DE1175944B - Einspritzeinrichtung mit elektronischer Steuerung der Einspritzzeit - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: F02f

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

Deutsche Kl.: 46 c2 - 87

1175 944
B 58003 Ia/46 c2
27. Mai 1960
13. August 1964

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektronisch geregelte bzw. gesteuerte Einspritzeinrichtung für Brennkraftmaschinen mit mehreren, zu Gruppen zusammengefaßten, elektromagnetisch betätigbaren Einspritzventilen und mit mindestens je einem einer Ventilgruppe zugeordneten Leistungstransistor, dessen Emitter-Kollektor-Strecke in den Betriebsstromkreis seiner Ventile eingeschaltet ist und durch einen synchron mit der Kurbelwelle oder einer von dieser angetriebenen Welle gekuppelten elektrischen Signalgeber periodisch zum Öffnen der Ventile stromleitend gemacht wird, und ferner mit einem monostabilen Multivibrator, der im Öffnungszeitpunkt der Ventile in seine instabile Betriebslage gelangt, in dieser über eine die Einspritzdauer bestimmende Zeit verbleibt und dann unter Sperren des Leistungstransistors selbsttätig in seine stabile Betriebslage zurückkehrt.

Bei bekannten Einspritzeinrichtungen dieser Art für Achtzylindermotoren werden jeweils vier zu einer Gruppe gehörende Ventile über je einen elektronisehen Verstärker und einen von zwei monostabilen iVIultivibratoren zeitabhängig gesteuert, wobei für jeden Multivibrator ein Signalgeber und außerdem ein Verteiler vorgesehen ist, über welchen die Öffnungsstromimpulse nacheinander den einzelnen, zu dieser Gruppe gehörenden Ventilen zugeführt werden. Da jedoch die Öffnungsdauer der Ventile und demzufolge die Menge des bei jedem Öffnungsvorgang eingespritzten, unter konstantem Druck stehenden Kraftstoffes außer in Abhängigkeit von dem Unterdruck bzw. von der Drehzahl und der Drosselklappenstellung auch in Abhängigkeit von anderen Betriebsbedingungen wie der Kühlwassertemperatur und dem Außenluftdruck selbsttätig moduliert werden muß, sind hierfür bei den bekannten Einspritzeinrichtungen Modulationsvorrichtungen in jeweils doppelter Anzahl notwendig, durch welche nicht nur die Herstellungs- und Wartungskosten erheblich erhöht werden, sondern auch die Störanfälligkeit, wobei die Fehlersuche erschwert ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine wesentlich einfachere und weniger Aufwand für die Modulation erfordernde Einspritzeinrichtung zu schaffen und außerdem den Aufbau für eine industrielle Fertigung so zu treffen, daß mit einer mögliehst geringen Zahl von Baugruppentypen Einspritzeinrichtungen für die verschiedensten Bauarten von Brennkraftmaschinen hergestellt werden können. Dies ist möglich, wenn gemäß der Erfindung in der im oben geschilderten Zusammenhang bekannten Weise jedem Leistungstransistor ein getrennter Signalgeber zugeordnet ist und wenn nur ein einziger, für alle Einspritzeinrichtung mit elektronischer
Steuerung der Einspritzzeit

Anmelder:

Robert Bosch G. m. b. H.,

Stuttgart 1, Breitscheidstr. 4

Als Erfinder benannt:

Dr. rer. nat. Günther Baumann, Stuttgart,

Dr. rer. nat. Heinrich Knapp,

Leonberg-Silberberg

Leistungstransistoren gemeinsamer Multivibrator vorgesehen ist, der mit jedem der Signalgeber verbunden ist. Hierdurch ergibt sich eine wesentliche Vereinfachung bei der Herstellung und beim Betrieb der Einspritzeinrichtung.

Weitere Einzelheiten und Weiterbildungen der Erfindung sind nachstehend an Hand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben und erläutert.

F i g. 1 zeigt eine Einspritzeinrichtung in ihrem Blockschaltbild;

Fig. 2 zeigt ein Diagramm der Einspritzmengen;

F i g. 3 und 4 zeigen Schaubilder zur Erklärung der Wirkungsweise der Einrichtung nach Fig. 1, während

F i g. 5 ein vollständiges elektrisches Schaltbild der Steuer- und Regelkreise der Einrichtung nach F i g. 1 wiedergibt.

Die Einspritzeinrichtung nach F i g. 1 ist zum Betrieb einer mit Fremdzündung arbeitenden Sechszylinder-Brennkraftmaschine 10 bestimmt und umfaßt eine mit der Kurbelwelle 11 der Brennkraftmaschine gekuppelte Einspritzpumpe 12, die aus einem nicht dargestellten Kraftstoffvorratsbehälter den einzuspritzenden Kraftstoff in einem Verteiler 13 unter annähernd gleichbleibendem Druck von etwa 2 at hält. Vom Verteiler führt je erne Leitung 14 zu einem von sechs Einspritzventilen 15. Jedes der in F i g. 5 im Längsschnitt stark schematisiert dargestellten Einspritzventile ist auf dem Ansaugrohr 16 der Brennkraftmaschine unmittelbar vor dem Einlaßventil eines der Zylinder angeordnet. Die Einspritzventile enthalten eine in F i g. 1 nicht dargestellte, in dem Schaltbild nach F i g. 5 mit 17 angedeutete Magnetwicklung, mit der sie in die Offenstellung gebracht werden können und dann so lange Kraftstoff in den Ansaugkanal ihrer zugehörigen Zylinder ein-

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spritzen, wie ein zum Offenhalten der Ventile benötigter elektrischer Steuerstrom J₁ bzw. J₂ anhält.

Jeweils drei Ventile sind zu einer von zwei Ventilgruppen zusammengefaßt. Die einseitig mit Masse verbundenen Magnetwicklungen der ersten, zu den Zylindern 1, 3, 5 gehörenden Gruppe sind an einen Leistungstransistor 20 angeschlossen und werden von diesem bei jeder zweiten Kurbelwellenumdrehung mit einem Strom J₁ versorgt, der den in F i g. 3 anTransformators 40 einen Strom führen, der wegen der Induktivität der Primärwicklung 41 exponentiell ansteigt und während dieses Anstieges einen über einen Widerstand 43 und einen Gleichrichter 44 5 gehenden, die Sekundärwicklung 42 des Transformators durchfließenden Strom /,,hervorruft. Dieser Strom erzeugt am Widerstand 43 eine Spannung U₁, die sich der an dem Potentiometer 45 liegenden Vorspannung U_v für den Transistor 31 überlagert. Die Basis B des

gedeuteten impulsförmigen Verlauf hat und die Ven- io Transistors 31, die über eine Leitung 46, ein fest eintilkegel 18 von ihrem Sitz auf den Ventildüsen 19 gestelltes Potentiometer 47 und eine zum Widerstand abhebt. Dann kann jeweils eine der Dauer des Stro- 43 zurückführende Leitung 48 an die Spannung U₁ mes Z₁ entsprechende Kraftstoffmenge aus den Düsen angeschlossen ist, wird dann kurzzeitig positiv gegen-19 in das Ansaugrohr gelangen und den zugehörigen über der gemeinsamen, unmittelbar an den Emitter £ Einlaßventilen vorgelagert werden. In gleicher Weise 15 des Transistors 31 angeschlossenen Plusleitung 50 können die Ventile der zweiten, zu den Zylindern 2, und sperrt dadurch den Transistor 31, wodurch der an 4, 6 gehörenden Ventilgruppe von einem zweiten seinen Kollektor angeschlossene zweite Transistor 32 Leistungstransistor 21 mit impulsförmigen Strömen J₂ stark stromleitend gemacht wird und dabei den Tranversorgt werden, die jedoch, wie Fig. 3 über der sistor 33 auch dann noch stromleitend hält, wenn der Zeitachse / angedeutet, um eine Kurbelwellenumdre- 20 induktive, über die Wicklung 36 eingekoppelte, beim hung gegen die Stromimpulse J₁ versetzt sind. öffnen der Ventile entstehende Spannungsstoß bereits

Der Beginn der Stromimpulse J₁ bzw. J₂ wird je- wieder abgeklungen ist.

weils durch einen von zwei Signalgebern bestimmt, In F i g. 4 ist die durch den Strom /, entstehende

nämlich durch zwei Wicklungen 22 und 23 eines mit Spannung U₁ in ihrem zeitlichen Verlauf über der halber Kurbelwellendrehzahl laufenden Wechsel- 25 Zeitachse / für den Fall dargestellt, daß die Vorspanstromgenerators, dessen permanentmagnetischer An- nung U_v den durch die Linie 52 angedeuteten, gleichker 24 von der bei 25 angedeuteten Nockenwelle der bleibenden Wert hat. Der Transistor 31 wird so lange Brennkraftmaschine angetrieben wird und jeweils gesperrt gehalten, wie die am Widerstand 43 entnach einer halben Umdrehung in einer der beiden stehende Spannung U₁ größer als die Vorspannung Wicklungen eine Signalspannung U_s induziert. Zwi- 30 U_v ist. Der Zeitpunkt t_v in dem der Transistor 31 sehen der Signalgeberwicklung 22 und ihrem zugehö- erneut stromleitend wird, ist durch den Schnittpunkt rigen Leistungstransistor 20 ist ein elektronischer der Kurve für die Spannung U₁ mit der Zeitachse / Verstärker 26, zwischen die Wicklung 23 und den festgelegt. Sobald der Transistor 31 stromleitend wird, Leistungstransistor 21 ist ein Verstärker 27 einge- sperrt er den Transistor 32 und den Transistor 33. schaltet. Beide Verstärker sind, wie weiter unten 35 Dann entsteht an der Primärwicklung 41 des Transnäher beschrieben, gleich aufgebaut und dienen dazu, formators 40 eine induktive Gegenspannung, die den ihren zugehörigen Transistor stromleitend zu machen Kollektor des Transistors 33 stark negativ macht und und die an ihn angeschlossenen Ventile in die Offen- dabei denjenigen der Leistungstransistoren 20 und 21, stellung zu bringen. der bis dahin stromleitend war, über einen der beiden

Die jeweilige Einspritzmenge ist wegen des kon- 40 Verstärker 26 und 27 sperrt.

stant bleibenden Einspritzdruckes weitgehend propor- Fig. 2 läßt erkennen, in welchem Umfang die bei

tional zur Dauer der Impulsströme J₁ und J₂ und den einzelnen Stromimpulsen J₁ bzw. J₂ zur Einspritkann daher durch Verkürzen oder Verlängern der zung kommenden Kraftstoffmengen M geändert wer-Impulse an die jeweiligen Betriebsbedingungen der den müssen, wenn die Brennkraftmaschine bei ver-Brennkraftmaschine angepaßt werden. Hierzu dient 45 schiedenem, in Millimeter Quecksilbersäule angegeein monostabiles Kippgerät 30, das als Multivibrator benem Unterdruck im Ansaugrohr arbeitet, d.h. wenn bei jedem der zum Öffnen der Ventile dienenden die bei 51 angedeutete Drosselklappe der Brennkraft-Signale U_s aus seiner stabilen in seine instabile Be- maschine aus ihrer Schließstellung in ihre Offensteltriebslage gesteuert wird und dann selbsttätig aus lung bewegt wird und die Drehzahl η der Brenndieser instabilen Betriebslage nach Ablauf einer in 50 kraftmaschine sich zwischen einer Leerlaufdrehzahl Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen der von etwa 750 U/min auf ihren Höchstwert von etwa

5000 U/min erhöht. Um die Dauer der Stromimpulse J₁ bzw. J₂ in Abhängigkeit vom Unterdruck verändern zu können, ist an das Ansaugrohr 16 der Brennkraft-55 maschine eine Membrandose 52 angeschlossen, die über ein bei 53 angedeutetes Gestänge auf den verstellbaren Eisenkern 54 des Transformators 40 einwirkt und die Induktivität der Primärwicklung 41 um so stärker vergrößert, je stärker die Drosselklappe

kern 37 eines für beide Verstärker gemeinsamen 60 geöffnet ist und je höher deshalb der im Ansaugrohr Transformators gehört. In der Wicklung 36 wird herrschende absolute Druck ist, dagegen die Induktijedesmal, wenn einer der beiden Verstärker 26, 27 vität der Primärwicklung 41 stark verringert, wenn einen der Leistungstransistoren 20, 21 stromleitend die Brennkraftmaschine bei verhältnismäßig großer macht, eine Spannung induziert, die den seither ge- Drehzahl und weitgehend geschlossener Drosselsperrten Transistor 33 des Multivibrators in strom- 65 klappe, d. h. bei hohem Unterdruck betrieben wird, leitenden Zustand bringt. Dann kann der Transistor Dann wird nämlich der Eisenkern 54 angehoben und 33 über die Primärwicklung 41 eines als Zeitglied ein Luftspalt im Transformator 40 vergrößert, so daß dienenden, ebenfalls zum Multivibrator gehörenden die dann am Widerstand 43 entstehende Spannung U₂

Brennkraftmaschine veränderbaren, die Einspritzdauer ergebenden Zeit in seine Ausgangslage unter Sperren des dann leitenden Leistungstransistors zurückkehrt.

Das Kippgerät 30 enthält drei p-n-p-Transistoren 31, 32, 33. Der Transistor 33 ist mit seiner Basis über einen Gleichrichter 34 und eine Leitung 35 an eine Wicklung 36 angeschlossen, die auf dem Eisen-

wegen der kleineren Induktivität rascher abfällt. Wenn in diesem Fall die Vorspannung U_v des Transistors 31 den seitherigen durch die Linie 52 angedeuteten Wert beibehalten hat, so ergibt der Schnittpunkt der Kurve für die Spannung U₂ mit der Zeitachse den Zeitpunkt t₂, bei dem der zugehörige Leistungstransistor 20 bzw. 21 gesperrt wird. Die dann zwischen dem Öffnungszeitpunkt t₀ und dem Schließzeitpunkt t₂ der Ventile liegende Spritzzeit und

geführt, der an den Widerstand 62 angeschlossen ist. Von dem Verbindungspunkt der Widerstände 69 und 70 führt ein nur bei ganz durchgetretenem Gaspedal geöffneter Schalter 58, ein zu diesem parallel ge-5 schalteter Widerstand 71 von 10 000 Ohm und ein Widerstand 72 von 4000 Ohm zu dem Potentiometer 45. Der Transistor 68 ist mit seiner Basis über das Potentiometer 67 und eine Verbindungsleitung 73 an den Verbindungspunkt des Potentiometers 45 und

damit die zur Einspritzung gelangende Kraftstoff- io des Widerstandes 72 angeschlossen und kann daher menge M ist deshalb wesentlich kleiner als im vorher im Ruhezustand einen Strom führen, der am Widerbeschriebenen Betriebsfall, bei dem der Unterdruck stand 70 und am Widerstand 62 einen die Vorspansehrklein ist, wie dies beispielsweise in F i g. 2 durch nung U_v des Transistors 31 verkleinernden Spandie Kurve 54 angedeutet ist, die für einen nahe bei nungsabfall liefert und daher eine Verlängerung der Null liegenden, bei voll geöffneter Drosselklappe ent- 15 Stromimpulse Z₁ und /₂ bewirkt, wenn diese, beispielsstehenden Unterdruck gilt. weise beim Anlassen, sehr langsam aufeinanderfolgen.

Am Ende jedes vorhergehenden Stromimpulses wird

Beschleunigungsanreicherung jedoch über den Gleichrichter 65 aus der Transfor-Außer durch die Unterdruckdose 52 und den ver- matorsekundärwicklung 42 ein kurzer Ladestromstellbaren Eisenkern 54 des Transformators 40 kön- 20 stoß auf den Kondensator 66 gegeben, der den Trannen die Stromimpulse J₁ und J₂ durch weitere Vor- sistor 68 kurzzeitig in sein Sperrgebiet bringt. Erst richtungen den jeweiligen Betriebsbedingungen der ^{wenn der} Kondensator sich über das Potentiometer Brennkraftmaschine angepaßt werden. Zu diesen ge- ⁶⁷ weitgehend entladen hat, kann der Transistor 68 hört eine Vorrichtung 55 zur Beschleunigungsanrei- wieder stromleitend werden. Die Zeitkonstante des cherung. Mit Hilfe eines Dauermagneten 60, der mit 25 ^{aus de}m Kondensator 66 und dem Potentiometer 67 dem Gaspedal 56 der Brennkraftmaschine gekuppelt gebildeten Zeitgliedes ist so gewählt, daß bei oberhalb ist, kann in einer feststehenden Spule 61 beim Nieder- ^ν»^η 1000 U/min liegenden Drehzahlen eine den treten des Gaspedals ein kurzer Stromimpuls erzeugt Transistor dauernd sperrende Restspannung am werden, der einen Transistor 63 vom n-p-n-Typ kurz- Potentiometerabgriff nicht unterschritten wird. Bei zeitig stromleitend macht, in dessen Emitterzuleitung 30 niedrigeren Drehzahlen erzeugt der Transistor 68, soein mit dem Potentiometer 45 in Reihe geschalteter bald er in sein stromleitendes Gebiet bei fortschrei-Widerstand62von5000Ohm liegt. Bei jedem Nieder- tender Entladung des Kondensators 66 gelangt, eine treten des Gaspedals 56 verkleinert die am Wider- sägezahnförmige, sich mit der Vorspannung U_v überstand 62 entstehende Spannung die Vorspannung U_v lagernde Spannung, die bewirkt, daß die Impulsdauer am Potentiometer 45 und ergibt in der aus Fig. 4 35 gegen 750 U/min hin stark verlängert wird. Da jeersichtlichen Weise eine starke Verlängerung der Im- doch die Induktivität mit fallendem Unterdruck, d. h. pulsströme J₁ und J₂. Diese Verlängerung hält so
lange an, bis sich der zum Widerstand 62 parallel liegende Kondensator 57 von 100 μΡ entladen hat. Zur

bei Vergrößerung des Drosselklappenöffnungswinkels ansteigt und dann die in der Wicklung 42 des Transformators 40 entstehenden Spannungsstöße größer

Emitter-Basis-Strecke des Transistors 63 ist ein in 40 werden, wird auch die am Ende jedes Impulses in

der gleichen Richtung durchlässiger Halbleitergleichrichter 59 parallel geschaltet.

den Kondensator 66 gelangende Ladeenergie größer, so daß es länger dauert, bis der Kondensator sich auf die für den erneuten Stromeinsatz des Transistors 68 erforderliche Restspannung entladen hat.

Auf diese Weise wird der in der Leerlaufecke der F i g. 2 erkennbare steile Abfall der Einspritzmenge bei auf 1000 U/min ansteigender Drehzahl erzielt, weil oberhalb dieser Drehzahl die Impulse J₁ und J₂ so schnell aufeinanderfolgen, daß der Transistor 68

Leerlaufregelung

Wie F i g. 2 zeigt, muß die je Arbeitstakt zur Ein- 45
spritzung gelangende Brennstoffmenge bei Drehzahlen, die unterhalb von 1000 U/min liegen, mit abnehmender Drehzahl vergrößert werden. Zur Regelung
der Einspritzmenge in dieser sogenannten Leerlaufecke ist eine in Fig. 5 bei 64 angedeutete Vorrich- 50 dauernd gesperrt bleibt.

tang vorgesehen die über einen Gleichrichter 65 an überhöhung im mittleren Drehzahlbereich

die Sekundärwicklung 42 des Transformators 40 an- °

geschlossen ist. Auf diese Weise wird diese Wicklung Wie die für sehr geringen Unterdruck geltende

doppelt ausgenutzt. Die Transformatorsekundärwick- Kurve 54 in F i g. 2 deutlich erkennen läßt, muß die lung 42 wird nämlich außer zur unmittelbaren Be- 55 Einspritzmenge M bis zu etwa 3500 U/min langsam Stimmung der Schlußflanke der Stromimpulse J₁ und ansteigen und von dort ab mit zunehmender Dreh- J₂ noch dazu benutzt, eine von der jeweiligen Dreh- zahl wieder kleiner werden. Dies wird auf elektrozahl und gleichzeitig von dem Unterdruck abhängige nische Weise dadurch erreicht, daß man eine mit stei-Regelspannung zu erzeugen, die dazu bestimmt ist, gender Drehzahl eine Impulsverlängerung ergebende beim Leerlauf der Brennkraftmaschine die Impuls- 60 Regelspannung mit einer zweiten Regelspannung dauer zu verlängern. Die Vorrichtung enthält einen überlagert, die eine Verkürzung der Impulszeiten mit an den Gleichrichter 65 angeschlossenen Kondensator zunehmender Drehzahl bewirkt, jedoch erst oberhalb 66 und ein parallel liegendes Potentiometer 67, an einer festeingestellten Drehzahl einsetzt und mit zudessen Abgriff die Basis eines Transistors 68 vom nehmender Drehzahl stärker wirksam wird als die p-n-p-Typ angeschlossen ist. Der Emitter dieses Tran- 65 erstgenannte Regelspannung. Die zur Impulsverlänsistors liegt unmittelbar an der Plusleitung 50. Sein gerung dienende erste Regelspannung U_r wird mit Kollektorstrom ist über einen einstellbaren Wider- Hilfe einer Wicklung 94 und eines an diese angestand 69 und einen Widerstand 70 von 10 000 Ohm schlossenen Gleichrichters 95 erzeugt, der auf einen

zum Potentiometer 47 parallel geschalteten Kondensator 96 bei jedem der Stromimpulse Z₁ und J₂ einen Ladestromstoß liefert, so daß die am Kondensator entstehende Spannung stark wächst, wenn die Drehzahl und damit die Impulsfolgefrequenz ansteigt. Die Spannung U_r am Potentiometer 47 ist so zwischen den die Spannung U₁ ergebenden Widerstand 43 und die Basis B des Transistors 31 eingeschaltet, daß mit steigender Spannung U_r die zwischen der Basis und

vorgesehen und der Multivibrator so mit den Leistungstransistoren verbunden, daß er nur das Ende der Stromimpulse J₁ und J₂ bestimmt, beim Beginn der Stromimpulse jedoch zusammen mit den Lei-5 stungstransistoren eingeschaltet wird. Auf diese Weise kann man bei vielzylindrigen Brennkraftmaschinen eine Reihe von gleichartig aufgebauten, je einen Signalgeber umfassenden Leistungszügen vorsehen. In F i g. 5 ist eine besonders zweckmäßige Schal-

dem Emitter des Transistors 31 wirksame, die Im- io tungsart der untereinander übereinstimmend aufgepulsdauer bestimmende Restspannung kleiner wird. bauten Verstärker 26 und 27 dargestellt. Zur Unterscheidung der im übrigen gleichen Schaltelemente sind die zum Verstärker 26 gehörenden Bezugszei

chen der Schaltelemente durch den Hinweis α ergänzt,

an die Plusleitung 50 über einen Widerstand 92 α von 20 Ohm angeschlossen. Vom Kollektor des Transistors 91 α zum Verbindungspunkt der Widerstände

Wie F i g. 4 erkennen läßt, wird dann der Zeitpunkt,
bei dem der Transistor 31 in seinen ursprünglich
stromleitenden Zustand zurückkippt und dabei das
Ende der StromimpulseJ₁ und/, herbeiführt, zeitlich 15 während diejenigen des Verstärkers 27 den Zusatz b weiter hinausgeschoben und die Impulse dabei ver- haben. Der Verstärker 26 ist ebenso wie der Verstärlängert. ker 27 als bistabiles Kippgerät aufgebaut und enthält

Die zur Impulsverkürzung in dem bei hohen Dreh- einen Eingangstransistor 81a vom n-p-n-Typ, der zahlen abfallenden Teil der Kurve 54 erforderliche mit seinem Emitter unmittelbar an die Masseleitung Vergrößerung der Vorspannung U_v am Potentiometer 20 82 angeschlossen ist. Von der Signalgeberwicklung 45 wird durch den Kollektorstrom eines n-p-n-Tran- 22 führt ein in dieser Richtung stromdurchlässiger sistors 75 erreicht, dessen Emitter mit dem Abgriff Gleichrichter 83 α zur Basis des Transistors 81a und eines fest eingestellten, über der Betriebsspannung von dort ein in dieser Richtung stromdurchlässiger liegenden Potentiometers 76 verbunden ist, während zweiter Gleichrichter 84a zum Kollektor des zum seine Basis an den Abgriff eines Potentiometers 77 25 Multivibrator 30 gehörenden Transistors 33. An die angeschlossen ist, zu dem ein Kondensator 78 parallel Basis des Transistors 81a ist außerdem ein mit einem liegt, der über einen Gleichrichter 79 bei jedem der Kondensator 85 α von ΙΟμΡ überbrückter Widerstand Stromimpulse J₁ und /₂ aus einer zusammen mit 86 a von 2000 Ohm angeschlossen, der zu einem mit der Wicklung 94 und der Wicklung 36 auf den derMasseleitung82 verbundenen Widerstand 87a von gleichen Eisenkern sitzenden Wicklung 80 mit Lade- 30 150hm führt. Der Kollektor des Transistors 81a ist Stromimpulsen versorgt wird. Da der Transistor 75 über einen Arbeitswiderstand 88 α von 5000hm an die durch das Potentiometer 76 vorgespannt ist und erst Plusleitung 50 angeschlossen und steht unmittelbar mit stromleitend werden kann, wenn der Abgriff des der Basis eines ebenfalls zum Verstärker 26 gehören-Potentiometers 77 ein gegenüber dem Abgriff des den Ausgangstransistors 91 α in Verbindung. Dieser Potentiometers 76 positives, durch genügend rasch 35 ist vom p-n-p-Typ. Sein Emitter ist unmittelbar mit aufeinanderfolgende Ladestromimpulse entstehendes der Basis des Leistungstransistors 20 verbunden und Potential annimmt, kann die Verkleinerung der Impulsdauer erst dann eintreten, wenn eine bestimmte
Mindestdrehzahl, die das notwendige Potential am

Potentiometer 77 liefert, überschritten wird. Die 40 86 a und 87 a, die im Basiskreis des Transistors 81 α Drehzahlverkürzung entsteht durch den zusätzlichen liegen, führt eine Wicklung 93 α, die zusammen mit

einer gleichartigen Wicklung 93 b des Verstärkers 27 und den früher erwähnten Wicklungen 36, 94 und 80 auf dem gemeinsamen Eisenkern 37 des für beide 45 Verstärker gemeinsamen Transformators sitzt.

In den Pausen zwischen zwei Stromimpulsen J₁ muß der Ausgangstransistor 91 α und damit auch der Leistungstransistor 20 gesperrt sein. Dies ist dann der Fall, wenn der Eingangstransistor 81 α keinen Strom

der Einspritzmenge erforderlichen Vorrichtungen ver- 50 führt. Dagegen müssen die drei Transistoren 81a, hältnismäßig kompliziert sind und nicht nur die Her- 91a und 20 während der Stromimpulse voll stromstellung von Einspritzanlagen erheblich verteuern leitend sein. Da der Kollektorstrom des Ausgangskönnen, sondern auch eine sorgfältige Abstimmung transistors 91 α über den Widerstand 87 a geführt ist und Anpassung an die jeweilige Brennkraftmaschine und der an diesem Widerstand entstehende, vom KoI-erfordern. Nach dem der Erfindung zugrunde liegen- 55 lektorstrom des Transistors 91 α hervorgerufene Spanden Gedanken sollen jedoch mindestens zwei Ventil- nungsabfall den Eingangstransistor 81 α ebenfalls gruppen vorgesehen sein, die abwechslungsweise in stromleitend hält, dagegen der Transistor 91 α keinen ihre Spritzstellung gelangen, weil die Brennkraft- Strom führen kann, wenn der Eingangstransistor 81 α maschine um so rascher auf eine Vergrößerung des keinen Strom führt, so bleibt der Verstärker 26 in Drosselklappenöffnungswinkels reagiert, je kleiner 60 demjenigen Zustand, in dem er durch die an die die Zeitspanne ist, die bis zur nächsten, bereits die Basis des Eingangstransistors 81a gelangenden vergrößerte Spritzmenge liefernden Einspritzmenge Signale gesteuert wird. Jedes der in der Wicklung 22 vergeht. Hierfür ist es zweckmäßig, einer einzelnen entstehenden Steuersignale bringt den Verstärker 26 Ventilgruppe möglichst wenige Zylinder zuzuordnen. und damit auch den Leistungstransistor 20 in strom-Dann werden jedoch mehrere Leistungszüge mit je 65 leitenden Zustand, sofern die in der Wicklung 22 ineiner Ventilgruppe, deren Impulszeit geregelt werden duzierte Spannung an dem mit dem Gleichrichter 83 a muß, erforderlich. Erfindungsgemäß ist daher nur ein verbundenen Wicklungsende ein positives Potential einziger Multivibrator 30 für beide Leistungszüge hervorruft. Dann kann nämlich der von der Wick-

Spannungsabfall, den der Kollektorstrom des Transistors 75 an dem mit der Plusleitung 50 verbundenen
Teil des Potentiometers 45 hervorruft.

Leistungszüge

Aus der seitherigen Beschreibung ist zu ersehen,
daß die zur Bestimmung der Impulslänge und damit

lung 22 über den Gleichrichter 83 α und die Basis des Transistors 81a zu dessen Emitter und von dort zur Masseleitung 82 fließende Stromstoß den Transistor 81a stromleitend machen. In diesem leitenden Zustand halten sich die Transistoren 81a und 91a gegenseitig so lange, bis ein Sperrsignal folgt.

Die Sperrsignale werden vom Ausgangstransistor 33 des Multivibrators 30 geliefert. Wenn nämlich in dem in F i g. 4 mit t_x bzw. i₂ bezeichneten Zeitpunkt der Transistor 31 erneut wieder stromleitend wird und den Transistor 33 sperrt, so entsteht infolge der Induktivität der Primärwicklung 41 ein gegenüber der Masseleitung 82 negatives Potential am Kollektor des Transistors 33, das den dann noch stromleitenden Eingangstransistor 81 α und damit auch den Ausgangstransistor 91a und den Leistungstransistor 20 sofort sperrt.

Der Verstärker 27 wird in gleicher Weise durch die in der Wicklung 23 eine halbe Nockenwellenumdrehung später erzeugten Signalspannungen U_s in den leitenden Zustand gebracht und zur Beendigung der Stromimpulse J₂ jeweils durch den ebenfalls mit dem Kollektor des Transistors 33 verbundenen Gleichrichter 84 ft in den Sperrzustand gebracht.

Die Kondensatoren 85 a bzw. 85 & sorgen dafür, daß auch bei niedrigen Drehzahlen, bei denen sich die Steuersignale U_s nur langsam ändern, und die Stromimpulse kurz sind, die bei Beendigung der Stromimpulse J₁ bzw. /., noch vorhandene Signalspannung daran gehindert wird, die Verstärker erneut auszulösen. Solange nämlich beispielsweise ein Stromimpuls Z₁ läuft, liegt die mit dem Widerstand 86 a und dem Widerstand 87 α verbundene Belegung des Kondensators 85 a annähernd auf Pluspotential, während seine andere Belegung über die stromleitende Basis-Emitter-Strecke des Transistors 81a an Minuspotential liegt. Der auf diese Weise sich annähernd auf die Betriebsspannung aufladende Kondensator 85 a verschiebt das Potential der Basis des Transistors 81a stark ins Negative, sobald am Impulsende der Transistor 91a gesperrt wird und dabei dessen Kollektor das Potential der Masseleitung 82 annimmt. Für den Fall, daß in diesem Zeitpunkt die Signalspannung i7_s an der Wicklung 22 noch positiv sein sollte, kann sie sich wegen des nur langsam entladenden Kondensators 85 α nicht auswirken.

Die beschriebene Zuordnung und Ausbildung der Verstärker und des einzigen gemeinsamen Multivibrators ergibt neben einer billigen Herstellung der einzelnen Baugruppen eine kontaktlose Steuerung und Umschaltung der Leistungszüge, eine Einsparung an Herstellungs- und Justierungskosten sowie eine leichte Anpassung der Einspritzanlage an Brennkraftmaschinen mit verschiedener Zylinderzahl.

Claims (21)

Patentansprüche:

1. Elektronisch geregelte bzw. gesteuerte Einspritzeinrichtung für Brennkraftmaschinen mit mehreren, zu Gruppen zusammengefaßten, elektromagnetisch betätigbaren Einspritzventilen und mit mindestens je einem einer Ventilgruppe zugeordneten Leistungstransistor, dessen Emitter-Kollektor-Strecke in den Betriebsstromkreis seiner Ventile eingeschaltet ist und durch einen synchron mit der Kurbelwelle oder einer von dieser angetriebenen Welle arbeitenden elektrischen Signalgeber periodisch zum öffnen der Ventile stromleitend gemacht wird, und ferner mit einem monostabilen Multivibrator, der im Öffnungszeitpunkt der Ventile in seine instabile Betriebslage gelangt, in dieser über eine die Einspritzdauer bestimmende Zeit verbleibt und dann unter Sperren des Leistungstransistors selbsttätig in seine stabile Betriebslage zurückkehrt, dadurch gekennzeichnet, daß jedem der Leistungstransistoren in an sich bekannter Weise ein getrennter Signalgeber zum öffnen der Ventile zugeordnet ist und daß für alle Leistungstransistoren nur ein einziger gemeinsamer Multivibrator vorgesehen ist, der mit jedem der Signalgeber verbunden ist.

2. Einspritzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den als Wicklungen (22, 23) ausgebildeten Signalgebern und ihrem zugehörigen Leistungstransistor (20, 21) jeweils ein Verstärker (26, 27) angeordnet ist, dessen Ausgang mit dem Eingang des Multivibrators in Verbindung steht, während sein Eingang mit dem Ausgang des Multivibrators und zugleich mit dem Signalgeber verbunden ist.

3. Einspritzeinrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Multivibrator einen Transformator (40) enthält, dessen Induktivität in Abhängigkeit vom Unterdruck im Ansaugrohr (16) der Brennkraftmaschine veränderbar ist, und außerdem mindestens zwei Transistoren (31, 33) umfaßt, von denen der eine (33) mit seiner Emitter-Kollektor-Strecke in Reihe zur Primärwicklung (41) des Transformators geschaltet ist, wohingegen die Sekundärwicklung (42) des Transformators über einen Gleichrichter (44) an einen Widerstand (43) angeschlossen ist.

4. Einspritzeinrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuersignale zum öffnen der Einspritzventile in den Wicklungen (22, 23) eines vorzugsweise mit Nockenwellendrehzahl umlaufenden, einen permanentmagnetischen Anker enthaltenden Wechselstromgenerators erzeugt werden.

5. Einspritzeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede der einseitig an einem Pol der Betriebsstromquelle angeschlossenen Impulsgeberwicklungen (22 bzw. 23) über einen Gleichrichter (83 α bzw. 83 b) mit dem Eingang eines den Leistungstransistoren (20 bzw. 21) vorgeschalteten Verstärkers (26 bzw. 27) verbunden und außerdem über einen zweiten Gleichrichter (84 α bzw. 84 b) an den Ausgangstransistor (33) des Multivibrators angeschlossen ist.

6. Einspritzeinrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Regelung der Einspritzmenge im Leerlaufbetrieb und Betrieb bei kleinen Drehzahlen jeweils der vorhergehende Stromimpuls (J₁) einen Energiestoß (Strom- oder Spannungsstoß) auf ein vorzugsweise aus einem Kondensator (66) und einem Widerstand (67) bestehendes Zeitglied liefert, dessen zeitlich abklingende Restenergie die Zeitdauer des nachfolgenden Stromimpulses (Z₂) bestimmt.

7. Einspritzeinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein das Zeitglied (66, 67) in seinem Steuerkreis enthaltender Transistor (68) vorgesehen ist, dessen Emitter-Kollektor-Strecke zu einem Teilwiderstand (45, 72, 71) eines Spannungsteilers (45, 72, 71, 70, 62) par-

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allel geschaltet ist, der die Vorspannung des zum Multivibrator gehörenden Eingangstransistors (31) bestimmt.

8. Einspritzeinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Transistor (68) im Ruhezustand stromleitend ist und durch die am Ende eines Stromimpulses (Z₁, J₂) entstehenden Energiestöße kurzzeitig gesperrt und dann selbsttätig erneut stromleitend gemacht wird.

9. Einspritzeinrichtung nach Anspruch 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitkonstante des Zeitgliedes (66, 67) so groß bemessen ist, daß bei oberhalb von 1000 U/min liegenden Drehzahlen eine den Transistor (68) dauernd sperrende Restenergie am Zeitglied nicht unterschritten wird.

10. Einspritzeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß an die über einen Gleichrichter (44) auf den anderen Transistor (31) einwirkende Sekundärwicklung (42) des Transformators (40) ein aus einem Widerstand (67) und einem parallel geschalteten Kondensator (66) bestehendes Zeitglied über einen zweiten Gleichrichter (65) angeschlossen ist und daß die beim Verschwinden des über die Primärwicklung (41) des Transformators (40) fließenden Stromes entstehenden, über den Gleichrichter (65) dem Zeitglied (66, 67) zugeführten Spannungsstöße zur Steuerung eines Transistors (68) verwendet sind, dessen Emitter-Kollektor-Strecke zu dem der Emitter-Basis-Strecke des Eingangstransistors (31) des Multivibrators parallel liegenden, zum Spannungsteiler gehörenden Widerstand (45) parallel geschaltet ist und in Reihe liegt mit einem weiteren, zu den Widerständen des Spannungsteilers gehörenden Widerstand (70, 62).

11. Einspritzeinrichtung nach Anspruch 3 bis

10, dadurch gekennzeichnet, daß zu einem (71) der zum Spannungsteiler (45, 72, 71, 70, 62) gehörenden Widerstände ein Schalter (58) parallel liegt, der nur bei voll oder nahezu voll geöffneter Drosselklappe in seine Offenstellung gelangt.

12. Einspritzeinrichtung nach Anspruch 2 bis

11. dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärker (26, 27) unter sich gleich aufgebaut sind und außer auf ihren Leistungstransistor (20, 21) noch auf einen Transformator (36,37,94,80,93 a, 93 b) arbeiten, der für alle Verstärker gemeinsam ist und eine mit dem Multivibrator verbundene Wicklung (36) enthält, in der beim Öffnen der Ventile ein den Multivibrator in seine instabile Kipplage bringender Spannungsstoß erzeugt wird.

13. Einspritzeinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Transformator zwei weitere Wicklungen (94,80) trägt, von denen die eine über einen Gleichrichter (95) an ein Zeitglied (96, 47) angeschlossen ist, das in der Verbindungsleitung zwischen dem Spannungsteiler und der Basis des Eingangstransistors (31) des Multivibrators liegt, während die andere Wicklung 6ü (80) über einen Gleichrichter (79) auf ein anderes Zeitglied (77, 78) arbeitet, das im Steuerkreis eines Transistors (75) liegt, dessen Kollektorstrom über den zum Spannungsteiler gehörenden, zur Emitter-Basis-Strecke des Eingangstransistors (31) des Multivibrators parallel liegenden Widerstand (45) geführt ist.

14. Einspritzeinrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Transistor (75) mit seinem Emitter an einer festen Vorspannung liegt und mit seiner Basis an das Zeitglied (77,78) angeschlossen ist.

15. Einspritzeinrichtung nach Anspruch 3 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung

(55) zur Beschleunigungsanreicherung vorgesehen ist, die einen induktiven Geber (60, 61) enthält, der vorzugsweise über einen Transistor (63) auf einen, zum Spannungsteiler gehörenden Widerstand (62) einwirkt.

16. Einspritzeinrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Gaspedal

(56) der Brennkraftmaschine ein Dauermagnet (60) gekuppelt ist, der mit einer vom Magnetfeld des Dauermagneten durchsetzten Spule (61) zusammenarbeitet, die im Steuerkreis eines Transistors (63) liegt, dessen Emitter-Kollektor-Strecke zu den übrigen zum Spannungsteiler gehörenden Widerständen parallel geschaltet ist.

17. Einspritzeinrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der mit der Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors (63) in Reihe geschaltete, zum Spannungsteiler gehörende Widerstand (62) durch einen Kondensator (57) überbrückt ist. der mit dem Widerstand zusammen ein Zeitglied mit einer Zeitkonstante von etwa 0,1 bis 0,5 see bildet.

18. Einspritzeinrichtung nach Anspruch 16 und 17, dadurch gekennzeichnet, daß zur Emitter-Basis-Strecke des Transistors (63) ein in der gleichen Richtung durchlässiger Halbleitergleichrichter (59) parallel geschaltet ist.

19. Einspritzeinrichtung nach Anspruch 2 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärker (26, 27) als bistabile Kippgeräte ausgebildet sind.

20. Einspritzeinrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärker einen Eingangstransistor (81) und einen Ausgangstransistor (91) haben, die zu entgegengesetzten Leitfähigkeitstypen gehören.

21. Einspritzeinrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgangstransistor (91) mit seinem Emitter zusammen mit der Basis seines zugehörigen Leistungstransistors (21, 20) über einen Arbeitswiderstand (92) an den einen Pol der Betriebsstromquelle angeschlossen ist. mit seinem Kollektor über eine Transformatorwicklung (93) an einen zum anderen Pol der Betriebsstromquelle führenden Arbeitswiderstand (87) und außerdem an einen zweiten, vorzugsweise durch einen Kondensator (85) von etwa 10 [iF überbrückten Widerstand (86) angeschlossen ist. der zur Basis des Eingangstransistors (81) des Verstärkers führt.

In Betracht gezogene Druckschriften: USA .-Patentschrift Nr. 2 845 910.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Bundesdruckerei Berlin