DE1211026B - Kraftstoffeinspritzanlage fuer Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

F02d

Deutsche Kl.: 46c2-87

Nummer: 1211026

Aktenzeichen: B 543601 a/46 c2

Anmeldetag: 8. August 1959

Auslegetag: 17. Februar 1966

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf eine Kraftstoffeinspritzanlage für Brennkraftmaschinen mit wenigstens einem, elektromagnetisch betätigbaren Einspritzventil und einer zur Steuerung des Einspritzventils dienenden elektronischen Regeleinrichtung, die wenigstens zwei einander entgegengesetzt arbeitende, miteinander zu einer monostabilen Kippeinrichtung verbundene Transistoren enthält, zwischen denen eine die Kippdauer und damit die Impulsdauer der zur Öffnung des Ventils erforderlichen Ströme beeinflussende Induktivität angeordnet ist, deren jeweils wirksamer Wert durch einen an das Ansaugrohr der Brennkraftmaschine angeschlossenen Dosenregler einstellbar ist.

Es ist bereits eine mit Zeitsteuerung arbeitende Kraftstoffeinspritzanlage dieser Art bekannt geworden, bei welcher die jeweils das Einspritzventil verlassende, unter wenigstens annähernd konstantem Zuführdruck stehende Einspritzmenge durch die Öffnungsdauer des Einspritzventils bestimmt wird und diese Einspritzdauer von der jeweiligen Größe der Induktivität einer elektrischen Drossel abhängt, welche in der gemeinsamen Emitterzuleitung der beiden die Multivibratorschaltung ergebenden Transistoren angeordnet und gleichzeitig als Zeitglied für die instabile Kipplage maßgebend ist.

In einem älteren Patent ist eine Kraftstoffeinspritzanlage geschützt, deren monostabile mit einem Eingangstransistor und einem Ausgangstransistor ausgerüstete Kippeinrichtung ebenfalls eine Induktivität enthält, die jedoch im Kollektorkreis des Ausgangstransistors angeordnet ist und zu der Reihenschaltung aus einem Widerstand und einem Gleichrichter parallel liegt und außerdem über wenigstens einen, vorzugsweise hochohmigen Rückkopplungswiderstand mit der Basis des Ausgangstransistors verbunden ist.

Im einzelnen bezieht sich die Erfindung auf die Ausbildung der in ihrer Induktivität unterdruckabhängig veränderbaren Drossel und der für diese Veränderung vorgesehenen Druckdose, wobei es darauf ankam, die Induktivität in möglichst weiten Grenzen zu verändern und die Drossel zusammen mit der Druckdose zu einem einheitlichen Bauteil zu vereinigen, das beim Einbau in ein Kraftfahrzeug eine möglichst einfache Leitungsführung erlaubt und eine den jeweiligen Druckveränderungen rasch folgende Verstellung der eingespritzten Kraftstoffmenge ergibt. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Druckdose des Reglers zusammen mit einer die Induktivität ergebenden Eisendrossel, deren verstellbarer Kern mit der Dose gekuppelt ist, in Kraftstoffeinspritzanlage für
Brennkraftmaschinen

Anmelder:

Robert Bosch G. m. b. H.,

Stuttgart, Breitscheidstr. 4

Als Erfinder benannt:

Dipl.-Phys. Dr. Heinrich Knapp, Stuttgart;

Hubert Schäfer, Ludwigsburg

einem mit einer Flüssigkeit gefüllten Behälter sitzt, der an das Ansaugrohr der Brennkraftmaschine angeschlossen ist.

Als besonders zweckmäßig hat sich erwiesen, wenn gemäß einem weiteren Vorschlag der Erfindung in dem Behälter mehrere hintereinandergeschaltete Druckdosen vorgesehen sind. Um aber mit den geringen, von der Druckdose bzw. den Druckdosen bereitgestellten mechanischen Kräften eine große Verstellbewegung des Ankers der Eisendrossel zu erzielen, empfiehlt es sich weiterhin, daß der verstellbare Anker an einem Träger sitzt, der in einem Schneidenlager abgestützt ist und unter dem Druck einer Feder steht, die den von der Dose bzw. den Dosen ausgeübten Kräften entgegenwirkt.

Die Erfindung ist an einem in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiel einer Einspritzanlage für eine mit Einspritzung in das Saugrohr arbeitende Brennkraftmaschine erläutert. 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 F i g. 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 Fi g. 1, in

F i g. 5 ist ein kombinierter Dosenregler für eine Regel- und Steuereinrichtung nach F i g. 1 und 2 in seinem Längsschnitt und in

F i g. 6 im Querschnitt nach dem gebrochenen Linienzug VI-VI in F i g. 5 dargestellt.

Die in F i g. 1 bei 10 angedeutete Brennkraftmaschine ist mit einer Hochspannungszündanlage

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und mit einer elektrisch gesteuerten Kraftstoffein- sperrten Transistor 35 wieder in seinen Sperrzustand Spritzanlage ausgerüstet. Die Hochspannungszünd- zurücksteuert, wenn nach Schließen des Schalanlage ist durch einen üblichen Hochspannungs- ters 44 der Transistor 35 stromleitend geworden zündverteiler 11 angedeutet, der einen mit der Kur- und der dann in seinen Sperrzustand gelangende beiwelle 12 der Brennkraftmaschine gekuppelten, 5 Transistor 36 nach einer durch ein Zeitglied beumlaufenden Verteilerarm 13 und vier feststehende dingten Verzögerung wieder in seinen ursprünglich Verteilerelektroden 14 enthält. Von jeder der Ver- stromleitenden Zustand zurückkehrt. Als Zeitglied teilerelektroden führt ein Zündkabel 15 zu einer der dient eine auf einem Eisenkern 52 sitzende Drosselvier Zündkerzen 16 der Brennkraftmaschine. spule 53, deren Induktivität mit Hilfe eines ver-

Die Einspritzanlage enthält vier im einzelnen nicht 10 schiebbaren Ankers 54 verändert werden kann, sonäher dargestellte elektromagnetische Einspritz- wie ein Widerstand 60. Der Anker sitzt an einer ventile 21. Die Binspritzventile sitzen in unmittel- längsverschiebbaren Steuerstange 55, die mit einer barer Nähe der nicht dargestellten Einlaßventile der Membrandose 56 verbunden ist. Die nicht darge-Brennkraftmaschine in den zugehörigen Abzweig- stellte Membran dieser an das Saugrohr 22 der stutzen eines gemeinsamen Ansaugrohres 22. Jedem i_S Brennkraftmaschine angeschlossenen Dose öffnet der Ventile 21 wird der in das Ansaugrohr einzu- den zwischen dem Eisenkern 52 und dem Anker spritzende Kraftstoff über eine Kraftstoffleitung 23 wirksamen Luftspalt der Drossel 53 um so stärker, aus einem gemeinsamen Vorratsbehälter 24 züge- j_e größer der im Ansaugrohr 22 herrschende Unterführt. Im Vorratsbehälter wird der einem bei 26 druck ist. Parallel zur Drosselspule 53 ist der Widerangedeuteten Tank entnommene Kraftstoff durch eine 20 stand 60 und ein mit diesem in Reihe liegender mit der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine gekup- Gleichrichter 61 angeschlossen; der Gleichrichter 61 pelte Pumpe 25 unter praktisch gleichbleibendem sorgt dafür, daß bei stromleitendem Transistor 36 Druck gehalten. der Strom nicht über den Widerstand 60 fließen

Jedes Einspritzventil enthält in seinem Ventil- kann, sondern den Weg über die Spule 53 nehmen

gehäuse eine in Fig. 2 bei 31 angedeutete Magneti- 25 muß.

sierungsspule, die an eine in Fig. 1 bei 30 angedeu- An den Kollektor des Transistors 36 ist über einen tete elektronische Regel- und Steuereinrichtung an- Begrenzungswiderstand 65 die Basis des n-p-n-Trangeschlossen ist. Aus dieser Regeleinrichtung wird sistors 34 angeschlossen. Von dem über einen jedes der Ventile 21 gleichzeitig mit Stromimpulsen / Arbeitswiderstand 66 an die Plusleitung 33 angeversorgt, die in ihrer zeitlichen Dauer so an die 30 schlossenen Kollektor dieses Transistors führt ein jeweiligen Betriebsbedingungen der Brennkraftma- zweiter Begrenzungswiderstand 67 zur Basis des schine angepaßt sind, daß die während der Dauer p-n-p-Transistofs 37, der mit seinem Kollektor über der-Impulse aus den Ventilgehäusen in das An- einen Widerstand68 an die Minusleitung41 angesaugrohr gelangenden Kraftstoffmengen bei dem an- schlossen ist. Ein dritter, für die grundsätzliche Wirschließenden Verbrennungsvorgang weder einen 35 kungsweise unbedeutender Begrenzungswiderstand Kraftstoff- noch einen Luftüberschuß ergeben. 69 verbindet den Kollektor des Transistors 37 mit

Die in Fig. 2 in ihrem Schaltbild dargestellte der Basis des Transistors38, der ebenfalls vom Regel- und Steuereinrichtung wird aus der zum Be- p-n-p-Typ ist. Sein Kollektor liegt über einen Widertrieb der Hochspannungszündanlage erforderlichen stand 71 an der Minusleitung, sein Emitter über Sammlerbatterie 32 gespeist und enthält sechs Tran- 40 einen Arbeitswiderstand 72 an der Plusleitung 33. sistoren vom p-n-p-Typ, .die im Schaltbild nach An dem Emitter ist außerdem die Basis des Tran-F ig. 2 mit 35, 36, 37, 38, 39 und 40 bezeichnet und sistors 39 angeschlossen. Dieser wird durch eine jeweils mit ihren Emitterzüleitungen an die mit der Germaniumdiode 74 und einen mit dieser in Reihe Plusklemme der Batterie 32 verbundene Plusleitung geschalteten, an die Minusleitung 41 angeschlossenen 33 angeschlossen sind, sowie außerdem einen 45 Widerstand 75 auf einem annähernd gleichbleibenp-n-p-Transistor 34, der mit seiner Emitterzuleitung den Emitterpotential gehalten, da der Widerstand 75 an die mit der Minusklemme der Batterie verbun- auch bei gesperrtem Transistor 39 einen erheblichen dene Masseleitung 41 angeschlossen ist. Der Ein- Strom über den Gleichrichter 74 fließen läßt. An satzpunkt der zum Öffnen der Ventile 21 dienenden den Kollektor des Transistors 39, der erhebliche Stromimpulse / ist durch einen mit dem umlaufenden 50 Ströme zu führen vermag, sind über je einen Ent-Verteilerarm 13 der Hochspannungszündanlage ge- kopplungswiderstand 76 die Erregerspulen 31 jedes kuppelten Nocken43 und einen mit diesem zusam- der vier Einspritzventile angeschlossen. In Fig. 2 menarbeitenden Schaltarm 44 festgelegt, der über ist jedoch der Einfachheit der Darstellung halber einen Widerstand 46 von etwa 10 000 Ohm an die nur eines ^ der vier Einspritzventile 21 angedeutet. Plusleirung 33 angeschlossen ist, während der mit 55 Parallel zur Erregerspule 31, die mit einem ihrer dem Schaltarm 44 zusammenarbeitende feststehende Wicklungsenden an das Ventilgehäuse angeschlossen Kontakt 45 an die Minusleitung 41 angeschlossen ist und daher mit der Minusleitung 41 in leitender ist. Von der Verbindungsleitung des Widerstandes Verbindung steht, liegt ein Kondensator 78, dessen 46 und des Schaltarms 44 zweigt eine Leitung zu Größe an die Induktivität der Erregerspule 31 dereinem Kondensator 48 von etwa 0,1 μΡ ab, der über 60 art angepaßt ist, daß die sich aus der Induktivität einen Gleichrichter 49 mit der Basis 50 des Tran- der Erregerspule 31 und der Kapazität des Kondensistors35 verbunden ist. Dieser bildet zusammen sators78 ergebende Resonanzfrequenz ungefähr mit dem bei 36 angedeuteten Transistor eine mono- beim Wert der Grenzfrequenz der im Ventilgehäuse stabile Kippeinrichtung. Ihre Emitterzuleitungen sind wirksamen Wirbelströme liegt,
über einen gemeinsamen Widerstand 47 von etwa 65 Die beschriebene Schaltung wird schließlich 50 Ohm an die Plusleitung 33 angeschlossen. Beide ergänzt durch einen Transistor 40, dessen Kollektor Transistoren wirken gegenseitig aufeinander derart unmittelbar an die Minusleitung 41 angeschlossen ein, daß der Transistor 36 den im Ruhezustand ge- ist, während seine Basis über einen einstellbaren

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Widerstand 80 an dem Verbindungspunkt zwischen leitung 41 fließen, der die Emitter-Kollektor-Strecke einem an den Kollektor des Transistors 38 ange- des Transistors 35 stromleitend macht. Der dann schlossenen Kondensator 81 und einem mit der einsetzende Kollektorstrom J_c des Steuertransistors Plusleitung 33 verbundenen Widerstand 82 liegt. 35 erzeugt am Widerstand 95 einen so hohen Span-Der Transistor 40 ist mit seinem Emitter über zwei 5 nungsabfall, daß der Transistor 36 nicht mehr in miteinander in Reihe liegende Widerstände 85 und seinem stromleitenden Zustand gehalten werden 86 an die Plusleitung 33 angeschlossen. Wie weiter kann und der seither durch die Drosselwicklung 53 unten näher dargestellt ist, dient er dazu, die jeweils fließende Magnetisierungsstrom J_d stark zurückgeht, zur Einspritzung kommenden Brennstoffmengen in Infolge der Induktivität der Drosselwicklung 53 entAbhängigkeit von der jeweiligen Drehzahl der ι ο steht eine Gegenspannung U_g an der Drosselwicklung Brennkraftmaschine zu regeln. Um dies zu erreichen, 53, die versucht, den seitherigen Wert des die Drossel sind zwei Kondensatoren 90 und 91 sowie zwei durchfließenden Stromes J_d aufrechtzuerhalten. Da-Widerstände 92 und 93 vorgesehen. Der Konden- durch kommt ein über den Widerstand 60, den sator 90 ist zwischen dem Emitter und der Plus- Gleichrichter 61 und die Drosselwicklung 53 fließenleitung 33, der Kondensator 91 zwischen der Plus- 15 der Ausgleichsstrom J_a zustande, und der Verbinleitung und dem Verbindungspunkt der Wider- dungspunkt A wird gegenüber der Minusleitung 41 stände 85 und 86 vorgesehen. An diesem Verbin- ■ stark negativ. Dadurch wird der seither stromleitende dungspunkt sind außerdem die beiden miteinander n-p-n-Transistor 34 gesperrt, der Transistor 37 stark in Reihe geschalteten Widerstände 92 und 93 an- stromleitend und die gleichphasig zum Transistor 35 geschlossen, die zur Basis des Transistors 35 führen. 20 arbeitenden Transistoren 38 und 39 ebenfalls strom-

Solange sich der Schaltarm 44 in der dargestellten leitend. Der dann einsetzende, über den Transistor 39 Offenstellung befindet, ist der Transistor 35 gesperrt, und die Erregerwicklung 31 der Magnetventile 21 während über den Transistor36 und die Wicklung gehende Strom/ erzeugt ein so hohes Magnetfeld, 53 der Eisendrossel ein starker Strom J_d fließt, der daß der Ventilkegel 101 in jedem der Einspritzim Eisenkern 52 und im Anker 54 ein kräftiges ma- 25 ventile von seinem Sitz auf der Düse 102 abgehoben gnetisches Feld erzeugt. Das Potential α des Ver- wird; dann kann der über die Leitungen 23 in die bindungspunktes A zwischen der Wicklung 53 und Gehäuse der Ventile eingeflossene und dort unter dem Gleichrichter 61 wird dabei durch die Span- Druck stehende Kraftstoff durch die Düse 102 ausnungsaufteilung zwischen dem Widerstand 47 und treten und sich mit dem im Ansaugrohr 22 der Brenndem Gleichstromwiderstand der Wicklung 53 be- 30 kraftmaschine herrschenden Ansaugluftstrom verstimmt, da für den stromleitenden Zustand des Tran- mischen.

sistors 36 die zwischen seinem Emitter und seinem Die Dauer dieser den Ventilkegel 101 der EinKollektor liegende Spannung vernachlässigbar klein Spritzventile in seiner Offenstellung haltenden Stromist. Um den Transistor 36 während der Pausen zwi- impulse / wird durch die Induktivität der als Zeitschen den Schließungen des Schalters 44 stromleitend 35 glied wirkenden Drosselwicklung 53 bestimmt. Das zu halten und ihn nach Ablauf der im folgenden in den Eisenteilen des Kerns 52 und des Ankers 54 näher beschriebenen Steuerimpulse für die Einspritz- vorhandene Magnetfeld wird nämlich unter dem ventile selbsttätig wieder in seinen leitenden Zustand Einfluß des Ausgleichstroms J_a mit einer durch die zurückzuführen, ist zwischen der Minusleitung 41 Größe des Widerstandes 60 festgelegten Geschwindig- und der Plusleitung 33 ein Spannungsteiler vorge- 40 keit abgebaut, so daß die Gegenspannung U_e absehen, an den die Basis des Transistors36 ange- nimmt und daher das Potential« des Verbindungsschlossen ist. Der Spannungsteiler wird gebildet von punktes A langsam wieder auf das Potential der dem Kollektorwiderstand 95 des Transistors 35 und Minusleitung 41 ansteigt. Dadurch wird auch das dem zwischen dem Kollektor des Transistors 35 und Potential b der Basis B des Eingangstransistors 35 der Basis des Transistors 36 liegenden Widerstand 45 angehoben, bis es schließlich den Wert der augen- 96 sowie dem von der Basis dieses Transistors zur blicklich herrschenden Emittervorspannung des Ein-Plusleitung 33 führenden Widerstand 97. Dieser ist gangstransistors erreicht. In diesem im Schaubild so gewählt, daß bei gesperrtem Transistor 35 das nach Fig. 4 mit t_al bezeichneten Zeitpunkt wird der Basispotential des Transistors 36 wesentlich niedriger im Zeitpunkt i₀ stromleitend gewordene Eingangsliegt als sein Emitterpotential. Demgegenüber sind 50 transistor 35 wieder gesperrt, der seither gesperrte die beiden vom Kollektor des Transistors 36 bzw. Transistor 36 kehrt wieder in seinen ursprünglich vom Verbindungspunkt A zur Basis des Steuertran- stromleitenden Zustand zurück und sperrt gleichzeitig sistors 35 führenden Widerstände 98 und 99 so den Transistor 39, so daß dessen Kollektorstrom / hochohmig gewählt, daß bei stromleitendem Tran- mit sehr steiler Rückenflanke endigt und die Ventile sistor36 das Potential der Basis B des Transistors 55 unter dem Druck ihrer nicht dargestellten Schließ-35 etwas höher liegt als das Potential der beiden federn wieder in ihre Schließstellung gelangen miteinander verbundenen Emitter der Transistoren läßt.

35 und 36. Auf diese Weise wird erreicht, daß der In Fig. 4 ist der eben beschriebene Vorgang an

Transistor 35 in dem für die weitere Beschreibung Hand der Kurven a_v a₂ und b_v &₂ dargestellt. Die

der Wirkungsweise als Ausgangspunkt gewählten 60 Kurve a_t gibt die zeitliche Änderung des Potentials

Schließungsaugenblick des Schalters 44 in seinem des· Verbindungspunktes A, die Kurve b_± das Poten-

Sperrzustand gehalten wird. tial der Basis B des Transistors 35 wieder, für den

Sobald der mit halber Kurbelwellendrehzahl um- Fall, daß der Unterdruck im Ansaugrohr 22 der

laufende Nocken 43 den Schaltarm 44 gegen seinen Brennkraftmaschine klein und die Induktivität L der

Festkontakt 45 legt, kann über die Emitter-Basis- 65 Drosselwicklung 53 groß ist. Zur Erklärung des Ein-

Strecke des Transistors 35 und den Gleichrichter 49 flusses, den eine Verstellung des Ankers 54 auf die

zum Kondensator 48, der wie ein Kurzschluß wirkt, jeweilige Dauer der Stromimpulse J und damit auf

ein Steuerstrom von der Plusleitung 33 zur Minus- die bei jedem Schließvorgang des Schalters 44 zur

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Einspritzung kommenden Kraftstoffmengen hat, wird 31 zugeführten Stromstöße / herbeiführende Zeitauf die Kurven a₂ und b₂ der F i g. 4 verwiesen, die punkt ist in Fi g. 4 mit t_al bezeichnet,
für Ideine Werte der Induktivität L der Drossel- Wie bereits erwähnt, kann sich bei Drehzahlen wicklung S3 gelten. oberhalb von 1500 U/min das magnetische Feld der

Zunächst wird jedoch kurz auf den Zusammen- 5 Drossel nicht vollständig auf bauen. Die entsprechende hang zwischen Einspritzmenge und Drehzahl bzw. Gegenspannung U_g an der Drossel 53 wird daher mit Unterdruck an Hand der Fig. 3 eingegangen. Dort zunehmender Drehzahl kleiner und das Basispotensind senkrecht über einzelnen Werten der Dreh- UaIo₁ erreicht dann früher den Wert der Emitterzahl η der Brennkraftmaschine diejenigen Impuls- spannung U^.

zeiten t_a aufgetragen, die notwendig sind, damit die io Wie in Fig. 3 durch die Linie lla angedeutet ist,

erforderlichen, weder Kraftstoff noch Luftüberschuß soll die Impulsdauer t_a im Bereich zwischen der bei

ergebenden Einspritzmengen entstehen können. etwa 250 U/min liegenden Leerlauf drehzahl und einer

Die Linie Ha gilt für den Betrieb der Brennkraft- mittleren Drehzahl von etwa 1500 U/min mit zumaschine bei voller Last, bei der die in Fig. 1 ange- nehmender Drehzahl größer werden. Dies wird durch deutete Drosselklappe 105 im Ansaugrohr der Brenn- 15 diejenige Schaltungsanordnung erreicht, die den kraftmaschine parallel zur Achse des Ansaugrohres Transistor 40 umfaßt. Dieser Transistor liegt, wie steht und daher nur einen sehr geringen Unterdruck . beschrieben, mit seiner Basis über einen Kondenliefert. In diesem Fall ist zur Versorgung der Brenn- sator 81 am Kollektor des Vorstufentransistors 38 kraftmaschine mit dem nötigen Kraftstoff eine und kann nur dann stromleitend werden, wenn der Impulslänge t_a der den Erregerwicklungen 31 der 20 Transistor 38 in seinen Sperrzustand zurückgeht, Magnetventile zugeführten Impulsströme / erf order- weil dann ein kurzer über den Kondensator 81 lieh, die von etwa 5 Millisekunden (msec) bei gehender Ausgleichsstrom fließen kann, der die Basis 250U/min auf 6,7msec bei einer Drehzahl« von des Transistors kurzzeitig stärker negativ macht 1500 U/min ansteigt. Von dort bis zu 2250 U/min ist gegenüber seinem zugehörigen Emitter. Der dem die Linie Ua nur schwach gekrümmt und fällt dann 25 Emitter des Transistors 40 zufließende Strom ist gegen 300 U/min auf einen Wert von 5,8 msec zurück. über die Widerstände 86 und 85 geführt und wird Der abfallende Ast der Linie 11« kommt in einfacher mit Hilfe der Glättungskondensatoren 90 und 91 in Weise dadurch zustande, daß bei über 1500 U/min den Pausen zwischen den einzelnen Stromimpulsen 7 liegender Drehzahl die einzelnen Schließungsvorgänge gespeichert. Am Widerstand 86 entsteht daher eine des vom Nocken 43 betätigten Schalters 44 immer 30 Spannung U₅, die das Basispotential des Transistors rascher aufeinander folgen, so daß die für den Auf- 35 gegen negative Werte hin verschiebt, wie dies in bau des magnetischen Feldes in der Drossel 53 zur Fig. 4 angedeutet ist. Es ergibt sich dann eine VerVerfügung stehende Zeit mit zunehmender Drehzahl längerung der Impulse J um den Zeitraum Δ t_v da immer kürzer wird. Im Schaubild der Fig. 4 gibt sich das Potential b_x der Basis des Transistors 35 die Linie O₁ den zeitlichen Verlauf des Potentials des 35 erst im Zeitpunkt t_s mit der um die Spannung U₅ Verbindungspunktes A wieder, der sich bei niedrigen verminderten Emitter-Basis-Spannung schneidet. Die Drehzahlen einstellt, wenn im Zeitpunkt i₀ der Impulsdauer t_a steigt daher bis zu etwa 1500 U/min Schalter 44 geschlossen wird und die bei U_g ange- in der durch die Linie 11 α in Fig. 3 angedeuteten deutete induktive Gegenspannung entsteht, die Weise an, während oberhalb von 1500 U/min der jeweils das Potential des Verbindungspunktes A bei 40 eben geschilderte Einfluß, der durch unvollständigen gesperrtem Transistor 36 bis auf den Wert U_B der Aufbau des Magnetfeldes in der Drossel 51 zustande Spannung der Batterie 32 absinken läßt. Im Dreh- kommt, überwiegt und daher die Verlängerung Δ t_± zahlbereich zwischen 0 und 1500 U/min steht für den mit zunehmender Drehzahl kompensiert.
Aufbau des magnetischen Feldes eine genügend lange Unterhalb der Linie 11a sind in Fig. 3 vier wei-Zeit zur Verfugung. Die Gegenspannung U_g behält 45 tere Kennlinien für die Impulsdauer t_a aufgetragen, daher praktisch in diesem Bereich eine konstante, Die unterste Linie Hb gilt für den Fall, daß die in F i g. 4 angedeutete Größe. Das Basispotential b_x Brennkraftmaschine , bei annähernd geschlossener des Transistors 35 ist zum Verlauf des Potentials öl Drosselklappe 105 arbeitet, wobei ein Unterdruck proportional und fällt vom Schließungsaugenblick t₀ von 400 mm Hg entsteht und an der Druckdose 56 ,. .^ . r, -^₁ ^ m L .. „ , 50 wirksam wird. Die in Fig. 1 nicht dargestellte ab mit einer Zeitkonstante T = — exponentiell auf _{Membran der Druckdose 56} z_ieht bei einem derartig

den Wert Null ab, wobei unter L die jeweils wirk- starken Unterdruck den Anker 54 in der mit einem

same Induktivität der Drossel 53 verstanden wird Pfeil I angedeuteten Richtung weg und öffnet dabei

und R den Gesamtwiderstand im Ausgleichskreis der einen beträchtlichen Luftspalt zwischen dem Anker

Drossel darstellt. Dieser Gesamtwiderstand ändert 55 54 und dem Eisenkern 52. Durch Vergrößerung des

sich praktisch nicht und setzt sich aus dem nicht Luftspaltes wird die Induktivität L der Drossel 53

näher angedeuteten Gleichstromwiderstand der stark erniedrigt. Nach der oben angegebenen Formel

Drossel53 dem Widerstand 60 und dem bei der _T== L _{M sich daher &]ά& wesentlich verkürzte}

angedeuteten Richtung des Ausgleichstroms J_a wirk- -R

samen Durchlaßwiderstand der Diode 61 zusammen. 60 Zeitkonstante T', und das Potential des Verbindungs-Der Transistor 35 wird vom Schließungszeit- punktes A fällt daher wesentlich rascher ab, wie die punkt t₀ des Schalters 44 ab so lange stromleitend mit unterbrochenen Linien a₂ angedeutete Kurve in gehalten, bis das Basispotential b_t unter den Wert der Fig. 4 zeigt. Demzufolge erreicht das Basispotenzwischen der Plusleitung und dem Emitter des Tran- tial b des Transistors 35 schon im Zeitpunkt t_a2 den sistors 35 wirksamen Spannung U₀ abgesunken ist 65 Wert der Emittervorspannung U₆. Die dann ent- und der Transistor daher nicht mehr in seinem stehende Impulszeit t_a ist infolge der durch Verringestromleitenden Zustand gehalten werden kann. Dieser rung der Induktivität entstandenen Verkürzung der das Ende der seither den Magnetisierungswicklungen Zeitkonstante T nur sehr gering und beträgt beispiels-

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weise bei einer Leerlaufdrehzahl von 250 U/min nur einer bestimmten Größe des 'Unterdrucks ab ge-2 msec. Mit steigender Drehzahl entsteht zwar auch schlossen wird und dadurch den an die Basis des bei starkem Unterdruck im Ansaugrohr 22 eine mit Transistors 35 angeschlossenen Widerstand 93 kurzder Drehzahl steigende Spannung U₅ am Widerstand schließt. In diesem Fall wird nämlich die Emitter-86; die Spannung U₅ ergibt jedoch eine wesentlich 5 vorspannung des Transistors 35, die sich bei stromgeringere Verlängerung A t₂ der Impulsdauer t_a, weil leitendem Ausgangstransistor 36 einstellt, erheblich sich die bei b₂ angedeutete Kurve unter einem größe- verringert und die Dauer des instabilen Betriebsren Winkel mit der um die Spannung U₅ verringerten zustandes des Kippgeräts stark verkürzt. Emittervorspannungslinie 120 schneidet. Da außer- Der in den F i g. 5 und 6 im Schnitt dargestellte dem der zwischen dem Anker 54 und dem Eisenkern io Dosenregler enthält in einem Gußgehäuse 110 sowohl 52 infolge des Unterdrucks im Ansaugrohr 22 ein- die in Fig. 1 und 2 schematisch bei 56 angedeutete gestellte Luftspalt eine Verringerung der Induktivität Druckdose als auch die in ihrer Induktivität verder Drossel 53 bewirkt, ist zum Aufbau des magne- änderbare Drossel. Der verstellbare Anker 54 der tischen Feldes nur eine kürzere Zeitspanne nötig. Drossel steht dem aus E-förmigen Blechlamellen her-Während in dem durch die Liniella in Fig. 3 dar- 15 gestellten Eisenkern52 so gegenüber, daß er in gestellten Betriebsfall der Brennkraftmaschine bei Abhängigkeit von dem Unterdruck in der Ansaugvoll geöffneter Drosselklappe die Verkürzung der leitung 22 eine veränderbare Induktivität der Wick-Zeitspanne zwischen einer Schließung des Schalters lung 53 der Drossel einzustellen vermag. Er sitzt am 44 und der nächstfolgenden Schließung schon bei Ende eines aus einem Blechstreifen gebogenen ihrer Drehzahl von 1500 U/min einen erheblichen 20 Bügels 111 und ist in einem Schneidenlager gelagert. Einfluß auf die Impulslänge t_a ausübt, verschiebt sich Das Schneidenlager wird von einem keilförmigen dieser Einfluß gegen um so höhere Drehzahlen, je Einschnitt 113 eines in den Boden 114 des Gehäuses weiter die Drosselklappe 105 in ihre Drosselstellung 110 eingelassenen Stützkörpers 115 und einer in gebracht wird und je höher demzufolge der Unter- diesen Einschnitt eingreifenden Tragplatte 116 gedruck im Ansaugrohr 22 ansteigt. Ein Vergleich der 25 bildet, an der der Blechstreifen 111 festgeschraubt für einen Unterdruck von 100 mm Hg geltenden ist. Die Tragplatte wird in die in F i g. 5 dargestellte Kennlinie 11 c, der für 200 mm Hg geltenden Kenn- Stellung, bei der der Anker 54 auf den Stirnflächen linie lld und der für 300 mm Hg geltenden Linie der Schenkelenden des Eisenkerns 52 aufsitzt, durch He zeigt dies deutlich gegenüber der Linie Hb, die zwei Schraubenfedern 117 gedrückt, deren Spannung praktisch mit geringer Steigung geradlinig verläuft, 30 mit Hilfe von Stellschrauben 118 auf den erforderwährend der für unterhalb von 1500 U/min geltende liehen Wert eingestellt werden kann. Zwischen der Ast der Kurvella eine wesentlich stärkere Steigung Tragplatte 116 und einer bei 120 angedeuteten hat. zweiten Stellschraube, die in einer Querwand 119 des

Der besondere Vorteil der beschriebenen Regel- Gehäuses 110 verschraubt ist, skid vier dünnwandige einrichtung besteht darin, daß man als Fühlorgan 35 Druckdosen 121 bis 124 angeordnet. Von diesen sind lediglich eine Druckdose benötigt, durch welche die die Druckdosen 121, 122, 123 allseitig dicht ver-Induktivitätsänderungen in Abhängigkeit vom jewei- schlossen und mit Luft gefüllt. Der Innenraum der ligen Unterdruck hervorgerufen werden, während der vierten Druckdose 124 steht über eine dünne Rohr-Einfluß der jeweiligen Drehzahl der Brennkraft- leitung 128 mit dem Innenraum eines Anschlußmaschine auf die einzuspritzenden Kraftstoffmengen 40 kopfes 130 in Verbindung, der einen angesetzten durch Integration im elektronischen Steuergerät Hals 131 trägt, mit dem er über eine nicht dargestellte selbst nachgebildet wird. Selbstverständlich kann Verbindungsleitung an die Ansaugleitung 22 der man die Drossel 53 mit ihrem zugehörigen Eisenkern Brennkraftmaschine angeschlossen werden kann. Der 52 und dem verschiebbaren Anker 54 konstruktiv Anschlußkopf 130 enthält zwei untereinander durch mit der Druckdose 56 vereinigen und erhält dann 45 eine Querbohrung 133 verbundene Bohrungen 134 den weiteren Vorteil, daß man mit einer einzigen und 135, von denen die bei 134 angedeutete mit dem Leitung die für die Regelung erforderlichen elek- Innenraum des Gehäuses 110 über eine engere Bohtrischen Größen dem Regelgerät 30 zuführen kann. rung 137, durch die das Röhrchen 128 hindurch-Dies bedeutet eine erhebliche Vereinfachung beim geführt ist, in Verbindung steht. Die zweite Bohrung Einbau und bei der Wartung einer elektronisch 5° 135 enthält ein an seinem freien Ende abgeschrägtes arbeitenden Einspritzanlage. Rohrstück 140. Dieses stellt die Verbindung vom

In Ergänzung zu der beschriebenen Schaltung Hals 131 zu einer Längsbohrung 141 im Gehäuse 110 können zwei in Fig. 2 mit S₁ und S₂ angedeutete her, in der ein Drosselkolben 142 längsverschiebbar Schalter vorgesehen werden, von denen der Schal- geführt ist. An seiner gegen die Gehäuseaußenseite ter S₁ in eingelegtem Zustand einen Teil des Wider- 55 gerichteten rückwärtigen Stirnseite 143 trägt der Standes 99 kurzschließt. Die hierdurch entstehende Drosselkolben eine Stellstange 144, die mit einem an Verlängerung der Steuerimpulse / kann dazu benutzt das Gehäuse 110 angesetzten Thermostaten 146 gewerden, beim Starten der Brennkraftmaschine eine kuppelt ist. Der Thermostat 146 ist von einem Rohr-Anreicherung des Brennstoffgemisches zu erzielen stück 147 umgeben, das mit dem Kühlwasserkreis- und dadurch den Startvorgang zu erleichtern. Dem- 60 lauf der Brennkraftmaschine durch nicht näher gegenüber kann der Schalter S₂ dazu benutzt werden, dargestellte Mittel in Verbindung steht. In der darim Schiebebetrieb der Brennkraftmaschine die zur gestellten Lage, die für eine Kühlwassertemperatur Einspritzung gelangenden Kraftstoffmengen erheblich der Brennkraftmaschine von etwa 8O⁰C gilt, überzu verkleinern, wenn der Schalter S₂ durch in der deckt der Drosselkolben 142 eine in die Bohrung 141 Zeichnung nicht dargestellte Mittel mit der Steuer- 65 eingedrehte Nut 149, deren Innenraum mit der Umstange 55 gekuppelt wird. In diesem Falle läßt sich gebungsluft des Dosenreglers über eine Bohrung 150 nämlich erreichen, daß bei sehr starkem Unterdruck, verbunden ist. Sobald die Kühlwassertemperatur der wie er im Schiebebetrieb entsteht, der Schalter von Brennkraftmaschine auf Werte unterhalb von 40° C

zurückgeht, gibt die vordere Steuerkante 151 des Drosselkolbens der durch die Bohrung 150. und.die Ringnut 149 zuströmenden Außenluft den Zugang zum Ansaugluftkanal22 (Fig. 1) über den Rohrabschnitt 140 und den Ansatz 131 frei. .

An der die Steuerkante 151 bildenden vorderen Stirnseite des Drosselkolbens 142 sitzt ein Steuerzapfen 155, der durch eine den Innenraum des Dosenreglers gegen die Bohrung 141 abdichtende Manschette 156 hindurchtritt und mit seinem in den Innenhohlraum des Gehäuses 110 hineinragenden freien Ende gegen einen der beiden Schenkel eines aus magnetisierbarem Blech gebogenen Winkels 161 anliegt. Der Winkel ist auf einer im Gehäuse 110 befestigten Achse 162 schwenkbar gelagert und hat an seinem dem Eisenkern 52 der Drossel zugekehrten Ende einen verbreiterten Abschnitt 163, der bei niedriger Kühlwassertemperatur bis dicht an die Wicklung 53 herangeschwenkt werden kann und dann eine zusätzliche Erhöhung der Induktivität der Drosselwicklung 53 und damit eine zusätzliche Erhöhung der Einspritzmengen beim Startvorgang gewährleistet, während er bei hohen Kühlwassertemperaturen aus dem Bereich der Schenkelenden des Eisenkerns 52 in die dargestellte Lage von der sich nach links verschiebenden Steuerstange 155 im Uhrzeigersinne geschwenkt wird und dabei seine Wirkung auf die Induktivität der Drosselwicklung verliert.

Zur Übertragung des im Ansaugrohr der Brennkraftmaschine herrschenden, sowohl mit der Drehzahl der Brennkraftmaschine als auch mit der jeweiligen Stellung der Drosselklappe sich ändernden Luftdrucks ist der Innenraum des Gehäuses, in dem sich die Druckdosen 121 bis 124 befinden, mit Öl gefüllt, das bis an die Bohrung 137 heranreicht. Wenn die Drosselklappe 105 geöffnet wird, sinkt der Unterdruck im Ansaugrohr 22 und damit im Innenhohlraum des Gehäuses 110. In diesem Fall werden mit steigendem absolutem Druck die einzelnen Druckdosen durch den ansteigenden Öldruck zusammengepreßt, so daß die Stellfedern 117 den Bügel 111 samt dem Anker 54 im Uhrzeigersinn verschwenken können und dabei den Anker 'in die in F i g. 5 dargestellte Lage bringen, bei dem der Anker auf den Stirnflächen der Schenkelenden des Eisenkerns 52 aufliegt. Wenn dagegen bei laufender Brennkraftmaschine die Drosselklappe 105 geschlossen wird und der im Ansaugkanal 22 herrschende Luftdruck stark absinkt, vermögen sich die Druckdosen 121 bis 124 in ihrer axialen Richtung auszudehnen und verschwenken dann den Bügel 111 um das Schneidenlager 113 entgegen dem Uhrzeigersinne. Dadurch wird der Anker entlang den Stirnseiten der Schenkelenden des Eisenkerns 52 verschoben, wobei sich zwischen dem Anker und dem Eisenkern ein langsam größer werdender Luftspalt öffnet. Durch diesen Luftspalt wird die Induktivität der Drosselwicklung 53 verkleinert und die eingangs beschriebene Verringerung der Einspritzmengen bewirkt.

Von besonderer Bedeutung für das Betriebsverhalten der Brennkraftmaschine ist die vierte Druckdose 124, deren Innenraum über das dünne Röhrchen 128 mit der Bohrung134 des Anschlußkopfes 130 und von dort aus mit dem Innenraum des Ansaugrohres in Verbindung steht. Durch diese Anordnung wird eine raschere Beschleunigung der Brennkraftmaschine erzielt. Wenn nämlich zum Zweck.der Beschleunigung der Brennkraftmaschine die in Fig. 1 bei 105 angedeutete Drosselklappe rasch.in ihre Offenstellung gebracht wird, muß der seither im Ansaugrohr 22 der Brennkraftmaschine herrschende Unterdruck zuerst abgebaut werden, bevor die Druckdose den Anker 54 unter Vergrößerung der Induktivität gegen den Eisenkern 52 hin verschieben und die zur Einspritzung gelangenden Kraftstoffmengen vergrößern kann. Die zur Beschleunigung der Brennkraftmaschine erforderliche Vergrößerung der Einspritzmengen ergibt sich auf folgende Weise:

Wenn die Brennkraftmaschine mit geringer Last arbeitet, ist der von der Drosselklappe 105 freigegebene Durchtrittsquerschnitt im Ansaugrohr 22 verhältnismäßig klein. Im Ansaugrohr 22 und in der mit ihm verbundenen Bohrung 134 sowie in dem Innenraum des Gehäuses 110 herrscht dann ein verhältnismäßig hoher Unterdruck, bei dem sich die luftdicht abgeschlossenen Dosen 121,122 und 123 stark ausdehnen und den Anker 54 in großem Abstand vom Eisenkern 54 halten können, während die vierte Druckdose 124 sich in ihrer Ruhestellung befindet, da der Druck in dem sie umgebenden Öl gleich groß wie der Luftdruck in ihrem mit dem Ansaugluftkanal über das Röhrchen 128 verbundenen Innenhohlraum ist. Wird jedoch zum Beschleu_: nigen der Brennkraftmaschine die Drosselklappe 105 in ihre Offenstellung gebracht, so bewirkt der plötzlich ansteigende Druck im Ansaugröhr 22 und der Bohrung 134, daß die Dose 124 zunächst stark zusammengedrückt wird und erst allmählich wieder in ihre Ruhestellung zurückgeht, wenn durch den kleinen Querschnitt des Röhrchens 128 so viel Luft nachgeströmt ist, daß sich zwischen dem Innenhohlraum der Dose 128 und der Bohrung 134 Luftdruckgleichgewicht einstellt. Durch die Dose 124 wird daher zunächst eine größere Einspritzmenge eingestellt, so daß sich die Brennkraftmaschine schneller auf die gewünschte Drehzahl beschleunigen läßt. Die Druckdose 124 wirkt daher gegenüber den Druckänderungen differenzierend und bildet ein im richtigen Sinne arbeitendes Verhalteglied zur Vergrößerung der Einspritzmengen beim Beschleunigen. Wenn dagegen die Drosselklappe plötzlich in ihre Drosselstellung gebracht wird, ergibt die differenzierende Wirkung der Druckdose 124 eine raschere Verminderung der zur Einspritzung kommenden Kraftstoffmehgen und stellt dabei sicher, daß eine Nachverbrennung des Brennstoffes und Knallen der Auspuffgase im Auspuff vermieden wird.

Der in Fig. 2 bei S₂ angedeutete Schalter dient, wie bereits erwähnt, dazu, beim Schiebebetrieb der Brennkraftmaschine und bei dem dann herrschenden starken Unterdruck im Ansaugrohr 22 die zum Öffnen der Einspritzventile erforderlichen Impulsströme 7 zu blockieren, so daß während des Schiebebetriebs kein Kraftstoff in die Brennkraftmaschine gelangen kann. Dieser Schalter kann zweckmäßigerweise in den Innenraum des Gehäuses UO in der in Fig. 5 angegebenen Weise eingebaut werden. Dort sind nämlich zwei einander gegenüberstehende Kontaktstücke 170 und 171 vorgesehen, die dann miteinander in Berührung gebracht werden, wenn der Winkel 111 um einen großen Schwenkbereich entgegen dem Uhrzeigersinne verschwenkt wird. Diese Maßnahme führt zu einer erheblichen Einsparung an Kraftstoff und vermeidet bei Verwendung

der üblichen Motorbremseinrichtungen die Gefahr, daß in die kein brennbares Luftgemisch enthaltenden Zylinder noch Kraftstoff eingespritzt werden kann, der die Schmierung der Brennkraftmaschine gefährden würde.

Es wird noch bemerkt, daß der beanspruchte Schutz sich nicht auf Besonderheiten der elektrischen Schaltung nach den F i g. 1 und 2 beziehen soll.

Claims (6)

Patentansprüche: IO

1. Kraftstoffeinspritzanlage für Brennkraftmaschinen mit wenigstens einem elektromagnetisch betätigbaren Einspritzventil und einer zur Steuerung des Einspritzventils dienenden elektronischen Regeleinrichtung, die wenigstens zwei einander entgegengesetzt arbeitende, miteinander zu einer monostabilen Kippeinrichtung verbundene Transistoren enthält, zwischen denen eine die Kippdauer und damit die Impulsdauer der zur Öffnung des Ventils erforderlichen Ströme beeinflussende Induktivität angeordnet ist, deren jeweils wirksamer Wert durch einen an das Ansaugrohr der Brennkraftmaschine angeschlossenen Dosenregler einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckdose (121 bis 124) des Reglers zusammen mit einer die Induktivität ergebenden Eisendrossel (52, 53), deren verstellbarer Kern (54) mit der Dose gekuppelt ist, in einem mit einer Flüssigkeit gefüllten Behälter (110) sitzt, der an das Ansaugrohr (20) der Brennkraftmaschine (10) angeschlossen ist.

2. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Behälter (110) mehrere hintereinandergeschaltete Druckdosen (121,122,123,124) vorgesehen sind.

3. Kraftstoffeinpritzanlage nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der verstellbare Anker an einem Träger (111) sitzt, der in einem Schneidenlager (113) abgestützt ist und unter dem Druck einer Feder (117) steht, die den von der Dose bzw. den Dosen ausgeübten Kräften entgegenwirkt.

4. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise der Innenraum wenigstens einer Druckdose (124) über eine dünne Ausgleichsleitung (128) mit dem Innenraum des Ansaugluftkanals der Brennkraftmaschine in Verbindung steht.

5. Kraftstoffeinspritzanlage nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit dem Kühlwasser der Brennkraftmaschine in wärmeleitender Verbindung stehender Thermostat (146) vorgesehen ist, der auf einen in den Bereich des Eisenkerns der Drosselspule einschwenkbaren Zusatzanker (161) einwirkt.

6. Einspritzanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Thermostaten (146) ein Steuerkolben (142) gekuppelt ist, der bei tiefen Temperaturen der Brennkraftmaschine einen zum Ansaugluftkanal (22) der Brennkraftmaschine führenden Zusatzluftkanal (141, 150) freigibt, diesen jedoch verschließt, sobald die Kühlwassertemperatur der Brennkraftmaschine einen vorgegebenen Mindestwert überschreitet.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 918 128;
USA.-Patentschriften Nr. 2 807 244, 2 884 916;

In Betracht gezogene ältere Patente:
Deutsches Patent Nr. 1175 033.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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