DE1175033B - Kraftstoffeinspritzanlage fuer Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: F02f

Deutsche Kl.: 46c2-87

Nummer: 1175 033

Aktenzeichen: B 537651 a / 46 c2

Anmeldetag: 26. Juni 1959

Auslegetag: 30. Juli 1964

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kraftstoffeinspritzanlage für Brennkraftmaschinen, insbesondere zur Einspritzung des Kraftstoffs in das Ansaugrohr der Brennkraftmaschine, mit wenigstens einem elektromagnetisch betätigbaren Einspritzventil und einer zur Steuerung des Einspritzventils dienenden elektronischen Regel- und Steuereinrichtung, die wenigstens zwei einander entgegengesetzt arbeitende, miteinander zu einer monostabilen Kippeinrichtung verbundene Transistoren enthält, zwischen denen ein die Impulsdauer der zur Öffnung der Ventile erforderlichen Steuerströme beeinflussendes Zeitglied angeordnet ist.

Bei der Verwendung von elektronisch gesteuerten Regeleinrichtungen für Kraftstoffeinspritzanlagen der eingangs beschriebenen Art muß die Zeitdauer der Steuerimpulse für das Einspritzventil und damit die Kraftstoffmenge, die je Hub der Brennkraftmaschine für den jeweiligen Arbeitstakt zur Verfügung steht, so an die jeweils angesaugte Luftmenge angepaßt werden, daß die Verbrennung bei normalen Betriebszuständen weder mit Kraftstoff- noch mit Luftüberschuß vor sich geht. Eine sehr einfache Regeleinrichtung kann z. B. dadurch erzielt werden, daß als Zeitglied eine Eisendrossel verwendet ist, deren Induktivität mit Hilfe einer an das Saugrohr der Brennkraftmaschine angeschlossenen Druckdose veränderbar ist.

Bei einem mit einer Induktivität als Energiespeicher ausgerüstetem Zeitglied kann man die Zeitkonstante in gleicher Weise wie bei einem i?C-Glied durch Verstellen des Widerstandes R ändern. Ein verstellbarer Widerstand bringt jedoch neben Kontaktschwierigkeiten an der jeweiligen Auflagestelle des Schleifers noch den Nachteil einer verhältnismäßig starken Reibung und demzufolge einer gewissen Wartungsund Überwachungsbedürftigkeit mit sich. Dies läßt sich umgehen, wenn die Induktivität in bekannter Weise unmittelbar in Abhängigkeit vom Unterdruck im Ansaugrohr der Brennkraftmaschine verändert wird. Die Erfindung besteht in einer Weiterbildung dieses Gedankens; sie schlägt eine besonders geeignete Stelle für die Anordnung der Induktivität im elektrischen Schaltbild der Regel- und Steuereinrichtung vor.

Diese neue Anordnung besteht erfindungsgemäß darin, daß die Wicklung der Induktivität in den Kollektorkreis des Ausgangstransistors eingeschaltet und außerdem einem Widerstand und einem mit diesem in Reihe angeordneten Gleichrichter derart parallel geschaltet ist, daß — beim Sperren des Ausgangstransistors — über den Stromkreis »Wick-Kraftstoffeinspritzanlage für
Brennkraftmaschinen

Anmelder:

Robert Bosch G. m. b. H.,

Stuttgart 1, Breitscheidstr. 4

Als Erfinder benannt:

Dipl.-Phys. Dr. Heinrich Knapp, Stuttgart

lung ... Widerstand ... Gleichrichter« ein Ausgleichsstrom fließt, durch welchen der Verbindungspunkt von Ausgangstransistor und Drosselwicklung auf ein Potential gebracht wird, das den mit seiner Basis mit diesem Verbindungspunkt über eine stromführende (vorzugsweise hochohmige) Leitung in Verbindung stehenden Eingangstransistof bis zum Abklingen des Ausgleichsstromes in stromleitendem Zustand hält.

Für die oben angegebene Lage der Induktivität, die demnach in den Kollektorkreis des Ausgangstransistors eingeschaltet sein soll (nicht also in den Kollektor-Basis-Kreis der Kippeinrichtung, in welchem vergleichsweise niedrige Ströme fließen), ergibt sich der Vorteil, daß man auf Grund der zur Verfügung stehenden vergleichsweise hohen Kollektorstromstärken große Flußstromstärken erreichen und die Wicklung mit weniger Windungen ausführen kann. Hierdurch wird einerseits Bauaufwand eingespart und andererseits der Gleichstromwiderstand der Wicklung niedrig gehalten, so daß die Zeitkonstante

T =

L R

infolge des kleinen Wertes für R auch bei niedrigen Werten für L schon genügend groß wird. Man kann daher mit wenig Aufwand an Eisen für die Drossel auskommen, was für die leichtgängige Verstellung des möglichst niedrige Maße aufweisenden Kraftlinienleitstückes bedeutsam ist. Ein möglichst großer (bzw. ein einen weiten Bereich umspannender) Wert von T ist auch deshalb zu fordern, weil die Einspritzmenge zwischen Leerlauf und größter Maschinenbelastung erheblich unterschiedliche Werte annehmen. Die auf Grund der hohen Kollektorstromstärken großen Flußstromstärken ermöglichen diesen weiten Bereich von T.

Die Erfindung besteht nicht allein in der Anordnung der Induktivität im Kollektorstromkreis des

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Ausgangstransistors; die übrigen der obengenannten Merkmale müssen hinzutreten.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind an einem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel einer Einspritzanlage für eine mit Einspritzung in das Saugrohr arbeitende Brennkraftmaschine dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 die Brennkraftmaschine und die mit ihr zusammenarbeitende Regel- und Steuereinrichtung in schematischer Darstellung,

F i g. 2 das elektrische Schaltbild der Regel- und Steuereinrichtung nach Fig. 1,

F i g. 3 eine Darstellung für die mit der Einrichtung nach F i g. 2 erzielbaren Einspritzmengen,

F i g. 4 ein Schaubild zur Erklärung der Wirkungsweise der Regeleinrichtung nach Fig. 1.

Die in Fig. 1 bis 10 angedeutete Brennkraftmaschine ist mit einer Hochspannungszündanlage und mit einer elektrisch gesteuerten Kraftstoffeinspritzanlage ausgerüstet. Die Hochspannungszündanlage ist durch einen üblichen Hochspannungszündverteiler 11 angedeutet, der einen mit der Kurbelwelle 12 der Brennkraftmaschine gekuppelten, umlaufenden Verteilerarm 13 und vier feststehende Verteilerelektroden 14 enthält. Von jeder der Verteilerelektroden führt ein Zündkabel 15 zu einer der vier Zündkerzen 16 der Brennkraftmaschine.

Die Einspritzanlage enthält vier im einzelnen nicht näher dargestellte elektromagnetische Einspritzventile 21. Die Einspritzventile sitzen in unmittelbarer Nähe der nicht dargestellten Einlaßventile der Brennkraftmaschine in den zugehörigen Abzweigstutzen eines gemeinsamen Ansaugrohres 22. Jedem der Ventile 21 wird der in das Ansaugrohr einzuspritzende Kraftstoff über eine Kraftstoffleitung 23 aus einem gemeinsamen Vorratsbehälter 24 zugeführt. Im Vorratsbehälter wird der einem bei 26 angedeuteten Tank entnommene Kraftstoff durch eine mit der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine gekuppelte Pumpe 25 unter praktisch gleichbleibendem Druck gehalten.

Jedes Einspritzventil enthält in seinem Ventilgehäuse eine in F i g. 2 bei 31 angedeutete Magnetisierungsspule, die an eine in F i g. 1 bei 30 angedeutete elektronische Regel- und Steuereinrichtung angeschlossen ist. Aus dieser Regeleinrichtung wird jedes der Ventile 21 gleichzeitig mit Stromimpulsen / versorgt, die in ihrer zeitlichen Dauer so an die jeweiligen Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine angepaßt sind, daß die während der Dauer der Impulse aus den Ventilgehäusen in das Ansaugrohr gelangenden Kraftstoffmengen bei dem anschließenden Verbrennungsvorgang weder einen Kraftstoff- noch einen Luftüberschuß ergeben.

Die in Fig. 2 in ihrem Schaltbild dargestellte Regel- und Steuereinrichtung wird aus der zum Betrieb der Hochspannungszündanlage erforderlichen Sammlerbatterie 32 gespeist und enthält sechs Transistoren vom p-n-p-Typ, die im Schaltbild nach Fi g. 2 mit 35, 36, 37, 38, 39 und 40 bezeichnet und jeweils mit ihren Emitterzuleitungen an die mit der Plusklemme der Batterie 32 verbundene Plusleitung 33 angeschlossen sind, sowie außerdem einen p-n-p-Transistor 34, der mit seiner Emitterzuleitung an die mit der Minusklemme der Batterie verbundene Masseleitung 41 angeschlossen ist. Der Einsatzpunkt der zum Öffnen der Ventile 21 dienenden Stromimpulse / ist durch einen mit dem umlaufenden Verteilerarm 13 der Hochspannungszündanlage gekuppelten Nocken 43 und einen mit diesem zusammenarbeitenden Schaltarm 44 festgelegt, der über einen Widerstand 46 von etwa 10 000 Ohm an die Plusleitung 33 angeschlossen ist, während der mit dem Schaltarm 44 zusammenarbeitende feststehende Kontakt 45 an die Minusleitung 41 angeschlossen ist. Von der Verbindungsleitung des Widerstandes 46 und des Schaltarms 44 zweigt eine Leitung zu einem Kondensator 48 von etwa 0,1 μΡ ab, der über einen

ίο Gleichrichter 49 mit der Basis 50 des Transistors 35 verbunden ist. Dieser bildet zusammen mit dem bei 36 angedeuteten Transistor eine monostabile Kippeinrichtung. Ihre Emitterzuleitungen sind über einen gemeinsamen Widerstand 47 von etwa 50 Ohm an die Plusleitung 33 angeschlossen. Beide Transistoren wirken gegenseitig aufeinander derart ein, daß der Transistor 36 den im Ruhezustand gesperrten Transistor 35 wieder in seinen Sperrzustand zurücksteuert, wenn nach Schließen des Schalters 44 der Transistor 35 stromleitend geworden und der dann in seinen Sperrzustand gelangende Transistor 36 nach einer durch ein Zeitglied bedingten Verzögerung wieder in seinen ursprünglich stromleitenden Zustand zurückkehrt. Als Zeitglied dient eine auf einem Eisenkern 52 sitzende Drosselspule 53, deren Induktivität mit Hilfe eines verschiebbaren Ankers 54 verändert werden kann, sowie ein Widerstand 60. Der Anker sitzt erfindungsgemäß an einer längsverschiebbaren Steuerstange 55, die mit einer Membrandose 56 verbunden ist. Die nicht dargestellte Membran dieser an das Saugrohr 22 der Brennkraftmaschine angeschlossenen Dose öffnet den zwischen dem Eisenkern 52 und dem Anker wirksamen Luftspalt der Drossel 53 um so stärker, je größer der im Ansaugrohr 22 herrschende Unterdruck ist. Parallel zur Drosselspule 53 ist der schon genannte Widerstand 60 und ein mit diesem in Reihe liegender Gleichrichter 61 angeschlossen; der Gleichrichter 61 sorgt dafür, daß bei stromleitendem Transistor 36 kein Strom über den Widerstand 60 fließen kann, sondern den Weg über die Spule 53 nehmen muß.

An den Kollektor des Transistors 36 ist über einen Begrenzungswiderstand 65 die Basis des n-p-n-Transistors 34 angeschlossen. Von dem über einen Arbeitswiderstand 66 an die Plusleitung 33 angeschlossenen Kollektor dieses Transistors führt ein zweiter Begrenzungswiderstand 67 zur Basis des p-n-p-Transistors 37, der mit seinem Kollektor über einen Widerstand 68 an die Minusleitung 41 angeschlossen ist. Ein dritter, für die grundsätzliche Wirkungsweise unbedeutenderBegrenzungswiderstand 69 verbindet den Kollektor des Transistors 37 mit der Basis des Transistors 38, der ebenfalls vom p-n-p-Typ ist. Sein Kollektor liegt über einen Widerstand 71 an der Minusleitung, sein Emitter über einen Arbeitswiderstand 72 an der Plusleitung 33. An dem Emitter ist außerdem die Basis des Transistors 39 angeschlossen. Dieser wird durch eine Germaniumdiode 74 und einen mit dieser in Reihe geschalteten, an die Minusleitung 41 angeschlossenen Widerstand 75 auf einem annähernd gleichbleibenden Emitterpotential gehalten, da der Widerstand 75 auch bei gesperrtem Transistor 39 einen erheblichen Strom über den Gleichrichter 74 fließen läßt. An den Kollektor des Transistos 39, der erhebliche Ströme zu führen vermag, sind über je einen Entkopplungswiderstand 76 die Erregerspulen 31 jedes der vier Einspritzventile angeschlossen. In F i g. 2 ist jedoch

der Einfachheit der Darstellung halber nur eines der vier Einspritzventile 21 angedeutet. Parallel zur Erregerspule 31, die mit einem ihrer Wicklungsenden an das Ventilgehäuse angeschlossen ist und daher mit der Minusleitung 41 in leitender Verbindung steht, liegt ein Kondensator 78, dessen Größe an die Induktivität der Erregerspule 31 derart angepaßt ist, daß die sich aus der Induktivität der Erregerspule 31 und der Kapazität des Kondensators 78 ergebende Resonanzfrequenz ungefähr beim Wert der Grenzfrequenz der im Ventilgehäuse wirksamen Wirbelströme liegt.

Die beschriebene Schaltung wird schließlich ergänzt durch einen Transistor 40, dessen Kollektor unmittelbar an die Minusleitung 41 angeschlossen ist, während seine Basis über einen einstellbaren Widerstand 80 an dem Verbindungspunkt zwischen einem an den Kollektor des Transistors 38 angeschlossenen Kondensator 81 und einem mit der Plusleitung 33 verbundenen Widerstand 82 liegt. Der Transistor 40 ist mit seinem Emitter über zwei miteinander in Reihe liegende Widerstände 85 und 86 an die Plusleitung 33 angeschlossen. Wie weiter unten näher dargestellt ist, dient er dazu, die jeweils zur Einspritzung kommenden Brennstoffmengen in Abhängigkeit von der jeweiligen Drehzahl der Brennkraftmaschine zu regeln. Um dies zu erreichen, sind zwei Kondensatoren 90 und 91 sowie zwei Widerstände 92 und 93 vorgesehen. Der Kondensator 90 ist zwischen dem Emitter und der Plusleitung 33, der Kondensator 91 zwischen der Plusleitung und dem Verbindungspunkt der Widerstände 85 und 86 vorgesehen. An diesem Verbindungspunkt sind außerdem die beiden miteinander in Reihe geschalteten Widerstände 92 und 93 angeschlossen, die zur Basis des Transistors 35 führen.

Solange sich der Schaltarm 44 in der dargestellten Offenstellung befindet, ist der Transistor 35 gesperrt, während über den Transistor 36 und die Wicklung 53 der Eisendrossel ein starker Strom J_d fließt, der im Eisenkern 52 und im Anker 54 ein kräftiges magnetisches Feld erzeugt. Das Potential α des Verbindungspunktes A zwischen der Wicklung 53 und dem Gleichrichter 61 wird dabei durch die Spannungsaufteilung zwischen dem Widerstand 47 und dem Gleichstromwiderstand der Wicklung 53 bestimmt, da für den stromleitenden Zustand des Transistors 36 die zwischen seinem Emitter und seinem Kollektor liegende Spannung vernachlässigbar klein ist. Um den Transistor 36 während der Pausen zwischen den Schließungen des Schalters 44 stromleitend zu halten und ihn nach Ablauf der im folgenden näher beschriebenen Steuerimpulse für die Einspritzventile selbsttätig wieder in seinen leitenden Zustand zurückzuführen, ist zwischen der Minusleitung 41 und der Plusleitung 33 ein Spannungsteiler vorgesehen, an den die Basis des Transistors 36 angeschlossen ist. Der Spannungsteiler wird gebildet von dem Kollektorwiderstand 95 des Transistors 35 und dem zwischen dem Kollektor des Transistors 35 und der Basis des Transistors 36 liegenden Widerstand 96 sowie dem von der Basis dieses Transistors zur Plusleitung 33 führenden Widerstand 97. Dieser ist so gewählt, daß bei gesperrtem Transistor 35 das Basispotential des Transistors 36 wesentlich niedriger liegt als sein Emitterpotential. Demgegenüber sind die beiden vom Kollektor des Transistors 36 bzw. vom Verbindungspunkt A zur Basis des Steuertransistors 35 führenden Widerstände 98 und 99 so hochohmig gewählt, daß bei stromleitendem Transistor 36 das Potential der Basis B des Transistors 35 etwas höher liegt als das Potential der beiden miteinander verbundenen Emitter der Transistoren 35 und 36. Auf diese Weise wird erreicht, daß der Transistor 35 in dem für die weitere Beschreibung der Wirkungsweise als Ausgangspunkt gewählten Schließungsaugenblick des Schalters 44 in seinem Sperrzustand gehalten wird.

Sobald der mit halber Kurbelwellendrehzahl umlaufende Nocken 43 den Schaltarm 44 gegen seinen Festkontakt 45 legt, kann über die Emitter-Basis-Strecke des Transistors 35 und den Gleichrichter 49 zum Kondensator 48, der wie ein Kurzschluß wirkt, ein Steuerstrom von der Plusleitung 33 zur Minusleitung 41 fließen, der die Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors 35 stromleitend macht. Der dann einsetzende Kollektorstrom J_c des Steuertransistors 35 erzeugt am Widerstand 95 einen so hohen Spannungsabfall, daß der Transistor 36 nicht mehr in seinem stromleitenden Zustand gehalten werden kann und der seither durch die Drosselwicklung 53 fließende Magnetisierungsstrom J_d stark zurückgeht. Infolge der Induktivität der Drosselwicklung 53 entsteht eine Gegenspannung U_g an der Drosselwicklung 53, die versucht, den seitherigen Wert des die Drossel durchfließenden Stromes J_d aufrechtzuerhalten. Dadurch kommt ein über den Widerstand 60, den Gleichrichter 61 und die Drosselwicklung 53 fließender Ausgleichsstrom J_a zustande, und der Verbindungspunkt A wird gegenüber der Minusleitung 41 stark negativ. Dadurch wird der seither stromleitende n-p-n-Transistor 34 gesperrt, der Transistor 37 stark stromleitend und die gleichphasig zum Transistor 35 arbeitenden Transistoren 38 und 39 ebenfalls stromleitend. Der dann einsetzende, über den Transistor 39 und die Erregerwicklung 31 der Magnetventile 21 gehende Strom / erzeugt ein so hohes Magnetfeld, daß der Ventilkegel 101 in jedem der Einspritzventile von seinem Sitz auf der Düse 102 abgehoben wird; dann kann der über die Leitungen 23 in die Gehäuse der Ventile eingeflossene und dort unter Druck stehende Kraftstoff durch die Düse 102 austreten und sich mit dem im Ansaugrohr 22 der Brennkraftmaschine herrschenden Ansaugluftstrom vermischen.

Die Dauer dieser den Ventilkegel 101 der Einspritzventile in seiner Offenstellung haltenden Stromimpulse/ wird durch die Induktivität der als Zeitglied wirkenden Drosselwicklung 53 bestimmt. Das in den Eisenteilen des Kerns 52 und des Ankers 54 vorhandene Magnetfeld wird nämlich unter dem Einfluß des Ausgleichstroms J_a mit einer durch die Größe des Widerstandes 60 festgelegten Geschwindigkeit abgebaut, so daß die Gegenspannung U_g abnimmt und daher das Potential α des Verbindungspunktes A langsam wieder auf das Potential der Minusleitung 41 ansteigt. Dadurch wird auch das Potential b der Basis B des Eingangstransistors 35 angehoben, bis es schließlich den Wert der augenblicklich herrschenden Emittervorspannung des Eingangstransistors erreicht. In diesem im Schaubild nach F i g. 4 mit t_al bezeichneten Zeitpunkt wird der im Zeitpunkt t₀ stromleitend gewordene Eingangstransistor 35 wieder gesperrt, der seither gesperrte Transistor 36 kehrt wieder in seinen ursprünglich stromleitenden Zustand zurück und sperrt gleichzeitig den Transistor 39, so daß dessen Kollektorstrom /

mit sehr steiler Rückenflanke endigt und die Ventile unter dem Druck ihrer nicht dargestellten Schließfedern wieder in ihre Schließstellung gelangen läßt.

In F i g. 4 ist der eben beschriebene Vorgang an Hand der Kurven a_v a₂ und b_v b₂ dargestellt. Die Kurve O₁ gibt die zeitliche Änderung des Potentials des Verbindungspunktes A und die Kurve O₁ das Potential der Basis B des Transistors 35 wieder, für den Fall, daß der Unterdruck im Ansaugrohr 22 der Brennkraftmaschine klein und die Induktivität L der Drosselwirkung 53 groß ist. Zur Erklärung des Einflusses, den eine Verstellung des Ankers 54 auf die jeweilige Dauer der Stromimpulse/ und damit auf die bei jedem Schließvorgang des Schalters 44 zur Einspritzung kommenden Kraftstoffmengen hat, wird auf die Kurven a.₂ und b₂ der F i g. 4 verwiesen, die für kleine Werte der Induktivität L der Drosselwicklung 53 gelten.

Zunächst wird jedoch kurz auf den Zusammenhang zwischen Einspritzmenge und Drehzahl bzw. Unterdruck an Hand der F i g. 3 eingegangen. Dort sind senkrecht über einzelnen Werten der Drehzahl η der Brennkraftmaschine diejenigen Impulszeiten t_a aufgetragen, die notwendig sind, damit die erforderlichen, weder Kraftstoff- noch Luftüberschuß ergebenden Einspritzmengen entstehen können.

Die Linie 110 gilt für den Betrieb der Brennkraftmaschine bei voller Last, bei der die in F i g. 1 angedeutete Drosselklappe 105 im Ansaugrohr der Brennkraftmaschine parallel zur Achse des Ansaugrohres steht und daher nur einen sehr geringen Unterdruck liefert. In diesem Fall ist zur Versorgung der Brennkraftmaschine mit dem nötigen Kraftstoff eine Impulslänge t_a der den Erregerwicklungen 31 der Magnetventile zugeführten Impulsströme / erforderlich, die von etwa 5 Millisekunden (msec) bei 250 U/min auf 6,7 msec bei einer Drehzahl η von 1500 U/min ansteigt. Von dort bis zu 2250 U/min ist die Linie 110 nur schwach gekrümmt und fällt dann gegen 3000 U/min auf einen Wert von 5,8 msec zurück. Der abfallende Ast der Linie 110 kommt in einfacher Weise dadurch zustande, daß bei über 1500 U/min liegender Drehzahl die einzelnen Schließungsvorgänge des vom Nocken 43 betätigten Schalters 44 immer rascher aufeinanderfolgen, so daß die für den Aufbau des magnetischen Feldes in der Drossel 53 zur Verfügung stehende Zeit mit zunehmender Drehzahl immer kürzer wird. In der F i g. 4 gibt die Linie a_x den zeitlichen Verlauf des Potentials des Verbindungspunktes A wieder, der sich bei niedrigen Drehzahlen einstellt, wenn im Zeitpunkt t₀ der Schalter 44 geschlossen wird und die bei Ug angedeutete induktive Gegenspannung entsteht, die jeweils das Potential des Verbindungspunktes A bei gesperrtem Transistor 36 bis auf den Wert XJβ der Spannung der Batterie 32 absinken läßt. Im Drehzahlbereich zwischen 0 und 1500 U/min steht für den Aufbau des magnetischen Feldes eine genügend lange Zeit zur Verfügung, die Gegenspannung Ug behält daher praktisch in diesem Bereich eine konstante, in F i g. 4 angedeutete Größe. Das Basispotential b_x des Transistors 35 ist zum Verlauf des Potentials O₁ proportional und fällt vom Schließungsaugenblick t₀ ab mit einer Zeitkonstante

T =

L R

exponentiell auf den Wert 0 ab, wobei unter L die jeweils wirksame Induktivität der Drossel 53 verstanden wird und R den Gesamtwiderstand im Ausgleichskreis der Drossel darstellt. Dieser Gesamtwiderstand ändert sich praktisch nicht und setzt sich aus dem nicht näher angedeuteten Gleichstromwiderstand der Drossel 53, dem Widerstand 60 und dem bei der angedeuteten Richtung des Ausgleichstroms J_a wirksamen Durchlaßwiderstand der Diode 61 zusammen.

ίο Der Transistor 35 wird vom Schließungszeitpunkt t₀ des Schalters 44 ab so lange stromleitend gehalten, bis das Basispotential b_x unter den Wert der zwischen der Plusleitung und dem Emitter des Transistors 35 wirksamen Spannung U₀ abgesunken ist und der Transistor daher nicht mehr in seinem stromleitenden Zustand gehalten werden kann. Dieser das Ende der seither den Magnetisierungswicklungen 31 zugeführten Stromstöße / herbeiführende Zeitpunkt ist in F i g. 4 mit t_al bezeichnet.

Wie bereits erwähnt, kann sich bei Drehzahlen oberhalb von 1500 U/min das magnetische Feld der Drossel nicht vollständig aufbauen. Die entsprechende Gegenspannung U_x an der Drossel 53 wird daher mit zunehmender Drehzahl kleiner, und das Basispotential b₁ erreicht dann früher den Wert der Emitterspannung U₀

Wie in F i g. 3 durch die Linie 110 angedeutet ist, soll die Impulsdauer t_a im Bereich zwischen der bei etwa 250 U/min liegenden Leerlaufdrehzahl und einer mittleren Drehzahl von etwa 1500 U/min mit zunehmender Drehzahl größer werden. Dies wird durch diejenige Schaltungsanordnung erreicht, die den Transistor 40 umfaßt. Dieser Transistor liegt, wie beschrieben, mit seiner Basis über einen Kondensator81 am Kollektor des Vorstufentransistors 38 und kann nur dann stromleitend werden, wenn der Transistor 38 in seinen Sperrzustand zurückgeht, weil dann ein kurzer, über den Kondensator 81 gehender Ausgleichsstrom fließen kann, der die Basis des Transistors kurzzeitig stärker negativ macht gegenüber seinem zugehörigen Emitter. Der dem Emitter des Transistors 40 zufließende Strom ist über die Widerstände 86 und 85 geführt und wird mit Hilfe der Glättungskondensatoren 90 und 91 in den Pausen zwischen den einzelnen Stromimpulsen / gespeichert. Am Widerstand 86 entsteht daher eine Spannung U₅, die als Basispotential des Transistors 35 gegen negative Werte hin verschiebt, wie dies in F i g. 4 angedeutet ist. Es ergibt sich dann eine Verlängerung der Impulse 7 um den Zeitraum A t_v da sich das Potential b_x der Basis des Transistors 35 erst im Zeitpunkt t₃ mit der um die Spannung CZ₅ verminderten Emitter-Basis-Spannung schneidet. Die Impulsdauer t_a steigt daher bis zu etwa 1500 U/min in der durch die Linie 110 in F i g. 3 angedeuteten Weise an, während oberhalb von 1500 U/min der eben geschilderte Einfluß, der durch unvollständigen Aufbau des Magnetfeldes in der Drossel 51 zustande kommt, überwiegt und daher die Verlängerung Δ t_x mit zunehmender Drehzahl kompensiert.

Unterhalb der Linie 110 sind in Fig. 3 vier weitere Kennlinien für die Impulsdauer t_a aufgetragen. Die unterste Linie 112 gilt für den Fall, daß die Brennkraftmaschine bei annähernd geschlossener Drosselklappe 105 arbeitet, wobei ein Unterdruck von 400 mm Hg entsteht und an der Druckdose 56 wirksam wird. Die in der F i g. 1 nicht dargestellte Membran der Druckdose 56 zieht bei einem derartig

starken Unterdruck den Anker 54 in der mit einem Pfeil I angedeuteten Richtung weg und öffnet dabei einen beträchtlichen Luftspalt zwischen dem Anker 54 und dem Eisenkern 52. Durch Vergrößerung des Luftspaltes wird die Induktivität L der Drossel 53 stark erniedrigt. Nach der oben angegebenen Formel

T-Jl

~ R

ergibt sich daher eine wesentlich verkürzte Zeitkonstante T, und das Potential des Verbindungspunktes A fällt daher wesentlich rascher ab, wie die mit unterbrochenen Linien a₂ angedeutete Kurve in F i g. 4 zeigt. Demzufolge erreicht das Basispotential b des Transistors 35 schon im Zeitpunkt t_a2 den Wert der Emittervorspannung U₀. Die dann entstehende Impulszeit t_a ist infolge der durch Verringerung der Induktivität entstandenen Verkürzung der Zeitkonstante T nur sehr gering und beträgt beispielsweise bei einer Leerlaufdrehzahl von 250 U/min nur 2 msec. Mit steigender Drehzahl entsteht zwar auch bei starkem Unterdruck im Ansaugrohr 22 eine mit der Drehzahl steigende Spannung U₅ am Widerstand 86; diese Spannung U₅ ergibt jedoch eine wesentlich geringere Verlängerung Δ t₂ der Impulsdauer t_u, weil sich die bei b₂ angedeutete Kurve unter einem größeren Winkel mit der um die Spannung U₅ verringerten Emittervorspannungslinie 120 schneidet. Da außerdem der zwischen dem Anker 54 und dem Eisenkern 5 infolge des Unterdrucks im Ansaugrohr 22 eingestellte Luftspalt eine Verringerung der Induktivität der Drossel 53 bewirkt, ist zum Aufbau des magnetischen Feldes nur eine kürzere Zeitspanne nötig. Während in dem durch die Linie 110 in Fig.3 dargestellten Betriebsfall der Brennkraftmaschine bei voll geöffneter Drosselklappe die Verkürzung der Zeitspanne zwischen einer Schließung des Schalters 44 und der nächstfolgenden Schließung schon bei ihrer Drehzahl von 1500 U/min einen erheblichen Einfluß auf die Impulslänge t_a ausübt, verschiebt sich dieser Einfluß gegen um so höhere Drehzahlen, je weiter die Drosselklappe 105 in ihre Drosselstellung gebracht wird und je höher demzufolge der Unterdruck im Ansaugrohr 22 ansteigt. Ein Vergleich der für einen Unterdruck von 100 mm Hg geltenden Kennlinie 113, der für 200 mm Hg geltenden Kennlinie 114 und der für 300 mm Hg geltenden Linie 115 zeigt dies deutlich gegenüber der Linie 112, die praktisch mit geringer Steigung geradlinig verläuft, während der für unterhalb von 1500 U/min geltende Ast der Kurve 110 eine wesentlich stärkere Steigung hat.

Der besondere Vorteil der beschriebenen Regeleinrichtung besteht darin, daß man als Fühlorgan lediglich eine Druckdose benötigt, durch welche die Induktivitätsänderungen in Abhängigkeit vom jeweiligen Unterdruck hervorgerufen werden, während der Einfluß der jeweiligen Drehzahl der Brennkraftmaschine auf die einzuspritzenden Kraftstoffmengen durch Integration im elektronischen Steuergerät selbst nachgebildet wird. Selbstverständlich kann man die Drossel 53 mit ihrem zugehörigen Eisenkern 52 und dem verschiebbaren Anker 54 konstruktiv mit der Druckdose 56 vereinigen und erhält dann den weiteren Vorteil, daß man mit einer einzigen Leitung die für die Regelung erforderlichen elektrischen Größen dem Regelgerät 30 zuführen kann. Dies bedeutet eine erhebliche Vereinfachung beim Einbau und bei der Wartung einer elektronisch arbeitenden Einspritzanlage.

In Ergänzung zu der beschriebenen Schaltung können zwei in F i g. 2 mit S₁ und S₂ angedeutete Schalter vorgesehen werden, von denen der Schalter S₁ in eingelegtem Zustand einen Teil des Widerstandes 99 kurzschließt. Die hierbei entstehende Verlängerung der Steuerimpulse 7 kann dazu benutzt werden, beim Starten der Brennkraftmaschine eine Anreicherung des Brennstoffgemisches zu erzielen und dadurch den Startvorgang zu erleichtern. Demgegenüber kann der Schalter S₂ dazu benutzt werden, im Schiebebetrieb der Brennkraftmaschine die zur Einspritzung gelangenden Kraftstoffmengen erheblich zu verkleinern, wenn der Schalter S₂ durch in der Zeichnung nicht dargestellte Mittel mit der Steuerstange 55 gekuppelt wird. In diesem Falle läßt sich nämlich erreichen, daß bei sehr starkem Unterdruck, wie er im Schiebebetrieb entsteht, der Schalter von einer bestimmten Größe des Unterdrucks ab geschlossen wird und dadurch den an die Basis des Transistors 35 angeschlossenen Widerstand 93 kurzschließt. In diesem Fall wird nämlich die Emittervorspannung des Transistors 35, die sich bei stromleitendem Ausgangstransistor 36 einstellt, erheblich verringert und die Dauer des instabilen Betriebszustandes des Kippgeräts stark verkürzt.

Zu den Patentansprüchen wird bemerkt, daß für die Gegenstände der Unteransprüche ein vom Hauptgedanken der Erfindung (Anspruch 1) losgelöster Schutz nicht begehrt ist.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Für Brennkraftmaschinen, insbesondere für Kraftfahrzeugmotoren mit Saugrohreinspritzung bestimmte Kraftstoffeinspritzanlage mit einer monostabilen, mit Transistoren (Eingangstransistor, Ausgangstransistor) bestückten Kippeinrichtung zur Erzeugung impulsförmiger Versorgungsströme für die elektromagnetisch betätigte Einspritzeinrichtung, deren Spritzdauer von einem eine in Abhängigkeit vom Unterdruck im Ansaugrohr der Maschine veränderbare Induktivität umfassenden Zeitglied bestimmt wird, d a durch gekennzeichnet, daß die Wicklung (53) dieser Induktivität in den Kollektorkreis des Ausgangstransistors (36) eingeschaltet und außerdem einen Widerstand (60) und einem mit diesem in Reihe angeordneten Gleichrichter (61) derart parallel geschaltet ist, daß — beim Sperren des Ausgangstransistors — über den Stromkreis »Wicklung ... Widerstand ... Gleichrichter« ein Ausgleichsstrom (Z₀) fließt, durch welchen der Verbindungspunkt (A) von Ausgangstransistor und Drosselwicklung (53) auf ein Potential (a) gebracht wird, das den mit seiner Basis (50) mit diesem Verbindungspunkt (A) über eine stromführende (vorzugsweise hochohmige) Leitung in Verbindung stehenden Eingangstransistor (35) bis zum Abklingen des Ausgleichsstromes (J_a) in stromleitendem Zustand hält.

2. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingangstransitor (35) der Kippeinrichtung in seinem Emitter-Basis-Kreis ein elektrisches Integrationsglied enthält, in dem die bei jeder Betätigung des Einspritzventils entstehenden Stromimpulse gespeichert werden.

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3. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Integrationsglied zwei Kondensatoren (90 und 91) vorgesehen sind, von denen einer zu einem Widerstand (86) parallel liegt, an dem sowohl die Basis des Eingangstransistors (35) als auch der Emitter eines zusätzlichen Transistors (40) angeschlossen ist,

der mit seiner Basis über einen Kondensator (81) an eine im Takte der Ventilbetätigung sich ändernde Spannung angeschlossen ist.

In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschriften Nr. 2 864 354, 2 884 916.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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