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Brennstoffverteilungsvorrichtung
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| Das Muster betrifft eine elektrisch gesteuerte |
| Brennstoffverteilungsvorrichtung und insbesondere eine |
| CD |
Start-und Warmlauf-Steuerung.
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Es ist bereits eine elektrisch gesteuerte Brennstoffverteilungsvorrichtung
offenbart und beansprucht, bei der der Brennstoff in Form von Druckimpulsen von
zeitlich genau eingestellter Dauer in den Ansaugkanal der Brennkraftmaschine eingespritzt
wird. Die Zeitdauer eines Brennstoffimpulses wird mit einem elektrischen Zeitgeber
gesteuert, dessen Zeitkonstante von einer Impedanz festgelegt wird, die sich in
Abhängigkeit von Maschinenbetriebszustandsgrößen verändern läßt.
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Das vorliegende Muster ist speziell darauf ge-
| richtet, die Brennstoffverteilungsvorrichtung der vor- |
| genannten Art während des Startens und des Warmlau- |
fens der Maschine zu steuern. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform gehört zum
Mustergegenstand ein auf die Maschinenbetriebstemperatur ansprechende Fühler, der
die Größe der Impedanz bei niedrigen Temperaturen vergrößert, und ein Stellglied,
welches während des Startens der Maschine erregt wird, um eine zusätzliche Vergrößerung
des Wertes dieser Impedanz zu bewirken.
| -Husters ist die Schaffung |
| sinne aufgabe des vorliegenden Musters ist die Schaffung |
einer einfachen, verläßlichen und genau arbeitenden Steuerung für eine elektrische
Brennstoffverteilungsvorrichtung, mit der die Brennstoffzufuhr zur Maschine während
des Startens und Warmlaufens vergrößert werden kann.
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Weitere Aufgaben und Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden
ausführlichen Beschreibung und den beigefügten Eichnungen. Es zeigen : Fig. 1 eine
schematische Ansicht einer mustergemäßen
| Brennstoffverteilungsvorrichtung, |
| Fig. 2 ein Schaltbild der elektronischen Steuerung der |
| Fig.l, |
| Fig. 3 eine Vorderansicht der in Fig. 1 dargestellten |
| Drosselklappenanordnung, |
Fig. 4 eine Seitenansicht der Drosselklappenanordnung, Fig. 5 eine teilweise geschnittene
Ansicht gemäß der Linie 5-5 der Fig. l, Fig. 6 eine teilweise geschnittene Ansicht
gemäß der Linie 6-6 der Fig. 1 und Fig. 7 eine Kurvendarstellung zur Erläuterung
des Betriebsverhaltens der mustergemäßen Steuerung.
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Es soll nun auf die Zeichnungen und insbesondere auf die Fig. 1 Bezug
genommen werden. Ein Brennstofftank. 10 ist über eine Leitung 12 mit einer Brennstoffdüse
14 verbunden. In der Leitung 12 befindet sich eine Pumpe 16, die den Brennstoff
unter Druck setzt. Der von der Pumpe 16 über das Maß der von der Düse 14 eingespritzten
Menge geförderte Brennstoff wird über die mit einer Drossel 20 versehene Leitung
18 zum Brennstofftank zurückgeführt. Die Düse 14 ist so angeordnet, daß
sie
die in den Ansaugkanal 22 einer (abgebrochen dargestellten Brennkraftmaschine 24
einspritzt. Von dieser Brennkraftmaschine ist eine Brennkammer 26 und ein Einlaßventil
28 dargestellt Die Pumpe 16 hat die Aufgabe, der Einspritzdüse 14 den Brennstoff
unter einem gesteuerten konstanten oder veränderlichen Druck zuzuführen. Die Einspritzdüse
14 wird periodisch für eine gesteuerte Dauer geöffnet, so daß die in den Ansaugkanal
22 eingespritzte Brennstoffmenge sich als Funktion der öffnungsdauer der Düse und
des der Düse zugeführten Brennstoffdruckes ändert.
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Zur Steuerung der Düse 14 gehört eine Drosselklappenanordnung 30,
eine Elektroniksteuerung 32 und ein Steuerimpulsverteiler 34. Im Betrieb erregt
der Steuerimpulsverteiler.
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34-die Elektroniksteuerung 32 periodisch in Abhängigkeit von der Maschinendrehzahl.
Bei ihrer Erregung erzeugt die Elektroniksteuerung 32 einen elektrischen Impuls,
dessen Breite oder zeitliche Dauer von verschiedenen Faktoren abhängt, die den Betrieb
der Brennkraftmaschine beeinflussen. Die Maschinenbetriebsbedingungen werden in
der Drosselklappenanordnung 30 mit verschiedenen Fühlern erfaßt und dann über entsprechende
Leitungen der Elektroniksteuerung zugeführt. Der Ausgang der Elektroniksteuerung
32 ist mit dem Verteilerabschnitdes Steuerimpulsverteilers 34 verbunden, so daß
den Magnetspulen der zugehörigen Düsen in Übereinstimmung mit einer zu-vor festgelegten
Folge oder der Zündreihenfolge der betreffenden Brennkraftmaschine elektrische Impulse
zugeführt werden. Die Magnetspulen in den Düsen 14 bleiben für eine Zeitdauer erregt,
die von der Breite oder der zeitlichen Dauer des elektrischen Impulses abhängt.
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Die Drosselklappenanordnung 30 weist ein Drosselklappengehäuse 36
mit Ansaugkanälen 38 und 40 und Drosselklappen 42 und 44 auf einer entsprechenden
Welle 46 auf. Die Ansaugkanäle 38 und 40 stehen mit dem Ansaugkanal 22 in Verbindung.
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An der Welle 46 ist ein Drosselhebel 48 befestigt, der über eine Stange
52 von einem üblichen Gaspedal 50 betätigt wird.
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Am Drosselklappengehäuse 36 ist eine Start-und Warmlauf-Steuerung
54 befestigt, welche eine Welle 56 aufweist, die über einen Hebel 60, eine Stange
62 und einen Hebel 64 mit einer den beschleunigten Leerlauf dienenden Nocke 58 (sihe
Fig. 4) verbunden ist. Die Stange 62 ist mit einem umgebogeneun binde 66 versehen,
welches in einen Schlitz 68 des Hebels 64 eingreift. Der Hebel 64 ist am Drosselklappengehäuse
36 mit einer felle 70 drehbar gelagert. Auf der Welle 70 befindet sich eine Torsionsfeder
72, deren Enden 74 und 76 an gegenüberliegenden Seiten des Endabschnittes 66 der
Stange 62 angeordnet sind. Der Drosselhebel 48 trägt eine Einstellschraube 73, die
dazu dient, die Nocke 58 zu beaufschlagen und die Stellung der Drosselventile 42
und 44 für den beschleunigten Leerlauf festzulegen. In eine Nabe des Drosselklappengehäuses
36 ist eine Schraube 80 so eingeschraubt, daß sie den Drosselhebel 48 beaufschlagt
und die langsame Leerlaufstellung der Drosselventile festlegt. Ein am Drosselhebel
48 angebrachter Arm 81 beaufschlagt einen Stift 83 an der Nocke 58, wenn die Drosselklappen
relativ weit geöffnet werden, so daß die Welle 56 in ihre eine Extremstellung gedrückt
wird.
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Auf dem Drosselklappengehäuse 36 ist ein auf den Ansaugdruck ansprechender
Druckfühler 82 gelagert, der mit einem
Potentiometer 84 in Wirkverbindung
steht, um dieses in Abhängigkeit von Änderungen des Ansaugdruckes zu verstellen.
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Ein weiteres Potentiometer 86, ist am Drosselklappengehäuse 36 gelagert,
um durch die Drosselwelle 46 betätigt zu werden.
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Eine Beschleunigungssteuerung 88 ist ebenfalls am Drosselklappengehäuse
36 angebracht. Eine Höhenausgleichsvorrichtung 90 und eine Maschinentemperatur-Ausgleichsvorrichtung
92 können gewünschtenfalls vorgesehen und mit der Elektroniksteuerung 32 über geolgnete
Leiter verbunden werden. Die Start-und Warmlauf-Steuerung 54, die Beschleunigungssteuerung
88 und die Potentiometer 84 und 86 sind über geeignete Leiter mit der Elektroniksteuerung
32 verbunden.
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Wie am besten aus den Fig. 5 und 6 zu ersehen, besteht die Start-und
Warmlauf-Steuerung 54 aus einem Gehäuse 94, welches mit Schraubbolzen 96 am Drosselklappengehäuse
36 angeschraubt ist. Eine Leitung 98 verbindet das Innere des Gehäuses 94 mit dem
hinter den Drosselklappen gelegenen Teil des Ansaugkanals. Eine Leitung 100 verbindet
das Innere des Gehäuses 94 mit einer Druckmittelquelle, die beispielsweise der Auslaß
der Brennkraftmaschine (nicht dargestellt) sein kann. In dem Gehäuse 94 ist ein
Wärmefühler oder Thermostat 102 mit seinem einen Ende an der Welle 56 und dem anderen
Ende durch Überhaken an einem Hebel 104 befestigt, der im Punkt 106 des Gehäuses
schwenkbar gelagert ist. Eine Stange 108 verbindet den Hebel 104 mit einem Kolben
oder Anker 110, der hin-und herverschieblich in dem Magnetfeld einer Spule 112 gelagert
ist. Die Magnetspule 112 ist über eine Leitung 114 an Masse oder ein sonstiges Bezugspotential
und über eine weitere Leitung 116 an den Starterkreis 118 angeschlossen.
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Der Starterstromkreis 118 verbindet den Startermotor 120 über
Schalter
122 mit einer Stromquelle, beispielsweise der
| Batterie 124. Zwischen der Stirnwand des Gehäuses 94 und dem |
| Anker 110 befindet sich eine Feder 106, die die Stange 108 |
| mit |
| und den Hebel 104 in die in der Fig. 5/ausgezogenen Linien |
| dargestellte Stellung drückt. Wenn die Magnetspule 112 durch |
| Schließen des Schalters 122 im Starterkreis erregt wird, be- |
wegt sich der Anker 110 entgegen der Einwirkung der Feder 126 in eine Stellung,
die in der Fig. 5 mit gestrichelten Linien angedeutet ist. Auf die Welle 56 ist
ein Potentiometer 128 aufgesetzt, welches durch diese Welle betätigt wird.
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Es soll nun auf die Fig. 2 Bezug genommen werden, in der die Potentiometer
84,86 und die Beschleunigungs-, Hohen-und Maschinentemperatursteuerungen als Kollektiv
schematisch durch den veränderlichen Widerstand R1 dargestellt sind. Das Potentiometer
128 ist durch den veränderlichen Widerstand R21 gekennzeichnet. Eine Stromquelle
öi ist über einen Schalter 130 und eine Leitung 132 an den Steuerimpulsschalter
134 angeschlossen, der sich auf einer Welle 136 des Steuerimpulsverteilers 34 befindet.
Die elle 136 wird über einen geeigneten Antrieb (nicht dargestellt) in Abhängigkeit
von der Brennkraftmaschinendrehzahl angetrieben. Ein Kontakt des Schalters 134 ist
mit der Leitung 132 über einen Leiter 138 verbunden. Der andere Kontakt des Schalters
134 liegt über eine Leitung 140 an Masse oder auf einem Bezugspotenti-al.
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Der Schalter 134 wird periodisch in Abhängigkeit von der Maschinendrehzahl
durch die Rotation der Welle 136 geschlossen. Die Betätigung des Schalters 134 erzeugt
eine Reihe von Impulsen in der Leitung 142, die in der Fig. 2 schematisch dargestellt
sind. Jeder dieser Impulse wird nachfolgend mit einem Kondensator 144 in Paare von
negativen und positiven
Spannungsspitzen umgewandelt. Über einen
Gleichrichter 146, der an den Kondensator 144 angeschlossen ist, gelangen nur die
negativen Spannungsspitzen zur Basis 148 eines normalerweise nicht leitenden Transisters
150 eines monostabilen Mul-
| tivibrators 152. Der Kollektor 154 des'Tnsistors 150 ist |
| über eine Leitung 160 und einen Kondensator 1mit der Basis
156 |
| eines normalerweise leitenden Transistors 158 des Multivibra- |
| tors 152 verbunden. Wenn die negative Spannungsspitze der |
Basis 148 zugeführt wird, beginnt der Transistor 150 zu leiten. wodurch sich das
Potential in der Leitung 160 genügend vergrößert, um den Transistor 150 in einen
nichtleitenden Zustand zu bringen. Die Zeit, während der der Transistor 150 nicht
leitend bleibt, bestimmt sich aus der Entladezeit des Kondensators C, die wiederum
eine Funktion der Zeitkonstanten ist.
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Diese Zeitkonstante soll nachfolgend R, Rp, 0 bezeichnet werden, um
anzudeuten, daß sie von den Größen Rl, R 2 und C ab-
| hängt. Der Ausdruck Rl, R C ist selbstverständlich keine |
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physikalische Größe. Wenn die Spannung am Kondensator C, die der Bsis 156 zugeführt
wird, einen zuvor festgelegten Wert erreicht, wird der Transistor 158 wieder leitend
und der Transistor 150 nichtleitend. Der Transistor 150 bleibt nichtleitend, bis
er durch eine negative Spannungsspitze wieder zum Leiten gebracht wird. Der Multivibrator
152 erzeugt in seiner Ausgangsleitung 162 Impulse, deren Breite oder zeitliche Dauer
in Abhängigkeit von der Zeitkonstanten H, 9 R 21 C gesteuert ist. Die Amplitude
der Impulse in der Leitung 162 schwankt zwischen der normalen im leitenden Zustand
vorhandenen Spannung EI und im wesentlichen Null. Der Ausgang des Multivibrators
152 ist über die Leitung 162, den Kondensator 166 und die Leitung 168 mit einem
Verstärker 172 gekoppelt. Eine Diode
170 verbindet die Leitung 168
mit der Leitung 132, um in der Leitung 168 gegenüber der Spannung in der Leitung
132 eine im wesentlichen konstante Spannung E zu erhalten. Ein Impuls in der Leitung
162 erzeugt in der Leitung 168 einen Impuls, der im wesentlichen die gleiche Breite
hat wie der Impuls in der
| Leitung 162. Die Amplitude E auf eine geringere Spannung E |
| C> 2* |
Durch den Impuls in der Leitung 168 wird der Transistor 172 zum Leiten gebracht.
Die Zeit, während der der Transistor 172 leitet, bestimmt sich aus der Impulsdauer
in der Leitung 168, die ihrerseits wiederum eine Funktion der Zeitkonstanten R,
R2 0 ist. Der Ausgang des Transistors 172 wird durch die in Kaskade geschalteten
Transistoren 174 und 176 verstärkt.
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Der Ausgang des Endverstärkers 176 ist über die Leitung 178 mit einem
Kommutatorring 180 in dem Verteilerteil des Steuersignalverteilers 34 verbunden.
Der auf die Welle 136 aufgesetzte Schleifarm 182 verbindet der Reihe nach den Kommutatorring
180 mit den Kontaktsegmenten 184. Die Kontaktsegmente 184 sind mit den Magnetspulen
186 der Einspritzdüsen 14 verbunden. Die Verbindungen zwischen den Kontaktsegmenten
184 und den Magnetspulen 186 sind so vorgenommen, daß die nacheinander erfolgenden
Schaltverbindungen zwischen den Schleifen 182 und den Kontaktsegmenten 154 die Magnetspulen
in einer zuvor festgelegten Reihenfolge oder entprechend der Zündfolge der Brennkraftmaschine,
für die die Brennstoffverteilungsvorrichtung vorgesehen ist, erregen. Durch die
Erregung der Magnetspulen 186 werden die normalerweise geschlossenen Ventile 188
der Düsen 14 geöffnet, um die Zufuhr von Brennstoff aus der Leitung 12 zum Ansaugkanal
22 zu ermöglichen. Die zeitliche Dauer der Brennstoffzufuhr bestimmt sich aus der
Erregungsdauer der Magnetspule 186.
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Das Potentiometer 128 ist in solcher Form gewickelt, daß sich eine.
yiderstandsänderungskurve ergibt, wie sie in der Fig. 7 dargestellt ist. In der
Fig. 7 ist der Widerstandswert über dem Verdrehungswinkel der Welle 56 aufgetragen.
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Bei einer Erregung des Motorstarterkreises 118 bewegt die Magnetspule
122 den Kolben 110 und die Stange 108, um den Hebeln 104 in die in Fig. 5 in gestrichelten
Linien dargestellte Stellung zu bringen, in der die Welle 56 so verdreht ist, daß
der Abgriff des Potentiometers 12b bezüglich seines Winkelweges in der Nullstellung
steht, in der der Widerstand des Potentiometers 125 seinen Maximalwert hat.'Der
Widerstand R2 des Potentiometers 128 ist gegenüber dem Widerstand R so bemessen,
daß, wenn R2 seinen Maximalwert hat, sich eine' wesentliche Vergrößerung der zeitlichen
Dauer der elektrische ! Impulse der Steuerung 32 ergibt. Wenn der Motorstarterkreis
118 entregt wird, bewegt die Feder 126 den Kolben 110 und die Stange 108 so, daß
diese den Hebel 104 im wesentlichen in die in Fig. 5 mit ausgezogenen Linien dargestellte
Stellung bringen. In dieser Stellung ist der Widerstand R2 des Potentiometers 128
wesentlich vermindert. In dem speziell in Fig. 7 dargestellten Beispiel hat eine
Bewegung des Hebels 104 von der gestrichelten Stellung in die in ausgezogenen Linien
dargestellte Stellung der Fig. 5 zur Folge, daß sich der viiderstand R2 von 130
000 Ohm auf etwa 200 Ohm vermindert
| Wenn der Thermostat 102 wärmer wird, vermindert sich der Wi- |
| L |
derstand R2 noch weiter von etwa 200 Ohm auf im wesentlichen Null Ohm. Die Wirkung
der Start-und Warmlauf-Steuerung 54 liegt darin, während des Startens der Maschine
eine erheblich Anreicherung des Gemisches und während des Warmlaufens eine wesentlich
geringere Anreicherung zu bewirken.
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Bei der Beschreibung der speziellen Ausführungsform des Musters wurde
die Zeitkonstante R., Rp, C in Verbindung mit speziellen Widerstands-und Kondensatorkombinationen
beschrieben. Es versteht sich jedoch, da die Zeitkonstante auch durcl andersartige
Kombinationen von Drosselspulen dargestellt werden kann, und daß die für eine Gemischanreicherung
sorgende Start- und Warmlauf-Steuerung 54 sowohl mit Widerständen als auch Induktivitäten
oder Kondensatoren oder deren Kombinationen vorgenommen werden kann.
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Obwohl vorstehend nur ein spezielles Ausführungsbeispiel des Musters
beschrieben wurde, versteht es sich für den Fachmann, daß die Aufgaben des Musters
auch durch Verwendung von Vorrichtungen zu erzielen sind, die von den offenbarten
Konstruktionen abweichen, onne dab hierbei der dem Muster zugrundeliegende Rahmen
überschritten wird.