DE2243059A1

DE2243059A1 - Elektrisch gesteuerte einspritzanlage fuer eine vielzylinder-brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE2243059A1
Application number: DE19722243059
Authority: DE
Inventors: Manfred Dipl Ing Lembke
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1972-09-01
Filing date: 1972-09-01
Publication date: 1974-03-07
Also published as: IT973044B; FR2163277A5

Description

R. t 066

28.8.1972 Lr/Dr

Anlage zur
Patent anmeldung

ROBERT BOSCH GMBH, 7 Stuttgart 1

Elektrisch gesteuerte Einspritzanlage für eine Vie lzy linder-Brennkraf tmas chine ,

Die Erfindung betrifft eine elektrisch gesteuerte Einspritzanlage für eine Vielzylinder-Brennkraftmas chine mit einer Zündeinrichtung und mit mindestens einem elektromagnetisch betätigbaren Einspritzventil sowie mit einem Steuergerät, das in einer zu den Kurbelwellenumdrehungen sychronen Folge durch elektrische, an der Zündeinrichtung abgenommene Signale ausgelöst wird und dann jeweils einen die Öffnungsdauer des Einspritzventils bestimmenden Öffnungsimpuls liefert.

Bei Einspritzanlagen der eingangs beschriebenen Art₉ die im Ein-Kanal-oder im Zwei-Kanal-Betrieb arbeiten, wird bei jeder Kurbelxtfellenumdrehung ein Einspritzvorgang erzeugt. Wenn die Auslösung der Einspritzvorgänge durch Signale bewirkt wird, welche an dem üblichen Zündverteiler einer Hochspannungs-Zündanlage abgenommen werden, ist es somit notwendig _s bei jeder Verteilerwellenumdrehung swei Einspritz- bzw. Öffnungsimpulse auszulösen. Bei den üblichen Batterie-Zündanlagen tritt beim

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Unterbrechen des Primärstromkreises der Zündspule an dem zur Signalabnahme für die Einspritzvorgänge vorgesehenen, mit einem der ünterbrecherkontakte verbundenen Ende der Primärwicklung ein Einschwingvorgang auf, bei welchem zunächst ein hoher Spannungsstoß auftritt und dann die Spannung unter mehrmaligem Polaritätswechsel um die Batteriespannung nach oben und unten schwingt. Weiterhin entsteht eine Spannungsspitze beim Abreißen eines Zündfunkens, dessen Brenndauer bei niedriger Drehzahl der Brennkraftmaschine bis zu drei Millisekunden betragen kann. Es besteht somit die Gefahr, daß zusätzlich zu einer im Öffnungszeitpunkt des Unterbrechers vorgesehenen Auslösung der Einspritzanlage Fehlauslösungen durch die genannten Störwellen erfolgen können. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine auch bei hohen Drehzahlen wirksame Unterdrückung solcher Fehlauslösungen zu erreichen. Hierzu ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß zwischen dem bei jeder Kurbelwellenumdrehung auszulösenden Steuergerät und der Zündeinrichtung eine monostabile Kippstufe vorgesehen ist, deren Kippdauer mit steigender Frequenz der Auslösesignale d. h. mit steigender Drehzahl der Brennkraftmaschine verkürzt wird. Vorteilhaft kann die Kippstufe derart eingestellt sein, daß ihre Kippdauer bei einer Drehzahl der Brennkraftmaschine von 1 000 U/min, mindestens vier Millisekunden beträgt und bei einer Drehzahl von 7 000 U/min, auf die Hälfte dieses Wertes reduziert wird.

Weitere Einzelheiten und zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus dem nachstehend beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Einspritzanlage für eine Achtzylinder-Brennkraftmaschine in einem Übersichtsbild und in teilweise schematischer Darstellung,

Fig. 2 ein Zeitschaubild zur Erläuterung der Vorgänge, die bei der Auslösung der Einspritzvorgänge durch die

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Zündeinrichtung verursacht werden können und Fig. 3 eine in der Einspritzanlage nach Fig. 1 vorgesehene, monostabile Kippschaltung, die zur Vermeidung von Fehlauslösungen dient.

Die in Fig. 1 teilweise stark schematisiert wiedergegebene Einspritzanlage ist zum Betrieb einer Acht-Zylinder-Brennkraftmaschine 10 bestimmt und umfaßt acht elektromagnetische Einspritzventile 11, von denen jeweils eines unmittelbar vor dem nicht dargestellten Einlaßventil der einzelnen Zylinder in einen zu diesem Zylinder führenden Verzweigungsstutzen 12 des Ansaugrohres 13 der Brennkraftmaschine eingeschraubt ist. Das zum ersten Zylinder der Brennkraftmaschine gehörende Ventil ist in seinem Längsschnitt schematisch wiedergegeben und umfaßt eine Magnetwicklung IM, mit der eine nicht näher bezeichnete Düsennadel von ihrem Dichtsitz abgehoben werden kann und dann aus dem Innenraum deö Magnetventils Benzin in den Abzweigstutzen versprüht. Der einzuspritzende Kraftstoff wird den Ventilen über je eine Leitung 15 und einen gemeinsamen Verteiler 16 aus einem Vorratstank 17 durch eine Förderpumpe 18 zugeführt und mit Hilfe eines Druckreglers 19 auf einem konstanten Druck von etwa 2,5 atü gehalten.

Unter Berücksichtigung der Zündfolge l—5-11-8-6-3-7-2 der Brenn kraftmas chine ist das im Längsschnitt dargestellte, zum ersten Zylinder gehörende Ventil 11 zusammen mit den Einspritzventilen der Zylinder 4, 5 und 8 zu einer ersten Ventilgruppe zusammengefaßt, die im Spritzzeitpunkt von einem gemeinsamen Leistungstransistor 21 mit Strom versorgt wird, wobei alle zu dieser Gruppe gehörenden Ventile gleichzeitig öffnen und gleichzeitig schließen. Die restlichen Magnetventile sind zu einer zweiten Ventilgruppe zusammengefaßt und an einen gemeinsamen Leistungstransistor 22 angeschlossen.

Für einen abgasfreien Betrieb der Brennkraftmaschine und gleichzeitig für deren'gute Ausnutzung kommt es darauf an, ■■

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daß die auf die einzelnen Zylinder entfallenden Kraftstoffmengen, die bei einem Spritzvorgang dem Einlaßventil dieses Zylinders vorgelagert werden, in einem solchen Verhältnis zur Ansaugluftmenge stehen, daß einerseits die eingespritzte Kraftstoffmenge restlos verbrannt wird und andererseits kein wesentlicher Luftüberschuß besteht. Hierzu enthält die Einepritzanalge eine elektronische Steuereinrichtung, die neben mehreren, in der Zeichnung nicht dargestellten Korrekturgliedern einen monostabilen Steuermultivibrator 25 enthält, der an seinem Ausgang die in einer nachfolgenden Verstärkungsstufe 26 angedeuteten Steuerimpulse 27 liefert, die abwechslungsweise über einen Umschalter 2Ί einem der beiden Leistungstransistoren 21, 22 zugeführt werden und die Öffnungsdauer der zu diesem Transistor gehörenden Ventilgruppe bestimmen.

Die Dauer der Steuerimpulse 27 kann mit Hilfe einer an das Ansaugrohr 13 angeschlossenen Druckdose 28 und eines von dieser in Abhängigkeit von dem jeweiligen Saugrohrdruck in seiner Induktivität veränderbaren Transformators 29 verändert werden. Dieser Transformator liegt im Rückkopplungszweig des Steuermultivibrators 25 und enthält eine Primärwicklung 31 und eine Sekundärwicklung 32 sowie einen die magnetische Kopplung dieser beiden Wicklungen bestimmenden, verstellbaren Eisenkern 33. Zum Steuermultivibrator 25 gehört außerdem ein Eingangstransistor 35 vom npn-Typ, dessen Kollektor an eine gemeinsame Plusleitung 36 mit seinem Arbeitswiderstand 37 und außerdem über einen nicht näher bezeichneten Widerstand an die Basis des zum Steuermultivibrators 25 gehörenden npn-Ausgangstransistors 38 angeschlossen ist. Dieser ist ebenso wie der Eingangstransistor 35 mit seiner Emitterelektrode direkt an eine gemeinsame Minusleitung 40 angeschlossen. Der Kollektor des Ausgangstransistors 38 ist über einen Arbeitswiderstand ¹Il und die Sekundärwicklung 32 mit der Plus leitung 36 verbunden.

Im Ruhezustand des Steuermultivibrators 25, d.h. in den Pausen zwischen zwei Steuerimpulsen 27, befindet sich der Eingangstransistor 35 in stromleitendem Zustand, da seine Basis über einen hochohmigen Widerstand k2 an die Plusleitung 36 angeschlossen ist. über eine Diode 43 ist außerdem mit der

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Basis des Eingangstransistors 35 eines der beiden Wicklungsenden der Sekundärwicklung 32 verbunden. Das andere Wicklungsende liegt an dem Abgriff eines aus zwei Widerständen 44 und 45 gebildeten Spannungsteilers, welcher zwischen der Plusleitung 36 und der Minusleitung 40 angeordnet ist.

Um den monostabilen Steuermultivibrator 25 zur Auslösung jeweils eines Steuerimpulses 2? in seinen instabilen Kippzustand zu bringen, ist der Eingang E des Steuermultivibrators über einen Frequenzteiler 50 an den Zündverteiler 51 der Brennkraftmaschine angeschlossen, von welchem in Fig. 1 lediglich dessen acht-höckriger Unterbreqhernocken 52 und der mit ihm zusammenarbeitende Unterbrecherhebel 53 dargestellt ist.

Jedesmal, wenn der Unterbrecherhebel 53 durch den Unterbrechernocken 52 von seinem feststehenden Gegenkontakt 54 abgehoben wird, entsteht in der im übrigen nicht dargestellten Zündanlage der Brennkraftmaschine ein Zündvorgang, der in dem Zeitschaubild nach Fig. 2 im Zeitpunkt ti beginnt und bei 55 angedeutet ist.

Die am feststehenden Unterbrecherkontakt 54 abgenommene Spannung 55 schwingt in mehreren Halbwellen mit abnehmender Amplitude um die Batteriespannung nach positiven und negativen Werten. Am Ende der Brenndauer B eines auf diese Weise erzeugten Zündfunkens entsteht eine weitere in die Primärwicklung der nicht dargestellten Zündspule rückinduzierte Schwingung 56, die ebenso wie die Schwingungen der Spannung 55 Fehl- . auslösungen des Steuermultivibrators 25 bewirken könnten.

Um solche Fehlauslösungen zu verhindern, ist zwischen die Zündeinrichtung und den zum Steuermultivibrator 25 führenden Frequenzteiler 50 eine monostabile Kippstufe 60 eingeschaltet. Diese enthält im einzelnen einen Eingangstransistor 61 vom npn-Typ und einen ersten Kipptransistor 62 sowie einen zweiten Kipptransistor 63. Der Eingangstransistor βΐ liegt

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mit seiner Basis am Verbindungspunkt zweier, einen Spannungsteiler bildender Widerstände 64 und 65, von denen der eine mit der gemeinsamen Minusleitung 40 und der andere mit dem feststehenden Unterbrecherkontakt 54 verbunden ist. Das durch den Eingangstransistor 6l an dessen Arbeitswiderstand 66 invertierte Eingangssignal wird über einen Kondensator 67 an zwei weiteren Spannungsteiler-Widerständen 68 und 69 differenziert und über eine Diode 70 der Basis des ersten Kipptransistors 62 zugeführt. Dieser ist in seinem Ruhezustand stromleitend, da seine Emitter-Basis-Strecke dann über einen mit der gemeinsamen Plusleitung 36 verbundenen Widerstand 71 und eine Diode 72 mit Strom versorgt wird. Mit dem Kollektor des ersten Kipptransistors 62 und dessen Arbeitswiderstand

74 sind zwei zur Minusleitung 40 führende Reihenwiderstände

75 und 76 sowie der Frequenzteiler 50 verbunden. Vom Verbindungspunkt der beiden Widerstände 75 und 76 führt eine Diode

77 zur Basis des zweiten Kipptransistors 63, der im Ruhezustand durch einen zur Minusleitung 40 führenden Basisableitwiderstand

78 gesperrt gehalten wird. Parallel zu dem im Kollektorkreis des zweiten Kipptransistors 63 liegenden Arbeitswiderstand 79 ist eine Reihenschaltung angeordnet, welche aus einem mit einem Speicherkondensator 80 von etwa zwei Mikro-Farad überbrückten und an die Plusleitung 36 angeschlossenen Widerstand 81, einem zweiten Widerstand 82 und einer mit ihrer Kathode an den Kollektor des zweiten Kipptransistors 63 angeschlossenen Diode 83 besteht.

Die Kippdauer der beiden Kipptransistoren 62 und 63 wird bei niedrigen, nur wenig über der Leerlaufdrehzahl liegenden Drehzahlen der Brennkraftmaschine und bei demzufolge mit verhältnismäßig großem zeitlichen Abstand aufeinanderfolgenden Eingangssignalen 55 durch einen Rückkopplungskondensator 85 und den einstellbaren Widerstand 71 bestimmt. Der Rückkopplungskondensator kann sich dann während der Pausen zwischen zwei Auslösesignalen 55 über die beiden Widerstände 8l und 82 an seiner mit diesen Widerständen verbundenen Elektrode auf das

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Potential der Plusleitung 36 aufladen, wohingegen seine zweite Elektrode ein um die Schwellspannung des im Ruhezustand leitenden ersten Kipptransistors 62 über die Minusleitung 40 hinaus erhöhtes Potential führt. Die bei niedrigen Drehzahlen vom Zeitpunkt ti bis zum Zeitpunkt t2 nach Fig. reichende Kippdauer der Kippstufe 60 beträgt etwas mehr als vier Millisekunden. Sie überdeckt daher die· Brenndauer B der einzelnen Zündfunken und die sich daran anschließenden Störwellen 56. Im Schaubild nach Pig. 2 sind im zweiten Linienzug von oben die vor dem Öffnungszeitpunkt ti der Unterbrecherkontakte 53 und 54 sowie nach dem nächsten Schließzeitpunkt t2 liegenden Schließzustände durch eine Schraffur hervorgehoben. Sie gelten unter Bezug auf die etwa drei Millisekunden betragende Brenndauer B der Zündfunken für eine Drehzahl von etwa 1300 U/min.

Wenn jedoch die Drehzahl der Brennkraftmaschine auf den doppelten Wert ansteigt, ergeben sich die in den beiden untersten Kurvenzügen angedeuteten Verhältnisse, bei welchen der nächste Schließvorgang des Unterbrecherhebels 53 bereits zürn Zeitpunkt tk erfolgt. Bei dieser Drehzahl kann die im untersten Kurvenzug vom Zeitpunkt ti bis sum Zeitpunkt t5 reichende Kippdauer der Kippstufe auf einen Wert verkürzt sein, der nur wenig größer ist als die Dauer der vom Zündunterbrecher ausgelösten Schwingungen 55. Beim dargestellten Beispiel beträgt die Kippdauer etwa zwei Millisekunden, Diese Verkürzung der Kippdauer mit steigenden Drehzahlen wird durch den Speicherkondensator 80 erzielt, der sich dann in den Pausen zwischen zwei Kippvorgängen nicht mehr ausreichend entladen kann. Die Folge davon ist, daß der Verbindungspunkt des Widerstandes 82 mit der Anode der Diode 83 mit steigender Drehzahl gegen das Potential der Minusleitung kO absinkt und demzufolge der Rückkopplungskondensator nur auf eine verringerte Spannung aufgeladen werden kann, so daß er nur über eine entsprechend verkürzte Kippdauer den ersten Kipptransistor β2 gesperrt zu halten vermag.

Der besondere Vorteil besteht darin, daß durch die angegebenen Schaltmaßnahmeη die Kippdauer der Kippstufe 60 selbsttätig mit zunehmender Drehzahl verkürzt wird und die Sicherheit gegen Pehlauslösungen bis zu etwa 7 000 U/min, hinauf gewährleistet ist.

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Claims

Ansprüche. - . .

..) Elektrisch gesteuerte Einspritzanlage für eine Vielzylinder-Brennkraftmaschine mit einer Zündeinrichtung und mit mindestens einem elektromagnetisch betätigbaren Einspritzventil sowie mit einem Steuergerät, das in einer zu den Kurbelwellenumdrehungen synchronen Folge durch elektrische, an der Zündeinrichtung abgenommene Signale ausgelöst wird und dann jeweils einen die öffnungsdauer des Einspritzventils bestimmenden Öffnungsimpuls liefert, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Zündeinrichtung und de.m Steuergerät eine monostabile Kippstufe (60) angeordnet ist, deren Kippdauer mit steigender Frequenz, der Auslösesignale (55) verkürzt wird.
2. Einsρritzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kippstufe (60) einen im Ruhezustand stromleitenden Eingangstransistor (62), einen im Ruhezustand gesperrten Ausgangstransistor (63) sowie einen vom Kollektorkreis des Ausgangstransistors zur Basis des Eingangstransistors führenden Rückkopplungskondensator (85) enthält und daß im Kollektorkreis des Ausgangstransistors die aus einem Widerstand (8l) und einem Speicherkondensator (80) bestehende Parallelschaltung in Reihe mit einer zum Kollektor des Ausgangstransistors führenden Diode (83) liegt, wobei der Rückkopplungskondensator zwischen dieser Diode und der Parallelschaltung abzweigt.

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