DE1526504B2 - Kraftstoffeinspritzanlage - Google Patents

Description

ze des Regelbereichs die Brennkraftmaschine durch Sperren ihrer Kraftstoff zufuhr stillsetzen. Für den Einbau eines Fliehkraftreglers oder Fliehkraftschalters müssen jedoch konstruktive Maßnahmen getroffen werden, durch welche der Einbau auch bei beengten Raumverhältnissen sichergestellt werden kann. Darüber hinaus haben derartige Geräte den Nachteil, daß sie für die vorkommende Höchstdrehzahl bemessen sein müssen und dann in dem für die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe in Betracht kommenden Ansprechbereich, der unterhalb eines Hundertstels der Höchstdrehzahl liegt, unzuverlässig arbeiten wurden. Demgegenüber bietet die erfindungsgemäße Ausbildung der drehzahlabhängigen Schaltvorrichtung den Vorteil, daß der für die Steuerung der Öffnungsdauer des oder der Einspritzventile bereits vorhandene Steuermultivibrator zur Bildung einer sich im Takt der Kurbelwellenumdrehungen wiederholenden Impulsreihe ausgenutzt wird, welche zur Bildung einer innerhalb des interessierenden Ansprechbereiches stark mit der Drehzahl wechselnden Summen- oder Integrationsspannung dient.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann in der Schaltvorrichtung ein zweiter Transistor vorgesehen sein, der mit seinem Emitter an eine von zwei Betriebsstromleitungen und mit seinem Kollektor über die Wicklung eines Anlasser-Relais an die andere Betriebsstromleitung angeschlossen ist und ferner mit seiner Basis an den ersten Transistor, vorzugsweise an den Emitter des ersten Transistors und an einen zur ersten Betriebsstromleitung führenden Widerstand angeschlossen ist, sowie mit der zweiten Betriebsstromleitung über einen Widerstand und einen im Ruhezustand offenen Anlasserschalter verbindbar ist. Bei einer solchen Anordnung kann ein besonders sicheres Schaltverhalten dadurch erzielt werden, daß zwischen der Basis des zweiten Transistors und dem mit dem Anlasserschalter verbundenen Widerstand eine Diode angeordnet ist und zwischen der Diode und dem Widerstand ein zur ersten Betriebsstromleitung führender Widerstand abzweigt.

In der Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel der Erfindung eine Kraftstoffeinspritzanlage in einem teilweise vereinfachten Schaltschema wiedergegeben.

Die Kraftstoffeinspritzanlage ist zum Betrieb einer vierzylindrigen Brennkraftmaschine 10 bestimmt, deren Zündkerzen 11 an eine nicht dargestellte Zündanlage angeschlossen sind. In unmittelbarer Nähe der nicht dargestellten Einlaßventile der Brennkraftmaschine sitzt auf jedem der zu den einzelnen Zylindern führenden Verzweigungsstutzen eines Saugrohrs 12 ein elektromagnetisch betätigbares Einspritzventil 13. Die vier Ventile 13 bilden zusammen die Einspritzvorrichtung der Brennkraftmaschine 10. — Jedem Ventil 13 wird über eine Kraftstoffleitung 14 aus einem Verteiler 15 Kraftstoff zugeführt. Dieser wird durch eine Pumpe 16 aus einem Vorratsbehälter 17 angesaugt, und im Verteiler 15 unter annähernd konstantem Druck gehalten, z. B. durch ein Überdruckventil oder eine Drossel in einer nicht dargestellten Rücklaufleitung.

Die Pumpe 16 wird durch einen Elektromotor 18 angetrieben, der über den Kontakt r eines Relais R eingeschaltet werden kann. Der Strom durch dieses Relais/? wird durch eine zwei npn-Transistoren 21.

22 enthaltende Schaltvorrichtung 23 gesteuert, die ihrerseits von der Spannung am Ausgang eines Zeitglieds 24 gesteuert wird. Dem Eingang dieses Zeitglieds werden die Ausgangsimpulse eines ersten monostabilen Multivibrators 25 zugeführt, der zwei pnp-Transistoren 26, 27 enthält und über einen Verstärker 28 und einen Umschalter 29 zwei pnp-Leistungstransistoren 32, 33 steuert, an deren Kollektoren jeweils zwei Einspritzventile 13 über Widerstände

ίο 31 angeschlossen sind. (Die anderen Anschlüsse der Einspritzventile liegen jeweils an Masse.) Der Verstärker 28 und die Transistoren 32 und 33 bilden zusammen eine Leistungsstufe 30, die mit strichpunktierten Linien umrandet ist.

Zum Steuern der zeitlichen Dauer seiner Ausgangsimpulse (die am Kollektor des Transistors 27 abgenommen werden) enthält der Multivibrator 25 ein Zeitglied, das von einem mit seiner Primärwicklung 40 in den Kollektorkreis des Transistors 27 eingefügten Übertrager 39 sowie den Widerständen 61 bzw. 66 gebildet wird. Damit die Induktivität der Wicklung 40 abhängig vom jeweiligen Vakuum im Saugrohr 12 auf verschiedene, diesem Vakuum angepaßte Impulsdauern (und damit Einspritzmengen) eingestellt wird, ist der Übertrager 39 mit einem verstellbaren Anker 41 versehen. Dieser ist über eine Stellstange 42 mit einem Druckgeber 43 verbunden, der mit dem Saugrohr 12 verbunden ist, und zwar unmittelbar hinter der mit einem Pedal 45 verstellbaren Drosselklappe 46. Wird die Drosselklappe 46 geschlossen, so steigt das Vakuum im Saugrohr 12 und die Stellstange 42 wird in Richtung des eingezeichneten Pfeiles nach oben verschoben. Dadurch wird der Anker 41 aus dem Übertrager 39 herausgezogen und die Induktivität der Wicklung 40 verkleinert. Wird umgekehrt die Drosselklappe 46 geöffnet, so wird die Induktivität der Wicklung 40 vergrößert.

Die Sekundärwicklung 47 des Übertragers 39 ist mit einem ihrer Wicklungsenden an die Basis des Transistors 26 und mit dem anderen Wicklungsende an den Verbindungspunkt zweier Widerstände 48, 49 angeschlossen, die als Spannungsteiler zwischen zwei Stromversorgungsleitungen 50, 51 liegen, die im folgenden entsprechend ihrer Polarität als Plus- und Minusleitung bezeichnet werden und z. B. an eine 12V-Batterie angeschlossen sind. Die Minusleitung 51 ist mit Masse verbunden.

Die Emitter der Transistoren 26 und 27 sind direkt an die Plusleitung 50 angeschlossen. Der Kollektor des Transistors 26 ist über einen Kopplungswiderstand 52 mit der Basis des Transistors 27 und über einen Kollektorwiderstand 53 mit der Minusleitung 51 verbunden. Zwischen der Basis des Transistors 27 und der Plusleitung 50 liegt ein Widerstand 54.

Damit die Ausgangsimpulse des Multivibrators 25 synchron zur Drehzahl der Brennkraftmaschine IC sind, ist ein mit deren Nockenwelle gekuppelter zweihöckriger Nocken 56 vorgesehen, der bei jeder Umdrehung der Nockenwelle zweimal einen mit Masse verbundenen Schaltarm 57 gegen einen feststehenden Kontakt 58 drückt. Der Kontakt 58 ist über einen Kondensator 59 mit der Basis des Transistors 26 und über einen Widerstand 60 mit der Plusleitung verbunden.

Kondensator 59 und Widerstand 49 dienen zusammen als Differenzierglied. Durch den beim Öffnen des Schaltarms 57 entstehenden positiven Impuls

wird der zuvor leitende Transistor 26 gesperrt, und der Transistor 27 beginnt zu leiten und über die Primärwicklung 40 einen Strom zu führen, der exponentiell mit einer Zeitkonstante anwächst, die von der Induktivität der Primärwicklung 40 abhängig ist. Der Höchstwert dieses Stromes ist durch den Widerstand der Wicklung 40 und des mit ihr in Serie liegenden Widerstands 61 bestimmt.

Während dieser Strom exponentiell ansteigt, wird in der Sekundärwicklung 47 eine Spannung induziert, die exponentiell abklingt und die Basis des Transistors 26 weiterhin positiv hält, so daß dieser zunächst gesperrt bleibt. Sobald diese Spannung so weit abgeklungen ist, daß sie den durch das Teilerverhältnis der Widerstände 48, 49 festgelegten Wert unterschreitet, wird die Basis des Transistors 26 wieder negativ und dieser Transistor wird wieder leitend, wobei er den Transistor 27 sperrt.

Am Kollektor des Transistors 27 entsteht also bei jedem Öffnen des Schaltarms 57 ein positiver Impuls, der über den Umschalter 29 entweder den Leistungstransistor 32 und den Leistungstransistor 33 leitend steuert und eine entsprechende Einspritzung bewirkt. Der Verstärker 28 bewirkt dabei wie ersichtlich eine Umkehrung der Polarität dieser Impulse.

Um bei niedrigen Temperaturen der Brennkraftmaschine 10 eine größere Impulsdauer und damit Einspritzmenge zu erreichen, ist zwischen den Leitungen 50, 51 die Serienschaltung eines temperaturstabilen Widerstands 66 und eines NTC-Widerstands 67 angeschlossen. Diese Widerstände liegen über einen Verbindungspunkt 5 in Serie. An diesen Punkt 5 ist die Kathode eines Gleichrichters 65 angeschlossen, dessen Anode an der Verbindung zwischen Widerstand 61 und Wicklung 40 liegt. Der Widerstand 67 steht mit der Brennkraftmaschine 10 in wärmeleitender Verbindung. Bei niedrigen Temperaturen der Brennkraftmaschine 10 hat er einen so großen Widerstandswert, daß die Kathode des Gleichrichters 65 negativer ist als dessen Anode, so daß ein Ausgleichsstrom fließt, der die Impulsdauer und damit die Einspritzdauer verlängert.

An den Kollektor des Transistors 27 ist außerdem die Anode einer Diode 70 angeschlossen, deren Kathode über einen Widerstand 71 und einen zu diesem parallelgeschalteten Kondensator 72 an die Minusleitung 51 angeschlossen ist und direkt mit der Basis des Transistors 22 in Verbindung steht, dessen Kollektor an der Plusleitung 50 liegt und dessen Emitter über einen Widerstand 73 mit der Basis des Transistors 21 in Verbindung steht, dessen Emitter seinerseits direkt an der Minusleitung 51 liegt.

Zwischen dem Kollektor des Transistors 21 und der Plusleitung 50 liegt das Relais R, zu dem eine Löschdiode 74 parallelgeschaltet ist. Die Basis des Transistors 21 ist direkt mit der Kathode einer Diode

ίο 75 verbunden und über einen Widerstand 76 an die Minusleitung 51 angeschlossen. Die Anode der Diode 75 ist an einen Verbindungspunkt 77 angeschlossen, der über einen Widerstand 78 mit der Minusleitung 51 verbunden ist und über einen Widerstand 79 und einen mit diesem in Serie liegenden Anlaßschalter 80 an die Plusleitung 50 angeschlossen werden kann.

Es sei zunächst angenommen, daß der Anlaßschalter 80 wie dargestellt geöffnet ist und daß die Brennkraftmaschine 10 z. B. mit einer Drehzahl von 2000 U/min arbeitet. Der Multivibrator 25 gibt dann in der Minute 2000 positive Impulse ab, die über die Diode 70 dem Kondensator 72 zugeführt werden und diesen aufladen, wobei sich dieser Kondensator jeweils in den Impulspausen über den Widerstand 71 teilweise wieder entlädt.

Am Kondensator 72 bildet sich dabei eine Spannung aus, die den Transistor 22 und durch ihn auch den Transistor 21 leitend hält, so daß ein Strom durch das Relais R fließt und der Kontakt r geschlossen wird. Der Motor 18 ist also in Betrieb und treibt die Kraftstoffpumpe 16 an.

Sinkt die Drehzahl der Brennkraftmaschine 10 unter einen mit dem Widerstand 71 einstellbaren unteren Grenzwert, z. B. 30 U/min, so wird die Spannung am Kondensator 72 so klein, daß der Transistor 22 und durch ihn auch der Transistor 21 abgeschaltet werden und die Kraftstoffpumpe 16 stillgesetzt wird. Es wird also kein Kraftstoff mehr gefördert, und auf diese Weise wird sicher verhindert, daß einer oder mehrere der Zylinder der Brennkraftmaschine 10 mit Kraftstoff vollaufen.

Die Kraftstoffpumpe 16 wird dann eingeschaltet. Während des Anlaßvorgangs wird der Anlaßschalter 80 geschlossen. Hierdurch erhält der Transistor 21 über den Widerstand 79 und die Diode 75 einen Basisstrom und wird leitend.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

1 2 strom mit einem Schalter eingeschaltet wird, der zur Patentansprüche: Inbetriebnahme der Brennkraftmaschine geschlossen werden muß, d. h. beispielsweise durch den Zünd-

1. Kraftstoffeinspritzanlage für eine gemisch- schalter. An diesen kann bei den bekannten Einverdichtende Brennkraftmaschine, mit minde- 5 Spritzanlagen auch der elektrische Antriebsmotor der stens einem Einspritzventil und mit einem mono- Kraftstoffpumpe angeschlossen sein. Hierbei läßt sich stabilen Steuermultivibrator, der von einem mit jedoch keine ausreichende Sicherheit dagegen erreider Kurbelwelle der Brennkraftmaschine gekup- chen, daß die Zündung nach dem Stillsetzen der pelten Signalgeber ausgelöst wird und dann einen Brennkraftmaschine eingeschaltet bleibt und von der Öffnungsimpuls von bestimmter Dauer für das io dann weiterlaufenden Kraftstoffpumpe in unzuläs-Einspritzventil liefert, sowie mit einer Kraftstoff- sigerweise Kraftstoff in einen der Zylinder der pumpe, die einen elektrischen Antriebsmotor auf- Brennkraftmaschine gefördert wird, wenn durch irweist, dadurch gekennzeichnet, daß in gendeinen Fehler eines der Magnetventile in seiner an sich bekannter Weise der Antriebsmotor von Offenstellung bleibt. Wenn auch die Wahrscheinlicheiner selbsttätigen Schaltvorrichtung ausgeschal- 15 keit für einen solchen Fehler sehr gering ist, muß tet wird, wenn die Maschinendrehzahl unter doch eine weitere Sicherheitsmaßnahme dagegen geeinen niedrigen Grenzwert, beispielsweise unter troffen werden, daß bei stillstehender Brennkraftma-30 U/min abfällt, jedoch eingeschaltet wird, schine sich einer der Zylinder mit Kraftstoff in flüssiwenn die Brennkraftmaschine von ihrem Anlas- gern Zustand füllt, weil in diesem Falle beim nächsermotor getrieben wird und daß die Schaltvor- 20 sten Kompressionshub des vollgelaufenen Zylinders richtung (23, 24) als unmittelbar auf die Dreh- eine starke mechanische Beschädigung der Brennzahl der Maschine ansprechender Schalter ausge- kraftmaschine entstehen könnte.

bildet ist, dem mindestens ein Transistor (22) zu- Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß geordnet ist, sowie ein in dessen Basiskreis an- vorgesehen, daß in an sich bekannter Weise der Angeordnetes Zeitglied aus einem Entlade-Wider- 25 triebsmotor der Kraftstoffpumpe von einer selbsttätistand (71) und einem Speicherkondensator (72), gen Schaltvorrichtung ausgeschaltet wird, wenn die dem im Takt der Öffnungsimpulse Ladestromim- Maschinendrehzahl unter einen niedrigen Grenzwert, pulse zugeführt werden, wobei der Speicherkon- beispielsweise unter 30 U/min abfällt, jedoch eingedensator an den Ausgang des Steuermultivibra- schaltet wird, wenn die Brennkraftmaschine von ihtors (25) angeschlossen ist. 30 rem Anlassermotor angetrieben wird, und daß die

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekenn- Schaltvorrichtung als unmittelbar auf die Drehzahl zeichnet, daß in der Schaltvorrichtung ein zweiter der Maschine ansprechender Schalter ausgebildet ist, Transistor vorgesehen ist, der mit seinem Emitter dem mindestens ein Transistor zugeordnet ist, sowie an eine (51) von zwei Betriebsstromleitungen (50, ein in dessen Basiskreis angeordnetes Zeitglied aus 51) und mit seinem Kollektor über die Wicklung 35 einem Entlade-Widerstand und einem Speicherkon-(R) eines Anlasser-Relais an die andere Betriebs- densator, dem im Takt der Öffnungsimpulse Ladestromleitung (50) angeschlossen ist und ferner Stromimpulse zugeführt werden, wobei der Speichermit seiner Basis an den ersten Transistor (22), kondensator an den Ausgang des Steuermultivibravorzugsweise an den Emitter des ersten Transi- tors angeschlossen ist.

stors, und an einen zur ersten Betriebsstromlei- 40 Es sind zwar bereits Kraftstoffeinspritzanlagcn betung führenden Widerstand (76) angeschlossen kannt, die eine mittelbar drehzahlabhängige, nämlich sowie mit der zweiten Betriebsstromleitung über durch den Unterdruck im Ansaugrohr betätigbare einen Widerstand und einen im Ruhezustand of- Abschaltvorrichtung für die Kraftstoffpumpe enthaltenen Anlasserschalter verbindbar ist. ten. Derartige Schaltvorrichtungen eignen sich für

3. Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekenn- 45 den angestrebten Zweck nur bedingt, weil der Ansaugzeichnet, daß zwischen der Basis des zweiten luftdruck außer von der Drehzahl noch stark von Transistors (21) und dem mit dem Anlasserschal- der jeweiligen Stellung der Drosselklappe abhängt, ter (80) verbundenen Widerstand (79) eine Diode Es sind auch bereits unmittelbar drehzahlabhängig (75) angeordnet ist, und daß zwischen der Diode arbeitende Schaltvorrichtungen bekanntgeworden, (75) und dem Widerstand (79) ein zur ersten Be- 50 die eine Brennkraftmaschine gegen zu hohe Drehzahtriebsstromleitung (51) führender Widerstand len schützen sollen und mit der Zündanlage der (78) abzweigt. Brennkraftmaschine in der Weise zusammenarbeiten,

daß sie die Zündvorgänge unterbrechen, wenn der zeitliche Abstand zwischen zwei Zündvorgängen klei-

55 ner wird als eine vorangestellte, beispielsweise durch

die Schwingungsperiode eines Oszillators eingestellte Zeit. Hierfür ist bei der bekannten Einrichtung eine

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzanla- aufwendige Koinzidenz-Schaltung vorgesehen. Eine ge für eine gemischverdichtende Brennkraftmaschine solche Schaltung würde die Anlage nicht nur erhebmit mindestens einem Einspritz\'entil und mit einem 60 lieh verteuern, sondern auch große, die Schwingfremonostabilen Steuermultivibrator, der von einem mit quenz des Oszillators bestimmende Energiespeicher der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine gekuppelten (Induktivitäten und/oder Kapazitäten) erfordern.
Signalgeber ausgelöst wird und dann einen Öffnungs- Es sind auch bereits mechanisch wirkende Abstellimpuls von bestimmter Dauer für das Einspritzventil vorrichtungen für Brennkraftmaschinen bekanntgeliefert, sowie mit einer Kraftstoffpumpe, die einen 65 worden, die mit Fliehgewichten arbeiten und die elektrischen Antriebsmotor aufweist. Kraftstoffzufuhr um so stärker erhöhen, je weiter die

Bei bekannten, elektronisch gesteuerten Kraftstoff- jeweilige Drehzahl die Brennkraftmaschine unter iheinspritzanktpen ist vorgesehen, daß dor Betriebs- ren Vo!k\<tv-.vri absinkt, jedoch an der linieren Gren-