DE1231061B - Kraftstoffeinspritzanlage - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

F02d

Deutsche Kl.: 46c2-87

Nummer: 1231061

Aktenzeichen: B 804651 a/46 c2

Anmeldetag: 11. Februar 1965

Auslegetag: 22. Dezember 1966

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kraftstoffeinspritzanlage für Brennkraftmaschinen, insbesondere zur Einspritzung des Kraftstoffs in das Ansaugrohr der Brennkraftmaschine, mit wenigstens einem elektromagnetisch betätigten Einspritzventil und einer zur Steuerung des Einspritzventils dienenden elektronischen Steuer- und Regelvorrichtung, die wenigstens einen monostabilen Multivibrator enthält, in dessen einem Rückkopplungszweig als zeitbestimmendes Element ein Eisenübertrager mit in Abhängigkeit vom Unterdruck im Ansaugrohr veränderbarem magnetischem Widerstand angeordnet ist, wobei dem mit einem Vorspannungspotential versehenen Eingang des Multivibrators drehzahlabhängig hervorgerufene Spannungsimpulse überlagert werden, nach Patent 1121407.

Bei Kraftstoffeinspritzanlagen muß die der Brennkraftmaschine zugeführte Kraftstoffmenge in Abhängigkeit von mehreren Parametern so verändert werden, daß jeweils ein bestimmtes Kraftstoff-Luft-Gemisch eingehalten wird und die Brennkraftmaschine niemals zuviel oder zuwenig Kraftstoff erhält. Die Zeitdauer der Steuerimpulse für das Einspritzventil und damit die Kraftstoffmenge, die je Hub der Brennkraftmaschine für den jeweiligen Arbeitstakt zur Verfügung steht, muß so an die jeweils angesaugte Luftmenge angepaßt werden, daß bei der Verbrennung weder ein Kraftstoff- noch ein Luftüberschuß vorhanden ist.

Dies wird bei bekannten, elektronisch gesteuerten Kraftstoffeinspritzanlagen in der Hauptsache dadurch erreicht, daß die Einspritzdauer durch den in einer Druckdose gemessenen Unterdruck im Saugrohr stromabwärts der Drosselklappe und gegebenenfalls durch weitere, drehzahlabhängige Meßwerte bestimmt wird. Zu diesen Größen können dann noch weitere Korrekturen der Einspritzdauer kommen, z. B. beim Beschleunigen oder im Leerlauf.

Für jeden Motorentyp ergibt sich nun bei der Bestimmung des Kraftstoffbedarfs in Abhängigkeit von der Drehzahl und dem Unterdruck im Ansaugrohr ein ganz bestimmtes Kennlinienfeld. Der betreffende Motor arbeitet dann am vollkommensten, wenn es gelingt, dieses Kennlinienfeld unterdruck- und drehzahlabhängig genau nachzubilden.

Bei der bekannten Einspritzanlage ist in einem Rückkopplungszweig eines monostabilen Multivibrators ein Eisenübertrager mit einem in Abhängigkeit vom Unterdruck verschiebbaren Eisenkern angeordnet. Dieser Eisenübertrager wirkt als zeitbestimmendes Glied des Multivibrators. Ein besonderer Vorteil dieser Anordnung ist ihre Robustheit, denn der ver

Kraftstoff einspritz anlage

Zusatz zum Patent: 1121407

Anmelder:

Robert Bosch G. m. b. H.,

Stuttgart, Breitscheidstr. 4

Als Erfinder benannt:

Dr.-Ing. Hermann Scholl, Stuttgart

schiebbare Eisenkern wird, im Gegensatz zu einem verstellbaren Widerstand, im rauben Kraftfahrzeugbetrieb so gut wie gar nicht abgenutzt. Auch kann man, besonders bei Anordnungen mit Transistoren, mit induktiven Gliedern wesentlich größere Impulsdauern erzielen als mit kapazitiven Gliedern.

Solche Übertrager mit verschiebbarem Eisenkern bzw. veränderbarem magnetischem Widerstand haben jedoch den Nachteil, daß es schwierig ist, den Zusammenhang zwischen der mechanischen Veränderung des magnetischen Kreises und dem jeweiligen Induktivitätswert, im folgenden Übertragerkennlinie genannt, in die gewünschte Form zu bringen. Inhomogenität der Werkstoffe, Fertigungstoleranzen, Strukturänderungen der Schnittkanten beim Stanzen sind unvermeidliche Fehlerquellen und machen einen späteren Abgleich unumgänglich, damit der gewünschte Zusammenhang zwischen der mechanischen Veränderung des magnetischen Kreises und dem Ausgangswert der Einspritzanlage, im folgenden Gerätekennlinie genannt, hergestellt wird. Ein solcher Abgleich macht schon in der Serienfertigung gewisse Schwierigkeiten, da er bei magnetischen Kreisen meist nur iterativ, d. h. in mehreren Schritten erreicht werden kann. Er wird aber vor allem dann problematisch, wenn er von einer dafür nicht eingerichteten Reparaturwerkstatt ausgeführt werden soll.

Außerdem kommen für die bekannte Anlage nur Übertrager mit geschichteten Magnetblechen in Frage, da nur sie die gewünschten Abgleichsmöglich-

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keiten der Übertragerkennlinie bieten. Andererseits kann ein mechanischer Schalter sein; es ist jedoch wäre die Verwendung von gepreßten Kernen sehr besonders vorteilhaft, ihn als Schalttransistor auszuerwünscht, da sie leicht den erforderlichen Formen bilden und seine Steuerelektrode über einen Kondenangepaßt werden können und billig herzustellen sator mit der Ausgangselektrode des Ausgangssind. 5 transistors und über einen Widerstand mit der Aus-

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, gangselektrode des Eingangstransistors zu verbinden, die Gerätekennlinie auf elektronischem Weg zu ver- um so durch diesen Widerstand und durch diesen ändern, um einen Abgleich der Übertragerkennlinie Kondensator ein Zeitglied zu bilden. Der Schaltteilweise oder ganz zu ersparen. Eine weitere Auf- transistor wird dann jeweils erst in einem bestimmgabe der Erfindung ist es, die Herstellung des Über- io ten zeitlichen Abstand nach dem Eintreffen eines tragers zu verbilligen. Weiter ist es eine Aufgabe der Spannungsimpulses am monostabilen Multivibrator Erfindung, eine Kraftstoffeinspritzanlage zu schaffen, leitend,
die einfach im Aufbau und billig herzustellen ist. Schließlich wird eine solche Anlage besonders

Erfindungsgemäß wird dies bei der eingangs ge- einfach und billig in der Herstellung, wenn ein Eisennannten Kraftstoffeinspritzanlage dadurch erreicht, 15 übertrager mit einem mindestens teilweise aus daß eine Einrichtung zum zur Drehzahl der Brenn- Ferriten aufgebauten magnetischen Kreis vorkraftmaschine synchronen periodischen Ändern des gesehen ist. Eine solche Lösung wird erst durch die Vorspannungspotentials vorgesehen ist. vorliegende Erfindung ermöglicht.

Je nach der erforderlichen Änderung der Geräte- Weitere Einzelheiten und zweckmäßige Weiterkennlinie, die im wesentlichen von der Bauart des ao bildungen sind nachstehend an Hand ernes in der Übertragers und dem nachzubildenden Kennlinien- Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher feld der Brennkraftmaschine abhängt, sind verschie- beschrieben und erläutert. Es zeigt
dene Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Lösung F i g. 1 ein Schaltbild der Kraftstoffeinspritzmöglich, die jeweils den gegebenen Verhältnissen anlage,

angepaßt werden müssen, wie das im folgenden noch 25 Fig. 2 ein in der Einspritzanlage nach Fig. 1

näher erläutert wird. verwendetes Einspritzventil im Schnitt,

So kann man mit Vorteil in der Kraftstoffeinspritz- F i g. 3 ein Schaubild zur Erklärung der Wirkungsanlage eine Schalteinrichtung vorsehen, die eine weise der Anlage nach Fig. 1,
Änderung des Vorspannungspotentials oberhalb F i g. 4 ein Schaltbild eines ersten Zusatzgerätes einer bestimmten Drehzahl der Brennkraftmaschine 30 zur elektronischen Verlängerung der Einspritzdauer verhindert. In diesem Fall wird die Gerätekennlinie bei niedrigem Vakuum im Ansaugrohr,
nur unterhalb dieser Drehzahl verändert. F i g. 5 ein Schaltbild eines zweiten Zusatzgerätes

Weiterhin ist es in bestimmten Fällen vorteilhaft, zur etwa proportionalen Verkürzung aller Einspritzeine Schalteinrichtung vorzusehen, die eine Ände- dauern,

rung des Vorspannungspotentials in einem bestimm- 35 Fig. 6 ein Schaltbild eines dritten Zusatzgerätes, ten zeitlichen Abstand nach dem Eintreffen eines bei dem die Einspritzdauer mit abnehmendem Vaabhängig von der Drehzahl der Brennkraftmaschine kuum zunächst gegenüber dem Zustand ohne Zusatzhervorgerufenen Spannungsimpulses bewirkt. Eine gerät verkürzt und dann bei weiter abnehmendem solche Schalteinrichtung wird zweckmäßigerweise Vakuum wieder verlängert wird,
als elektronischer Schalter mit einem elektronischen 40 F i g. 7 ein Schaltbild eines vierten Zusatzgerätes, Zeitglied aufgebaut. bei dem die Einspritzdauer mit abnehmendem

Beide Schalteinrichtungen geben die Möglichkeit, Vakuum zunächst gegenüber dem Zustand ohne

die Gerätekennlinie auf einfache Weise zu beeinflus- Zusatzgerät verlängert und dann bei weiter ab-

sen. In zweckmäßiger Weise werden sie von den nehmendem Vakuum wieder verkürzt wird,

Zündimpulsen der Zündanlage gesteuert. 45 F i g. 8 ein Schaubild, das den Verlauf der Steuer-

Bei einer Einspritzanlage mit einem Ausgangs- spannung U_s, d. h. des Vorspannungspotentials am

transistor, in dessen Emitter-Kollektor-Strecke eine Eingang des Multivibrators, für verschiedene Zusatz-

erste Spule des Eisenübertragers liegt, und einem gerate darstellt,

Eingangstransistor, an dessen Steuerelektrode der F i g. 9 ein Schaubild zur Erklärung der Wirkungseine Anschluß einer von einem Widerstand über- 50 weise des Zusatzgerätes nach F i g. 4,
brückten zweiten Spule des Eisenübertragers liegt, F i g. 10 ein Schaubild mit Meßergebnissen von während der andere Anschluß mit einem die Vor- einer erfindungsgemäßen Anordnung,
spannung der Steuerelektrode bestimmenden Span- Die Kraftstoffeinspritzanlage nach F i g. 1 ist zum nungsteiler verbunden ist, ergibt sich eine einfache Betrieb einer sechszylindrischen Brennkraftmaschine Lösung dadurch, daß mindestens zu einem Teil- 55 10 bestimmt, deren Zündkerzen 11 an eine nicht widerstand dieses Spannungsteilers ein elektrischer dargestellte Hochspannungszündanlage angeschlos-Energiespeicher parallel geschaltet ist und daß Mit- sen sind. In unmittelbarer Nähe der nicht dargestelltel vorgesehen sind, um die Energie in diesem ten Einlaßventile der Brennkraftmaschine 10 sitzen Energiespeicher drehzahlabhängig zu erhöhen und auf den zu den einzelnen Zylindern führenden Verzu vermindern. 60 zweigungsstutzen eines Ansaugrohres 20 elektro-

Eine solche Einrichtung gestattet es auf sehr ein- magnetisch betätigbare Einspritzventile 21, denen

fache Weise, das Vorspannungspotential periodisch jeweils über eine der bei 22 angedeuteten Kraftstoff-

ZU verändern. In vorteilhafter Weise wird sie weiter leitungen aus einem Verteiler 23 Kraftstoff zugeführt

so ausgebildet, daß der Energiespeicher ein Konden- wird, der durch eine mit der Kurbelwelle 19 der

sator ist und daß parallel zum Kondensator eine 65 Brennkraftmaschine gekuppelte Pumpe 24 auf an-

Serienschaltung eines Entladewiderstandes und eines nähernd gleichbleibendem Druck gehalten wird,

in Abhängigkeit von der Drehzahl der Brennkraft- Jedes der in Fig. 2 im Schnitt näher dargestellten

maschine gesteuerten Schalters liegt. Dieser Schalter Einspritzventile 21 enthält in seinem aus magnetisier-

barem Werkstoff hergestellten Gehäuse 25 eine Magnetisierungswicklung 26, die den feststehenden Eisenkern 27 und den beweglichen, die Düsennadel 28 tragenden Anker 29 umgibt. Eines der Enden der Wicklung 26 ist durch nicht dargestellte Mittel mit dem Gehäuse 25 elektrisch leitend verbunden, während das andere Ende jeder der Wicklungen 26 über Anschlußleitungen 30 mit einem von sechs Widerständen 31 verbunden ist. Diese sind zusammen an den Kollektor eines Leistungstransistors 32 angeschlossen, der zu einem im folgenden näher beschriebenen elektronischen Regel- und Steuergerät gehört.

Das Regel- und Steuergerät enthält außer dem Leistungstransistor 32 drei pnp-Transistoren 34, 35, 36; von diesen dient der Transistor 34 zusammen mit weiter unten näher angegebenen Bauteilen 55 bis 61 als Impulsformerstufe, während die Transistoren 35 und 36 zu einem monostabilen Multivibrator gehören und mit einem Eisenübertrager 37 zusammenarbeiten, dessen magnetischer Widerstand in Abhängigkeit vom Unterdruck im Ansaugrohr 20 der Brennkraftmaschine 10 veränderbar ist. Der Eisenübertrager 37 hat eine Primärwicklung 39, eine Sekundärwicklung 40 und einen bei 41 angedeuteten verstellbaren Anker; dieser sitzt an einer Stellstange 42, die mit der nicht dargestellten Membran einer Unterdruckdose 43 so verbunden ist, daß die Hauptinduktivität des Übertragers 37 bei abnehmendem absolutem Druck, d. h. steigendem Vakuum, im Ansaugrohr 20 abnimmt. Die Druckdose 43 ist mit ihrer Saugseite an den Ansaugkanal 20 unmittelbar hinter der mit einem Fußhebel 45 verstellbaren Drosselklappe 46 der Brennkraftmaschine 10 angeschlossen und hebt mit steigendem Unterdruck den Anker 41 in der mit einem Pfeil gekennzeichneten Richtung an.

Die Sekundärwicklung 40, die mit der Primärwicklung 39 auf dem gleichen Eisenkern sitzt, ist mit einem ihrer Wicklungsenden an die Basis des Transistors 35 und an ein Ende eines Widerstandes 47 angeschlossen, während das andere Wicklungsende zusammen mit dem Widerstand 47 an einem Schleifer 50 eines Potentiometers 51 liegt. Dieses liegt einerseits an einer gemeinsamen Plusleitung 52 des Regelgeräts und andererseits an einer für das Regelgerät gemeinsamen Minusleitung 53, die beide an die Klemmen einer Batterie 54 angeschlossen sind, deren Minusklemme mit Masse verbunden ist. Das Potential der Plusleitung 52 dient als Referenzpotential O. Die Batteriespannung kann beispielsweise 12 V betragen.

Die Transistoren 32, 34, 35, 36 liegen mit ihren Emittern unmittelbar an der Plusleitung 52. Der Kollektor des Transistors 34 ist über einen Kollektorwiderstand 55 mit der Minusleitung 53 und über einen Kondensator 56 mit der Basis des Transistors 35 verbunden. Die Basis des Transistors 34 liegt über einen Widerstand 57 an der Plusleitung 52 und ist mit der Anode einer Diode 58 verbunden, deren Kathode über einen Widerstand 59 mit der Plusleitung 52 sowie mit der einen Elektrode eines Kondensators 60 in Verbindung steht. Die andere Elektrode des Kondensators 60 liegt über einen Widerstand

61 an der Plusleitung 52 und ist mit einem Schaltarm

62 eines Schalters verbunden, der durch einen zweihöckrigen, mit der Kurbelwelle 19 der Brennkraftmaschine 10 gekuppelten Nocken 63 bei jeder Kurbelwellenumdrehung zweimal geschlossen wird. Der feststehende Kontakt 64 dieses Schalters ist mit der Minusleitung 53 verbunden.

Der Kollektor des Transistors 35 ist über einen Kollektorwiderstand 67 mit der Minusleitung 53 und über einen Widerstand 68 mit der Basis des Transistors 36 verbunden, die ihrerseits über einen Widerstand 69 an der Plusleitung 52 liegt. Der Kollektor des Transistors 36 steht über einen Kollektorwiderstand 70 und die damit in Serie geschaltete Primärwicklung 39 mit der Minusleitung 53 und über eine Leitung 72 mit dem Eingang eines Verstärkers 73 in Verbindung. Der Schleifer 50 des Potentiometers 51 ist über eine Steuerleitung 77 mit dem Widerstand 47 und einer Anschlußklemme 80 verbunden. Eine Leitung 78 verbindet den Ausgang des Verstärkers 73 mit der Basis des Leistungstransistors 32.

Ein Zusatzgerät 71 zur elektronischen Korrektur der Gerätekennlinie steht über Klemmen 74, 75, 76 mit dem Multivibratorkreis in Verbindung. Die Klemme 74 ist an den Kollektor des Transistors 35, die Klemme 75 an den Kollektor des Transistors 36 und die Klemme 76 an den Schleifer 50 angeschlossen. Das Zusatzgerät 71 ist je nach der Art der gewünschten Kennlinienkorrektur verschieden ausgebildet. Die F i g. 4 bis 7 zeigen dem jeweils vorliegenden Problem angepaßte Ausführungsformen des Zusatzgeräts 71.

Im folgenden wird zunächst die Wirkungsweise des Ausführungsbeispiels nach F i g. 1 ohne das Zusatzgerät 71 beschrieben.

Solange sich der Schaltarm 62 in der dargestellten Offenstellung befindet, ist der Transistor 34 gesperrt, da seine Basis das Potential der Plusleitung 52 hat. Sobald der Nocken 63 den Schaltarm 62 gegen den feststehenden Kontakt 64 legt, kann über die Emitter-Basis-Strecke des Transistors 34 und die Diode 58 zum Kondensator 60, der wie ein Kurzschluß wirkt, ein Steuerstrom von der Plusleitung 52 zur Minusleitung 53 fließen, der die Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors 34 stromleitend macht. Der dann einsetzende Kollektorstrom des Transistors 34 erzeugt am Kollektorwiderstand 55 einen Spannungsabfall, d. h., das Kollektorpotential des Transistors 34 wird sprunghaft positiver. Dieser Potentialsprung, der durch den Spannungsimpuls 79 in F i g. 1 angedeutet ist, wird über den Koppelkondensator 56 auf die Basis des Transistors 35 übertragen.

Im stabilen Zustand der Schaltung ist der Transistor 35 leitend und der Transistor 36 gesperrt. Dies wird dadurch erreicht, daß die negative Steuerspannung U₅, die beispielsweise zwischen einer Anschlußklemme 80 am Widerstand 47 und der Plusleitung 52 gemessen werden kann, am Potentiometer 51 so hoch eingestellt wird, daß der Transistor 35 über den Widerstand 47 völlig durchgesteuert ist, d. h., daß die Basis des Transistors 35 die Spannung U_BE0 hat und an dem Widerstand 47 durch den Basisstrom ein entsprechender Spannungsabfall entsteht (Fig. 3). Gelangt nun über den Koppelkondensator 56 ein positiver Auslöseimpuls 79 auf die Basis des Transistors 35, so wird dieser gesperrt. Das Potential seines Kollektors wird stark negativ und macht auch den mit seiner Basis über den Widerstand 68 angeschlossenen Transistor 36 leitend. Der Transistor 36 führt dann einen Kollektorstrom, der in der Primärwicklung 39 des Eisenübertragers 37 exponentiell mit einer von der Hauptinduktivität des Eisenübertragers 37 abhängigen Zeitkonstanten ansteigt und in

der Sekundärwicklung 40 einen entsprechenden, exponentiell abklingenden Spannungssprung der Anfangshöhe Δ u erzeugt, der den Transistor 35 für eine bestimmte Dauer, die sogenannte Impulsdauer, sperrt. Diese Impulsdauer ist direkt proportional der genannten Zeitkonstanten, welche ihrerseits der Hauptinduktivität des Eisenübertragers 37 proportional ist. Es besteht somit Proportionalität zwischen der Hauptinduktivität des Eisenübertragers 37 und der Impulsdauer. Dieser Zusammenhang ist in Fig. 3 näher dargestellt, wo der zeitliche Verlauf der Basis-Emitter-Spannung u_BE des Transistors 35 über der Zeit t für drei verschiedene Zeitkonstanten dargestellt ist. Im Ruhezustand ist u_BE etwa gleich der Diffusionsspannung U_BE0 der Basis-Emitter-Diode des Transistors 35. Die Differenz zwischen U_BE0 und der Steuerspannung U_s ist gleich dem durch den Basisstrom am Widerstand 47 hervorgerufenen Spannungsabfall.

Der in der Sekundärwicklung 40 hervorgerufene Spannungssprung Au klingt exponentiell ab. Die Asymptote dieser Exponentialfunktion ist die Steuerspannung U_s, die in F i g. 3 als konstant dargestellt wurde. Der Verlauf von u_BE ist für drei verschiedene Zeitkonstanten dargestellt: eine kleine Zeitkonstante entsprechend einer kleinen Hauptinduktivität, d. h. hohem Vakuum im Ansaugrohr 20 ergibt den mit 81 bezeichneten durchgezogenen Kurvenverlauf und eine Impulsdauer T₁; eine größere, bei sinkendem Vakuum sich einstellende Hauptinduktivität ergibt den mit 82 bezeichneten, strichpunktiert gezeichneten Kurvenverlauf und eine Impulsdauer T₂; eine noch größere Hauptinduktivität ergibt den gestrichelt gezeichneten Kurvenverlauf 83 und eine Impulsdauer T₃. Wenn die Basis-Emitter-Spannung u_BE wieder auf die Höhe der Diffusionsspannung U_BE0 herabgesunken ist, wird der Transistor 35 wieder leitend, und der Transistor 36 wird durch das dadurch positiver gewordene Kollektorpotential des Transistors 35 wieder in seinen nichtleitenden Zustand gesteuert.

In dem in F i g. 3 dargestellten Beispiel gilt für die Zeitkonstanten ein Verhältnis von 1:2:3. Dasselbe Verhältnis gilt infolge des linearen Zusammenhangs für die Impulsdauer T₁, T₂ und T₃.

Die Potentialänderung des Kollektors des Transistors 36 ins Positive, deren Dauer gleich der jeweiligen Impulsdauer ist, wird über die Leitung 72 dem Verstärker 73 zugeführt und von diesem verstärkt. Der Verstärker 73 steuert über die Leitung 78 den Leistungstransistor 32 so aus, daß die Wicklungen 26 der Einspritzventile 21 über die Widerstände 31 und die Anschlußleitungen 30 jeweils so lange erregt werden und die Düsennadeln 28 in ihre Öffnungsstelle bringen, wie der Transistor 36 leitend ist. Die sechs Zylinder erhalten dadurch eine Kraftstoffmenge, die der Impulsdauer T direkt proportional ist. Bei Bedarf kann auch eine andere Steuerung der Einspritzventile vorgesehen werden, etwa in der Art, daß zur gleichen Zeit jeweils nur drei Einspritzventile betätigt werden. Eine solche Schaltung ist im Hauptpatent dargestellt.

F i g. 4 zeigt die Schaltung eines Zusatzgeräts, mit dem Impulsdauern T, die größer sind als eine einstellbare Impulsdauer T_v (F i g. 9), verlängert werden.

Das Zusatzgerät nach F i g. 4 besteht aus einem pnp-Transistor 84, dessen Emitter am Potential der Plusleitung 52 liegt, während seine Basis über eine Kapazität 85 mit der Klemme 75 und über einen Widerstand 86 mit der Klemme 74 verbunden ist und sein Kollektor über einen Kollektorwiderstand 87 an der Klemme 76 liegt. Zwischen der Klemme 76 und der Plusleitung 52 liegt ein Ladekondensator 88.
Das Zusatzgerät nach F i g. 4 arbeitet wie folgt: In der Ruhelage des Multivibrators (Transistor 35 leitend, Transistor 36 gesperrt) wird die Kapazität 85 auf die Spannung der Batterie 54 aufgeladen, da die eine ihrer beiden Elektroden über den Widerstand

ίο 86 und den stromleitenden Transistor 35 am Potential der Plusleitung 52 liegt, während ihre andere Elektrode über den Kollektorwiderstand 70 und die Primärwicklung 39 am Potential der Minusleitung 53 liegt, da der Transistor 36 gesperrt ist.

Wenn nun der Multivibrator kippt, d. h. der Transistor 36 leitend und der Transistor 35 gesperrt wird, erhält die Basis des Transistors 84 über die Kapazität 85 einen positiven Spannungsimpuls, da ja der Kollektor des Transistors 36 positiver wird. Dadurch wird

ao der bisher gesperrte Transistor 84 weiterhin so lange gesperrt gehalten, bis sich die Kapazität 85 über den Widerstand 86 so weit entladen hat, daß die Basis des Transistors 84 genügend negativ geworden ist und dieser Transistor leitet. Diese Entladezeit der Kapazität ist in F i g. 9 mit T_v bezeichnet.

Solange der Transistor 84 gesperrt ist, bleibt die Spannung U_s (F i g. 9) an der Klemme 76 konstant und wird von der Einstellung des Potentiometers 51 und dem Basisstrom des Transistors 35 bestimmt.

Der Ladestromkreis 88 wird während dieser Zeit auf diese Spannung ?7_S aufgeladen.

Wird jetzt nach Ablauf der Verzögerungszeit T_v der Transistor 84 leitend, dann wird der Ladekondensator 88 über den Kollektorwiderstand 87 und die Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors 84 entladen, und die Steuerspannung U_s steigt von diesem Zeitpunkt an gegen positivere Werte an, wie das in F i g. 9 dargestellt ist. Dieser Anstieg folgt einer Exponentialfunktion, deren Anfangsbereich mit guter Näherung als linear angenommen werden kann.

Da die Steuerspannung U_s die Asymptote der exponentiell abklingenden Basis-Emitter-Spannung u_EB ist, weisen diejenigen Kurven einen Knick auf, die einer Impulsdauer T entsprechen, welche größer als T_v ist. Dies ist in F i g. 9 für die Kurve 83' dargestellt, die einen Unstetigkeitspunkt 91 hat, der dem Einschaltzeitpunkt des Transistors 84 entspricht und den Übergang zu einem flacheren Verlauf der Kurve 83' kennzeichnet. Die Kurven 81' und 82' entsprechen dagegen den Kurven 81 und 82 in Fig. 3. Entsprechend wird auch die Impulsdauer T₃ in Fig. 9 länger als die entsprechende Impulsdauer T₃ in F i g. 3: Während sich in F i g. 3 T₁: T₂: T₃ verhielten wie 1: 2 : 3, gilt in F i g. 9 ein Verhältnis T₁ : T₂ : T₃' wie 1:2: 3,75. Es besteht also keine Proportionalität mehr zwischen der Größe der Hauptinduktivität und der Impulsdauer T, jedoch nur für Impulsdauern, die größer sind als die Verzögerungszeit T_v. Bei kürzeren Impulsdauern wird nämlich der Transistor 84 gar nicht leitend, so daß sich die gleiche Arbeitsweise wie bei der in den F i g. 1 und 3 beschriebenen Anordnung ergibt.

Die Verzögerungszeit T_v kann mit der Kapazität 85 und dem Widerstand 86 beliebig eingestellt werden. Macht man die Kapazität 85 zu Null, dann wird auch die Verzögerungszeit T_v zu Null, und man erhält den in F i g. 8 mit 92 bezeichneten Verlauf der Steuerspannung U_s.

Fig. 10 zeigt den Verlauf der Impulsdauer T in Abhängigkeit von der Verschiebung d (in Millimetern) des verstellbaren Ankers 41. Die Verschiebung 0 mm entspricht dabei dem niedersten Vakuum und die Verschiebung 15 mm dem höchsten Vakuum im Ansaugrohr 20. Dabei zeigt Kurve 93 den Verlauf der Impulszeit T als Funktion der Verschiebung d für eine Anordnung nach F i g. 1 ohne Zusatzgerät 71. Kurve 94 zeigt entsprechend den Verlauf für eine Anordnung nach F i g. 1 mit Zusatzgerät nach F i g. 4. Bis zum Knickpunkt 95 bei der Zeit T_v fallen die Kurven 93 und 94 zusammen. Die Kurve 96 zeigt den Verlauf für die Anordnung nach F i g. 1 mit Zusatzgerät nach F i g. 4, bei der die Kapazität 85 den Wert Null hat. Gegenüber der Kurve 93 mit einer größten Variation der Impulsdauern im Verhältnis 1:3,5 erhält man für die Kurve 96 eine größte Variation im Verhältnis 1:4,2. Solche Anordnungen sind also besonders dort angezeigt, wo mit der Verschiebung des Ankers 41 keine ausreichende Veränderung der Hauptinduktivität des Eisenübertragers 37 erzielt werden kann oder wo diese Änderung nicht die gewünschte Abhängigkeit von der Verschiebung d hat.

F i g. 5 zeigt einen anderen Schaltungszusatz, der dann Verwendung findet, wenn die Verschiebung des Ankers 41 eine zu große Veränderung der Hauptinduktivität des Eisenübertragers 37 bewirkt. In F i g. 5 ist die Anordnung nach F i g. 1 der Klarheit wegen teilweise nochmals dargestellt. Zwischen den Klemmen 74 und 76 liegt ein Widerstand 99, und zwischen der Klemme 76 und der Plusleitung 52 liegt ein Kondensator 100. Außerdem ist eine Diode 101 vorgesehen, deren Kathode mit der Klemme 80 und deren Anode mit dem Kollektor des Transistors 35 verbunden ist. Die Diode 101 ist als Siliziumdiode oder Zenerdiode ausgebildet, so daß nur ein sehr geringer Strom durch sie fließt, wenn Basis und Kollektor des Transistors 35 das gleiche Potential haben. Ihre Knick- bzw. Zenerspannung wird größer gewählt als der Spannungsabfall am Basiswiderstand 47.

Die Anordnung nach F i g. 5 arbeitet wie folgt: Im Ruhezustand des Multivibrators ist der Transistor 35 leitend, und da die Serienschaltung aus dem Widerstand 99 und dem Kondensator 100 parallel zur Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors 35 liegt, kann sich am Kondensator 100 nur die durch die Stellung des Potentiometers 51 bestimmte Steuerspannung Z7_S ausbilden.

Kommt jetzt ein positiver Impuls 79 an die Basis des Transistors 35, so wird dieser gesperrt, und der Transistor 36 wird leitend. Dabei macht das Kollektorpotential des Transistors 35 einen Sprung ins Negative, und dementsprechend fließt dann über den Kollektorwiderstand 67 und den Widerstand 99 ein Ladestrom zum Kondensator 100, wodurch sich die Ladespannung an ihm erhöht, d. h., das Potential der Klemme 76 und damit auch das Basispotential des Transistors 35 wird negativer. Diese Veränderung des Basispotentials erfolgt nach einer e-Funktion, deren Anfangsbereich mit guter Näherung als linear angesehen werden kann.

Dadurch, daß das Basispotential negativer wird, tritt der umgekehrte Effekt ein, wie er oben bei Fig. 9 beschrieben wurde: Die Impulsdauern werden kürzer, und zwar werden die kurzen Impulsdauern relativ nur wenig beeinflußt, während sich bei den langen Impulsdauern ein merklicher Unterschied ergibt.

Nach dem Ende des Impulses kippt der Multivibrator wieder in seine stabile Lage zurück, wobei der Transistor 35 wieder leitend wird. Um sicherzustellen, daß der Kondensator 100 auch dann bis zum nächsten Impuls 79 wieder entladen wird, wenn die Impulsfolge sehr kurz ist (hohe Motordrehzahl), ist die Diode 101 vorgesehen, die einen Entladekreis für

ίο den Kondensator 100 bildet. Dieser Entladekreis führt vom Kondensator 100 über die Diode 101 und die Emitter-Kollektor-Strecke des leitenden Transistors 35. Der Widerstand 99 wird also in diesem Fall von der Diode 101 überbrückt. Die gleiche An-Ordnung kann auch beim Zusatzgerät nach F i g. 6 verwendet werden.

Die Kurve 102 in Fig. 8 zeigt den Verlauf der Steuerspannung f/_s für die Anordnung nach F i g. 5, und die Kurve 103 in Fig. 10 zeigt die entsprechende Variation der Impulsdauer, die hier mit 1:2,9 gemessen wurde, also sehr klein ist.

Fig. 6 zeigt eine weitere Variante des Zusatzgeräts 71 in Fig. 1.
Die Basis eines pnp-Transistors 106 ist über einen Kondensator 107 mit der Klemme 75 und über einen Widerstand 108 mit der Minusleitung 53 verbunden. Der Emitter des Transistors 106 liegt an der Plusleitung 52; sein Kollektor ist über einen Kollektorwiderstand 109 mit der Minusleitung 53 und über einen Widerstand 110 mit der Klemme 76 verbunden, zwischen der und der Plusleitung 52 ein Kondensator 111 liegt.

Die Anordnung nach F i g. 1 mit einem Zusatzgerät nach F i g. 6 arbeitet wie folgt: Im Ruhezustand sind die Transistoren 35 und 106 leitend, d. h., der Kondensator 111 ist auf die am Potentiometer 51 eingestellte Steuerspannung Ü7_S aufgeladen. Kommt jetzt ein positiver Impuls 79 an die Basis des Transistors 35, so wird dieser gesperrt, und der Transistor 36 wird leitend, so daß dessen Kollektorpotential positiver wird. Dieser Potentialsprung wird über den Kondensator 107 auf die Basis des Transistors 106 übertragen und sperrt diesen, so daß sein Kollektorpotential stark negativ wird und ein Ladestrom durch den Kollektorwiderstand 109 und den Widerstand 110 fließt und den Kondensator 111 auflädt. Das Potential der Klemme 76 und damit das Basispotential des Transistors 35 wird daher zunächst negativer, d. h., bei kurzen Impulsdauern T tritt der bei F i g. 5 beschriebene Effekt ein, und die Impulsdauern T werden kürzer.

Wenn sich nach einer Verzögerungszeit T_v der Kondensator 107 über den Widerstand 108 genügend entladen hat, wird der Transistor 106 wieder leitend und entlädt nun über seine Emitter-Kollektor-Strecke und den Widerstand 110 den Kondensator 111, d. h., das Potential der Klemme 76 und damit das Basispotential des Transistors 35 wird wieder positiver. Man erhält dann den bei Fig. 4 beschriebenen Effekt, jedoch erst bei Impulsdauern T, die langer dauern als T_v.

F i g. 8 zeigt in Kurve 114 den Verlauf der Steuerspannung U_s für diese Anordnung, und Fig. 10 zeigt in Kurve 115 die Abhängigkeit der Impulszeit T von der Verschiebung d des Ankers 41. Die Kurve 115 hat für die Zeit T_v einen Unstetigkeitspunkt 116. Bei kleinen Impulsdauern entspricht ihr Verlauf im wesentlichen dem der Kurve 103.

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F i g. 7 zeigt die Schaltung eines weiteren Zusatzgeräts 71 zur Verwendung im Zusammenhang mit der Anordnung nach Fig. 1.·

Das Zusatzgerät hat zwei pnp-Transistoren 119, 120, deren Emitter jeweils an die Plusleitung 52 angeschlossen sind. Die Basis des Transistors 119 ist über einen Kondensator 121 mit der Klemme 75 und über einen Widerstand 122 mit der Minusleitung 53 verbunden, indes sein Kollektor über einen Kollektorwiderstand 123 an der Minusleitung 53 liegt und über einen Widerstand 124 mit der Basis des Transistors 120 verbunden ist, die ihrerseits über einen Widerstand 125 an der Plusleitung 52 liegt. Vom Kollektor des Transistors 120 führt ein Kollektorwiderstand 126 zur Minusleitung 53 und ein Widerstand 127 zur Klemme 76. Zwischen der Klemme 76 und der Plusleiturig 52 liegt ein Kondensator 128.

Die Anordnung nach F i g. 1 mit dem Zusatzgerät nach Fig. 7 arbeitet wie folgt: Der Transistor 119 und die i?C-Kombination 122, 121 dienen als Ver- ao zögerungsglied, während der Transistor 120 als Umkehrstufe dient, so daß die Funktion des Zusatzgeräts nach F i g. 6 umgekehrt wird. Im Ruhezustand des Multivibrators ist der Transistor 119 leitend. Wenn der Multivibrator in seinen instabilen Zustand kommt, also ein Einspritzimpuls an die Einspritzventile 21 gegeben wird, wird der Transistor 119 so lange gesperrt, bis sich der Kondensator 121 über den Widerstand 122 genügend entladen hat.

Während der Transistor 119 gesperrt ist, wird der vorher gesperrte Transistor 120 durch das negative Kollektorpotential des Transistors 119 leitend und entlädt den vorher auf eine bestimmte negative Steuerspannung U_s aufgeladenen Kondensator 128 über den Widerstand 127. Dadurch wird zunächst das Potential der Klemme 76 positiver, wie das in Kurve 129 in F i g. 8 dargestellt ist. Das hat bei kleinen Impulsdauern T eine relative Verlängerung der Impulsdauer gegenüber dem Zustand ohne Zusatzgerät zur Folge. F i g. 10 zeigt dies bei Kurve 130, die zunächst — bis zur Impulsdauer T_v — einen ähnlichen Verlauf hat wie Kurve 96.

Nach der Verzögerungszeit T_v wird der Transistor 119 wieder leitend, Transistor 120 wird entsprechend gesperrt und Kondensator 128 kann sich wieder auf eine höhere Spannung aufladen, so daß das Potential der Klemme 76 wieder negativer wird, wie das bei Kurve 129 in F i g. 8 dargestellt ist. Die Kurve 130 hat entsprechend einen Knickpunkt 131 für die Impulsdauer T_v.

Die dargestellten und beschriebenen Zusatzgeräte zeigen einfache Möglichkeiten, wie man mit geringem Aufwand die Gerätekennlinie verändern kann, ohne die Ubertragerkennlinie modifizieren zu müssen. Aus den in Fig. 10 dargestellten Meßergebnissen wird auch sehr deutlich, wie mit den angegebenen Zusatzgeräten eine große Anzahl von Korrekturmöglichkeiten gegeben ist, die es z. B. erlauben, ein einziges Gerät zusammen mit Druckmeßdosen und Übertragern verschiedener Typen oder Fabrikate zu verwenden, indem man alle notwendigen Teile in die Bestückung aufnimmt und nur jeweils die benötigten Verbindungen durch Schraub- und Lötverbindungen herstellt. Auch kann der Konstrukteur je nach dem vorliegenden Problem das geeignete Zusatzgerät auswählen, das für den Anwendungsfall die besten Korrekturmöglichkeiten bietet. In vielen Fällen genügen auch kleinere Übertrager, besonders Übertrager mit einem magnetischen Kreis aus Ferritkernen.

Selbstverständlich sind weitere Varianten möglich, so wird es bei hochtourigen Maschinen zweckmäßig sein, bei allen Zusatzgeräten ähnliche Anordnungen vorzusehen wie die Diode 101 beim Zusatzgerät nach Fig. 5 oder 6, um zu garantieren, daß beim Eintreffen des nächsten Impulses 79 die Steuerspannung U_s wieder auf ihren Anfangswert zurückgeführt ist.

Selbstverständlich können bei den beschriebenen Anordnungen auch npn-Transistoren verwendet werden, wenn man die Polarität entsprechend ändert.

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Kraftstoffeinspritzanlage für Brennkraftmaschinen, insbesondere zur Einspritzung des Kraftstoffs in das Ansaugrohr der Brennkraftmaschine, mit wenigstens einem elektromagnetisch betätigten Einspritzventil und einer zur Steuerung des Einspritzventils dienenden elektronischen Steuer- und Regelvorrichtung, die wenigstens einen monostabilen Multivibrator enthält, in dessen einem Rückkopplungszweig als zeitbestimmendes Element ein Eisenübertrager mit in Abhängigkeit vom Unterdruck im Ansaugrohr veränderbarem magnetischem Widerstand angeordnet ist, wobei dem mit einem Vorspannungspotential versehenen Eingang des Multivibrators drehzahlabhängig hervorgerufene Spannungsimpulse überlagert werden, nach Patent 1121407, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (71) zum zur Drehzahl der Brennkraftmaschine (10) synchronen periodischen Ändern des Vorspannungspotentials (I7_S) vorgesehen ist.

2. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Schalteinrichtung (71, 84 bis 88), die eine Änderung des Vorspannungspotentials (U₅) jeweils erst in einem bestimmten zeitlichen Abstand nach dem Eintreffen eines abhängig von der Drehzahl der Brennkraftmaschine hervorgerufenen Spannungsimpulses (79) bewirkt.

3. Kraftstoff einspritzanlage nach einem der Ansprüche 1 oder 2, mit einem Ausgangstransistor, in dessen Emitter-Kollektor-Strecke eine erste Spule des Eisenübertragers liegt und einem Eingangstransistor, an dessen Steuerelektrode der eine Anschluß einer von einem Widerstand überbrückten zweiten Spule des Eisenübertragers liegt, während der andere Anschluß mit einem die Vorspannung der Steuerelektrode bestimmenden Spannungsteiler verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zu einem Teilwiderstand dieses Spannungsteilers (51) ein elektrischer Energiespeicher — Kondensator — parallel geschaltet ist und daß Mittel vorgesehen sind, um die Energie in diesem Energiespeicher drehzahlabhängig zu erhöhen und/oder zu vermindern.

4. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Energiespeicher als Kondensator (88, 100, 11, 128) ausgebildet ist und daß parallel zu ihm eine Serienschaltung eines Entladewiderstandes (87, 99,110,127) und eines in Abhängigkeit von der Drehzahl der Brennkraftmaschine (10) gesteuerten Schalters (84, 35, 106, 120) liegt.

5. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (84, 35, 106, 120) als Schalttransistor ausgebildet ist.

6. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerelektrode des Schalttransistors (84) über einen Kondensator (85) mit der Ausgangselektrode des Ausgangstransistors (36) und über einen Widerstand (86) mit der Ausgangselektrode des Eingangstransistors (35) verbunden ist.

7. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Diode (101) vorgesehen ist, deren Anode an die Ausgangselektrode des Eingangstransistors (35) und deren Kathode an die über einen Basiswiderstand (47) mit der Eingangselektrode dieses Transistors verbundene Elektrode des Kondensators (100) angeschlossen ist.

8. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangselektrode des Schalttransistors (106) über einen Kondensator (107) mit der Ausgangselektrode des Ausgangstransistors (36) und über einen Widerstand (108) mit der Minusleitung (53) verbunden ist und daß die über den Entladewiderstand (110) mit dem Kondensator (111) verbundene Ausgangselektrode über einen Widerstand (109) an die Minusleitung (53) angeschlossen ist.

9. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Ausgangselektrode des Ausgangstransistors (36) und der Eingangselektrode des Schalttransistors (120) ein Zeitglied (121,122) und eine Phasenumkehrstufe (119, 123, 124) angeordnet sind und daß die Ausgangselektrode des Schalttransistors (120) über einen Widerstand (126) an der Minusleitung (53) liegt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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