DE1601363B2 - Kraftstoffeinspritzanlage für Brennkraftmaschinen mit magnetisch gesteuerten Funktionsgebern - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kraftstoff-Einspritzanlage für Brennkraftmaschinen, deren Einspritzmenge in Abhängigkeit von wenigstens einer Betriebsgröße des Motors, beispielsweise der Drehzahl, dem Saugrohrdruck bzw. der Drosselklappenstellung, mit Hilfe eines monostabilen Multivibrators steuerbar ist, dessen die Einspritzdauer bestimmendes Zeitglied in Abhängigkeit von der mindestens einen Betriebsgröße beeinflußt wird, wobei zur Beeinflussung wenigstens ein Widerstand vorgesehen ist, dessen Wert durch die Betriebsgröße veränderbar ist.

Es sind Anlagen dieser Art bekannt, bei denen die jeweilige zu messende Betriebsgröße einem elektronischen Steuerteil, und zwar dem die Einspritzzeit bestimmenden Zeitglied eines monostabilen Multivibrators mit Hilfe von Funktionsgebern zugeführt wird, die als mechanisch verstellbare Potentiometer ausgebildet sind. Diese Potentiometer sind im Kraftfahrzeug hoher mechanischer Belastung, beispielsweise durch Stoß- und Rüttelbewegung, sowie großer Verschmutzung ausgesetzt. Das mindert die Betriebssicherheit der Anlage.

Es ist auch bekannt, mit Gebern in Kraftstoffein-

Spritzanlagen einzugreifen, bei denen über ein Magnetfeld bestimmte Steuerfunktionen ausgeführt werden (DT-AS 1 193 728). Diese Geber wirken jedoch als Differenzierglieder, indem beim Niedertreten eines Gaspedals ein elektrisches Signal erzeugt wird, das von der Geschwindigkeit des Niedertretens abhängig ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile, weiche bei mechanisch verstellbaren Potentiometern gegeben sein können, zu vermeiden und bestimmten Betriebsgrößen entsprechende elektrische Signale zuverlässig zu erzeugen.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Veränderung durch die Stärke eines die Betriebsgröße charakterisierenden Magnetfeldes erfolgt.

Außerdem bietet die erfindungsgemäße Ausführung des Steuerteils der Anlage die Möglichkeit, jede beliebige Funktion auch mit genügender Schnelligkeit zu erfassen. ·

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 ein Schaltbild des Steuerteils einer Kraftstoff-Einspritz-Anlage,

F i g. 2 einen Schnitt durch einen Saugrohrdruckfühler,

F i g. 3 einen Schnitt durch einen anderen Saugrohrdruckfühler,

F i g. 4 einen Schnitt durch einen weiteren Saugrohrdruckfühler,

F i g. 5 einen Schnitt durch einen Drosselklappenstellungsgeber,

F i g. 6 einen anderen Drosselklappenstellungsgeber in der Draufsicht und der Seitenansicht im Schnitt,

F i g. 7 einen weiteren Drosselklappenstellungsgeber in der Draufsicht und der Seitenansicht im Schnitt.

Gemäß F i g. 1 ist zur Erläuterung der Erfindung als Beispiel eine Einspritzanlage für eine Viertakt-Brennkraftmaschine mit vier Zylindern zugrunde gelegt, deren vier elektromagnetisch betätigte Einspritzventile 51, 52, 53, 54 in zwei Gruppen 51, 52 und 53, 54 zusanimengefaßt sind. Die Arbeitswicklungen der Einspritzventile sind einerseits an eine Plusleitung 6 und andererseits über die Kollektor-Emitter-Strecke der npn-Transistoren 43 und 45 an eine Minusleitung 5 angeschlossen. Die jeweilige Öffnungsdauer der Ventile 51, 52, 53 und 54 wird von einem monostabilen Multivibrator bestimmt, der einen pnp-Transistor 20 und einen npn-Transistor 30 als Hauptbestandteile enthält. Der Transistor 20 ist mit dem Emitter unmittelbar an die Plusleitung 6 und mit dem Kollektor über einen Widerstand 18 an die Minusleitung 5 angeschlossen. Der npn-Transistor 30 ist mit seinem Kollektor über einen Spannungsteiler, bestehend aus den Widerständen 32 und 33, an die Plusleitung 6 und mit seinem Emitter über einen Widerstand 31 an die Minusleitung 5 angeschlossen. Das die Einspritzdauer bestimmende Speicherglied dieses monostabilen Multivibrators, der Kondensator 22, ist einerseits an die Basis des Transistors 30 und andererseits über einen Widerstand 21 an den Kollektor des Transistors 20 angeschlossen. Die Basis des Transistors 20 ist an die im Kollektorkreis des Transistors 30 liegenden Widerstände 32,33 angeschlossen.

Um die jeweilige Entladezeit des Kondensators 22 und dadurch die Einspritzdauer beeinflussen zu können, ist an die Basis des Transistors 30 der Kollektor eines pnprTransistors 25 angeschlossen, dessen Emitter über einen Widerstand 26 an der Plusleitung 6 liegt. Der Steuerstrom dieses Transistors 25 wird durch den zwischen der Plusleitung 6 und der Minusleitung 5 liegenden, aus magnetfeldabhängigen Widerständen 23 und 24 bestehenden Basisspannungsteiler bestimmt. Weiterhin ist an die Basis des Transistors 30 über eine Diode 15 und ein aus einem Widerstand 14 und einem Kondensator 13 bestehendes Differenzierglied des von einem Nocken 10 gesteuerte Schaltstück eines Schalters U angeschlossen, der mit seinem feststehenden Kontakt unmittelbar an der Minusleitung 5 und mit seinem Schaltstück über einen Widerstand 12 an der Plusleitung 6 liegt. An den Emitter des Transistors 30 ist zur Verstärkung der vom monostabilen Multivibrator erzeugten Signale ein npn-Transistor 34 angeschlossen, dessen Emitter unmittelbar an der Minusleitung 5 und dessen Kollektor über einen Widerstand 35 an der Plusleitung 6 liegt. Der Kollektor ist weiterhin über einen von einem Nocken 41 gesteuerten Umschalter 40 entweder mit der Basis des Transistors 43 oder mit der Basis des Transistors 45 verbunden, wobei die Basis des Transistors 43 über einen Widerstand 42 und die Basis des Transistors 45 über einen Widerstand 44 an die Minusleitung 5 angeschlossen ist.

Die Wirkungsweise dieses Steuerteils der Einspritzanlage ist folgende:

Im Ruhezustand sind die Transistoren 20 und 30 leitend, die beiden Endtransistoren 43 und 45 gesperrt und damit die Einspritzventile geschlossen. Der Kondensator 22 ist über den den Ladestrom begrenzenden Widerstand 21, die Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors 20 und die Basis-Emitter-Strecken der Transistoren 30 und 34 aufgeladen.

Wird der Schalter 11, der durch den Nocken 10 bei jeder Umdrehung der Nockenwelle zweimal betätigt wird, geschlossen, so wird der am Schalter 11 auftretende negative Impuls differenziert und gelangt als Auslöse-Impuls über die Diode 15 auf die Basis des Transistors 30. Dadurch sperrt der Transistor 30, ebenso der Transistor 20. Der monostabile Multivibrator befindet sich dann in seiner instabilen Kipp-Lage und hält je nach Lage des Umschalters 40 entweder die Ventile 51, 52 oder die Ventile 53,54 über die Dauer dieser Kipplage geöffnet. Der beim Sperren des Transistors 20 an dessen Kollektor auftretende negative Spannungssprung hält den Transistor 30 auch nach Abklingen des Auslöseimpulses über den Kondensator 22 so lange gesperrt, bis sich der Kondensator 22 entladen hat. Der Kondensator wird beim dargestellten Beispiel mit Konstantstrom entladen, der durch den Transistor 25 erzwungen wird. Der Wert dieses Stromes ist durch den Widerstand 26 und die am Emitter bzw. die an der Basis des Transistors 25 liegende Spannung gegeben. Die Basisspannung hängt ihrerseits von den magnetfeldabhängigen Widerständen 23 und 24 ab, wobei durch Änderungen des Magnetfeldes die Widerstandswerte sich gegenläufig ändern sollen, so daß eine gute Temperaturkonstanz erreicht wird.

Um eine vorzugsweise drehzahlabhängige Korrekturspannung in die Schaltung einspeisen zu können, ist parallel zur Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors 20 ein npn-Korrekturtransistor 17 geschaltet, an dessen Basis im Punkt 16 die Korrekturspannung zugeführt wird. Der Kondensator 22 lädt sich unabhängig von der an der Basis des Transistors 17 liegenden Spannung auf die volle Batteriespannung auf, wobei die Basis-Emitter-Strecke des Transistors 17 in Sperrichtung vorgespannt ist. Beim Kippen des monostabilen Multivibrators tritt jedoch am Kollektor des Transistors 20 ein je nach Größe der an der Basis des Transistors 17 liegen-

den Spannung begrenzter Spannungssprung auf, der zur Folge hat, daß die Zeit, während der sich der monostabile Multivibrator in seiner instabilen Lage befindet, kleiner wird.

Nach erfolgter Entladung des Kondensators 22 beginnt der Transistor 30 zu leiten, ebenso der Transistor 20. Der monostabile Multivibrator kippt dann unter Schließen der Ventile 51 bis 54 in seine stabile Lage zurück.

Gemäß F i g. 2 sind die magnetfeldabhängigen Widerstände 23 und 24 in eine Vorrichtung eingebaut, die als Saugrohrdruckfühler dient. Zwei U-förmige Permanent-Magnete 60 und 61 sind so angeordnet, daß sie sich mit ihren Schenkeln ungleicher Polarität gegenüberstehen, wobei die magnetfeldabhängigen Widerstände 23 und 24 in den zwischen den Schenkeln liegenden Luftspalten befestigt sind. Jeder der beiden U-förmigen Magnete 60 und 61 hat längs seiner Symmetrieachse eine Bohrung 67, in der sich ein stabförmig^ Permanent-Magnet 62 verschieben läßt, der an seinem Ende 62' eine Steuerkontur 63 trägt. Diese Kontur 63 ist beim dargestellten Ausführungsbeispiel kegelförmig ausgebildet, kann jedoch zur Anpassung an eine andere gewünschte Funktion der Magnetfeldänderung leicht in die hierfür erforderliche Form gebracht werden. Die Verschiebung des Magnets 62 erfolgt mit einer Membrandose 65, die sich an der Wand eines nur teilweise gezeichneten Gehäuses 66 abstützt und auf der anderen Seite gegen eine Druckfeder 64 arbeitet, die sich ihrerseits an der Gehäusewand absützt. Das Gehäuse

66 ist gegenüber der Umgebungsluft abgedichtet und über eine nicht dargestellte Schlauchverbindung mit dem Ansaugrohr der Brennkraftmaschine verbunden, so daß die Membrandose 65 dem Saugrohrdruck ausgesetzt ist und von diesem mehr oder weniger zusammengedrückt wird. Bei der Längsverschiebung des Magnets 62 ergibt die Kontur 63 gegenüber der Bohrung

67 eine Änderung des wirksamen Luftspaltes und daher eine Änderung der magnetischen Feldstärke zwischen den Polen der Magnete, und zwar so, daß der Widerstandswert des einen magnetfeldabhängigen Widerstandes zunimmt, während der andere abnimmt.

Der als weiteres Ausführungsbeispiel in F i g. 3 dargestellte Saugrohrdruckgeber hat einen topfförmigen Behälter 70 und einen in dessen Innerem untergebrachten scheibenförmigen radial polarisierten Magnet 71, mit einer zentralen Bohrung, in der ein zylindrischer Weicheisenstab 72 befestigt ist, der sich an beiden Enden 72' und 72" verjüngt. Mit einer Hülse 76 aus unmagnetischem Material ist auf der einen Seite ein weichmagnetischer Bolzen 73 und auf der anderen Seite mit der Hülse 75 ein weiterer weichmagnetischer Bolzen 74 am Stab 72 befestigt. Die Bolzen 73 und 74 weisen an ihren dem Stab 72 zugekehrten Endabschnitten 73' und 74' ebenfalls eine Verjüngung auf. Zwischen dem Stab 72 einerseits und dem Bolzen 73 und 74 andererseits befindet sich je einer der magnetfeldabhängigen Widerstände 23 und 24. Die Bolzen 73, 74 gehen über schwach konische Abschnitte 77 bzw. 78 in Führungszapfen 77' und 78' über, die in der Wand des Gehäuses 66 befestigt sind. Die Führungszapfen halten die konischen Abschnitte zentrisch zu den im Boden und im Deckel 79 des Topfes 70 angebrachten Bohrungen. Beim Verschieben des Topfes in Abhängigkeit vom Saugrohrdruck ändern sich die Luftspalte zwischen dem Abschnitt 77 und dem Topf 70 bzw. dem Topf 70 und dem Abschnitt 78 gegensinnig, wodurch das Feld der Widerstände 23 und 24 und damit ihr Widerstandswert entsprechend geändert wird.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Saugrohrdruckfühlers ist in F i g. 4 dargestellt. Ein Stabmagnet 81 wird durch eine Membrandose in Abhängigkeit vom Saugrohrdruck verschoben. Auf dem Stabmagneten 81 sind zwei Scheiben 82 und 83 befestigt, die auf ihrem Umfang jeweils z. B. identische Konturen tragen. Der Magnetstab 81 sowie die Scheiben 82 und 83 bewegen sich in einer zylindrischen Hülse 80, an deren Innenwand jeweils an den äußeren Enden der Hülse die magnetfeldabhängigen Widerstände 23 und 24 befestigt sind. Wenn der Stab 81 mit den Scheiben 82 und 83 gegenüber der Hülse 80 längsverschoben wird, ändern die Widerstände 23 und 24 ihren Wert gegensinnig. Bei dieser Bauform kann statt des Stabes 81 und die Hülse 80 als Magnet ausgeführt sein.

In F i g. 5 ist als Ausführungsbeispiel ein Drosselklappenstellungsgeber dargestellt. Er besteht aus zwei sich mit ungleicher Polarität gegenüberstehenden dreischenkligen Magneten 91 und 92. Zwischen den sich gegenüberstehenden äußeren Schenkeln sind die magnetfeldabhängigen Widerstände 23 und 24 angeordnet. Durch Verdrehen eines mit der nicht dargestellten Drosselklappenwelle verbundenen nockenförmigen Magnets 93 im Luftspalt zwischen den beiden mittleren Schenkeln der Magnete ändert sich die Stärke des die Widerstände 23, 24 durchsetzenden magnetischen Feldes und dabei die Widerstandswerte dieser beiden Widerstände.

In F i g. 6 ist ein Drosselklappengeber mit einem Ringmagnetsystem dargestellt. Ein Ringmagnet 102 ist in einem Topf 101 befestigt, an dessen Innenwand an zwei gegenüberliegenden Stellen die magnetfeldabhängigen Widerstände 23 und 24 befestigt sind. Eine nicht magnetisierbare Achse 100 wird von der Drosselklappenwelle angetrieben und verdreht eine aus Weicheisen bestehende Differentialscheibe 103, die eine der gewünschten Funktion der Magnetfeldänderung entsprechende Randkurve aufweist. Der Geber ist für eine Drehung der Achse 100 um maximal 90° ausgelegt.

Die bisher beschriebenen Ausführungsbeispiele von Funktionsgebern arbeiten nach dem Prinzip, daß die wirksame Fläche der magnetfeldabhängigen Widerstände vollständig in einem Magnetfeld angeordnet ist, und daß die Feldstärke des Magnetfeldes geändert wird. Eine andere Möglichkeit zur Beeinflussung der magnetfeldabhängigen Widerstände besteht dario, sie mehr oder weniger in ein Magnetfeld konstanter Starke einzutauchen. F i g. 7 zeigt ein Ausführungsbeispiel dieser Art. Der Drosselklappenstellungsgeber besteht hier aus einem Ringmagnet 110, der in einem Topf 111 angeordnet ist. Auf dem Rand des Topfes sind zwei magnetfeldabhängige Widerstände 23 und 24 angebracht. Über diesen Widerständen wird eine Weicheisen-Formscheibe 12 bewegt, welche je nach ihrer Stellung die Widerstände mehr oder weniger bedeckt. Dadurch wird das die magnetfeldabhängigen Widerstände 23 und 24 erfassende Feld und damit die Widerstandswerte geändert.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (12)

Patentansprüche:

1. Kraftstoff-Einspritzanlage für Brennkraftmaschinen, deren Einspritzmenge in Abhängigkeit von wenigstens einer Betriebsgröße des Motors, beispielsweise der Drehzahl, dem Saugrohrdruck bzw. der Drosselklappenstellung, mit Hilfe eines monostabilen Multivibrators steuerbar ist, dessen die Einspritzdauer bestimmendes Zeitglied in Abhängigkeit von der mindestens einen Betriebsgröße beeinflußt wird, wobei zur Beeinflussung wenigstens ein Widerstand vorgesehen ist, dessen Wert durch die Betriebsgröße veränderbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Veränderung durch die Stärke eines die Betriebsgröße charakterisierenden Magnetfeldes erfolgt.

2. Einspritzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das einen Kondensator enthaltende Zeitglied durch einen Umiadestrom beeinflußbar ist, der über die Emitter-Kollektor-Strecke eines Hilfstransistors (25) fließt, wobei die Größe dieses Stromes durch einen mindestens einen magnetfeldabhängigen Widerstand (23, 24) enthaltenden Basisspannungsteiler bestimmt ist.

3. Einspritzanlage nach Anspruch 2, dadurch ge-, kennzeichnet, daß das Zeitglied zusätzlich durch eine drehzahlabhängige, die Entladung des Zeitgliedkondensators begrenzende Spannung beeinflußbar ist.

4. Einspritzanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die drehzahlabhängige Begrenzerspannung über einen Korrekturtransistor (17) eingespeist ist.

5. Einspritzanlage nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Beeinflussung des Zeitgliedes ein Funktionsgeber mit zwei magnetfeldabhängigen Widerständen vorgesehen ist, die in den Lufispalten von Magneten angeordnet sind, wobei die Feldstärke in den Luftspalten in Abhängigkeit der zu messenden Betriebsgröße veränderbar ist.

6. Einspritzanlage nach Anspruch 5, mit in Abhängigkeit vom Saugrohrdruck arbeitendem Funktionsgeber, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetfeldabhängigen Widerstände (23, 24) in den Luftspalten zwischen zwei sich mit ungleicher Polarität gegenüberstehenden U-förmigen Magneten (60, 61) angebracht sind, und daß die Magnete mit je einer Bohrung versehen sind, in denen ein Formstab (62) mit Hilfe einer dem Saugrohrdruck ausgesetzten Membrandose (65) bewegt wird (F i g. 2).

7. Einspritzanlage nach Anspruch 1 bis 5, mit einem in Abhängigkeit vom Saugrohrdruck arbeitenden Funktionsgeber, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetfeldabhängigen Widerstände (23, 24) in den Luftspalten eines dreiteiligen Formstabes (71, 72, 73) angeordnet sind, der einen scheibenförmigen Magnet (71) trägt, wobei ein topfförmiges Gehäuse (70, 79), das Ausnehmungen zur Aufnahme des Formstabes enthält, diese Anordnung umgibt und durch den Saugrohrdruck verschiebbar ist (F i g. 3).

8. Einspritzanlage nach Anspruch 5, mit in Abhängigkeit vom Saugrohrdruck arbeitendem Funktionsgeber, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetfeldabhängigen Widerstände (23, 24) in einer zylindrischen Hülse (80) an deren Innenwand befestigt sind und in der Hülse (80) ein Stabmagnet (81) mit zwei darauf befestigten Formscheiben (82, 83) in Abhän-

gigkeit vom Saugrohrdruck beweglich angebracht ist (F ig. 4).

9. Einspritzanlage nach Anspruch 5, mit in Abhängigkeit von der Drosselklappenstellung arbeitendem Funktionsgeber, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetfeldabhängigen Widerstände (23, 24) zwischen den äußeren Schenkeln zweier sich mit ungleicher Polarität gegenüberstehenden dreischenkeligen Magnete (91, 92) angebracht sind, wobei im Luftspalt der sich gegenüberstehenden mittleren Schenkel ein in Abhängigkeit von der Drosselklappenstellung drehbarer nockenförmiger Magnet (93) angebracht ist (F i g. 5).

10. Einspritzanlage nach Anspruch 5, mit in Abhängigkeit von der Drosselklappenstellung arbeitendem Funktionsgeber, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ringmagnet (102) und ein zu diesem gleichachsiger Topf vorgesehen ist, an dessen Innenwand die magnetfeldabhängigen Widerstände (23, 24) angebracht sind, wobei eine von der axial im Topf (101) gelagerten Drosselklappenwelle (100) angetriebene Differentialscheibe (103) im Inneren des ^ Topfes (101) angeordnet ist (F i g. 6). Cj

11. Einspritzanlage nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Beeinflussung des Zeitgliedes wenigstens ein Funktionsgeber mit zwei magnetfeldabhängigen Widerständen vorgesehen ist, die in Luftspalten mit konstanter magnetischer Feldstärke angeordnet sind, wobei die vom Magnetfeld durchsetzte Fläche der Widerstände in Abhängigkeit der zu messenden Betriebsgröße veränderbar ist.

12. Einspritzanlage nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß zur Beeinflussung des Zeitgliedes ein Drosselklappenstellungsgeber vorgesehen ist, der aus einem Ringmagnet (UO) besteht, der in einem Topf (111) befestigt ist, wobei auf dem Rand der offenen Stirnfläche des Topfes zwei magnetfeldabhängige Widerstände (23, 24) angebracht sind, die durch eine von der Drosselklappenwelle bewegte Formscheibe (112) mehr oder weniger bedeckt sind (F i g. 7).