DE1526498C3 - Einrichtung zur Steuerung der Brennstoffeinspritzung bei Brennkraftmaschinen - Google Patents

Einrichtung zur Steuerung der Brennstoffeinspritzung bei Brennkraftmaschinen

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DE1526498C3 DE1526498A DE1526498A DE1526498C3 DE 1526498 C3 DE1526498 C3 DE 1526498C3 DE 1526498 A DE1526498 A DE 1526498A DE 1526498 A DE1526498 A DE 1526498A DE 1526498 C3 DE1526498 C3 DE 1526498C3
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Description

3 4
gangen zur Bestimmung der Dauer der Einzelein- Bei den in F i g. 3 und 4 schematisch dargestellten
spritzungen. Schaltungen lassen sich die Impulse eventuell auch
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die an den Hilfsausgängen S' abnehmen,
monostabilen Schaltkreise mit zwei Transistoren ver- Der in Fig. 6 dargestellte Kreis des TypsC ist ein
schiedener Leitfähigkeitsart versehen, d. h. je einem 5 monostabiler Schaltkreis, der einen in ihm liegenden pnp- und einem npn-Transistor, wobei diese Tran- Leistungstransistor T8 steuert. Dabei werden vorzugssistoren so zusammengeschaltet sind, daß entweder weise solche Transistoren gewählt, daß sie alle gleichbeide Transistoren sperren oder beide leiten. zeitig sperren oder gleichzeitig leiten.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die Diese verschiedenen Schaltkreise werden in elek-
Impulsgeneratoren aus einem Doppelbasistransistor 10 tronischen Schaltungen verwendet, die vorzugsweise gebildet mit einem Kondensator, der zwischen den durch direkte Ankopplung oder mittels Zener-Diode Emitter und der ersten Basis geschaltet ist und über entstehen, um die bei kapazitiver Ankopplung aufeinen regelbaren Widerstand aufgeladen wird. , tretenden Zeitkonstanten möglichst klein zu halten.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die . In der F i g. 7 ist eine Steuerschaltung dargestellt, einzelnen Schaltkreise in Serie geschaltet durch 15 dabei bedeutet: 8 einen Motor, 6 einen Geber, 1, 2, direkte Ankopplung des Ausganges des einen Schalt- 3 und 4 die oben beschriebenen Schaltkreise der kreises an den Eingang des folgenden Schaltkreises Typen A bzw. B, C und 5 einen Verteiler,
bzw. unter Zwischenschaltung von Zenerdioden. Der Motor 8 ist ein Verbrennungsmotor mit ge-
Weitere Vorteile und die Erfindung ausgestaltende schlossenen Verbrennungsräumen und Kompression-Einzelheiten ergeben sich aus der folgenden beispiels- 20 zündung oder Funkenzündung sowie direkter oder weisen Beschreibung unter Hinweis auf die Zeich- indirekter Brennstoffeinspritzung. Unter dem »Genung. In dieser zeigen ber 6« wird eine Vorrichtung verstanden, die ein
F i g. 1 und 2 vereinfachte Schaltbilder von in elektrisches Signal oder ein leicht in ein elektrisches der Erfindung verwendbaren monostabilen Schalt- Signal verwandelbares Signal abgibt, wenn die Kurkreisen, 25 belwelle des Motors sich in einer oder mehreren
F i g. 3 bis 5 vereinfachte Schaltbilder dreier Im- gegebenen und mechanisch bestimmten Stellungen pulsgeneratoren, die bei Mehrfacheinspritzung An- befindet.
Wendung finden, Als Geber 6 kommen eine Vielzahl von an sich
F i g. 6 das vereinfachte Schaltbild eines mono- bekannten Bauelementen in Frage, wie z. B. Unterstabilen Schaltkreises, der einen in ihm vorgesehenen 30 brecherkontakte, Fotozellen (vorzugsweise Foto-Leistungstransistor steuert, dioden, Foto-Transistoren, Foto-Widerstände), ma-
F i g. 7 eine Mehrfacheinspritzvorrichtung mit elek- gnetische Geber, veränderliche Kapazitäten, Isotronischer Einspritz-Zeitpunktverstellung für einen topen-Detektoren, dabei sind Fotozellen besonders Mehrzylindermotor. günstige, einfache und wirtschaftliche Geber. Ebenso
In den Fig. 1 bis6sind vollständig transistorisierte 35 sind magnetische Geber geeignet, die einfach von Schaltkreise dargestellt, die mit einer niedrigen einem gleichstromerregten Magnetkreis mit Luftspalt Gleichspannung gespeist werden. gebildet werden, durch welchen ein Finger aus ferro-
Die verwendeten Transistoren werden als Schalter magnetischem Werkstoff läuft oder ein ferromagnebenutzt, d. h. sie arbeiten entweder im Sättigungs- tischer Sektor od. dgl., wobei der Eintritt und der bereich oder sie sperren, wodurch praktisch Ab- 40 Austritt dieses beweglichen Teiles je einen elekweichungen durch thermische Einwirkungen ver- trischen Impuls an die Steuerschaltung geben. Man mieden werden. Die dargestellten Schaltkreise sind kann auch einen »Finger« durch den Spalt eines nach drei verschiedenen Prinzipien aufgebaut mit normalerweise nicht erregten Elektromagneten laufen entsprechend verschiedenen Funktionen: Schaltkreise lassen,
der Typen A, B und C. 45 Die durch die Geber 6 ausgesandten schwachen
Die in den F i g. i und 2 dargestellten Schaltkreise Signale gestatten die Verwendung von Unterbrechern des Typs A sind monostabile Schaltkreise, die vor- mit biegsamen Kontakten, die sich besonders leicht zugsweise zwei Transistoren verschiedener Leitfähig- ansteuern lassen und billig sind. Sie bestehen aus in keitsart haben, d. h. je einen pnp-Transistor T15T4 einer Glasrohre eingeschmolzenen Stahlstreifen, die, und einen npn-Transistor T2,T3. Dabei sind diese 50 wenn sie sich in einem Magnetfeld befinden, den Transistoren so zusammcngeschaltet, daß entweder Kontakt schließen, so daß man sie durch einen kleibeide Transistoren sperren oder beide leiten. Bei dem nen rotierenden Permanentmagneten betätigen kann, Schaltkreis nach F i g. 1 erhält man bei Anlegen eines wenn man diese Unterbrecher auf geeignete Weise in negativen Impulses am Ausgang ein Rechteckimpuls, bezug auf diesen Magneten anordnet,
dessen Polarität derjenigen des Eingangssignals ent- 55 Für die räumliche Anbringung des Gebers bieten spricht. sich viele Möglichkeiten an: Insbesondere kann man
Bei der Anordnung nach F i g. 2 erhält man bei Marken am Schwungrad oder einem anderen drehen-Anlegen eines positiven Eingangssignals am Ein- den Teil anbringen. Man kann ebenso eine besondere gangE am Ausgang5 ein Rechtecksignal der gleichen Welle verwenden, wie z. B. die Unterbrecherwelle Polarität. 60 bei dem bekannten Zündverfahren. Bei einem Mehr-
Die in den F i g. 3, 4 und 5 dargestellten Kreise zylindermotor scheint die letztere besonders interder Type B sind Impulsgeneratoren. Sie haben vor- essant zu sein, insbesondere wenn eine solche Verzugsweise je einen Doppelbasis-Transistor und wer- teilerwelle schon vorhanden ist.
den als Impulsgenerator (F i g. 3) oder als Zerhacker Der Verteiler 5 wird nur bei Mehrzylindermotoren
für am Eingang E angelegte Signale verwendet 65 verwendet. Er dient der sukzessiven Verteilung der (F i g. 4 und 5). von der Steuerschaltung gelieferten Leistungssignale
Der Schaltkreis gemäß Fig. 5 fängt an zu schwin- auf die Einspritzsysteme der Zylinder. Der Verteiler gen. sobald der Impuls am Eingang E auftritt. kann in Fortfall kommen, wenn man jedem Einspritz-
5 6
system eine unabhängige Steuerschaltung zuordnet. Einspritzeinrichtung, η rechteckige Leistungssignale Eine solche Lösung bringt aber eine Vervielfachung zuführt, deren jedes eine Länge t3 hat. t3 wird über von Steuerelementen u. dgl. mit sich. die Steuereingänge ed gesteuert und/oder geregelt.
Im folgenden wird unter Bezug auf F i g. 7 eine Bei diesem Verfahren bestimmt i, den Zeitpunkt
vollständige elektronische Steuerschaltung beschrie- 5 der Einspritzung, unter der Bedingung, daß der ben. Geber die maximal mögliche Voreinspritzung gibt,
Der Motor 8 treibt den Verteiler 5 an, der in einer wenn Z1 = 0, X2 ist die Gesamtdauer der Einspritzung; Einheit mit dem Geber 6 gekoppelt sein kann. n jst die Anzahl der Einzeleinspritzungen innerhalb
Das vom Geber 6 gelieferte Signal wird dem der Zeit f, und ta gibt die Länge einer jeden Einzel-Schaltkreis 1 des Typs A (siehe oben) zugeleitet, der 10 einspritzung an. Man kann gegebenenfalls eine der sein Ausgangssignal einem zweiten Schaltkreis der variablen Zeiten, d. h. zum Beispiel t2, durch eine Type A, d. h. dem Kreis 2 zuleitet. Das Ausgangs- Winkelvariable ersetzen, indem man in der oben besignal dieses Schaltkreises wird einem weiteren Schalt- schriebenen Weise einen bistabilen Kreis verwendet, kreis der Type B zugeleitet. Die Ausgangsimpulse des wobei dann ein zweiter Impuls von dem Geber geKreises B werden dann einem Kreis der Type C zu- 15 liefert würde.
geleitet, der über den Verteiler 5 die Einspritzein- Bei einem praktischen Ausführungsbeispiel haben
richtungen selbst steuert. die verschiedenen Variablen folgende Werte: I1 zvvi-
Die Pfeile in der Fig. 7 stellen die Steuereingänge sehen 0,1 und 30 Millisekunden; t2 zwischen 0,1 und der verschiedenen Parameter dar. Dabei bedeutet 15 Millisekunden; η zwischen 0 und 5 Einspritzungen ma mechanische Einspritzpunktverstellung, ea elek- 20 und i3 zwischen 0,135 und 15 Millisekunden, wobei frische Einspritzpunktverstellung, π die Anzahl der der Wert von 0,135 Millisekunden derjenigen Min-Einzeleinspritzungen, ed die Zeitdauer einer Einzel- destzeit entspricht, die notwendig ist, um eine einspritzung und d die Gesamtdauer der Einspritzung. mechanische öffnung der Einspritzeinrichtung zu
Unter »Regelung« wird im folgenden jede voll- erhalten, deren bewegliche Nadel oder Spitze eine ständig automatische nach einem gegebenen Pro- 25 sehr geringe Trägheit hat.
gramm an einer gegebenen Einstellung vorgenom- Der »Wandler«, der das elektrische Signal in das
mene Veränderung durch Veränderung eines ein- Einspritzen von Brennstoff umsetzt, kann z. B. von zigen physikalischen Parameters oder einer Kombi- einer elektromagnetischen Einspritzdüse gebildet nation solcher Parameter verstanden. werden oder von einem einfachen elektromagne-
Unter »Steuerung« wird im folgenden jede willkür- 30 tischen Steuerorgan für die bekannten Einspritzliche, im allgemeinen von Hand, d. h. durch die Be- düsen.
dienungsperson des Motors, vorgenommene Ver- Die Speisung mit Brennstoff wird durch eine nicht
änderung an einer gegebenen Einstellung oder einem dargestellte Pumpe bewirkt, die ganz einfach nur gegebenen Programm verstanden. einen entsprechenden Druck und eine ausreichende
Die Steuerschaltung besteht aus einer gemäß der 35 Fördermenge haben muß, wobei die mengenmäßige Er^findung vorgenommenen Anordnung von Schalt- Zuteilung keine Rolle spielt. Es handelt sich dabei kreisen der Typen A, B, C. Jeder dieser Schaltkreise also um eine wesentlich einfachere Pumpe, verglichen kann geregelt und/oder gesteuert werden, und zwar mit den bekannten und im allgemeinen verwendeten durch Signale, die entweder in elektrischer Form Einspritzpumpen.
(z.B. Spannung, Strom, Leistung, Widerstandsände- 40 Im Fall einer rein elektrischen Einspritzung wird rung, Kapazitätsänderung) oder in mechanischer der »Wandler« von der elektromagnetischen EinForm (Linearbewegung, Winkelbewegung) übermittelt spritzdüse selbst gebildet. Das System ist dann rein bzw. eingegeben werden. Alle bei einem Motor zu elektrisch, wenn die die Zerstäuberöffnungen aufberücksichtigenden Parameter (Temperatur, Druck, weisende Einspritzdüse selbst sich unmittelbar hinter Drehzahl, Beschleunigung) können auf einfache 45 der elektrisch gesteuerten Düsennadel befindet und Weise auf elektrischem oder mechanischem Wege wenn die Druckverluste zwischen der Nadel und der dargestellt werden. Pumpe, unter der Nadel und zwischen der Nadel und
Ein Geber 6, der einen Steuer- und/oder Regelein- den Öffnungen klein im Vergleich zu den Verlusten gang für mechanische Einspritzzeitpunktverstellung sind, die die Zerstäubung an den öffnungen bewirken. ma aufweist, gibt einen elektrischen Impuls an den 50 Unter diesen Bedingungen gibt es bei dem sehr Kreis 1 der Type A, wenn die Kurbelwelle durch schnellen Anheben der Nadel keine andere Einflußeine vorherbestimmte Rotationsstellung geht. Der größe auf die Mengenzuteilung als die Dauer der Schaltkreis 1 übermittelt diesen Impuls nach einer Öffnung der Einspritzeinrichtung. Man kann also die Verzögerung von r, (gesteuert oder geregelt über die Dosierung durch entsprechendes Einstellen und ReEingänge ea) an den Schaltkreis 2, der ebenfalls vom 55 gulieren der Einspritzdauer bestimmen und diese, Typ A ist. Dieser gibt ein Rechtecksignal ab, dessen wie beschrieben, einer einstellbaren Folge kurzer Zeitdauer t2 über die Eingänge d steuerbar und/oder Einspritzungen mit relativ hohem Durchsatz überregelbar ist. Dieses Signal läßt den folgenden Kreis 3 lagern. Damit erhält man in einfacher Weise ein vom Typ B während der Zeit t2 eine Anzahl η kurzer »Mehrfacheinspritzsystem«, welches bekanntlich Impulse abgeben, wobei η über die Eingänge η Steuer- 6o nicht nur bei Diesel-Motoren, sondern auch bei bar und/oder regelbar ist. Diese Impulse steuern den Otto-Motoren mit direkter oder indirekter EinKreis 4 vom Typ C an, der dem Verteiler S, oder im spritzung die Qualität der Brennstoff-Luft-Mischung Falle eines Einzylindermotors — unmittelbar der und damit der Verbrennung selbst verbessert.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

1 2 von einem mit dem Motor synchron laufenden Geber Patentansprüche: uncj vom Betriebszustand des Motors, wobei ein monostabiler Multivibrator vorgesehen ist, der z. B.
1. Einrichtung zur Steuerung der Brennstoff- durch die Stellung der Drosselklappe veränderbare einspritzung bei Brennkraftmaschinen mit elek- 5 Rechteckstromimpulse erzeugt und nach einer von tronischer Steuerschaltung, die einen an einer einem zeitkonstanten Kreis bestimmten Zeitdauer bestimmten Drehstellung der Kurbelwelle an- selbsttätig in seinen stabilen Zustand zurückkehrt, sprechenden Geber aufweist, einen monostabilen Bei diesen bekannten Brennstofreinspritzvorrichelektronischen Schaltkreis und einen elektro- tragen erfolgt die zeitliche und mengenmäßige Zumagnetischen Wandler zur Umwandlung der vom io führung des Brennstoffs und damit der Verbren-Geber erzeugten und von der Schaltung ver- nungsablauf bzw. die Gemischbildung jedoch nicht arbeiteten elektrischen Signale in einen Einspritz- optimal. Es ist insbesondere bei Dieselmotoren schon Vorgang, wobei die elektronische Steuerschaltung versucht worden, die gesamte einzuspritzende Menge so ausgebildet ist, daß die Einspritzdauer regelbar in mehrere aufeinanderfolgende Einzeleinspritzungen ist, dadurch gekennzeichnet, daß jeder 15 aufzuteilen, indem z. B. die reflektierten Druckwellen Einspritzvorgang in eine Anzahl von Einzelein- in den Rohrleitungen zum öffnen der Einspritzdüsen spritzungen unterteilt ist, deren Anzahl und Dauer und zum Einspritzen selbst verwendet werden. Auf von der Steuerschaltung bestimmt werden, wobei diese Weise hat man bis zu drei Einzeleinspritzungen die Steuerschaltung Signaleingänge zur Steuerung bei einer gegebenen Motordrehzahl und unter einer des Zeitpunktes, der Anzahl und der Zeitdauer so bestimmten Belastung erreicht. Auch ist es bekannt, der Einzeleinspritzungen sowie der Gesamtdauer durch besondere Ausbildung der Einspritzdüse etwa der Einspritzung aufweist. fünf Einzeleinspritzungen je Pumpenhub zu erzielen.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeich- Da es sich hier aber um stark gedämpfte mechanische net durch einen ersten monostabilen Schaltkreis Schwingungen von einer genau definierten Eigenmit Steuereingängen für die zeitliche Verstellung 25 frequenz bzw. um eine im Betrieb nicht veränderbare (Voreilung oder Nacheilung) der Einspritzung Düsenausbildung handelt, sind diese Methoden fur einen zweiten monostabilen Schaltkreis mit Motoren mit stark wechselnder Drehzahl und Be-Steuereingängen zur Bestimmung der Gesamtzeit- lastung ungeeignet.
dauer einer Einspritzung, einen Impulsgenerator Die Erfindung geht aus von einer Einrichtung zur
mit Steuereingängen zur Bestimmung der Anzahl 30 Steuerung der Brennstoffeinspritzung bei Brennkraftder Einzeleinspritzungen, und einen dritten maschinen mit elektronischer Steuerschaltung, die monostabilen Schaltkreis mit Leistungstransistor einen an einer bestimmten Drehstellung der Kurbel- und Steuereingängen zur Bestimmung der Dauer welIe ansprechenden Geber aufweist, einen mono- At-r Pin7Pip;ncr.r;t7iinm>n stabilen elektronischen Schaltkreis und einen elektro-
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge- 35 magnetischen Wandler zur Umwandlung der vom kennzeichnet, daß die monostabilen Schaltkreise Geber erzeugten und von der Schaltung verarbeiteten mit mindestens zwei Transistoren verschiedener elektrischen Signale in einen Einspntzvorgang, wobei Leitfähigkeitsart versehen sind, d. h. je einem die elektronische Steuerschaltung so ausgebildet ist, pnp-und einem npn-Transistor, wobei diese Tran- daß die Einspritzdauer regelbar ist. . sistoren so zusammengeschaltet sind, daß ent- 4<> . Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Einweder beide Transistoren sperren oder beide nchtung zur Steuerung der Brennstoffeinspritzung leiten vorstehend genannter Gattung, bei welcher diese
4. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge- Nachteile vermieden werden.
kennzeichnet, daß die Impulsgeneratoren aus Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch geeinem Doppelbasistransistor gebildet sind mit 45 löst> daß Jeder Einspritzvorgang in eine Anzahl von einem Kondensator, der zwischen dem Emitter Einzeleinspntzurigen unterteilt ist, deren Anzahl und und der ersten Basis geschaltet ist und über einen Dauer von der Steuerschaltung bestimmt werden, regelbaren Widerstand aufgeladen wird. wobei die Steuerschaltung Signaleingänge zur Steue-
5. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge- run8 des Zeitpunktes, der Anzahl und der Zeitdauer kennzeichnet, daß die einzelnen Schaltkreise in5° der Einzeleinspritzungen sowie der Gesamtdauer der Serie geschaltet sind durch direkte Ankopplung Einspritzung aufweist. _
des Ausgangs des einen Schaltkreises an den Ein Fur sich ,st es bereits bekannt, einen Einspritzvorgang des folgenden Schaltkreises bzw. unter SanS in, eine ,A"zfh! ™n Einzeleinspritzungen zu Zwischenschaltung von Zener-Dioden. unterteilen und dabei deren Anzahl und Dauer zu
55 bestimmen, wobei auch die Gesamtdauer beherrscht wird. Es ist jedoch in diesem bekannten Fall nicht an eine Regelung dieser Größen während des Betriebs des Motors gedacht.
In weiterer zweckmäßiger Ausführung weist die
60 Einrichtung dabei einen ersten monostabilen Schaltkreis mit Steucreingängen für die zeitliche Verstellung (Voreilung oder Nacheilung) der Einspritzung
Bei Brennkraftmaschinen ist es bekannt, eine auf, einen zweiten monostabilen Schaltkreis in Serie Brennstoffeinspritzvorrichtung vorzusehen, bei der mit Steuereingängen zur Bestimmung der Gesamtmindestens ein durch einen Elektromagneten be- s5 Zeitdauer einer Einspritzung, einen Impulsgenerator tätigtes Einspritzventil vorgesehen ist, sowie eine mit Steuereingängen zur Bestimmung der Anzahl der elektronische Einrichtung, die den Erregerstrom des Einzeleinspritzungen und einen dritten monostabilen Elektromagneten taktweise steuert in Abhängigkeit Schaltkreis mit Leistungstransistor und Steuerein-
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