DE2201135B2

DE2201135B2 - Kraftstoffeinspritzanlage für Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE2201135B2
Application number: DE2201135A
Authority: DE
Inventors: H Knapp
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1972-01-11
Filing date: 1972-01-11
Publication date: 1978-08-10
Also published as: DE2201135A1; SE375828B; US3796199A; DE2201135C3; GB1410706A; FR2167906A1; JPS5517213B2; FR2167906B3; JPS4878327A; BR7300194D0

Description

die in mindestens einem Brückenzweig einen temperaturabhängigen Widerstand enthält und deren Brückendiagonale mit den Eingangsanschlüssen eines den Regelstrom liefernden Verstärkers verbunden ist.

Eine erweiternde Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß der Regelstrom, der ein Maß für die pro Zeiteinheit durchströmende Ansaugluftmenge ist, zur Α-Korrektur durch ein mit der Drosselklappe verbundenes Potentiometer und zur Warmlaufkorrektur durch einen vom Kühlwasser beaufschlagten temperaturabhängigen Widerstand verstimmbar ist

Als temperaturabhängige Widerstände werden mit Vorteil Hitzdraht- oder Heißfilmwiderstände verwendet, die einen positiven Temperaturkoeffizienten haben; es ist jedoch bei entsprechender Auslegung der Verstärker genauso gut möglich, temperaturabhängige Widerstände mit negativem Temperaturkoeffizienten zu verwenden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 einen Schnitt durch ein Zumeß- und Mengenteilerventil,

F i g. 2 eine Schaltung zur Erzeugung des Steuerstromes in Abhängigkeit von Motorkenngrößen.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Mengenteiler- und Zumeßventil 1 ist zwischen ein Gehäuse 2 und einen Bodendeckel 3 eine Metallmembran 4 eingespannt. Die Metallmembran 4 teilt gleichmäßig um die Gehäuseachse verteilte Axialbohrungen in Kammern 6 und 7 und bildet zusammen mit je einem feststehenden in einer Ebene mit der Membraneinspannung angeordneten Ventilsitz 8 ein Flachsitzventil. Eine Feder 9 belastet die Membran 4 über einen Federteller 10 in Öffnungsrichtung, so daß das Flachsitzventil bei nicht arbeitender Kraftstoffeinspritzanlage offen gehalten wird. Der von einer nicht dargestellten Kraftstoffpumpe kontinuierlich geförderte Kraftstoff gelangt über ein Anschlußteil 13 in durch einen nicht dargestellten Ringkanal miteinander verbundene Kammern 6 und von dort über Bohrungen 14 in eine Ringnut 15, die durch Bohrungen 16 mit einem Raum 17 verbunden ist. Im Raum 17 befindet sich ein temperaturabhängiger Widerstand 18. Die elektrischen Anschlüsse des temperaturabhängigen Widerstandes 18, sowie eines weiteren temperaturabhängigen Widerstandes 19, der in einer Verengung 20 angeordnet ist, sind an Metallstifte 21 geführt. Je nach Stellung eines Steuerschiebers 24 in einer Bohrung 25 überdeckt dieser Steuerschieber mehr oder weniger Steuerschlitze 27, die durch Kanäle 28 zu je einer Kammer 7 führen. Aus den Kammern 7 gelangt der Kraftstoff über Kanäle 30 zu den einzelnen nicht dargestellten Einspritzventilen, die in der Nähe der Motorzylinder im Saugrohr angeordnet sind. Die je aus einer Kammer 6 und 7 gebildeten Membrandosen bewirken, daß unabhängig von der zwischen dem Steuerschieber 24 und den Steuerschlitzen 27 bestehenden Überdeckung, also unabhängig von der zu den Einspritzventilen strömenden Kraftstoffmenge das Druckgefälle an dem Zumeßventil 24, 27 weitgehend konstant bleibt. Damit ist gewährleistet, daß der Verstellweg des Steuerschiebers 24 und die zugemessene Kraftstoffmenge proportional sind.

Entgegen dem die Stirnfläche 31 des Steuerschiebers 24 beaufschlagenden Kraftstoffdruck wirkt auf den Steuerschieber ein Elektromagnet 32, dessen elektrische Feldstärke in Abhängigkeit von Motorkenngrößen gesteuert wird. Der Anker 33 dieses Elektromagneten 32 hat einen Dorn 34, der die Magnetkraft des Ankers 33 auf den Steuerschieber 24 überträgt Der als Büchse ausgebildete Anker 33 trägt eine Spule 35. Um die Spule 35 herum ist ein ringförmiger Weicheisenkern 36 angeordnet, an dem sich in axialer Richtung ein ebenfalls ringförmiger Permanentmagnet 37 anschließt An diesen Permanentmagneten 37 schließt sich weiterhin eine Weicheisenplatte 38 an, die einen Dorn 39 hat, der in die Büchse des Ankers 33 hineinragt Das gesamte Magnetsystem ist durch eine Blechhaube 40 abgeschlossen und mittels dieser an das Mengenteiler- und Zumeßventil gespannt Sobald die durch die Spule 35 strömende elektrische Stromstärke in Abhängigkeil von Motorkenngrößen geändert wird, ändert sich aach die über den Anker 33 und den Dorn 34 auf den Steuerschieber 24 wirkende Magnetkraft

In F i g. 2 ist mit 43 ein Saugrohr schematisch dargestellt in das in Richtung der Pfeile 44 die Ansaugluft einströmt Innerhalb des Saugrohres 43 befinden sich stromaufwärts der Drosselklappe 47 zwei temperaturabhängige Widerstände 45 und 46, die zusammen mit je einem festen Widerstand 48 und 49 die beiden parallelen Brückenzweige einer Brückenschaltung bilden. Zwischen den Widerständen 45 und 48 befindet sich der Abgriffspunkt 50 und zwischen den Widerständen 46 und 49 der Abgriffspunkt 51. Die beiden Brückenzweige sind in den Punkten 52 und 53 parallel geschaltet. Die zwischen den Punkten 50 und 51 auftretende Diagonalspannung der Brücke ist dem Eingang eines Verstärkers 54 zugeleitet, an dessen Ausgangsklemmen die Punkte 52 und 55 angeschlossen sind, so daß seine Ausgangsgröße die Brücke mit Betriebsspannung bzw. mit Betriebsstrom versorgt. Der temperaturabhängige Widerstand 45 wird durch den ihn durchfließenden Strom aufgeheizt bis zu einem Wert, bei dem die Eingangsspannung des Verstärkers 54, die Brückendiagonalspannung, Null wird oder einen vorgegebenen Wert annimmt. Aus dem Ausgang des Verstärkers fließt dabei ein bestimmter Strom in die Brückenschaltung. Verändert sich infolge von Mengenänderungen der angesaugten Luft die Temperatur des temperaturabhängigen Widerstandes 45, so verändert sich die Spannung an der Brückendiagonale und der Verstärker 54 regelt die Brückenspeisespannung bzw. den Brückenstrom auf einen Wert, für den die Brücke wieder abgeglichen oder in vorgegebener Weise verstimmt ist. Die Ausgangsspannung des Verstärkers 54 stellt ebenso wie der Strom im temperaturabhängigen Widerstand 45 ein Maß für die angesaugte Luftmenge dar. Die Größe des temperaturabhängigen Widerstandes 46 ist so gewählt, daß die Verlustleistung des temperaturabhängigen Widerstandes, die durch den ihn durchfließenden Zweigstrom erzeugt wird, so gering ist, daß sich die Temperatur dieses Widerstandes praktisch nicht mit den Änderungen der Brückenspannung verändert, sondern stets der Temperatur der vorbeiströmenden Ansaugluft entspricht. Der Wert des temperaturabhängigen Widerstandes 46 entspricht also der jeweiligen Temperatur der Ansaugluft.

Auf diese Weise wird der Einfluß der Temperatur der Ansaugluft auf das Meßergebnis kompensiert

Erfindungsgemäß soll ebenfalls die zugemessene Kraftstoffmenge mit einem temperaturabhängigen Widerstand gemessen werden. Hierfür sind in dem Menger.teiler- und Zumeßventil dem Kraftstoffstrom in Richtung der Pfeile 58 in dem Raum 17 ein temperaturabhängiger Widerstand 18 zur Kompensation der Kraftstofftemperatur und in der Verengung 20 ein temperaturabhängiger Widerstand 19 ausgesetzt.

Mit den beiden festen Widerständen 59 und 60 bilden die beiden temperaturabhängigen Widerstände 18 und 19 Brückenzweige, die in den Punkten 61 und 62 parallel geschaltet sind. Die zwischen den Punkten 63 und 64 auftretende Diagonalspannung der Brücke ist dem Eingang eines Verstärkers 65 zugeleitet, an dessen Ausgangsklemmen die Punkte 61 und 66 angeschlossen sind, so daß seine Ausgangsspannung die Brücke mit Betriebsspannung bzw. mit Betriebsstrom versorgt. Der temperaturabhängige Widerstand 18 hat einen so großen Wert, daß er von dem ihn durchströmenden Strom nicht erwärmt wird, so daß er seinen Widerstand nur in Abhängigkeit von der jeweiligen Kraftstofftemperatur ändert. Die Ausgangsspannung des Verstärkers 65 stellt ebenso wie der Strom im temperaturabhängigen Widerstand 19 ein Maß für die zugemessene Kraftstoffmenge dar.

Vorteilhafterweise werden als temperaturabhängige Widerstände Hitzdraht- oder Heizfilmwiderstände verwendet.

Die Verengung 20 ist so bemessen, daß sich einerseits bei einer Änderung der zugemessenen Kraftstoffmenge von 1 :30 eine möglichst hohe Geschwindigkeit ergibt, die aber andererseits noch zu keiner merklichen Fehlanzeige der Druckdifferenz am Zumeßventil 24,27 infolge Druckabfalls führt.

Die Ausgangsspannungen der Verstärker 54 und 65 werden im Operationsverstärker 67 verglichen. Der Operationsverstärker regelt über den Elektromagneten 32 die zugemessene Kraftstoffeinspritzmenge im Mengenteiler- und Zumeßventil 1 so lange nach, bis Abgleich besteht. Ein Widerstand 68 dient zur Gegenkopplung. Die Widerstände 69, 70 und 71 stellen Spannungsteiler dar. Um Korrekturen eingeben zu können, kann der Abgleich verstimmt werden, z. B. für die λ-Korrektur durch ein Potentiometer 72, das mit der Drosselklappe 47 verbunden ist, und für die Warmlaufkorrektur durch einen temperaturabhängigen Widerstand 73, der vom Kühlwasser beaufschlagt ist.

Die Widerstände jeder der beiden Brückenschaltungen sind dabei so ausgelegt, daß die Kennlinien der Brückenschaltungen einen näherungsweise deckungsgleichen Verlauf haben. Durch den Vergleich der beiden Ausgangsspannungen der Verstärker 54 und 65 und der Rückführung der Differenz auf Null hat man über den gesamten Strömungsbereich ein konstantes Luft-Kraftstoff-Verhältnis. Diese Kraftstoffeinspritzanlage hat also den Vorteil, daß die Rückmeldung der zugemessenen Kraftstoffmenge über eine artgleiche Meßgröße erfolgt und nicht über mechanische Teile, verschleißbehaftete Potentiometer oder induktive Geber. Um eine Nullpunktdrift der Meßbrücken klein zu halten, werden diese von der gleichen Spannungsquelle versorgt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Kraftstoffeinspritzanlage mit kontinuierlicher Einspritzung in das Saugrohr von gemischverdichtenden, fremdgezündeten Brennkraftmaschinen und einer elektrischen Steuereinrichtung, die in Abhängigkeit von Motorkenngrößeii das bewegliche Teil eines in der Kraftstoffleitung angeordneten Ventils zur Zumessung einer an die Ansaugluftmenge angepaßten Kraftstoffeinspritzmenge betätigt und mit einer elektrisch arbeitenden Vorrichtung zur Messung der Ansaugluftmenge, die mit mindestens einem temperaturabhängigen, im Ansaugluftstrom angeordneten Widerstand arbeitet, dadurch gekennzeichnet, daß die durch das Mengenteiler- und Zumeßventil (1) zugemessene Kraftstoffeinspritzmenge durch einen im Flüssigkeitsstrom angeordneten temperaturabhängigen Widerstand (19) meßbar ist, der als ein Widerstand einer Brückenschaltung (18, 19, 59, 60) dient, deren Kennlinie annähernd den gleichen Verlauf hat, wie die der die Ansaugluftmenge messenden Brückenschaltung (45,46,48,49).

2. Kraftstoffspritzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die temperaturabhängigen Widerstände (19,45) von Regelströmen beheizt werden und Teile je eines geschlossenen Regelkreises sind, der den durch den jeweiligen Widerstand (19,45) fließenden elektrischen Strom so nachregelt, daß die temperaturabhängigen Widerstände (19,45) auf jeweils möglichst konstanter Temperatur gehalten werden.

3. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Regelströme bzw. die zu diesen proportionalen Spannungen jeweils ein Maß für die Durchströmungen pro Zeiteinheit sind.

4. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Regelströme bzw. die zu diesem proportionalen Spannungen in einem Operationsverstärker (67) miteinander vergleichbar sind und daß durch deren Differenz die elektrische Feldstärke eines Elektromagneten (32) änderbar ist, der das bewegliche Teil (24) des Mengenteiler- und Zumeßventils (1) betätigt.

5. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Regelkreis eine Brückenschaltung umfaßt, die in mindestens einem Brückenzweig einen temperaturabhängigen Widerstand (19, 45) enthält und deren Brückendiagonale mit den Eingangsanschlüssen eines den Regelstrom liefernden Verstärkers (54,65) verbunden ist.

6. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Regelstrom, der ein Maß für die pro Zeiteinheit durchströmende Ansaugluftmenge ist, zur Α-Korrektur durch ein mit der Drosselklappe (47) verbundenes Potentiometer (72) verstimmbar ist.

7. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Regelstrom, der ein Maß für die pro Zeiteinheit durchströmende Ansaugluftmenge ist, zur Warmlaufkorrektor durch einen vom Kühlwasser beaufschlagten temperaturabhängigen Widerstand (73) verstimmbar ist.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kraftstoffeinspritzanlage mit kontinuierlicher Einspritzung in das Saugrohr von gemischverdichtenden, fremdgezündeten Brennkraftmaschinen und einer elektrischen Steuereinrichtung, die in Abhängigkeit von Motorkenngrößen das bewegliche Teil eines in der Kraftstoffleitung angeordneten Ventils zur Zumessung einer an die Ansaugluftmenge angepaßten Kraftstoffeinspritzmenge betätigt und mit einer elektrisch arbeitenden Vorrichtung zur Messung der Ansaugluftmenge, die mit mindestens einem temperaturabhängigen, im Ansaugluftstrom angeordneten Widerstand arbeitet.

Bei bekannten Kraftstoffeinspritzanlagen dieser Art (DE-PS 1109 953 und DE-GM 18 02 928) wird zum Messen der angesaugten Luftmenge ein temperaturabhängiger Widerstand verwendet. Dieser Widerstand wird vom einem Heizkörper beheizt und befindet sich im Ansaugsystem der Brennkraftmaschine, so daß seine Widerstandsänderung infolge unterschiedlicher Abkühlung durch die vorbeiströmende Ansaugluft eine Meßgröße für die angesaugte Luftmenge darstellt. Diese Kraftstoffeinspritzanlagen folgen jedoch schnellen Mengenänderungen der Ansaugluft nur langsam, da die Wärmeübertragung vom Heizkörper auf den temperaturempfindlichen Widerstand mit einer Zeitverzögerung abläuft. Darüber hinaus gehen eine Vielzahl von Störgrößen in das Meßergebnis als Fehler ein, nämlich einerseits Schwankungen der Heizleistung, und andererseits Schwankungen der Temperatur der Ansaugluft, so daß die Meßgröße nicht genau genug der angesaugten Luftmenge entspricht. Da die angesaugte Luftmenge jedoch dazu dient, genau die zu einer restlosen Verbrennung erforderliche Kraftstoffmenge zu ermitteln, ist für eine saubere Verbrennung eine genaue Meßgröße für die angesaugte Luftmenge grundlegend wichtig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kraftstoffeinspritzanlage der eingangs genannten Art zu entwickeln, bei der die oben erwähnten Nachteile vermieden werden und ein konstantes Luft-Kraftstoff-Verhältnis einregelbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die durch das Mengenteiler- und Zumeßventil zugemessene Kraftstoffeinspritzmenge durch einen im Flüssigkeitsstrom angeordneten temperaturabhängigen Widerstand meßbar ist, der als ein Widerstand einer Brückenschaltung dient, deren Kennlinie annähernd den gleichen Verlauf hat, wie die der die Ansaugluftmenge messenden Brückenschaltung.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß die temperaturabhängigen Widerstände von Regelströmen beheizt werden und Teile je eines geschlossenen Regelkreises sind, der den durch den jeweiligen Widerstand fließenden elektrischen Strom so nachregelt, daß die temperaturabhängigen Widerstände auf jeweils möglichst konstanter Temperatur gehalten werden, wobei die beiden Regelströme bzw. die zu diesen proportionalen Spannungen jeweils ein Maß für die Durchströmmengen pro Zeiteinheit sind.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist derart, daß die beiden Regelströme bzw. die zu diesen proportionalen Spannungen in einem Operationsverstärker miteinander vergleichbar sind und daß durch deren Differenz die elektrische Feldstärke eines Elektromagneten änderbar ist, der das bewegliche Teil des Mengenteiler- und Zumeßventils betätigt.

Eine andere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist, daß jeder Regelkreis eine Brückenschaltung umfaßt,