DE2217332B2 - Steuervorrichtung für elektromagnetisch betätigbare Einspritzventile an Brenn kraftmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Verbesserungen an einer Steuervorrichtung für elektromagnetisch betätigbare Einspritzventile an Brennkraftmaschinen, bei der ein Kondensator über einen Ladegleichrichter von einer Wechselstromquelle aufladbar und mit Hilfe eines ersten Thyristors über die Magnetwicklung des Einspritzventils entladbar ist, um das Einspritzventil für eine bestimmte Zeitdauer zu öffnen, wobei während der Entladung Kondensator, erster Thyristor und Magnetwicklung miteinander in Reihe liegen und wobei die Öffnungszeitdauer des Einspritzventil durch ein mit der fviagnetwicklung verbundenes elektronisches Baüciement bestimmt wird.

Eine derartige Vorrichtung ist im wesentlichen der deutschen Offenlegungsschrift 14 76 001 zu entnehmen, die eine elektronische Einspritzdüsensteuerung durch ein magnetisches Schaltrad beschreibt, die einen Kondensator aufweist, der sich in Magnetwicklung des Einspritzventils über einen Thyristor entlädt. Dabei sind Korrekturstromkreise vorgesehen, in welchen mit der Magnetwicklung des Einspritzventiis veränderbare Widerstände geschaltet sind, die in Abhängigkeit von verschiedenen Pararr-etern gesteuert werden. In dieser Schaltung wird die Veränderung der Öffnungsdauer des Einspritzventiis durch die Absorption eines Teils der in dem Kondensator gespeicherten Energie erreicht. Die Dauer der öffnung des Einspritzventiis kann demgemäß lediglich verkürzt werden.

Der deutschen Offenlegungsschrift 20 36 655 kann ebenfalls eine Korrekturvorrichtung für elektromagnetische Brennstoffeinspritzdüsen entnommen werden. Die Magnetwirkung des Einspritzventiis empfängt hier einen Steuerimpuls zur öffnung und einen Steuerimpuls zum Schließen. Parallel zur Magnetwicklung des Einspritzventiis ist ein Stromkreis geschaltet, der eine Diode in Serie mit einem Widerstand oder einen Widerstand und einen Kondensator aufweist. Dieser Stromkreis hat die Aufgabe, ein Teil der Steuerimpulse abzuleiten, so daß der Beginn der öffnung oder der Beginn der Schließung des Einspritzventiis verzögert werden kann. Um die Zeitdauer der Einspritzung zu vergrößern, muß die Schließung mehr als die Öffnung des Ventils verzögert werden und hierzu ist es notwendig, zwei gesonderte Steuerimpulse vorzusehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zu schaffen, die Zeitdauer über die das Einspritzventil geöffnet ist, ohne die den vorbekannten Vorrichtungen anhaftenden Beschränkungen bestimmen zu können. Es soll vor allem nicht notwendig sein, daß ein Teil der im Kondensator gespeicherten Energie absorbiert wird, sondern in vollem Umfange als elektromagnetische Energie in der Magnetwicklung des Einspritzventiis verwertet werden kann.

Die Erfindung löst diese Aufgabe ausgehend von der eingangs beschriebenen Steuervorrichtung dadurch, daß während der Aufladung des Kondensators von der Wechselstromquelle der erste Thyristor parallel zur Reihenschaltung aus Kondensator und Magnetwicklung liegt und daß das elektronische Bauelement ein Halbleiterelement ist, welches parallel zur Magnetwicklung geschaltet ist und in der gleichen Richtung leitfähig ist wie der Ladegleichrichter.

Die Zeitdauer, in welcher ein Strom, der in der Magnetwicklung des Einspritzventiis als Folge der Entladung des Kondensator fließt, wird also verlängert. Hierzu ist es notwendig, das als elektronisches Bauelement vorgesehene Halbleiterelement dergestalt zu

schalten, daß es nicht zu Beginn der Entladung des Kondensators leitend ist. Das Halbleiterelement wird in dem Augenblick leitend, in welchem der Strom in der Magnetwicklung sein Maximum erreicht und beginnt abzunehmen.

Ein neuer Stromkreis bildet sich für den Strom, der nun durch die Magnetwicklung und das Halbleiterelement läuft. Es geht keine Energie verloren. Eine solche Vorrichtung gestattet des weiteren eine sehr präzise

Steuerung der Brennstoffversorgung, wobei hierzu beliebige verschiedene Parameter eingesetzt werden können.

Sowohl für die der vorliegenden. Erfindung ?ugriinde liegende Aufgabe als auch der angebotenen Lösung s konnten also die eingangs beschriebenen bekannten Schaltungen keine Anregungen geben.

Das Halbleiterelement kann vorzugsweise ȟne Diode sein. Es kann des weiteren mit dem Halbleiterelement eine Impedanz in Reihe geschaltet sein.

Des weiteren ist es möglich, parallel zur Wechselstromquelle einen die Aufladung des Kondensators steuernden zweiten Thyristors zu schalten, dessen Steuerelektrode mit einer Steuerspannung beaufschlagt wird, die einem ersten Phasenverschiebungs-Schaltkreis entnommen wird, der mit einer zur von der Wechselstromquelle abgegebenen Wechselspannung synchronen Spannung gespeist wird und der Regelelemente zur Verschiebung der Phase der Steuer&pannung gegenüber der Phase der synchronen Spannung aufweist.

Schließlich ist es möglich, daß das Halbleiterelement ein Thyristor ist, dessen Steuerelektrode mit einer Steuerspannung beaufschlagt wird, die einem zweiten Phasenverschiebungs-Schaltkreis entnommen wird, der mit der von der Wechselstromquelle abgegebenen Wechselspannung gespeist wird und der Regelelemente zur Verschiebung der Phase der Steuerspannung gegenüber der Phase der Wechselspannung aufweist.

Weitere Vorteile der Erfindung und diese weiterausgestattende Merkmale ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung von in der schematischen Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen. Hierin zeigt

F i g. 1 eine Schaltung zur Steuerung der Einspritzventilnadel durch Entladung des Kondensators,

F i g. 2 eine erfindungsgemäße Schaltung zur Steuerung der Einspritzventilnadel, mit einer zum Endladungsschaltkreis des Kondensators hinzugefügten Diode,

F i g. 3, 4 und 5 die Darstellung dreier weiterer Ausführungsvarianten der erfindungsgemäßen Schaltung,

F i g. 6 bis 9 Oszillogramme der Entladespannung und des Entladestroms des Kondensators.

Die Lage der Nadel des Einspritzventils kann durch die Schaltung nach F i g. 1 gesteuert werden.

Ein Kondensator C wird über die Wicklung L eines Wechselstromgenerators geladen unter Zwischenschaltung einer Diode Di. Die Entladung dieses Kondensators Cin eine Wicklung /eines Steuerelektromagneten für die Nadel wird durch das Auslösen eines Thyristors rbewirkt. Diese Entladung, nach der Kurve der F i g. 6 verlaufend, erzeugt in der Wicklung /einen Strom, der momentan stark magnetisierend wirkt, wie aus der Kurve in F i g. 7 zu ersehen, wobei dieser Strom eine Kraft F im Kern erzeugt, mit dem die Nadel des Einspritzventils, welches nicht dargestellt ist, verbunden ist. Aber die F i g. 7 zeigt auch, daß dieser magnetisierende Strom schnell abnimmt, um sehr bald einen Wert in der Nähe von Null zu erreichen.

Wenn der Schaltkreis nach F i g. 1 erfindungsgemäß durch eine Diode Di vervollständigt wird, die parallel zur Wicklung /geschaltet ist, wie die F i g. 2 zeigt, dann stellt man fest, daß die Entladungskurve des Kondensators C ihre Form ändert (s. F i g. 8) und daß der magnetisierende Strom, wie F i g. 9 zeigt, einen beträchtlichen Wert während einer relativ langen Zeit behält, wobei dieser Strom ausreicht, um die Nadel des Einspritzventils angehoben zu halten. Dieser Unterschied ist auf die Tatsache zurückzuführen, daß im ersten Fall eine Halbweite in umgekehrter Richtung auf Grund der gedämpften Schwingung des Entladeschaltkreises /-Centsteht, welche einen entmagnetisierenden Strom entgegengesetzt zum magnetisierenden Hauptstrom erzeugt. Dieses Phänomen hat zur Folge daß der Hauptstrom verringert oder Null wird, wie F i g. 7 zeigt, so daß die Nadel des Einspritzventils schnell abfällt.

Ein Vergleich zwischen den F i g. 7 und 9 zeigt deutlich den Unterschied zwischen den Ergebnissen, die man mit einer Schaltung ohne Diode Di (F i g. 7) und einer Schaltung mit Diode Di (F i g. 9) erhält. In diesen beiden Figuren zeigt die schraffierte Zone die Energie des magnetisierenden Stroms. Es ist klar ersichtlich, daß diese Energie in Fig.7 sehr schnell in die Nähe von Null gelangt.

Wenn beispielsweise erfindungsgemäß mit der Diode Di ein Regelwiderstand in Serie geschaltet wird, erhält man eine kontinuierliche Änderung des magnetisierenden Stroms zwischen den Extremwerten, die durch die' Kurven der F i g. 7 und 9 dargestellt werden und dementsprechend eine Öffnungs- oder Anhebezeit, die mehr oder weniger groß ist. Man hat so die Möglichkeit, die Versorgung der Brennkraftmaschine durch elektronische Mittel sehr einfacher Art und mit großer Zuverlässigkeit zu regulieren.

Weitere Beispiele von verwendbaren Schaltungen werden nachstehend beschrieben.

Wie F i g. 3 zeigt, kann man beispielsweise ein Potentiometer P verwenden. Wenn dieses auf Null steht, hat man den Fall der F i g. 2 und die Öffnungszeit der Nadel ist maximal, während wenn dieses Potentiometer P auf seinen Maximalwert eingestellt ist, man den Fall der F i g. 1 mit einer minimalen Öffnungszeit hat. Durch Verwendung an sich bekannter Mittel kann der Widerstand dieses Potentiometers PaIs Funktion des Unterdrucks, der Temperatur oder der Gashebelstellung geändert werden.

F i g. 4 zeigt eine weitere Schaltungsvariante mit einem Thyristor Th zur Steuerung der Anhebezeit der Nadel. In diesem Fall wird das Synchronsisationssignal vom Wechselstromgenerator L über die Diode d abgegriffen. Dieses Signal versorgt direkt einen Phasenverschiebungsschaltkreis Cd, der durch einen Unijunktiontransistor LJITein Potentiometer P(oder eine sonstige Einrichtung, die eine automatische Steuerung entsprechend äußeren Parametern erlaubt), einen Kondensator Ci und zwei Widerstände R\ und R2 gebildet wird.

F i g. 5 zeigt eine weitere Ausführungsvariante, bei der die Steuerung dadurch erfolgt, daß auf die Ladespannung des Kondensators C eingewirkt wird. Diese Steuerung erfolgt durch eine mehr oder weniger starke Kurzschließung der Wicklung L des Wechselstromgenerators. Dafür genügt es, einen Thyristor Ta parallel zu L zu schalten und diesen durch einen Phasenverschiebungsschaltkreis Cd zu steuern, der mit dem Wechselstromgenerator synchronisiert ist, von an sich bekannter Art und analog zum Phasenverschiebungsschaltkreis der F i g. 4 ausgebildet ist. Man kann so die Ladespannung des Kondensators C zwischen Null und einem Maximum variieren.

Die vorliegende Erfindung ist insbesondere für Zweitaktbrennkraftmaschinen interessant, denn bei diesen Brennkraftmaschinen ist das Problem schwieriger als bei Viertaktbrennkraftniaschinen. Bei letzteren ist es möglich, die Einspritzung indirekt erfolgen zu las-

sen, d. h. Einspritzung in das Ansaugrohr oberhalb des Einlaßventils und man verfügt dafür über die gesamte Zeit, während der das Einlaßventil geschlossen ist, d. h. ungefähr l'/2 Umdrehungen der Brennstoffmaschine. Im Gegensatz dazu ist es bei Zweitaktbrennkraftmaschinen einerseits notwendig, bei jeder Umdrehung einzuspritzen und andererseits würde man Frischgas verlieren, wenn man dieses Einspritzen in das Ansaugrohr erfolgen ließe, da die in das Gehäuse der Brennkraftmaschine eingelassenen Gase zur Zylinderspülung dienen. Verluste würden durch Austreten durch den Auspuff auftreten. Es ist also interessant, direkt in den Zylinder einzuspritzen, und zwar nach dem Spülen, d. h. nach dem Schließen des Auspuffs. Das Spülen wird also durch Frischluft erfolgen und das Einspritzen erfolgt nach dieser Spülung während des Aufstiegs des Kolbens, und zwar wahrend der sehr kurzen Zeit zwischen dem Augenblick, in dem der Kolben den oberen Punkt des Auspuffauslasscs erreicht und dem Zündzeitpunkt,

ίο der natürlich vor dem oberen Totpunkt liegt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Steuervorrichtung für elektromagnetisch betätigbare Einspritzventile an Brennkraftmaschinen, bei der ein Kondensator über einen Ladegleichrichter von einer Wechselstromquelle aufladbar und mit Hilfe eines ersten Thyristors über die Magnetwicklung des Einspritzventiis entladbar ist, um das Einspritzventil für eine bestimmte Zeitdauer zu öffnen, wobei während der Entladung Kondensator, erster Thyristcr und Magnetwicklung miteinander in Reihe liegen und wobei die Öffnungszeitdauer des Einspritzventils durch ein mit der Magnetwicklung verbundenes elektronisches Bauelement bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, daß während der Aufladung des Kondensators (C) von der Wechselstromquelle (L) der erste Thyristor (T) parallel zur Reihenschaltung aus Kondensator (C) und Magnetwicklung (I) liegt und daß das elektronische Bauelement ein Halbleiterelement (Di bzw. Th) ist, welches parallel zur Magnetwicklung (I) geschaltet ist und weiches in dergleichen Richtung leitfähig ist wie der Ladegleichrichter (D\).

2. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe mit dem Halbleiterelement (Dz) c\ne Impedanz (P)geschaltet ist.

3. Steuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleiterelement eine Diode (Di) ist.

4. Steuervorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zur Wechselstromquelle (L) ein die Aufladung des Kondensators (C) steuernder zweiter Thyristor (Ta) geschaltet ist, dessen Steuerelektrode mit einer Steuerspannung beaufschlagt wird, die einem ersten Phasenverschiebungs-Schaltkreis (Cd, F i g. 5) entnommen wird, der mit einer zur von der Wechselstromquelle (L) abgegebenen Wechselspannung synchronen Spannung gespeist wird und der Regelelemente (P, Ci, Ri, /?2, UIT) zur Verschiebung der Phase der Steuerspannung gegenüber der Phase der synchronen Spannung aufweist.

5. Steuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleiterelement ein Thyristor (Th) ist, dessen Steuerelektrode mit einer Steuerspannung beaufschlagt wird, die einem zweiten Phasenverschiebungs-Schaltkreis (Cd, F i g. 4) entnommen wird, der mit der von der Wechselstromquelle (L) abgegebenen Wechselspannung gespeist wird und der Regelelemente (P, Ci, Ri, R2, UIT) zur Verschiebung der Phase der Steuerspannung gegenüber der Phase der Wechselspannung aufweist.