DE2155555A1

DE2155555A1 - Brennstoffeinspritzsysteme

Info

Publication number: DE2155555A1
Application number: DE19712155555
Authority: DE
Inventors: George Vincent Coventry Bloomfield (Großbritannien)
Original assignee: Joseph Lucas Ltd
Current assignee: ZF International UK Ltd
Priority date: 1970-11-10
Filing date: 1971-11-09
Publication date: 1972-05-18
Also published as: GB1305612A; FR2113745A5; IT940381B

Description

PATENTANWÄLTE DR. HUGO WILCKEN · DIPL.-ING. THOMAS WILCKEN D - 24 LÜBECK. BREITE STRASSE S2-54

Case BE 22

8.11.1971 Cz./Sch. Anmelder:

Joseph Lucas (Industries) Limited, Birmingham 19, Great King Street, England

Brennstoffeinspritzsysteme

Die Erfindung betrifft Brennstoffeinspritzsysteme für Brennkraftmaschinen.

Nach der Erfindung kennzeichnet sich ein Brennstoffeinspritzsystem für eine Brennkraftmaschine mit wenigstens einem elektro-magnetisch betätigbaren Brennstoffeinspritzventil durch einen Impulsgeneratorschaltkreis, der zum Erzeugen elektrischer Impulse zwecks Erregung des Ventils eingerichtet ist, um das Ventil für eine von der Dauer der Impulse abhängigen Periode zu öffnen, wobei die Impulsdauer in Abhängigkeit von wenigstens einem Maschinenbetriebsparameter steuerbar ist, durch Triggereinrichtungen, die zum Einleiten der Impulse bei einer von der Maschinendrehzahl abhängigen Frequenz einger ichtet sind, und durch eine Anreicherungseinrichtung zur Steigerung der Brennstofflieferung zur Maschine, wenn deren Beschleunigung gewünscht wird, wobei die Anreicherungeeinrichtung wenigstens eine elektrische Wicklung und einen magnetischen Körper einschließt, der induktiv mit der Wicklung gekuppelt und relativ zu dieser bewegbar ist, wobei entweder

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9 LObedt (0451) 7 58 88, Privat: Dr. H. Wildcen, Curau (04505) 210 · Dipl.-Ing. Th. Wllcken, lObec* (0451) 2 51 59 Banki Commerzbank A. G., FiI. Lübeck, Kto.-Nr. 39 0187 Postscheck. Hamburg 1381 19

die Wicklung oder der magnetische Körper mit der Drosselventilsteuerung der Maschine verbunden und somit bewegbar ist, wodurch die Bewegung des Drosselventils ein elektrisches Signal in der Wicklung erzeugt, das zur Steigerung der Brennstofflieferung zur Maschine verwendet wird.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der magnetische Körper mit der Drosselventilsteuerung verbunden, während die Wicklung mit einem festen Aufbau verbunden ist.

Die Wicklung kann im wesentlichen linear verlaufen, während der magnetische Körper dazu parallel bewegbar ist.

Alternativ und bevorzugt kann die Wicklung im wesentlichen die Form eines Teiles eines Kreises aufweisen, wobei der magnetische Körper parallel dazu über einen im wesentlichen einen Teil einer kreisförmigen Strecke umfassenden Weg bewegbar ist. In diesem Fall erstreckt sich die Achse jeder Windung der Wicklung vorzugsweise * im wesentlichen radial zum kreisbogenförmigen Weg, und zusätzlich kann, wenn die Drosselventilsteuerung ein verdrehbares, auf einer Spindel montiertes Drosselklappenventil umfaßt, der magnetische Körper angepaßt sein, daß er mit dem kreisbogenförmigen Weg in Verbindung steht und entlang diesem Weg durch die Spindel bewegt wird.

Die Wicklung ist vorzugsweise mit einem Verstärker zusammengeschaltet, zu dem ein Kondensator parallel liegt, wodurch das in der

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Wicklung erzeugte elektrische Signal wenigstens teilweise integriert wird. Das Brennstoffsystem kann Einrichtungen zum Erzeugen weiterer Impulse einschließen, und zwar zusätzlich zu den Impulsen, die durch die Iriggereinrichtungen erzeugt werden, wobei die weiteren Impulse durch das in der Wicklung erzeugte elektrische Signal erzeugt werden, wodurch zusätzlicher Brennstoff zur Maschine geliefert wird, wenn deren Beschleunigung gewünscht wird.

Alternativ oder zusätzlich kann der Impulsgeneratorschaltkreis geschaltet sein, um das durch die Wicklung erzeugte elektrische Signal in der Weise zu empfangen, daß die Dauer der dadurch erzeugten Impulse vergrößert ist, wenn die Beschleunigung der Maschine gewünscht wird. Der Impulsgeneratorschaltkreis kann daher einen monostabilen Schaltkreis zum Steuern der Dauer der Impulse einschließen, und es kann eine Einrichtung zum Liefern eines Steuersignals zum monostabilen Schaltkreis vorgesehen sein, wobei sich das Steuersignal in Abhängigkeit vom Maschinenbetriebsparameter ändert, um die Impulsdauer der Impulse des monostabilen Schaltkreises zu steuern, wobei das Steuersignal durch das in der Wicklung erzeugte elektrische Signal verändert wird.

Die Erfindung ist nachstehend beispielsweise mit Bezug auf die anliegenden Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltdiagramm einer Ausführungsform eines Brennstoffeinspritzsystems nach der Erfindung, Fig. 2 und 3 alternative Ausführungsformen eines Teils des Brennstoffeinspritzsystems nach Fig. 1.

-H-

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Das in Fig. 1 gezeigte Brennstoffeinspritzsystem ist für eine Sechszylindermaschine gedacht und schließt sechs In zwei Gruppen zu je drei Ventilen angeordnete Brennstoffeinspritzventile 10 ein. Die Ventile 10 sind in Gehäusen in der Motoransaugleitung eingeschraubt, und zwar gerade vor dem Einlaßventil des entsprechenden Zylinders, und Brennstoff wird bei einem gesteuerten Druck zu jedem Ventil 10 geliefert, wie es z.B. in der Patentanmeldung P 14 51 955.2 beschrieben 1st. Die Brennstoffeinspritzventile 10 werden elektromagnetisch betätigt und können so aufgebaut sein, wie es in der Patentanmeldung P 1*1 76 1^6.7 beschrieben ist.

Jede Gruppe der Brennstoffeinspritzventil 10 ist geschaltet, um durch elektrische Impulse (nachstehend als Hauptimpulse bezeichnet) erregt zu werden, die am Ausgang eines zugehörigen Impulsgenerators 12 erzeugt werden, der einen monostabilen Schaltkreis 1*1 umfaßt, dessen Ausgang über einen Leistungsverstärker 16 mit seiner entsprechenden Einspritzventilgruppe verbunden ist. Die monostabilen Schaltkreise l*i sind so geschaltet, daß sie durch eine Triggereinrichtung 18 getriggert werden, wobei die Einrichtung 18 in der Tat ein maschinengetriebener Schalter ist, der einmal pro Maschinenzyklus für jede Gruppe der Einspritzventile betätigt wird. Es sei angeführt, daß ein Brennstoffeinspritzsystem nach der Erfindung für Maschinen mit jeder praktischen Zylinderzahl ausgeführt werden kann, und daß darüber hinaus jede mit einem Impulsgenerator verbundene Ventilgruppe jede angemessene Anzahl von Ventilen einschließen kann, von eins an aufwärts.

Jeder inonostabile Schaltkreis schließt einen Regelkreis (nicht

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gezeigt) zum Steuern der Dauer der Hauptimpulse in Abhängigkeit von den Werten zweier Gleichspannungen Vl und V2 ein, welche ihrerseits von den Werten mehrerer Maschinenbetriebsparameter abhängen. In dem in Fig. 1 gezeigten Beispiel hängt die Spannung Vl vom Ansaugleitungsdruck ab, der durch einen Druckwandler abgetastet wird, der einen Teil eines Ansaugleitungssteuerschaltkreises 20 bildet und mit der Ansaugleitung zwischen einem Drosselklappenventil, das die Zufuhr von Luft zur Maschine steuert, und den Einlaßventilen der Maschine verbunden ist, und wobei die Spannung Vl ebenfalls von der Motordrehzahl abhängt, deren Parameter von der Triggereinrichtung 18 mittels eines Motordrehzahldiskriminators 22 abgetastet wird. Die Spannung V2 hängt von der Motorwassertemperatur und von der Umgebungslufttemperatur ab, wo-•bei diese Temperaturen entsprechend durch einen Wassertemperaturwandler, der in den Kühlwasserkreislauf des Motors geschaltet ist, und von einem Wandler für Lufttemperatur abgetastet werden.Beide Wandler bilden einen Teil eines Start- und Aufwärmsteuerschaltkreises 24. Die verschiedenen Wandler können veränderbare Widerstandselemente einschließen, deren Widerstandswerte sich gemäß den Werten der entsprechenden Betriebsparameter verändern, und die Widerstandselemente können in Spannungsteiler eingegliedert sein, die einen Teil der zugehörigen Schaltkreise bilden, nämlich der Ansaugleitungssteuerschaltkreis 20, der Motordrehzahldiskriminatorschaltkreis 22 und der Start- und Aufwärmsteuerschaltkreis 24. Da die vorliegende Erfindung nicht die Einrichtungen betrifft, durch die die Hauptimpulse oder die Spannungen Vl und V2 erzeugt werden, sind die Impulsgeneratoren 12 und die Schaltkreise 20, und 24 im einzelnen nicht beschrieben oder dargestellt. Es sei

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jedoch betont, daß jeder Impulsgenerator 12 z.B. die Form aufweisen kann und in der Weise arbeiten kann wie der in der Patentanmeldung P 1*1 51 956.3 beschriebene Impulsgenerator 8, und die Schaltkreise 20,22,24 und ihre zugehörigen Wandler können ebenfalls die in dieser Patentanmeldung beschriebene Form aufweisen, und für weitere Einzelheiten in Bezug auf die Konstruktion und Betriebsweise dieser Komponenten wird ebenfalls auf diese Patentanmeldung hingewiesen.

Das Brennstoffeinspritzsystem schließt weiter einen Anreicherungsschaltkreis für die Motorbeschleunigung ein, der allgemein mit 26 bezeichnet ist, und zwar zur Lieferung zusätzlichen Brennstoffs zum Motor, wenn dessen Beschleunigung gewünscht wird. Der Schaltkreis 26 umfaßt einen Wandler für das Drosselventil, der ein Aus- ; gangssignal erzeugt, wenn das Drosselventil des Motors bewegt wird, wie es nachstehend beschrieben ist. Ein Rechenverstärker 30, der einen Eingangswiderstand Rl und einen rückgekoppelten Widerstand R2 parallel zu einem rückgekoppelten Kondensator Cl besitzt, ist so geschaltet, um das durch den Drosselventilwandler 28 erzeugte Ausgangssignal zu empfangen und erzeugt seinerseits ein Signal, das für die Geschwindigkeit und/oder den Betrag der Drosselventilbewegung kennzeichnend ist. Wenn Cl klein ist im Vergleich zu R2, ist das Signal primär für die Geschwindigkeit der Drosselventilbewegung kennzeichnend, wogegen das Ventil, wenn C2 groß ist im Vergleich zu R2, primär für den Betrag der Drosselventilbewegung kennzeichnend ist.

Der Ausgang des Verstärkers 30 ist über einen Kondensator C2 mit

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den Eingängen von vier Hilfsimpulsgeneratoren 32 verbunden, welch* letztere parallel zueinander geschaltet sind. Die Ausgänge dieser Generatoren 32 sind über Dioden Dl mit einem weiteren Gleichstromverstärker 3¹* gekuppelt, der mit den entsprechenden Leistungsverstärkern 16 beider Hauptimpulsgeneratoren 12 zusammengeschaltet ist, z.B. zum Eingang des Transistors TR7 des in Fig. 2 der Patentanmeldung P 14 51 956.3 gezeigten Impulsgenerators.

Die Hilfsimpulsgeneratoren 32 haben verschiedene Empfindlichkeiten, so daß sie entsprechend durch Signale getriggert werden, die verschiedenen Werten bzw. Ganggeschwindigkeiten und/oder Beträgen der Drosselklappenbewegung in die Öffnungsrichtung entsprechen. Wenn das Drosselventil daher geöffnet wird, um eine Beschleunigung zu veranlassen, werden die Impulsgeneratoren 32 der Reihe nach getriggert, wodurch sie Gruppen weiterer Impulse allen Einspritzventilen 10 zuführen. Für große und schnelle Öffnungsbewegungen des Drosselventils werden vier weitere Impulse mit verhältnismäßig dichtem Abstand allen Ventilen 10 zugeführt, während für kleinere, weniger schnelle Öffnungsbewegungen sich der Gruppenabstand vergrößern wird, bis nur drei, zwei oder sogar nur einer der Hilfsimpulsgeneratoren 32 getriggert wird.

Die Spannung V2 wird den Hilfsimpulsgeneratoren über einen Dämpferverstärker 36 zugeführt, so daß die Impulsbreite der weiteren Impulse in Abhängigkeit von der Wassertemperatur und der Lufttemperatur verändert wird.

Der Ausgang des Verstärkers 30 ist ebenfalls mit dem Start- und

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Aufwärmschaltkreis 24 verbunden, und zwar über eine Gleichstromverstärkerstufe 38, die durch einen emittergeerdeten Transistor TRl gebildet ist, um so den Wert der Spannung V2 einzustellen, wenn Beschleunigung gewünscht wird. Wenn somit das Drosselklappenventil in Öffnungsrichtung bewegt wird, verändert das Signal am Ausgang des Verstärkers 30 den Wert der Spannung V2, um die Dauer der Hauptimpulse zu vergrößern und somit noch mehr zusätzlichen Brennstoff zum Motor zu liefern,

Die Hilfsimpulsgeneratoren 32 und die Verstärker 34,36 können zweckmäßigerweise die Form annehmen, wie sie in weiteren Einzelheiten mit Bezug auf Fig. 6 der Patentanmeldung P 19 46 266.9 beschrieben ist.

EinßAusführungsform des Drosselventilwandlers 28 ist in Fig. 2 gezeigt. Der Wandler umfaßt ein Paar einen Abstand voneinander aufweisenden, parallel zueinander verlaufender ferritischer oder ferromagnetischer Stangen 40, von denen jede mit einer linearen Wicklung 42 versehen ist. Die einen Enden jeder Wicklung sind miteinander verbunden, während die anderen Enden einen Ausgang des Wandlers 28 bilden. Die Stangen ¹JO sind in einem Rahmen 44 abgestützt, der an einem festen Aufbau befestigt ist und der eine weitere Stange 46 verschiebbar trägt, wobei diese Stange einen Permanentmagneten 48 trägt. Diese Stange 46 ist zwischen den Wicklungen 42 verschiebbar, und zwar parallel zu diesen, und der Magnet ist mit seinen Polen entsprechend dicht an die Wicklungen 42 angrenzend angeordnet. Die Stange 46 ist mit einem geeigneten Punkt im Hebelgestänge, das das Drosselventil betätigt, verbunden,

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so daß die Bewegung des Drosselventils mittels des Hebelgestänges ebenfalls die Stange 46 bewegt. Im Betrieb veranlaßt daher die Bewegung des Drosselventils den Magnet 48, sich relativ zu den Wicklungen 42 zu bewegen, wodurch eine Spannung darin induziert wird. Die Größe dieser Spannung ist abhängig sowohl von der Geschwindigkeit als auch vom Betrag der Drosselklappenbewegung.

Eine weitere und bevorzugte Ausführungsform eines Drosselventilwandlers 28 ist in Fig. 3 gezeigt. Er umfaßt eine Spindel 50, die direkt mit der Spindel der Drosselklappe des Motordrosselventils verbunden ist. Die Spindel 50 trägt einen radialen Arm 52, an dem Permanentmagnet 54 befestigt ist, dessen Achse radial in Bezug auf die Spindel 50 ausgerichtet ist.Eine Wicklung 56 erstreckt sich um einen im wesentlichen kreisbogenförmigen Weg (typischerweise erstreckt sich dieser Weg über einen Winkelbereich von 90°) koaxial zur Spindel 50 und grenzt dicht an den äußersten radialen Pol des Magneten 54 an. Die Wicklung 56 umfaßt eine Vielzahl von Windungen, deren Achsen sich im wesentlichen radial von der Spindel 50 erstrecken.

Bei Betätigung erzeugt die Rotationsbewegung der Drosselklappe eine Rotationsbewegung des Magneten 54 vorbei an der Wicklung 56, wodurch darin eine Spannung induziert wird.

Es ist klar, daß viele Änderungen an den beschriebenen Ausführungsformen nach der Erfindung vorgenommen werden können. In besonderen anderen Anordnungen der Wicklung oder der Wicklungen und des Permanentmagneten oder eines anderen magnetischen Gliedes im Drossel-

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- ίο -

ventllwandler 28 1st es z.B. möglich, daß das magnetische Glied mit einem festen Aufbau verbunden sein kann, und die Wicklung oder die Wicklungen können in geeigneter Weise so verbunden sein, um sich mit der Drosselklappe des Drosselventils des Motors zu bewegen.

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Claims

PATENTANWÄLTE

DR. HUGO WlLCKEN · DIPL.-ING. THOMAS WILCKEN

D - 24 LÜBECK. BREITE STRASSE 52-54

Case BE 22

8.11.1971 Cz./Sch. Anmelder:

Joseph Lucas (Industries) Limited, Birmingham 19, Great King Street, England

Patentansprüche

( 1.J Brennstoffeinspritzsystem für eine Brennkraftmaschine mit wenigstens einem elektromagnetisch betätierbaren Brennstoffeinspritzventil, gekennzeichnet durch einen Impulsgeneratorschaltkreis, der zum Erzeugen elektrischer Impulse zwecks Erregung des Ventils eingerichtet ist, um das Ventil für eine von der Dauer der Impulse abhängigen Periode zu öffnen, wobei die Impulsdauer in Abhängigkeit von wenigstens einem Maschinenbetriebsparameter steuerbar ist, durch Triggereinrichtungen, die zum Einleiten der Impulse bei einer von der Maschinendrehzahl abhängigen Frequenz eingerichtet sind, und durch eine Anreicherungseinrichtung zur Steigerung der Brennstofflieferung zur Maschine, wenn deren Beschleunigung gewünscht wird, wobei die Anreicherungseinrichtung wenigstens eine elektrische Wicklung und einen magnetischen Körper einschließt, der induktiv mit der Wicklung gekuppelt und relativ zu dieser bewegbar ist, wobei entweder die Wicklung oder der magnetische Körper mit der Drosselventilsteuerung der Maschine verbunden und somit bewegbar ist, wodurch die Bewegung des Drosselventils ein elektrisches Signal in der Wicklung erzeugt, das zur Steigerung der Brenn-

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* LOb^k (0451) 758«, Privot! Dr. H. Wüdwt, Girou (04505) 210 . Dipl.-Ing. Th. Wlldcen, Lübeck (0451) 2 51 59 Bank ι Commarzbank A. G., FiI. Ubwfc, Khj.-Nr. 37 0187 Postsdiedc: Hamburg 1381 19

stofflieferung zur Maschine verwendet wird.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der magnetische Körper mit der Drosselventilsteuerung verbunden ist, während die Wicklung mit einem festen Aufbau verbunden ist.

3. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklung im wesentlichen linear ist und daß der magnetische Körper parallel dazu bewegbar angeordnet ist.

*J. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklung im wesentlichen auf einem Teil eines Kreises verläuft und daß de--r Magnet über einen dazu parallelen im wesentlichen kreisbogenförmigen Weg bewegbar ist.

5. System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse jeder Windung der Wicklung sich im wesentlichen radial von dem Teil des kreisbogenförmigen Weges erstreckt.

6. System nach jedem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklung mit einem Verstärker zusammengeschaltet ist, der einen parallel zu ihm geschalteten Kondensator aufweist, wodurch die in der Wicklung erzeugten elektrischen Signale wenigstens teilweise integriert werden.

7. Brennstoffeinspritzsystem nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß es zusätzlich zur Erzeugung von Impulsen durch die Triggereinrichtungen Einrichtungen zur Erzeugung

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weiterer Impulse einschließt, wobei die weiteren Impulse durch das in der Wicklung erzeugte elektrische Signal erzeugt werden, wodurch zusätzlicher Brennstoff zur Maschine geliefert wird, wenn deren Beschleunigung gewünscht wird.

8. Brennstoffeinspritzsystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Vielzahl von Hilfsimpulsgeneratoren einschließt, die parallel zueinander geschaltet sind und verschiedene Empfindlichkeiten aufweisen, so daß sie entsprechend durch Signale von der Wicklung getriggert werden, wobei die Signale den verschiedenen Geschwindigkeiten und/oder Beträgen der Drosselklappenbewegung in Öffnungsrichtung des Drosselventils entsprechen.

9. Brennstoffeinspritzsystem nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsgeneratorschaltkreis geschaltet ist, um von der Wicklung erzeugte elektrische Signale in der Weise zu empfangen, daß die Dauer der dadurch erzeugten Impulse vergrößert wird, wenn die Beschleunigung des Motors gewünscht wird.

10. Brennstoffeinspritzsystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsgeneratorschaltkreis einen monostabilen Schaltkreis zum Steuern der Dauer der Impulse einschließt und daß Einrichtungen zum Liefern eines Stauersignals vorgesehen sind, wobei sich das Steuersignal in Abhängigkeit von dem dem monostabilen Schaltkreis zugedachten Maschinenbetriebs-

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parameter ändert, um die Impulsdauer der vom monostabilen Schaltkreis abgegebenen Signale zu steuern, und wobei das Steuersignal durch das in der Wicklung erzeugte elektrische Signal verändert wird.

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L e e r s e i t e