DE1143058B - Control device for electromagnetically operated injection valves on internal combustion engines - Google Patents
Control device for electromagnetically operated injection valves on internal combustion enginesInfo
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Description
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.The invention relates to the fuel supply in internal combustion engines in which the Fuel supplied to a fuel valve or several valves under pressure and the length of time the valve opening as a function of an engine operating state, such as speed, engine temperature, ambient pressure, relative humidity or intake duct pressure.
Es ist bereits eine entsprechende Einrichtung bekanntgeworden, bei der durch periodisches, der Maschinendrehzahl proportionales öffnen 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.A corresponding device has already become known in which by periodic, the Machine speed proportional opening and closing of the DC-fed primary circuit of a Transformer in the secondary circuit of this transformer pulses are induced that lead to the opening of the solenoid operated injection valves are used to which they have a synchronous or in a proportional ratio to the machine speed driven distributors are fed according to their work sequence. It can be in the primary or secondary circuit depending on the operating conditions of the Internal combustion engine variable resistances are provided, which are connected to the primary winding change the applied voltage and thus the duration of the current pulse.
Bei der bekannten Einrichtung war jedoch nicht vorgesehen, den Kern 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 Null und einem Maximalwert.In the known device, however, was not provided, the core of the transformer from one Produce material of high remanence, as is preferably used in the context of the invention comes. It was also not specified that the transformer core should be saturated. In the known device, the primary current changes when the contact is in the primary circuit opened and closed sequentially, between zero and a maximum value.
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 (<I>S) beibehalten hätte, so daß keine die Ventile öffnende Spannung in der Sekundärwicklung erzeugt wird. Aber auch bei einem geringeren als dem vollen Sättigungsgrad hätte sich bei der bekannten Einrichtung die Remanenz störend bemerkbar gemacht, so daß die öffnungs- und Schließzeiten der Einspritzventile ungenau waren. Damit ist auch die Einspritzdauer ungenau, und die Einspritzmenge entspricht nicht dem gewünschten Wert.In the known device, this maximum value could not be in the region of saturation simply because, in the case of the core with high remanence, the flux would have maintained a constant value (<I> S ) , so that no voltage is generated in the secondary winding that would open the valves. But even if the degree of saturation was less than full, the remanence would have been noticeable in the known device, so that the opening and closing times of the injection valves were imprecise. This means that the injection duration is also inaccurate and the injection quantity does not correspond to the desired value.
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 für eine lediglich von den gewählten Parametern abhängige Zeit betä-The invention is based on the object of avoiding these disadvantages and providing a device to create the type mentioned, in which the injection valves with constant amplitude for only one time depending on the selected parameters
SteuereinrichtungControl device
für elektromagnetisch betätigtefor electromagnetically operated
Einspritzventile an BrennkraftmaschinenInjection valves on internal combustion engines
Anmelder:Applicant:
The Bendix Corporation,The Bendix Corporation,
New York, N. Y. (V. St. A.)New York, N.Y. (V. St. A.)
Vertreter: Dr.-Ing. H. Negendank, Patentanwalt,
Hamburg 36, Neuer Wall 41Representative: Dr.-Ing. H. Negendank, patent attorney,
Hamburg 36, Neuer Wall 41
Beanspruchte Priorität: V. St. v. Amerika vom 25. Oktober 1956 (Nr. 618 363)Claimed priority: V. St. v. America, October 25, 1956 (No. 618 363)
David C. Breeding, South Bend, Ind. (V. St. A.),
ist als Erfinder genannt wordenDavid C. Breeding, South Bend, Ind. (V. St. A.),
has been named as the inventor
tigt werden. Diese Aufgabe wird gemäß dem deutschen Patent 1114 673, für welches die gleiche — wie vorliegende — Priorität einer Auslandspatentanmeldung beansprucht ist und dessen Gegenstand mit dem vorliegenden Erfindungsgegenstand in teilidentischer Beziehung steht, 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 ( + Φ5) auf seinen negativen Sättigungswert (— <PS) und umgekehrt geändert wird.be done. According to German patent 1114 673, for which the same - as the present - priority of a foreign patent application is claimed and whose subject matter is partially identical to the subject matter of the invention, this is achieved in that the primary induction winding of the transformer is connected to the voltage source of the transformer through a center tap Primary circuit is connected and that the interrupter alternately connects one and then the other end of the induction coil halves to ground, in such a way that the flux in the core of the transformer alternates from its positive saturation value (+ Φ 5 ) to its negative saturation value (- <P S ) and vice versa is changed.
Es 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 Transformatorenkern vom negativen Sättigungswert auf den positiven Sättigungswert oder umgekehrt zu bringen.So the core of the transformer is alternately positively and negatively saturated, with the change in flux is constant. Consequently, a constant voltage is induced in the secondary circuit, so that the the current actuating the injectors has a constant amplitude and thus the current exerted on the valves Opening force is constant. The valves are therefore controlled with great accuracy. The opening hours is determined by the time it takes to move the flux in the transformer core from the negative Bring the saturation value to the positive saturation value or vice versa.
309 507/100309 507/100
Diese Zeit hängt lediglich von der Amplitude des Primärstromes und damit von den Parametern ab, die Veränderungen des Widerstandes im Primärkreis bewirken. Sie ist also von der Maschinendrehzahl unabhängig This time depends only on the amplitude of the primary current and thus on the parameters cause changes in resistance in the primary circuit. It is therefore independent of the machine speed
Der beschriebene Gegenstand des genannten deutschen Patentes ist ebenfalls in der vorliegenden Erfindung enthalten, jedoch, wie sich versteht, gegenwärtig nicht für sich allein beansprucht. Vielmehr ist vorliegend die Aufgabe gestellt, diesen Gegenstand in zweckmäßiger Weise weiterzubilden. Hierzu sieht die Erfindung weiterhin vor, daß die Sekundärwicklung des Transformators über die Basis-Kollektor-Strecke eines Transistors mit den Wicklungen der Elektromagnete für die Einspritzventile verbunden ist, wobei ein Mittelabgriff der Sekundärwicklung über einen Widerstand mit dem Emitter des Transistors in Verbindung steht, während die Enden der Sekundärspulenhälften je über eine Diode an die Basis des Transistors angeschlossen sind.The described subject matter of said German patent is also part of the present invention included but, as will be understood, not currently claimed on its own. Rather is The task presented here is to further develop this subject in an expedient manner. To do this, the The invention also provides that the secondary winding of the transformer over the base-collector path of a transistor is connected to the windings of the electromagnets for the injection valves, wherein a center tap of the secondary winding connected to the emitter of the transistor via a resistor stands, while the ends of the secondary coil halves each via a diode to the base of the Transistor are connected.
An sich ist die Verwendung von Transistoren im Zusammenhang mit der elektromagnetisch gesteuerten Saugrohreinspritzung von Brennkraftmaschinen bereits bekannt.In itself, the use of transistors is related to the electromagnetically controlled Manifold injection of internal combustion engines already known.
Das Ausführungsbeispiel einer Einrichtung gemäß der Erfindung sei im folgenden an Hand der Zeichnungen näher erläutert. In diesen zeigtThe embodiment of a device according to the invention is given below with reference to the drawings explained in more detail. In these shows
Fig. 1 eine schaubildliche Darstellung einer die Erfindung enthaltenden Steuerung für das Brennstoffsystem, 1 shows a diagrammatic representation of a control for the fuel system containing the invention,
Fig. 2 eine Kennlinie bestimmter Arbeitsbedingungen undFig. 2 shows a characteristic curve of certain working conditions and
Fig. 3 eine Kennlinie der in die Sekundärwicklung des in Fig. 1 gezeigten Transformators induzierten Spannung.3 shows a characteristic curve of the induced in the secondary winding of the transformer shown in FIG Tension.
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen sind in Fig. 1 eine Spannungsquelle E, ein Transformator T, eine Unterbrecher-Verteiler-Einheit S, ein Transistor A und mehrere elektrisch betätigbare Ventile V dargestellt. Die Spannungsquelle ist über einen Verstellwiderstand 10 mit dem Mittelabgriff der Primärinduktionswicklung 12 verbunden, die auf einen Kern 14, der verhältnismäßig hohe Remanenz hat, aufgebracht ist. Der Widerstand 10 ist in Abhängigkeit von Betriebszuständen des Motors, wie der Maschinentemperatur, der Umgebungstemperatur, der relativen Feuchtigkeit, dem Umgebungsdruck, dem Druck in dem Ansaugkanal, der Auspufftemperatur, Druck oder Menge der Ansaugluftströmung, oder einer Kombination der entsprechenden Werte veränderbar. Die Enden der Primärinduktionswicklung 12 sind jeweils mit Ringleitern 16 und 18 verbunden, die abwechselnd an aufeinanderfolgende Segmentkontakte 20 angeschlossen sind. Ein auf einer Welle 24 angeordneter Arm 22 überschleift nacheinander die Kontakte 20, wodurch die Enden der Primärinduktionswicklung abwechselnd bei 28 an Masse (oder ein Bezugspotential) gelegt werden. Die Welle 24 läuft synchron oder proportional zur Maschinendrehzahl um. Der Zweck des fortlaufenden Kontaktwechsels des Schleifarmes 22 liegt darin, daß ein Stromfluß in dem Teil 12A der Primärinduktionswicklung 12 in einer Richtung und dann in dem Teil 12B der Primärinduktionswicklung in der entgegengesetzten Richtung veranlaßt wird. Wenn somit Strom im Teil 12A fließt, wird der Kern 14 in der einen Richtung erregt, und wenn Strom im Teil 12S fließt, wird der Kern in der entgegengesetzten Richtung erregt und gesättigt. Da der gesamte Fluß von der negativen zur positiven Sättigung des Kernes 14 einem Spannungs-Zeit-Produkt proportional ist, kann durch Veränderung der an die Primärinduktionswicklung 12 angelegten Spannung mittels des Widerstandes 10 die Zeit, welche der Fluß in dem Kern 14 zur Änderung von der Sättigung in der einen Richtung bis zur der Sättigung in der anderen Richtung benötigt, beliebig geändert werden. Der Kern 14 ίο ist aus einem Werkstoff mit hoher Remanenz ausgeführt, um eine im wesentlichen rechteckige Hysteresisschleife zu erzeugen, wie dies schematisch in Fig. 2 dargestellt ist. Wie ebenfalls in Fig. 2 zu erkennen ist, erfolgt bei Verminderung des Stromes auf Null, wenn der Schleifarm 22 die Berührung mit dem Kontakt 20 unterbricht, zunächst keine wesentliche Flußänderung, so daß dann im wesentlichen keine Gegenspannung in der Induktionswicklung auftritt. Auf den Kern 14 ist eine ao zweite Induktionswicklung 26 gewickelt, so daß bei Stromfluß in der Primärinduktionswicklung eine Spannung in der Sekundärwicklung induziert wird, wenn sich der Fluß ändert. Eine Kennlinie der in der Sekundärwicklung bei einer gegebenen, an die Primärwicklung angelegten Spannung induzierten Spannung ist in Fig. 3 gezeigt. Die Breite oder Zeitdauer der induzierten Spannungsimpulse kann durch Veränderung der an die Primärwicklung angelegten Spannung genau gesteuert werden. Der Emitter des Transistors A ist mit der Spannungsquelle E über einen Spannungsteiler mit den Widerständen R2, R3 verbunden. Die Werte sind so ausgewählt, daß der Transistor A sich in einem normalerweise nichtleitenden Zustand befindet. Der Ermitter ist außerdem über den Widerstand A2 mit einem Mittelabgriff der Sekundärinduktionswicklung 26 verbunden. Die Basiselektrode des Transistors A ist über einen Strombegrenzungswiderstand R1 und ein Paar nur in einer Richtung leitender Dioden 30 bzw. 32 mit den Enden der Sekundärinduktionswicklung 26 verbunden. Die Kollektorelektrode des Transistors A ist mit jedem Elektromagnet verbunden, die mit 34a, 34b, 34c, 34d, 34e, 34/, 34g und 34Λ in den elektrisch betätigten Brennstoffventilen bezeichnet sind. Die Anzahl der Ventile V entspricht meist der Anzahl der Motorzylinder, zu denen das Brennstoffzuführungssystem den Brennstoff zuteilt. Elektromagnetwicklungen 34a, 34b, 34c, 34d, 34e, 34/, 34g und 34h sind durch geeignete Leitungen (nicht dargestellt) entsprechend an Kontakte 36a, 36b, 36c, 36d, 36e, 36/, 36g und 36/z des Verteilers S angeschlossen. Der Schleifarm 22 überstreicht nacheinander die Kontakte 36a, 366, 36c, 36d, 36e, 36/, 36g und 36Λ, wodurch die Elektromagnetwicklungen 34a, 34b, 34c, 34d, 34e, 34/, 34g und 34h bei 28 nacheinander an Masse angeschlossen werden.With reference to the drawings, a voltage source E, a transformer T, an interrupter-distributor unit S, a transistor A and a plurality of electrically actuatable valves V are shown in FIG. The voltage source is connected via an adjustment resistor 10 to the center tap of the primary induction winding 12, which is applied to a core 14 which has a relatively high remanence. The resistor 10 can be changed as a function of operating conditions of the engine, such as the engine temperature, the ambient temperature, the relative humidity, the ambient pressure, the pressure in the intake duct, the exhaust temperature, pressure or amount of the intake air flow, or a combination of the corresponding values. The ends of the primary induction winding 12 are each connected to ring conductors 16 and 18 which are alternately connected to successive segment contacts 20. An arm 22 arranged on a shaft 24 loops the contacts 20 one after the other, whereby the ends of the primary induction winding are alternately connected to ground (or a reference potential) at 28. The shaft 24 rotates synchronously or proportionally to the engine speed. The purpose of the continuous change of contact of the wiper arm 22 is to cause a current to flow in the part 12A of the primary induction winding 12 in one direction and then in the part 12B of the primary induction winding in the opposite direction. Thus, when current flows in part 12A , core 14 is excited in one direction, and when current flows in part 12S, the core is excited and saturated in the opposite direction. Since the total flux from the negative to the positive saturation of the core 14 is proportional to a voltage-time product, by changing the voltage applied to the primary induction winding 12 by means of the resistor 10, the time it takes for the flux in the core 14 to change from the Saturation in one direction up to the saturation required in the other direction can be changed at will. The core 14 is made of a material with high remanence in order to generate an essentially rectangular hysteresis loop, as is shown schematically in FIG. As can also be seen in FIG. 2, when the current is reduced to zero, when the sliding arm 22 interrupts contact with the contact 20, there is initially no substantial change in flux, so that essentially no counter voltage then occurs in the induction winding. A second induction winding 26 is wound on the core 14, so that when current flows in the primary induction winding, a voltage is induced in the secondary winding when the flow changes. A characteristic curve of the voltage induced in the secondary winding for a given voltage applied to the primary winding is shown in FIG. The width or duration of the induced voltage pulses can be precisely controlled by changing the voltage applied to the primary winding. The emitter of the transistor A is connected to the voltage source E via a voltage divider with the resistors R 2 , R 3 . The values are selected so that transistor A is in a normally non-conductive state. The emitter is also connected to a center tap of the secondary induction winding 26 via the resistor A 2. The base electrode of the transistor A is connected to the ends of the secondary induction winding 26 via a current limiting resistor R 1 and a pair of diodes 30 and 32 which are conductive only in one direction. The collector electrode of transistor A is connected to each solenoid indicated by 34a, 34b, 34c, 34d, 34e, 34 /, 34g and 34Λ in the electrically operated fuel valves. The number of valves V mostly corresponds to the number of engine cylinders to which the fuel supply system distributes the fuel. Electromagnet windings 34a, 34b, 34c, 34d, 34e, 34 /, 34g and 34h are connected to contacts 36a, 36b, 36c, 36d, 36e, 36 /, 36g and 36 / z of the distributor S by suitable lines (not shown) . The sliding arm 22 successively passes over the contacts 36a, 366, 36c, 36d, 36e, 36 /, 36g and 36Λ, whereby the electromagnetic windings 34a, 34b, 34c, 34d, 34e, 34 /, 34g and 34h are connected to ground one after the other at 28 .
Im Betrieb wird der primären Induktionswicklung 12 eine Spannung aus der Spannungsquelle E zugeführt. Die Größe der Spannung wird als Funktion der Maschinenbetriebszustände durch den Verstellwiderstand 10 oder andere geeignete Mittel geändert. Der Unterbrecher S bewirkt, daß der Strom zuerst in einer Richtung und dann in der entgegengesetzten Richtung fließt, wodurch die Primärinduktionswicklung periodisch erregt wird, um den Kern des Transformators T zuerst in einer Richtung und dann in der entgegengesetzten Richtung zu erregen und zu sättigen. Die für den Fluß in dem Kern 14 zur Ände-During operation, the primary induction winding 12 is supplied with a voltage from the voltage source E. The magnitude of the voltage is changed as a function of the machine operating conditions by the variable resistor 10 or other suitable means. The breaker S causes the current to flow first in one direction and then in the opposite direction, thereby periodically energizing the primary induction winding to energize and saturate the core of the transformer T first in one direction and then in the opposite direction. The change for the flow in the core 14
rung von der Sättigung in der anderen Richtung erforderliche Zeit ist, wie schon gesagt, durch Änderung der Größe der Spannung veränderbar, die an die Primärinduktionswicklung angelegt wird. Die Zeit, die erforderlich ist, um den Kern in einer Richtung aus einem Sättigungszustand in der anderen Richtung zu sättigen, bestimmt aber auch die Zeitdauer der in der Sekundärinduktionswicklung 26 induzierten Spannung. Ein Teil der in die Sekundärwicklung induzierten Spannung wird an die Basiselektrode des Transistors A angelegt und ist genügend groß, um zu veranlassen, daß der Transistor A während der Zeitdauer leitet, in der die induzierte Spannung an seine Basiselektrode angelegt wird. Infolge der besonderen Anordnung des Diodenpaares 30, 32 wird der Transistor A unabhängig von der Polarität der in die Sekundärinduktionswicklung 26 induzierten Spannung jeweils leitend. Diese Anordnung gestattet eine fortwährende periodische Arbeit der Steuerung, ohne besondere Rückstellungsvorrichtungen zu Hilfe nehmen zu müssen, die den Fluß in dem Kern 14 auf einen Bezugswert zurückzuführen hätten. Wenn der Transistor A leitet, fließt der Strom von der Kollektorelektrode nacheinander durch die Elektromagnete 34a, 34b, 34c, 34d, 34e, 34/, 34g und 34/1, die betreffenden Kontakte 36a, 36b, 36c, 36d, 36e, 36/, 36g und 36h und den Schleifarm 22 zur Masse.The time required from saturation in the other direction is, as stated earlier, changeable by changing the magnitude of the voltage applied to the primary induction winding. However, the time required to saturate the core in one direction from a saturation state in the other direction also determines the duration of the voltage induced in the secondary induction winding 26. A portion of the voltage induced in the secondary winding is applied to the base electrode of transistor A and is large enough to cause transistor A to conduct during the period that the induced voltage is applied to its base electrode. As a result of the special arrangement of the pair of diodes 30, 32, the transistor A becomes conductive regardless of the polarity of the voltage induced in the secondary induction winding 26. This arrangement allows the control to operate periodically without the use of special resetting devices which would have to restore the flux in the core 14 to a reference value. When the transistor A conducts, the current from the collector electrode flows successively through the electromagnets 34a, 34b, 34c, 34d, 34e, 34 /, 34g and 34/1, the relevant contacts 36a, 36b, 36c, 36d, 36e, 36 / , 36g and 36h and the grinding arm 22 to ground.
Claims (1)
Deutsche Patentschrift Nr. 727 707;
»Automotive Industries«, 1. Oktober 1956, S. 49.Considered publications:
German Patent No. 727,707;
"Automotive Industries", October 1, 1956, p. 49.
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