DE2331266A1

DE2331266A1 - Schaltungsanordnung zum synchronisieren eines folgeeinspritzsystems fuer einspritzmotoren mit der zylindertaktfolge

Info

Publication number: DE2331266A1
Application number: DE2331266A
Authority: DE
Inventors: Bruce A Scofield
Original assignee: International Harverster Corp
Current assignee: Navistar Inc
Priority date: 1972-06-21
Filing date: 1973-06-19
Publication date: 1974-01-10
Also published as: US3855973A; CA993980A; IT986169B; FR2189638A1; GB1436012A; JPS4950326A; FR2189638B1

Description

8 Mönchen S, 19. Juni 1973

f chen S,

. (Zati O. SLompke. "!rhardtct.aße 8 D-9401

Patentanwift· Telefon 24 06 75 II/dl

International Harvester Company
401, North Michigan Avenue
Chicago, Illinois 6o6ll, U.S.A.

Schaltungsanordnung zum Synchronisieren eines Folgeeinsprit zsys teas für Einspritzmotoren mit der Zylinder-

taktfolge

Die Erfindung bezieht sich auf ein Folgeeinspritzsystem für das elektrisch gesteuerte Einspritzen von Brennkraftstoffen während des Ansaughubes in die Zylinder mehrzylindriger Verbrennungskraftmaschinen unter Verwendung von Einspritzventilen und sie betätigenden Schaltmitteln.

Die Erfindung befaßt sich insbesondere mit der elektronischen Schaltungsanordnung zum Synchronisieren der FoIgeeinspritzung mit der Taktfolge der Zylinder, so daß Einspritzbeginn und Einspritzende sowie Einspritzmenge genau festgelegt werden können.

Die Einspritζventile derartiger Systeme werden bevorzugt durch Nagnetschalter (Solenoide) betätigt, durch die während des Einspritzens des Brennkraftstoffes zu genau definierten Zeiträumen innerhalb des Änsaughubes ein bestimmter elektrischer Strom fließt, dessen Größe und Dauer durch die vom Zündverteiler erzeugten Zündimpulse in Abhängigkeit von der Zündfolge steuerbar sind.

3098Ö2/060G

Zündsysteme bisher bekannter Bauart benötigen Zündverteiler, die an ringförmig angeordneten Kontakten vorbeistreichen oder anderweitige mechanische Kontakte betätigen, um die Zündspannung jeweils an die Zündkerze zu leiten, die gerade zünden soll.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß die Verwendung von Magnetschaltern (Solenoide) als Schaltmittel für die Einspritzventile den Einsatz von Festkörper-Elementen in integrierten Schaltkreisen für die Steuerung der Einspritzventile ermöglichen, welche sich nicht nur durch eine hohe Betriebssicherheit auszeichnen, sondern darüberhinaus sich für die Spannungsversorgungsanlage der Kraftfahrzeug-Elektronik besonders gut eignen und in ihrer Herstellung auch billig sind.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Folgeeinspritzsystem der eingangs genannten Bauart unter Verwendung von Festkörper-Elementen zu schaffen, mit welchem das öffnen und Schließen der Einspritzventile und insbesondere die genaue Reihenfolge, mit der diese Ventile geöffnet werden sollen, in genauer und exakt wiederholbarer Übereinstimmung mit der Taktfolge der Zylinder gebracht werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 gelöst.

Durch die Anwendung solcher Markier- und Löschimpulse läßt sich der Steuerschaltkreis exakt mit dem Motorumlauf synchronisieren und auf dessen Taktfolge einstellen, so daß der Brennkraftstoff immer zum richtigen Zeitpunkt während des Ansaughubes in den jeweils zum Zünden vorgesehenen Zylinder eingespritzt wird.

3 0 :: ■ :: 2 / 0 6 0 S

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In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung werden die Markierimpulse von den Zündimpulsen jedes Zylinders und die Löschimpulse von den Zündimpulsen eines bestimmten Zylinders abgeleitet. Hierdurch wird durch einfache Mittel erreicht, daß allein durch das Zündsystem, und zwar durch die an den Zündkerzen auftretenden Zündfunken eine Impulsfolge in doppelter Auslösefunktion geschaffen wird, wobei jeder Löschimpuls zum zugehörigen Markierimpuls phasenverschoben ist. Durch die Ableitung dieser Impulsfolge von den Zündfunken bzw. Zündimpulsen und die hierfür vorgesehene Ausnutzung der Zündspule und des Zündverteilers kann auf jede Art von zusätzlichen Schaltkontakten verzichtet werden, wodurch nicht nur sonst übliche Schaltelemente wegfallen, sondern auch ein hoher Grad an Betriebssicherheit erzielt wird.

In einem abgewandelten Ausführungsbeispiel der Erfindung lassen sich die Markier- und Löschimpulse auch durch Hchalterlose Meßfühler ableiten, die außerhalb des eigentlichen Zündsystems angeordnet sind und von den drehenden Teilen der Verbrennungskraftmaschine geschaltet werden.

In bevorzugter Weise läßt sich hierfür die Änderung der Magnetfeldstärke beim periodischen Umlauf von sich drehenden Motorteilen an induktiven Meßköpfen heranziehen.

In zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung enthält der Steuerschaltkreis ein Digital-Zählwerk, das zum Zählen auf die Markierimpulse anspricht und durch jeden Löschimpuls angehalten wird. Die Verwendung eines Digital-Zählwerks erweist sich als besonders vorteilhaft in Verbindung mit naehgesehalteten Transistor-gesteuerten Treiber-Stufen, welche Gegenstand der DT-PS sind und zur Folgeeinspritzung der von ihnen betätigten Einspritzventile durch Steuer- und Tastsignale getriggert werden.

309B82/0608

-H-

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Anhand von zwei Ausführungsbeispielen ist die Erfindung in der Zeichnung dargestellt und im nachfolgenden erläutert; in der Zeichnung zeigt

Pig. 1 ein Prinzipschaltbild des Polgeexnspritzsystems für eine 4-zylindrige Verbrennungskraftmaschine

Pig. 2 ein Blockschaltbild des Steuerschaltkreises mit den Treiberstufen

Pig» 3 die Schaltungsanordnung des Zählwerkes, des Dekoders, der Torschaltung und der Treiberstufen nach Pig. 2

Pig. 4 ein Impuls-Diagramm für die Auswertung der Schaltungsanordnungen nach den Fig. 2 und 3

Fig. 5 die Schaltungsanordnung der im Blockschaltbild der Fig. 2 angedeuteten Verzögerungs-Multivibratoren und der Flip-Flop-Stufen, sowie die Mittel zur Erzeugung der vom Zündsystem abgeleiteten Triggerimpulse;

Fig. 6 in einem anderen Ausführungsbeispiel abgewandelte Mittel zur Erzeugung der Triggerimpulse.

30 9R87/0S08

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Das in Pig. 1 mit 10 angedeutete Folgeeinspritzsystem für Brennkraftstoffe ist für eine 4-zylindrige Verbrennungskraftmaschine ausgelegt. Jeder Zylinder dieser Maschine besitzt eine individuell magnetgesteuerte Einspritzdüse, welche bei jeder Umdrehung der Nockenwelle bzw. im Falle einer 4-Takt-Maschine bei jeder Umdrehung der Antriebswelle einmal geöffnet wird. In Fig. 2 sind die in diesem Folgeeinspritzsystem 10 vorgesehenen Einspritzdüsen mit 11 bis 14 bezeichnet. Sie können in üblicher Weise am Ansaugkrümmer 15 der Maschine 16 angeordnet 3ein, wie dies Fig. 1 schematisch zeigt. Die Einspritzdüsen sind mit einem Verteiler 18 verbunden, der andererseits über ein Filter 19 an die Auslaßseite einer zum Brennstofftank 21 führenden Pumpe 20 angeschlossen ist. Zwischen dem Verteiler 18 und dem Brennstofftank 21 ist ein Druckregulator 22 eingeschaltet, der den Druck im Verteiler auf einen im wesentlichen konstanten Wert

ρ
von beispielsweise etwa 3 kg/cm hält.

Die Einspritzventile 11 bis 14 sind mit einem Treiberschaltkreis 24 verbunden, der von einem Steuerschaltkreis 25 gesteuert wird. Der Steuerschaltkreis 25 erhält Steuer- und Triggersignale vom Zündverteiler 26 und von der Zündspule 27 der Brennkraftmaschine und steuert seinerseits die Zeitintervalle, in denen die Einspritzventile 11 bis 14 wirksam sind, um das Einspritzen von Brennstoff in Abhängigkeit von den Ansaughüben der jeweiligen Zylinder zu synchronisieren. Der Steuerschaltkreis 25 ist weiterhin über Leitungen 29 und 30 an eine als Zeitgeber arbeitende Taststufe 31 angeschlossen, welche von einem Rechner 32 gesteuert wird.

Während der Rechner 32 die Taststufe 31 steuert, wird die Öffnungsdauer jedes Einspritzventils in Abhängigkeit

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von den zum Zeitpunkt der Einspritzung vorherrschenden Betriebsbedingungen durch den Treiber- und Steuerschaltkreis 24 und 25 gesteuert. Wie Pig. I zeigt, erhält der Rechner 32 Impulse von der Zündspule 27 und entwickelt hierdurch ein der Drehgeschwindigkeit der Brennkraftmaschine entsprechendes Signal. Mit dem Rechner 32 sind weiterhin Schalter 33 und 34 verbunden, die an einem Drosselventil 35 der Brennkraftmaschine 16 angebracht sind und von denen der Schalter 33 dann betätigt wird, wenn das Drosselventil geschlossen ist, wohingegen der Schalter 34 betätigt wird, wenn das Drosselventil weit geöffnet ist. An den Rechner 32 sind weiterhin Fühler 36, 37 und 38 angeschlossen, von denen der Fühler 36 den absoluten Druck iia Ansaugsystem, der Fühler 37 die Kühlwassertemperatur und der Fühler 38 die Lufttemperatur mißt. Mit dem Rechner 32 können schließlich noch Schaltkreise verbunden sein, die die Beschleunigung und die Druckänderungsrate im Ansaugsystem messen. Je nach den so gemessenen Betriebsbedingungen erzeugt der Rechner 32 ein Analogsignal, welches die Impulsdauer der von der Taststufe 31 erzeugten Impulse steuert. Diese von der Taststufe erzeugten Impulse werden über eine Leitung 29 dem Steuerschaltkreis 25 eingegeben, wobei der Impulsbeginn über eine Leitung 30 durch ein Triggersignal gesetzt wird.

Die Taststufe 31 und der Rechner 32 sind im übrigen nicht Gegenstand dieser Erfindung. Anstelle der Schalterkreise nach dieser Erfindung können beliebige andere Mittel eingesetzt werden, sofern sie Synchronisierungsimpulse erzeugen können. Nach dem Ausführungsbeispiel beträgt die Dauer der Zeitsignale oder Impulse 2 bis 12 msec.

Wie Fig. 2 zeigt, sind die Magnetspulen jedes der Einspritzventile 11 bis 14 zwischen Masse und den Ausgängen von

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vier Treiberstufen Ml bis 44 geschaltet, die gemeinsam über eine Leitung 45 mit einer Spannungsquelle von beispielsweise 12 V verbunden sind. Die Eingänge dieser Treiberstufen 41 bis 44 sind mit den Ausgängen von vier Und-Gattern 47 bis 50 verbunden, deren eine Eingänge zusammen an den Ausgang einer Flip-Flop-Stufe 51 und deren andere Eingänge über einen Dekoder 52 an die Ausgänge eines Zwei-Bit-Zählwerkes 53 angeschlossen sind. Ein Eingang der Flip-Flop-Stufe 51 und ein Eingang des Zählwerkes 53 sind mit dem Ausgang eines als Verzögerungsstufe wirksamen monostabilen Multivibrators 54 verbunden, dessen Eingang über eine Leitung 55 mit der Zündspule verbunden ist. Ein zusätzlicher Eingang des Zählwerkes ist an den Ausgang eines zweiten, als Verzögerungsstufe wirksamen monostabilen Multivibrators 56 angeschaltet, dessen Eingang über eine Leitung 57 an den Zündverteiler angeschlossen ist.

Die von den Zündimpulsen abgeleiteten Signale werden bei eingeschaltetem System über den Multivibrator 5^ dem Zählwerk 53 und außerdem der Flip-Flop-Stufe 51 eingegeben, so daß das Zählwerk zu zählen anfängt und die Flip-Flop-Stufe 51 gesetzt wird, wodurch ein Signal über die Leitung 30 an die Taststufe 31 gelangt und diese wirksam werden läßt. Die Taststufe 31 erzeugt hierbei einen Impuls von bestimmter Länge. Am Ende dieses Impulses wird ein Signal gebildet, welches über die Leitung 29 die Flip-Flop-Stufe 51 löscht. Wenn die Flip-Flop-Stufe 5I getastet ist, gelangt ein Signal je nach dem Zustand des Zählwerkes 53 über eines der Und-Gatter 47 bis 50 an eine der Treiber-Stufen 44 bis 44, wodurch eines der Einspritzventile 11 bis 14 für ein Zeitintervall wirksam wird, welches dem von der Taststufe 31 gelieferten Taktimpuls entspricht. Das voa Zündverteiler 26 über den Multivibrator §6 an das Zählwerk 53 gelieferte Löschsignal dient dazu, um das Zählwerk 53 mit der Zündfolge der Brennkraftmaschine zu synchronisieren.

3 0 ⁽i R 8 2 f 0 6 0 B

Obwohl die die Treiberstufen 41 bis 44, die Gatter 47 bis 50, den Dekoder 52 und das Zählwerk 53 betreffenden Einzelheiten zum Verständnis der erfindungsgemäßen Mittel zum Synchronisieren und der zugehörigen Schaltkreise nicht unbedingt erforderlich sind, sollen diese Bauteile zum besseren Verständnis der gesamten Schaltungsanordnung im nachfolgenden erläutert werden.

Wie Fig. 3 zeigt, enthalten die Treiber-Stufen 41 bis 44 Leistungstransistoren 61 bis 64, deren Emitter mit den Einspritzventilen 11 bis 14 und deren Kollektoren über Widerstände 65 bis 68 mit der Speiseleitung 45 verbunden sind. Die Basis jedes der Transistoren 61 bis 64 ist wiederum über Widerstände 69 bis 72 an diese Speiseleitung 45 angeschlossen. Von der Basis jedes Transistors führt weiterhin eine Abzweigleitung zu den Kollektoren von Transistoren 73 bis 76, deren Emitter an Masse geschaltet und deren jeweilige Basis über Widerstände 77 bis 80 an eine Leitung 81 angeschlossen ist, die mit dem Emitter eines Transistors 83 und gleichzeitig über einen Widerstand 82 mit Masse verbunden ist. Der Kollektor des Transistors 83 ist an die Speiseleitung 45 und die Basis dieses Transistors über einen Widerstand 84 an den Ausgang der Flip-Flop-Stufe 51 angeschlossen. Die jeweilige Basis der Transistoren 61 bis 64 ist zusätzlich mit dem jeweiligen Kollektor von Transistoren 85 bis 88 und 89 bis 92 angeschlossen.

Die jeweilige Basis der Treiber-Transistoren 61 bis 64 ist außerdem mit dem zugehörigen Kollektor der Transistoren 85 bis 88 und der Transistoren 89 bis 92 verbunden, wohingegen die Emitter der Transistoren 85 bis 92 mit Masse verbunden sind.

Die jeweilige Basis der Transistoren 85 bis 92 ist über einen Widerstand 93 bis 100 an den jeweiligen Ausgang

η ρ η f<

von zwei Flip-Flop-Stufen 101 und 102 angeschaltet, die zusammen das Zählwerk 53 bilden. Der Löschausgang der Flip-Flop-Stufe 101 ist über eine Leitung 103 mit Widerständen 93 und 99 und gleichzeitig an den einen Eingang der Flip-Flop-Stufe 102 angeschlossen. Der Tastausgang der Flip-Flop-Stufe 101 ist über eine Leitung 104 an Widerstände 94 und 96 angeschlossen. Der Löschausgang der Flip-Flop-Stufe 102 steht über eine Leitung 105 mit Widerständen 97 und 98 in Verbindung, während der Tastausgang dieser Flip-Flop-Stufe 102 über eine Leitung 106 an Widerstände 95 und 100 geschaltet ist. Die Tasteingänge beider Flip-Flop-Stufen 101 und 102 stehen über eine Leitung 108 mit dem Ausgang des Multivibrators 56 in Verbindung. Der Trigger-Eingang der Flip-Flop-Stufe 101 ist über einen Kondensator 109 an den Ausgang des Multivibrators 54 angeschlossen. Beide Flip-Flop-Stufen 101 und 102 erhalten ihre Versorgungsspannung über eine Leitung, die zur Verbindung zweier Widerstände 111 und 112 führt, von denen der Widerstand 111 mit Masse und der Widerstand 112 mit der Versorgungsleitung 45 verbunden ist.

Fig. 4 zeigt das Impuls-Diagramm zu den in der Schaltungsanordnung nach Fig. 3 erzeugten Impulsen.In den oberen vier Zeilen 1, 2, 3, 4 des Impuls-Diagrammes bedeuten I den Ansaughub, C den Verdichtungshub, P den Arbeitshub und E den Auslaßhub· Hat eine Brennkraftmaschine die Zündfolge 1, 3» 4, 2, so entsprechen die Nummern 1, 2, 3 und 4 in Fig. 4 den Zylindern 3, 4, 2 und 1 der Brennkraftmaschine, von vorn nach hinten gesehen.

Das Impuls-Diagramm in Zeile 116 der Fig. 4 zeigt die Impulsfolge, wie sie durch den Zündverteiler 26 über die Leitung 57 am Eingang dea Multivibrators 56 vorliegt. Dieser Impuls deckt sich mit dem Zündimpuls des

3 0 ^c> .' '.i ? ! 0 Π 0 B

in Fahrtrichtung vordersten Zylinders mit dem Einspritzventil 13. Dieser Impuls fällt mit dem Beginn des Arbeitshubes des Zylinders 3 zusammen. Zeile des Impuls-Diagrammes zeigt die entsprechenden, durch den Multivibrator 56 aufbereiteten Impulse, wie sie in der Leitung 108 an den Takt-Eingängen der beiden Flip-Flop-Stufen 101 und 102 vorliegen. Da die vom Zündverteiler 26 erzeugten Trigger-Impulse zeitlich etwas verzögerte eintreffen, besitzen die Impulse an den Eingängen der beiden Flip-Flop-Stufen eine ins Negative gehende Hinterflanke, Durch diese Hinterflanke bleiben die Flip-Flop-Stufen 101 und 102, wenn sie es nicht ständig sind, in ihrem getasteter. Zustand.

Zeile 118 bes Diagramms stellt das von der Zündspule abgeleitete, auf der zum Multivibrator 54 führenden Leitung 55 anliegende Signal dar. Dieses Signal hat etwa die Form eines Zpndimpulses und entsteht etwa im Zeitpunkt des Beginns jedes Arbeitshubes.

Zeile 119 gibt das vom Multivibrator 5*» an dessen Ausgang verarbeitete Signal wieder, wie es über den Kondensator 109 als Triggersignal den Eingang der Flip-Flop-Stufe 101 zugeführt wird. Auch diese Impulsfolge besitzt Impulse mit ins Negative gehenden Hinterflanken, die auf Zeitverzögerung zurückzuführen sind. Durch diese Hinterflanken werden die Zustände der Flip-Flop-Stufe gewechselt, d.h., der in Zeile 119 auftretende erste Impuls stellt die Flip-Flop-Stufe 101 auf hochliegendes Potential (Zustand L), der zweite Impuls stellt diese Stufe auf niedriges Potential (Zustand 0), der dritte Impuls stellt diese Stufe wieder auf hochliegendes Potential usw., wie dies in Zeile 120 der Fig. 4 veranschaulicht ist.

Die Hinterflanken der in Zeile 117 erscheinenden Impulse treten im übrigen zeitlich verzögert zu den Hinterflan-

3 o ^; :■ / ο'-'^r· -

ken der in Zeile 119 erscheinenden Impulse auf und wirken sich auf die Flip-Flop-Stufe 101 in ihrem getasteten Zustand demnach nicht aus. Wenn jedoch beim Anlassen des Motors sich zunächst die beiden Flip-Flop-Stufen 101 und 102 im nicht-getasteten Zustand befinden, bewirkt die Hinterflanke des ersten Impulses gemäß Zeile 117 das Einstellen der Flip-Flop-Stufen in ihren getasteten Zustand.

In Zeile 121 des Impuls-Diagrammes erscheint das Signal an der Leitung 103 des Löschausganges der Flip-Flop-Stufe 101, wohingegen die Zeilen 122 und 123 des Irapuls-Diagrammes die Signale wiedergeben, wie sie am Tast- und Löschausgang der Flip-Flop-Stufe 102 an den Leitungen 106 und" 105 vorliegen. Der Zustand der Flip-Flop-Stufe 102 wird also immer dann gewechselt, wenn an der Leitung 103 der Flip-Flop-Stufe 101 die auf den Zustand 0 zurückgehenden Hinterflanken (Zeile 121) auftreten.

Das Signal gemäß der Zeile 124 erscheint am Ausgang der Flip-Flop-Stufe 51, welche durch die Hinterflanken der Impulse am Multivibrator 54 (Zeile 119) auf den Zustand und durch ein von der Tast-Stufe 31 über die Leitung 29 angeliefertes Signal auf den Zustand "L^B gestellt wird. Die Tast-Stufe 31 wird im übrigen dann aktiviert, wenn durch ein Signal auf der Leitung 30 die Flip-Flop-Stufe in ihren ⁿ0ⁿ-Zustand zurückkippt.

Die Steuerimpulse für die Einspritzventile 11, 12, 13 und 14 sind in Zeilen 125 bis 128 der Fig. 4 wiedergegeben und besitzen die Form von positiven Steuerimpulsen, die immer dann auftreten, wenn der zugeordnete Zylinder den Ansaughub durchführt. Während der ersten l80° Kurbelwellendrehung haben also die Leitungen 103 und der Löschausgänge der Flip-Flop-Stufen 101 und 102 gemäß

3 0 κ.- ■■·.·>/on on

Zeilen 121 und 123 O-Potential. Die diesem Potential zugeordneten Impulse gelangen über die Widerstände 93 und jeweils an die Basis der Transistoren 85 und 89, wodurch diese sperren. Während der ersten 18G° Kurbelwellendrehung ist auch das Tastsignal gemäß Zeile 124 im 0-Zustand und erscheint an dem als Emitter-Folgeschaltung arbeitenden Transistor 83, an der Leitung 81 und nach Durchgang durch den Widerstand 77 an der Basis des Transistors 73, wodurch dieser gesperrt wird. Sobald diese Transistoren 73» 85 und 89 gesperrt sind, wird die Basis des Treiber-Transistors 61 auf das Potential der Versorgungsleitung angehoben, wobei der Stromfluß durch den Widerstand 69 lediglich durch den Basis-Emitter-Fluß begrenzt wird. Der Treiber-Transistor 61 wird hierdurch leitend und erregt das in Serie liegende Einspritzventil 11, solange das Tastsignal gemäß Zeile 124 im O-Zustand ist.

Während der ersten 180 Kurbelwellendrehung befinden sich Signale im Zustand "L" an der Basis der Transistoren 86, 87, 88 und 92, was zur Folge hat, daß die Basis der Treiber-Transistoren 62, 63 und 64 annähernd Masse-Potential aufweist, wodurch diese Treiber-Transistoren sperren und die Einspritzventile 12, 13 und 14 im nichterregten Zustand verbleiben.

Während der nächsten 180° Kurbelwellendrehung sind die an der Basis der Transistoren 86 und 90 auftretenden Signale im O-Zustand, wodurch der Treiber-Transistor 62 während der Dauer des durch die Flip-Flop-Stufe 51 erzeugten Tastsignals (Zeile 124) leitend wird. Zu dieser Zeit sind die Eingänge der Transistoren 25, 87 und 88 im "!,"-Zustand, wodurch verhindert wird, daß die Treiber-Transistoren 61, 63 und 64 leitend werden.

3 0 ''■ Ρ· °, ? I Π G Q 3

In ähnlicher Weise werden die Treiber-Transistoren 63 und 6¹I während der dritten und vierten 1808-Kurbelwellendrehung leitend gemacht, und zwar jeweils innerhalb von Zeitintervallen, die der Dauer der von der Flip-Flop-Stufe 51 erzeugten Tastsignale entsprechen. Die in den Zeilen 125 und 128 wiedergegebenen Impulse sind an sich rechteckförmig. Ihre Form wird jedoch durch die Induktivität der die Einspritzventile steuernden Magnetspulen sowie durch Trägheitswiderstände etwas verfälscht. Dies hat zur Folge, daß das öffnen und Schließen der Einspritzventile geringfügig verzögert wird und entsprechend hinter der Vorderkante der jeweils wirksamen Impulse erfolgt. Die* Einspritzmenge wird hierdurch jedoch nicht verfälscht, da sich die Verzögerungen gleichmäßig auf den Beginn und das Ende des Einspritzvorganges auswirken.

Aus Zeilen 125 und 128 des Impuls-Diagrammes geht hervor, daß die Öffnungszeit der Einspritzventil© im Bereich von nahezu 180° Kurbelwellendrehung liegt, was für die gewünschte Einspritzmenge pro Spritzhub wichtig ist. Die Öffnungsdauer kann jedoch auch für einen größeren Wert der Einspritzmenge pro Spritzhub vergrößert werden. Die Anforderungen an die Konstruktion der Einspritzventile sind dann nicht so hoch wie bei Ventilen mit kurzer Öffnungsdauer und entsprechend höherer Durchflußrate pro Spritzhub. Änderungen der öffnungs- und Schließzeiten der Ventile als auch Änderungen in der Genauigkeit der Tastimpuls-Erzeugung üben nur eine geringe Wirkung auf die Gesamtgenauigkeit aus. Beispielsweise kann das Einspritzsystem für Impulslängen von 6 msec pro 180° Kurbelwellendrehung bei 5 000 Upm ausgelegt sein.

In Fig. 2 hat der in Form eines Blockschaltbildes dargestellte Dekoder 52 die Aufgabe, eine Anzahl von Folgeimpulsen zu erzeugen, wobei die Anzahl dieser Impulse

3 ο ί * ?. η ? / η π .π ρ

mit der Anzahl der verwendeten Zylinder übereinstimmt. Die Und-Gatter 47 bis 50 haben die Aufgabe, die vom Dekoder 52 erzeugten Folgeimpulse mit den Ausgangsimpulsen der Flip-Flop-Stufe 51 zu kombinieren. Wie die Schaltungsanordnung der Fig. 3 zeigt, werden diese Funktionen durch Verwendung von NOR-Gattern mit drei Eingängen für jeden der Treiber-Transistoren 6l bis 64 ausgeübt. Als NOR-Gatter für den Treiber-Transistor 61 dienen die Transistoren 73» 85 und 89 mit den darin angeschlossenen Schaltkreisen. Damit die Basis dieses Treiber-Transistors 6i den "L^-Zustand aufweist, müssen sich die drei Eingänge im "O"-Zustand befinden. Im engeren Sinne handelt es sich hierbei nicht um den Typ des Ünd-Gatters, bei weichem alle Eingänge den gleichen Zustand aufweisen müssen, um deiv /.usgang an einen der Eingänge anzupassen. Im weiteren Sinne jedoch wird diese Funktion trotzdem erreicht* da die Transistoren und 89 eine dechiffrierende Funktion ausüben_} indem ihre Kollektoren immer nur dann in. cen Sustanä "L" versetzt werden, wenn die Flip-Flop-Stufen iOi und 10£ sich in den vorgeschriebenen Zuständen befinden, wobei die gemeinsame Anschaltung der.Kollektoren der Transistoren und 89 an den Kollektor des Transistors 73> ein» UND-Funktion und damit eine dechiffrierende FunKSion ermöglichen, die die Flip-Piop-Stufc %■ ir. einer, bestimmter. Zustand versetzt _s wodurch, aer Ausgang dieser Stufe einen bestimmten Wert annimmt, I¹Ie h:er beschriebsnen NOR-Gatter können selostverständli^i iureh entsprechend wirkende Und- und Oder-Gatter evss^zz werden.

In Fig. 5 ist mit gestrionelr-er: L.nie^: ui c Flip Stufe 51 wiedergegeber., v.·eich^ s*-»^;e- Traii&icvcr^-r- 131 l 132 enthäxi, deren Emi:-;er· zu^aini^r-.^ccc.aa'i ^r>Q- uiid Über einen Widerstand 133 &n Kasse ^e^eji ^Lud m-'>-5. deren Kollektoren über wide.rati.nde '.'?: u^Tic, .:.}u f^f: -.: ne E^vcm

versorgungsleitung 134 angeschlossen sind. Die Basis des Transistors 131 ist über einen Widerstand 137 geerdet und über einen Widerstand 139, der von einem Kondensator 141 überbrückt ist, an den Kollektor des Transistors 132 angeschlossen, wohingegen dessen Basis über einen Widerstand geerdet und über einen Widerstand 1*10, der durchweinen Kondensator 142 überbrückt ist, mit dem Kollektor des Transistors 131 verbunden ist. Die Basis des Transistors ist weiterhin über eine Diode 143 an einen Schaltungspunkt 144 angeschlossen, welcher über den Widerstand 145 mit dem Kollektor des gleichen Transistors in Verbindung steht, und von dem gleichzeitig ein Kondensator 146 abzweigt, der zu dem in Fig. 5 ebenfalls gestrichelt wiedergegebenen Verzögerungs-MuItivibrator 54 führt. In ähnlicher Weise ist die Basis des Transistors 132 über eine Diode an einen Schaltungspunkt 148 angeschlossen, der über einen Widerstand 149 zum Kollektor des gleichen Transistors führt, und von dem ein Kondensator 150 zu der von der Taststufe 31 kommenden Leitung 29 führt.

Im Betrieb befindet sich der Transistor 131 normalerweise im leitenden Zustand, wohingegen der Transistor 132 gesperrt ist. Wenn ein ins Negative gehendes Signal vom Verzögerungs-Multivibrator 54 über den Koppelkondensator 146 und über die Diode 143 an der Basis des Transistors 131 auftritt, kippt dieser in den gesperrten Zustand um, wohingegen der Transistor 132 leitend wird und seinerseits am Kollektor ein ins Negative gehendes Signal erzeugt, welches über die Leitung 30 der Taststufe 31 zugeführt wird. Nach einem durch die an der Taststufe 31 anliegenden Steuersignale in seiner Länge bestimmten Zeitintervall wird der Transistor 132 durch ein ins Negative gehendes Signal dieser Taststufe über die Leitung 29, den Kondensator 150 und die Diode 147 an seiner Basis in den

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sperrenden Zustand zurückgekippt, wodurch wieder der Transistor 131 leitend wird und den Anfangszustand speichert, Der Kollektor des Transistors 132 bildet zugleich den Ausgang der Flip-Flop-Stufe 51 und ist, wie Fig. 2 zeigt, mit den einen Eingängen der Und-Gatter 47 bis 50 bzw. nach der Schaltungsanordnung der Fig. 3 über einen Widerstand 84 mit der Basis des Eingangs-Transistors 83 verbunden, wodurch ein Anregungsstoß demjenigen Einspritzventil zugeführt wird, welches je nach Zustand der Flip-Flop-Stufen 101 und 102 in der daran angeschlossenen Schaltanordnung betätigt werden sollen.

Der die Flip-Flop-Stufe 51 aussteuernde Verzögerungs-Multivibrator 54 enthält zwei Transistoren 15I und 152, deren Emitter miteinander verbunden und an Masse geschaltet sind und deren Kollektoren über Widerstände 153 und 154 mit der Spannungsversorgungsleitung 134 verbunden sind. Die Basis des Transistors 152 liegt über einen Widerstand 155 an einem Schaltungspunkt 156 an, von dem aus ein Kondensator 157 zum Kollektor des Transistors 15I und ein Regelwiderstand I58 zur Spannungsversorgungsleitung führen. Die Basis des Transistors 151 wiederum ist über einen Widerstand 159 mit dem Kollektor des Transistors 152 verbunden und weiterhin über einen Widerstand I60 an eine Leitung 55 angeschlossen, die zum Zündsystem führt.

Im Betrieb ist der Transistor I5I des Verzögerungs-Multivibrators 54 normalerweise gesperrt, wohingegen der Transistor 152 leitend ist. Wenn ein positiver Impuls über die Leitung 55 und den Widerstand I6O an der Basis des Transistors 158 anliegt, kippt dieser in den leitenden Zustand zurück und sperrt hierdurch den Transistor 152 infolge der zwischen dem Kollektor des Transistors I51 und der Basis des Transistors 152 bestehenden RC-Verbindung.

3 0 f; Ρ- π 2 / η p. Ο g

Die Zeitkonstante dieses RC-Gliedes 155, 157 läßt sich durch Änderung eines an den Koppelpunkt des RC-Gliedes angeschlossenen Regelwiderstandes 158 einstellen, so daß nach einem bestimmten Zeitintervall, welches von der Einstellung des Regelwiderstandes 158 abhängt, der Transistor 152 wieder leitend wird, wohingegen der Transistor 151 sperrt. Auf diese Weise wird ein positiver Impuls von bestimmter Dauer am Kollektor des Transistors 152 erzeugt, welcher am Eingang der Flip-Flop-Stufe 51 und auch über den Kondensator 109 am Eingang der Flip-Flop-Stufe 101 anliegt. Die ins* Negative gehende Hinterflanke dieses Impulses wirkt als Trigger-Impuls für die Flip-Flop-Stufen 51 und 101.

Der Verzögerungs-Multivibrator 56 enthält zwei Transistoren und 164, deren Emitter miteinander verbunden und an Hasse geschaltet und deren Kollektoren über Widerstände I65 und 166 an die Stromversorgungsleitung 134 angeschlossen sind. Die Basis des Transistors 163 ist über eine RC-Kombination I67, 168 mit dem Kollektor des Transistors 164 verbunden, dessen Basis wiederum über eine Leitung 57 einmal mit dem Zündkreis und zum andern über einen Widerstand 169 an einen Schaltungspunkt 170 führt, von dem aus ein Kondensator 171 mit dem Kollektor des Transistors I63 und ein Regelwiderstand 172 mit der Stromversorgungsleitung 134 in Verbindung steht. Die Schaltung dieses Multivibrators arbeitet in ähnlicher Weise wie die des Verzögerungs-MuItivibratorβ 54. Der Transistor 163 ist hierbei normalerweise gesperrt, wohingegen der Transistor 174 leitend ist. Gelangt über die Leitung ein negativer Impuls an die Basis des Transistors 164, so wird dieser gesperrt und der Transistor 163 kippt so lange in den leitenden _{Zustand ZUP}ü_ck, _Dis die Ladung des Kondensators 171 infolge Stromfluß über den Regelwiderstand soweit verringert worden ist, bis der Transistor 164 wieder leitend wird und der Transistor I63 sperrt.

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Hierdurch wird ein positiver Impuls am Kollektor des Transistors 164 erzeugt, dessen Dauer durch die Einstellung des Regelwiderstandes 172 bestimmt ist. Dieser Impuls gelangt über einen Kondensator 173 an einen Schaltungspunkt, von dem ein Widerstand 174 an Masse, ein Widerstand 175 an die Stromversorgungsleitung 134 und eine direkte Verbindung zur Basis eines Transistors 176 abzweigen. Der Kollektor dieses Transistors ist mit einem weiteren Stromversorgungsanschluß 177 verbunden, während sein Emitter über einen Widerstand 178 geerdet ist und den Ausgang 108 bildet. Der in Emitter-Folgeschaltung arbeitende Transistor 176 erzeugt an seinem Ausgang 108 einen positiven Impuls, dessen ins Negative gehende Hinterflanke dazu dient, die Flip-Flop-Stufen 101 und 102 zu löschen.

In der Schaltungsanordnung der Fig. 5 werden die Trigger-Signale zur Erzeugung der Markier- und Löschimpulse vom Zündsystem der Verbrennungskraftmaschine abgeleitet. Dieses Zündsystem ist üblicher Bauart und weist die Zündspule 27 mit ßrimär- und Sekundär-Wicklungen 181 und 182 auf. Die Primärwicklung ist einerseits an den Plus-Pol einer Batterie 108 und andererseits an einen Unterbrecherkontakt 184 angeschlossen, der von einer Vierfach-Nockenscheibe I85 betätigt ist, welche von der Nockenwelle der Verbrennungskraftmaschine angetrieben wird. Der Unterbrecherkontakt wird in seiner Verbindung mit einem Massekontakt 186 periodisch unterbrochen, wodurch gleichzeitig der Stromfluß durch die Primärwicklung £ 1 aufhört, was zur Folge hat, daß in der Sekundärwicklung 182 ein Spannungsstoß induziert wird. Ein Schutzkondensator 187 überbrückt hierbei den Unterbrecherkontakt I85 mit Masse.

Der Zündverteiler 26 des Zündsystems weist einen rotierenden Verteilerfinger 190 auf, der nacheinander die Kontakte bis 194 überstreicht, so daß diese mit den Zündkerzen 195 bis 198 in Verbindung gebracht werden. Der Kontaktfinger 190

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ist mit dem einen Ende 4er Sekundärwicklung 182 verbunden, dessen anderes Ende mit dem zum Unterbrecherkontakt führenden Ende der Primärwicklung 181 angeschlossen ist.

In der Schaltungsanordnung der Fig. 5 werden die Trigger-Impulse für die Multi-Vibrator 54 dadurch gewonnen, daß zwischen dem Plus-Pol der Batterie 188 und der Primärwicklung 181 ein Widerstand 200 zwischengeschaltet ist und zwischen diesen Widerstand und der Primärwicklung ein Kondensator 201 angeschaltet ist, der mit der Leitung 55 in Verbindung steht. Wenn der Unterbrecherkontakt 185 in Bezug auf den Masse-Kontakt 186 geöffnet ist, entsteht ein Spannungsstoß an der Verbindung des Widerstandes 200 mit der Primärwicklung 181. Dieser Spannungsstoß gelangt über den Koppelkondensator 201 sowie über die Leitung 55 an den Widerstand 160 und damit an den Transistor 151 des Verzögerungs-Multivibrators 54, mit der Folge, daß der Transistor 151 in den leitenden Zustand getriggert wird.

Um auch den Verzögerungs-Multivibrator 56 über die Leitung 57 zu triggern, ist einer der Kontakte, nämlich der Kontakt 191 des Zündverteilers 26 über einen Widerstand 203 und eine Neonlampe 202 an den Eingang der Leitung 57 gelegt, die darüberhinaus durch einen Kondensator 204 an Masse geschaltet ist. Der Widerstand 203 hat einen relativ hohen Wert von beispielsweise 6 Megaohm. Wenn ein Spannungsstoß von der Sekundärwicklung I82 über den rotierenden Verteilerfinger 190 an den Kontakt 191 gelangt, wird die Neonröhre 202 leitend, wodurch der Kondensator aufgeladen wird und den Transistor 164 sperrt, wodurch ein Impuls am Ausgang 106 des Multivibrators 56 entsteht. Die ins Negative gehende Hinterflanke dieses Impulses löscht die Flip-Flop-Stufen 101 und 102, wie oben beschrieben.

3 0 ^fi R 3 2 / 0 β Π 8

Fig. 6 zeigt ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel zur Gewinnung von Trigger-Impulsen. In dieser Schaltungsanordnung ist die zum Eingang des Multivibrators 54 führende Leitung 55 über einen Widerstand 206 an Masse gelegt und über einen Kondensator 207 an das eine Ende einer Wicklung 208 eines induktiven Meßkopfes 210 geschaltet. Dieser induktive Meßkopf besteht aus zwei Hülsen 211 und 212, von denen die Hülse 211 einen Permanentmagneten 213 aufnimmt und zur Hülee 212 unter Bildung eines Luftspaltes angeordnet ist. Dieser induktive Meßkopf ist am Umfang einer Induktionsscheibe 220 angeordnet, die mit der Nockenwelle der Verbrennungskraftmaschine umläuft und am Umfang gleichmäßig verteilt 4 Zähne 215 bis 218 aus magnetischem Material aufweist. Sobald einer dieser Zähne den Meßkopf 210 passiert, erzeugt der magnetische Fluß der vorbeistreichenden Zähne einen Induktionsstoß in der Wicklung 208, dessen positives Signal den Transistor des Multivibrators 54 in seinen leitenden Zustand triggert.

In ähnlicher Weise wird über die Leitung 57 der Multivibrator 56 getriggert, indem die Leitung 57 über einen Widerstand 26l geerdet und über einen Kondensator 221 an eine Wicklung eines weiteren induktiven Meßkopfes 224 angeschaltet ist. Das andere Ende dieser Wicklung ist geerdet. Der Meßkopf 224 ist identisch wie der Meßkopf 210 aufgebaut, befindet sich jedoch am Umfang einer Scheibe 226, die lediglich einen Zahn 225 aus magnetischem Material aufweist. Auch dieee Scheibe ist synchron zur Scheibe 220 von der Nockenwelle der Verbrennungskraftmaschine angetrieben.

Die Ausfuhrungsform der Fig. 6 unterscheidet sich demnach von der der Fig. 5 durch Anwendung berührungsloser elektrischer Kontakte. Die Anordnung nach Fig. 5 ist wiederum dann vorteilhaft, wenn der apparative Aufwand bei einem

3 0 9 R 8 2 / 0 6 0 B

Zündsystem üblicher Bauart geringgehalten werden soll. Die Triggersignale entstehen jedoch immer dann, wenn der Verteilerfinger einen der Kontakte überstreicht,

Sollen dagegen die Triggersignale im Vergleich hierzu zeitlich verzögert werden, hat die Ausführungsform der Fig. 6 den Vorzug einer unabhängigen Einstellbarkeit der umlaufenden Magnetzähne in Bezug auf den jeweiligen induktiven Meßkopf 210 und 224.

Patentansprüche :

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Claims

Patentansprüche :

Folgeeinspritzsystem für das elektrisch gesteuerte Einspritzen von Brennkraftstoff während des Ansaughubes in die Zylinder mehrzylindriger Verbrennungskraft&aschinen unter Verwendung von Einspritzventilen und sie betätigenden Schaltmitteln, dadurch gekennzeichnet , daß die Schaltmittel für die Einspritzventile (11 bis 14) in Bezug auf die Zündfolge und auf die Ansaughub-Frequenz von einem Folgesteuersignale erzeugenden Steuerschaltkreis (25) und in Bezug auf die Schaltdauer oder den SchaltZeitpunkt von einer als Zeitgeber arbeitenden, Tastsignale erzeugenden Tastetufe (31) steuerbar sind, und daß der Steuerschaltkreis (25) durch eine Impulsfolge getriggert wird, die sich aus Markierimpulsen und Löschimpulsen zusammensetzt, von denen die Markierimpulse beim Arbeitshub jedes Zylinders und die Löschimpulse beim Arbeitshub nur eines der Zylinder in vorbestimmter Phasenbeziehung ausgelöst werden.
2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerschaltkreis (25) ein Digital-Zählwerk (53) enthält, welches durch die von einem monostabilen Multivibrator (54) erzeugten Markierimpulse in seiner Zählfunktion weitergeschaltet und durch die von einem weiteren monostabilen Multivibrator (56) erzeugten Löschinpulse angehalten wird.

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Syste» nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die monostabilen MuItivibratoren (54, 56) des Steuerschaltkreises (25) durch vom Umlauf der Verbrennungskraftmaschine abgeleitete, an die Eingangsleitungen (55> 57) dieser Nultivibratoren (54, 56) geführte Triggersignale geschaltet werden.

4. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Löschimpuls zum zugehörigen Markierimpuls phasenverschoben ist.

5. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Multivibratoren (54, 56) als Zeitverzögerungeglied für die jedem Markierimpuls zugehörigen Lösehimpulse wirksam ist.

6.System nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungszeit eines dieser Multivibratoren (54 bzw. 56) so eingestellt ist, daß jeder der Löschimpulse im wesentlichen gleichzeitig zu einem der Markierimpulse erzeugt wird.

7. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Triggersignale vom Zündsystem ableitbar sind.

8. System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Markierimpulse bei jedem auftretenden Zündimpuls von der Zündspule (27) ableitbar sind.

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System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die an eine Spannungsquelle (188) angelegte Primärwicklung (181) der Zündspule (27) durch einen Unterbrecher (184) periodisch stromlos wird und hierdurch in der Sekundär-Wicklung (182) einen Stromstoß induziert, und daß in Serie mit der Primär-Wicklung (181) der Zündspule (27) ein Widerstand (201) geschaltet ist, an dem die Markierimpulse abnehmbar sind.

10. System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Löschimpulse bei jedem Zündimpuls eines ausgewählten Zylinders vom Zündverteiler (26) ableitbar sind.

11. System nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Löschimpulse an der Serienschaltung eines Hochohmigen Widerstandes 203 mit einer Gasentladungsröhre (202) ableitbar sind, von denen der Widerstand (203) mit einem der Verteilerkontakte (191) verbunden ist*

12. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Triggerimpulse in induktiven Meßköpfen (210, 224) erzeugt sind, indem mit der Nockenwelle der Verbrennungskraftmaschine umlaufende, magnetisches Material enthaltende Scheiben (220, 226) periodische Stromstöße induzieren.

13« System nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß für die Erzeugung der Markier- und der Löschimpulse zwei getrennt angeordnete, synchron mit der Nockenwelle umlaufende Scheiben (220, 226) vorgesehen sind, denen die den Löschimpulsen zugeordnete Scheibe (226) einen am Umfang radial vorspringenden Zahn (225) aus
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magnetischem Material und die den Markierimpulsen zugeordnete Scheibe (220) eine Mehrzahl von am Umfang radial vorspringenden Zähnen (215 bis 218) aus magnetischem Material aufweisen.

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