DE1751605A1

DE1751605A1 - Elektrisch gesteuerte Kraftstoff-Einspritzeinrichtung mit Beschleunigungs-Anreicherung

Info

Publication number: DE1751605A1
Application number: DE19681751605
Authority: DE
Inventors: Hermann Dr-Ing Scholl
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1968-06-27
Filing date: 1968-06-27
Publication date: 1971-08-05
Also published as: FR2014313A1; GB1216979A; US3581723A

Description

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E. 9185
26.6.1968 Lr/Sz

Anlage zur
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ROBERO? BOSCH GMBH, Stuttgart W, Breitscheidstraße

Elektrisch gesteuerte Kraftstoff-Einspritzeinrichtung mit Beschleunigungs-Anreicherung

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrisch gesteuerte Kraftstoff -Einspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine mit min-; destens einem elektromagnetisch betätigbaren Einspritzventil und. mit einer drehzahlsynchron auslösbaren Steuereinrichtung, die von einem an das Ansaugrohr in Ansaugrichtung hinter der Drosselklappe der Brennkraftmaschine angeschlossenen Druckfühler beeinflußt wird und öffnungsimpulse für das Einspritzventil liefert, deren Dauer vom Druck im Ansaugrohr abhängt.

Bei Benzineinspritzanlagen für mit Saugrohreinspritzung u_-.d Fremdzündung arbeitende Brennkraftmaschinen wird beim öffnen di~ Drosselklappe, d. h. während des Beschleunigungsvorgangs im ti■;:.·-rgangsbereich von niedrigen zu höheren Drehzahlen ein Gemiscn ^>c· otigt, das einen höheren Benzinanteil enthält als im stationäre¹: 'uatand, der sich bei konstant bleibendem öffnungswinkel der Drosselklappe

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einstellt. Eine derartige Beschleunigungs-Anreicherung läßt sich bei elektrisch gesteuerten Kraftstoff-Einspritzanlagen dann verhältnismäßig leicht erzielen, wenn die zeitliche Dauer der einzelnen Einspritzvorgänge und daher die Dauer der die jeweils aus einem Einspritzventil austretende Kraftstoffmenge bestimmenden Offnungsimpulse in Abhängigkeit von der jeweiligen Drosselklappenstellung und der Drehzahl der Brennkraftmaschine gesteuert wird. In diesem Falle eilt nämlich die Stellung der Drosselklappe dem Füllungsgrad des bzw. der Zylinder im Übergang voraus. Venn jedoch ein System der eingangs beschriebenen Art verwendet und die Dauer der einzelnen öf fnungs impulse in Abhängigkeit vom Saugrohrdruck gesteuert wird, ergeben sich Schwierigkeiten, weil bei diesem System der Saugrohrdruck nur mit zeitlicher Verzögerung gegenüber der Öffnungsbewegung der Drosselklappe ansteigt. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einer Einspritzeinrichtung der eingangs beschriebenen, mit Steuerung über den Saugrohrdruck arbeitenden Einspritzeinrichtung zur Sichers teilung eines einwandfreien Übergangs eine Gemischanreicherung beim öffnen der Drosselklappe zu erzielen, welche der Zunahme der angesaugten Luftmenge vorauseilt. Die Erfindung geht dabei von dem Grundgedanken aus, daß man unter Ausnutzung der Differenz zwischen dem Saugrohrdruck und dem äußeren Atmosphärendruck eine pneumatisch arbeitende Vorrichtung erzielen kann, welche ohne zusätzliche Hilfskräfte die angestrebte Beschleunigungsanreicherung ergibt.

Das Prinzip der erfindungsgemäßen Beschleunigungsanreicherung beruht darauf, daß in Ansaugrichtung hinter der vom Gaspedal betätigbaren Drosselklappe eins zweite, vom Differenzdruck zwischen dem Atmosphärendruck und dem Ansaugluftdruck gesteuerte Drosseleinrichtung vorgesehen und daß der Druckfühler an den zwischen der Drosselklappe und der zweiten Drosseleinrichtung liegenden Abschnitt des Ansaugrohres angeschlossen ist. Als besonders vorteilhaft erweist sich bei einer derartigen Anordnung, daß die öffnungszeitkonstante der zweiten Drosselklappe frei wählbar gemacht werden kann. Hierdurch ist es möglich, im Übergangsbereich die jeweils günstigste ·

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Voreilung der Kraftstoffmenge gegenüber der Luftmenge einzustellen.

In der Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel eine elektronisch gesteuerte Einspritzeinrichtung dargestellt.

Es zeigen:

Fig. 1 die Einspritzeinrichtung in einem Übersichtsbild und in einem teilweise stark vereinfachten Schaltbild ihrer elektronischen Steuereinrichtung und die

Fig. 2 zur Beschleunigungsanreicherung dienende Vorrichtung in ihren Einzelheiten, teilweise jedoch stark schematisiert.

Die Benzineinspritzeinrichtung nach Pig. 1 ist zum Betrieb einer als Antrieb eines Kraftfahrzeugs dienenden Vierzylinderbrennkraftmaschine 10 bestimmt, deren Zündkerzen 11 an eine nicht dargestellte HochspannungsZündanlage angeschlossen sind. In unmittelbarer Nähe der nicht dargestellten Einlaßventile der Brennkraftmaschine sitzt auf den zu den einzelnen Zylindern führenden Verzweigungsstutzen des Ansaugrohres 12 je ein elektromagnetisch betätigbares Einspritzventil 13. Jedem Einspritzventil wird über eine der bei 14 angedeuteten Kraftstoffleitungen aus einem Verteiler 15 Kraftstoff zugeführt. Der Kraftstoff wird im Verteiler und in den Leitungen 14 durch eine bei 16 angedeutete, elektromotorisch angetriebene Pumpe aus einem Kraftstoffvorratsbehälter 18 angesaugt und einem dem Verteiler 15 vorgeschalteten Druckregler 17 zugeführt, der die Aufgabe hat, den Druck des vor den Einspritzventilen anstehenden Kraftstoffs auf einen praktisch konstanten Wert von etwa 2 atü zu halten.

Jedes der Einspritzventile 13 enthält eine nicht dargestellte Magnetisierungswicklung, deren eines Ende an Masse liegt, während das andere Ende jeder der Wicklungen über Anschlußleitungen 19 mit einem von vier Widerständen 20 verbunden ist. Die Widerstände sind zusammen an den Kollektor eines bei 21 dargestellten Lei-

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stungstransistors angeschlossen, der von einem im folgenden nähe'r beschriebenen elektronischen Regel- und Steuergerät über einen Transistorverstärker 22 mit rechteckförmigen Steuerimpulsen 23 bei jeder Umdrehung der Kurbelwelle 24 versorgt wird und dabei einen die Einspritzventile 15 über die Dauer dieser Impulse Öffnenden Strom liefert. Zur Offnungsdauer proportional ist die bei jedem Einspritzvorgang in das Ansaugrohr und von dort in die Zylinder gelangende Einspritzmenge, die den jeweiligen Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine angepaßt werden muß.

Sas hierzu dienende Regel- und Steuergerät 25 ist in Fig. 1 mit unterbrochenen Linien umrahmt und besteht im wesentlichen aus einem monostabilen Kippgerät, das einen ersten Kipptransistor T₁ vom pnp-Typ und einen zweiten Transistor To mit der gleichen Zonenfolge enthält. Die Emitter beider Transistoren sind über eine Plusleitung 26 mit dem Pluspol einer als Betriebsstromquelle dienenden, nicht dargestellten Fahrzeugbatterie mit einer Nennspannung von 12,6 Volt verbunden. Vom Kollektor des ersten Transistors T₁ führt ein Arbeitswiderstand 27 und vom Kollektor des zweiten Transistors T ein Arbeite widerstand 26 zu einer gemeinsamen, mit Nasse verbundenen Minusleitung 29, die an den Minuspol der Fahrzeugbatterie angeschlossen ist.

Im Ruhezustand des Kippgeräts 25 wird der Transistor T₁ durch den von seiner Basis zur Minusleitung 29 führenden Widerstand 30 leitend gehalten; der Transistor T₂ ist dann gesperrt. Der instabile, die Öffnungsdauer der Magnetventile 13 bestimmende Kippvorgang des Kippgeräts wird dann eingeleitet, wenn der bei 31 angedeutete, mit der Kurbelwelle 24 umlaufende Nocken den ihm zugeordneten Schaltarm 32 entgegen der Kraft einer Rückholfeder gegen seinen mit der Plusleitung 26 verbundenen Gegenkontakt drückt und daher den Steuerkondensator 33t der sich bis zu diesem Zeitpunkt über einen mit der Plusleitung 25 verbundenen Widerstand 34 und einen mit der Minusleitung 29 verbundenen Widerstand 35 aufladen konnte, an seiner negativ geladenen Elektrode mit der Plusleitung verbindet. Dadurch

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wird der Transistor T₁ gesperrt, der Transistor Tp ^VJ1^^L zusammen mit ihm auch der Leistungstransistor 21 werden stromleitend und die Magnetventile 13 geöffnet. Die Magnetventile schließen dann wieder, wenn.die Transistoren T₁ und Tg &^ea monostabilen Kippgeräts in ihren ursprünglichen Zustand zurückkehren.

Dieser Zeitpunkt ricV., sich nach der Induktivität der in den Kollektorkreis des Transistors Tg eingeschalteten Primärwicklung 37, die zusammen mit einer Sekundärwicklung 38 und einem verstellbaren Eisenkern 39 einen Transformator bildet. Der Eisenkern 39 ist über ein Gestänge 40 mit der Membran einer Druckdose 41 gekuppelt, die in Ansaugrichtung unmittelbar hinter der mit einem Gaspedal 36 betätigbaren Drosselklappe 50 an das Ansaugrohr 12 angeschlossen ist und unter Verkleinerung der Induktivität diesen Eisenkern um so weiter zwischen der Primär- und Sekundärwicklung herauszieht, je niedriger der im Ansaugrohr herrschende absolute Druck ist.

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Die Sekundärwicklung 38 ist mit einem Wicklungsende/an die Basis des Transistors T₁ und mit ihrem anderen Ende an den Verbindungspunkt zweier zwischen der Plusleitung 26 und der Minusleitung 29 liegender Widerstände 43, 44 angeschlossen. Sobald der Schaltarm 32 seinen Gegenkontakt berührt und über eine Diode 42 den Transistor T-, sperrt, kann der Transistor Tp einen über die Primärwicklung 37 fließenden Strom liefern, der mit einer zur Induktivität umgekehrt proportionalen Geschwindigkeit ansteigt und in der Sekundärwicklung 38 eine Spannung induziert, die den Transistor Tg unabhängig von der weiteren Stellung des Schaltarms 32 stromleitend hält, und zwar so lange, bis der Strom in der Primärwicklung 37 annähernd den Sättigungswert erreicht hat. Die induzierte, den Transistor T₁ über die Diode 45 sperrende Spannung wird mit zunehmender Annäherung an diese Sättigung kleiner und sinkt schließlich soweit ab, daß die negative,- durch die Widerstände 43, 44 eingestellte Basisvorspannung am Transistor T₁ überwiegt und den Transistor T-. in seinen ursprünglichen, leitenden

Zustand zurückkehren läßt. Sobald dies eintritt, wird der Leistungstransistor 21 gesperrt und der Einspritzvorgang beendet.

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Bei diesem elektrischen Steuersystem hängt die jeweilige Dauer der Offnungsimpulse 23 von demjenigen Saugrohrdruck ab, der sich im Ansaugrohr 12 in Ansaugrichtung hinter der Drosselklappe 50 einstellt. Wenn jedoch die Drosselklappe zur Einleitung eines Beschleunigungsvorgangs durch Niedertreten des mit ihr über eine Stange 51 gekuppelten Gaspedals '36 unter Vergrößerung ihres öffnungswinkels verschwenkt wird, vermag der Saugrohrdruck nur mit zeitlicher Verzögerung gegenüber der Öffnungsbewegung der Drosselklappe anzusteigen.

Um trotzdem eine sofort einsetzende Beschleunigungsanreicherung zu erzielen, ist gemäß Fig. 2 in Ansaugrichtung hinter der vom Gaspedal 36 betätigbaren Drosselklappe 50 eine zweite pneumatische, durch den Druckunterschied zwischen dem Saugrohrdruck und dem Atmosphärendruck der Umgebungsluft verstellbare Drosselklappe 55 vorgesehen.

Die zweite Drosselklappe 55 ist um eine waagerechte Achse 56 etwa um 85° drehbar mit Hilfe eines an ihr angreifenden Hebelgelenkes 57» 58, 59, das über eine Stellstange 60 mit der Membran 61 einer Differenzdruckdose 62 verbunden ist. Diese enthält eine erste Druckkammer 63 und eine zweite Kammer 64, in welcher eine die Membran gespannt haltende Druckfeder/untergebracht ist. Die zweite Druckkammer steht über eine verhältnismäßig große Druchlaßbohrung 66 mit demjenigen Teil des Ansaugrohres 12 in direkter Verbindung, der in der durch einen Pfeil angedeuteten Ansaugrichtung hinter der zweiten Drosselklappe 55 liegt und unmittelbar zu den einzelnen Verzweigungsstutzen des Ansaugrohres führt.

Die erste Druckkammer 63 der Differenzdruckdose 62 steht über eine kurze Rohrleitung 68 an den zwischen der ersten Drosselklappe 50 und der zweiten Drosselklappe 55 liegenden Abschnitt der Rohrleitung 12 angeschlossen, von welchem aus ein Anschlußstutzen 69 zu der Druckdose 41 führt, welche in der oben beschriebenen Weise auf die Länge der Öffnungsimpulse einwirkt. Die Rohrleitung 68, enthält in unmittelbarer Nähe des Ansaugrohrea 12 eine Drosselstelle 70,

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die einen verhältnismäßig engen Bohrungsquerschnitt hat, welcher in der unten näher beschriebenen Weise auf die öffnungszeitkonstante der zweiten Drosselklappe 55 Einfluß hat.

Im einzelnen wirkt die erfindungsgemäße Anordnung folgendermaßen:

Der auf die Membran 61 wirkende Differenzdruck ist gleich dem Druckabfall an der zweiten Drosselklappe <ί3* und steht im stationären Zustand, d. h. bei unveränderter Drehzahl der Brennkraftmaschine und bei gleichbleibender Stellung der zweiten Drosselklappe im Gleichgewicht mit der Kraft der Druckfeder 65· Die Drosselklappe 55 stellt sich bei jedem Betriebszustand der Brennkraftmaschine so ein, daß der an ihr auftretende Druckabfall möglichst klein wird. Da hier das Prinzip eines Proportionalreglers mit einer zur Regelabweichung proportionalen Stellkraft angewendet ist, kann der Druckabfall im Prinzip nicht gleich Null werden; er kann jedoch durch eine große wirksame Fläche der Membran 63 und ein genügend großes Hebelverhältnis im Hebelgestänge 57, 58, 59 hinreichend klein gehalten werden.

Wenn bei laufender Brennkraftmaschine die erste Drosselklappe 50 durch Niedertreten des Gaspedals 36 aus ihrer Leerlauf- oder Teillaststellung heraus schnell geöffnet wird, so steigt der Luftdruck in dem zwischen den beiden Drosselklappen liegenden Saugrohrabschnitt und daher auch in der Druckdose 41 praktisch ohne Verzögerung an, weil die zweite Drosselklappe dieser Öffnungsbewegung nicht sofort folgen kann. Der Druckanstieg in der ersten Kammer der Differenzdruckdose 62 erfolgt nämlich nicht schlagartig, sondern um so langsamer, je enger die Bohrung in der Drosselstelle ist. Je höher jedoch der Druck in der ersten Kammer 63 ansteigt, um so mehr wird die Stellstange 60 nach unten gedruckt und dabei die zweite Drosselklappe 55 in ihrer öffnungsrichtung bewegt, und zwar so lange, bis ein Kräftegleichgewicht zwischen dem Druck der Druckfeder 65 und dem pneumatischen Druckabfall an der Drosselklappe 55 sich eingestellt hat.

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Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist als zweite Drosseleinrichtung die um ihre Achse 56 drehbare zweite Drosselklappe/vorgesehen. Es ist jedoch ohne weiteres möglich, als zweite Drosseleinrichtung einen Luftschieber vorzusehen und diesen abhängig vom Differenzdruck, der an 1hm entsteht, zu verstellen.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es auch möglich, den Querschnitt an der Drosselstelle 70 in Abhängigkeit von der Betriebstemperatur der Brennkraftmaschine beispielweise mit Hilfe einer Bimetallfeder derart zu verändern, daß der Durchlaßquerschnitt mit abnehmender Betriebstemperatur kleiner wird. Hierdurch kann die Übergangsanreicherung bei kalter Brennkraftmaschine in günstiger Veise vergrößert werden.

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Claims

Robert Bosch GmbH ** R. 9183 Lr/ßz Stuttgart Ansprüche

1. Elektrisch gesteuerte Kraftstoff-Einspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine mit mindestens einem elektromagnetisch betätigbaren Einspritzventil und mit einer drehzahlsynchron auslösbaren Steuereinrichtung, die von einem an das Ansaugrohr in Ansaugrichtung hinter der Drosselklappe der Brennkraftmaschine angeschlossenen Druckfühler beeinflußt wird und öffnungsimpulse für das Einspritzventil liefert, deren Dauer vom Druck im Ansaugrohr abhängt, dadurch gekennzeichnet, daß in Ansaugrichtung hinter der vom Gaspedal (36) betätigbaren Drosselklappe (50) eine zweite, vom Differenzdruck zwischen dem Atmosphärendruck und dem Ansaugluftdruck gesteuerte Drosseleinrichtung vorgesehen und daß der Druckfühler (41) an den zwischen der Drosselklappe (50) und. der zweiten Drosseleinrichtung (55) liegenden Abschnitt des Ansaugrohres (12) angeschlossen ist.

2. Einspritzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Drosseleinrichtung (55) eine frei wählbare öffnungszeitkonstante hat.

3. Einspritzeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Drosseleinrichtung (55) mit Hilfe einer zwei

. Kammern (63» 64) enthaltenden Differenzdruckdose (62) verstellbar ist, deren erste Kammer (63) in Ansaugrichtung ge-

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sehen vor der Drosseleinrichtung (55) und deren zweite Kammer (64-) hinter der Dross el einrichtung (55) an das Ansaugrohr (12) angeschlossen ist.

4. Einspritzeinrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß in wenigstens einer Verbindungsleitung (68) zwischen einer (63) der Sammern der Differenzdruckdose (62) und dem Ansaugrohr eine den Strömungswiderstand stark erhöhende Engstelle (70) angeordnet ist.

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