliche Zeit, wird durch die Größe An sich ist die Verwendung von Transistoren im der Spannung an der primären Induktionswicklung Zusammenhang mit der elektromagnetisch ge- 16 bestimmt. Es wird zu Fig. 2 darauf hingewiesen, steuerten Saugrohreinspritzung von Brennkraftma- 50 daß immer dann, wenn der Schleifarm 22 den schinen bereits bekannt. Kontakt mit einem Segment 20 unterbricht und der Das Ausführungsbeispiel einer Einrichtung gemäß Strom auf Null vermindert wird, zunächst infolge der Erfindung sei an Hand der Zeichnungen näher der hohen Remanenz des Kernes 18 keine Flußerläutert. In diesen zeigt änderung und daher kein unerwünschter Stromstoß

Fig. 1 eine schaubildliche Darstellung einer die 55 in dem Induktor auftritt.

Erfindung enthaltenden Steuerung und Im Betrieb wird die der primären Induktions-Fig. 2 eine Kennlinie bestimmter Arbeits- wicklung 16 zugeführte Spannung durch den Widerverhältnisse. stand Rt verändert. Rt ist in Abhängigkeit von Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen sind Änderungen der inneren und äußeren Arbeitsprimäre, sekundäre und tertiäre Stromkreise mit 60 bedingungen der Maschine, wie dem Druck im 10, 12 bzw. 14 bezeichnet und verbinden eine Span- Ansaugkanal, dem Umgebungsdruck, der relativen nungsquelle E mit Masse (oder einem Bezugs- Feuchtigkeit, der Maschinentemperatur, der Umpotential). Der primäre Stromkreis 10 enthält einen gebungstemperatur, der Auspufftemperatur usw., veränderbaren Widerstand Rr, welcher die Spannung veränderbar. Die der primären Induktionswicklung ändert, die an eine Primärinduktionswicklung 16 65 16 zugeführte Spannung reicht aus, um den Kern 18 angelegt wird; die Wicklung 16 ist dabei auf einen in den Zustand der Sättigung zu bringen. Die Kern 18 mit verhältnismäßig hoher Remanenz auf- Größe der der primären Induktionswicklung 16 gebracht. Sie ist an mehrere Segmentkontakte 20 zugeführten Spannung ändert die Zeit, die der Fluß

braucht, um die Sättigung zu erreichen, und zwar gemäß einer Beziehung, .nach welcher die Spannung E und die Zeit / einander umgekehrt proportional sind. Wenn so der primäre Stromkreis durch den Schleifarm 22, der nacheinander mit den Segmentkontakten 20 in Berührung kommt, geöffnet und geschlossen wird, ist die während jeder Erregung des Stromkreises zum Aufbauen des Flusses von einem Bezugszustand ( — Φ₈) zu einem Sättigungszustand (+Φ_δ) erforderliche Zeit durch Veränderung von Rt steuerbar. Um einen solchen Bezugszustand (—Φ«) in dem Kern 18 zu schaffen, wird der tertiäre Stromkreis intermittierend zu der Erregung des primären Stromkreises erregt, wodurch der Kern 18 in der entgegengesetzten Richtung zu der Sättigungsrichtung, die durch die primäre Induktionswicklung erzeugt worden ist, gesättigt wird. Daher geht bei jedem Überwechseln des Schleifarmes 22 von einem Segmentkontakt 20 zum nächsten der in dem Kern 18 aufgebaute Fluß von einem Bezugssättigungszustand ( — Φ₅) zur Sättigung (+<P_S) in der entgegengesetzten Richtung. Auf Grund der Transistorschaltung kann ein in der sekundären Induktionswicklung 28 induzierter Strom nur in einer Richtung fließen, und es wird der Transistor 30 nur beim Flußwechsel von — <P_S auf +Φ,, leitend, nicht aber umgekehrt. Die Zeitdauer der Leitfähigkeit des Transistors 30 wird durch die Zeit t gesteuert, die der Kern 18 benötigt, um durch die primäre Induktionswicklung 16 von dem Bezugszustand (— Φ₈) des Kernflusses aus gesättigt zu werden.

Claims

PATENTANSPRUCH:
Zur Brennstoffeinspritzung bei Brennkraftmaschinen, insbesondere Saugrohreinspritzung, dienende Einrichtung mit elektromagnetisch betätigten Einspritzventilen, bei welcher die der Maschine pro Einspritzung zugeführte Brennstoffmenge durch Änderung der Dauer eines den Einspritzventilen zugeführten Stromimpulses verändert wird, bei welcher ferner der Primärkreis eines Transformators mittels eines synchron bzw. im proportionalen Verhältnis zur Maschinendrehzahl angetriebenen Unterbrechers periodisch geöffnet und geschlossen wird, wodurch im Sekundärkreis des Transformators der die elektromagnetischen Einspritzventile betätigende Stromimpuls induziert wird, welcher über einen synchron bzw. im proportionalen Verhältnis zur Maschinendrehzahl angetriebenen Verteiler den Einspritzventilen entsprechend ihrer Arbeitsfolge zugeführt wird, und bei welcher im Primärkreis in Abhängigkeit von Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine veränderbare Widerstände vorgesehen sind, welche die an die Primärwicklung des Transformators jeweils angelegte Spannung und damit die Dauer des Stromimpulses verändern, dadurch gekennzeichnet, daß der Transformator außerdem mit einer weiteren, einem tertiären Stromkreis (14) zugehörigen, einen zu dem der Primärwicklung (16) entgegengesetzten, gesättigten Magnetfluß (—Φ₅) erzeugenden Erregerwicklung (38) ausgestattet ist, daß ferner im tertiären Stromkreis ein weiterer Unterbrecher (40) vorgesehen ist, welcher mit dem bereits genannten Unterbrecher (22, 20) derart zusammenwirkt, daß der tertiäre Stromkreis geschlossen wird, wenn der primäre Kreis (10) geöffnet wird und umgekehrt, und daß außerdem im Sekundärkreis (12) des Transformators ein — an sich im Zusammenhang mit elektromagnetisch gesteuerter Saugrohreinspritzung von Brennkraftmaschinen bereits bekannter — Transistor (30) eingeschaltet ist, welcher mit seiner Basis-Kollektor-Strecke zwischen Sekundärwicklung (28) und den Wicklungen (32a bis 32A) der Elektromagnete für die Einspritzventile (34) liegt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 727 707;
»Automotive Industries«, Oktober 1, 1956, S. 49.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

θ 209 759/83 1.63