DE2345193A1

DE2345193A1 - Steuereinrichtung fuer eine benzineinspritzanlage mit leerlaufanreicherung

Info

Publication number: DE2345193A1
Application number: DE19732345193
Authority: DE
Inventors: Gerhard Hartmann; Peter Dipl Ing Schuelzke; Rudolf Schwaemmle
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1973-09-07
Filing date: 1973-09-07
Publication date: 1975-03-20
Also published as: JPS5054735A; JPS5740335B2

Description

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Anlage zur
Patentanmeldung

ROBEET BOSCH GHBH, 7 Stuttgart Steuereinrichtung für eine Benzin-Einspritzanlage mit

Leerlaufanreicherung

Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung zum Betrieb der mindestens ein elektromagnetisches Einspritzventil umfassenden Einspritzanlage einer Brennkraftmaschine mit einem einen Eingangetransistor und einen Ausgangstransistor enthaltenden, lEonostabilen Multivibrator zur Erzeugung von rechteckförndgen, die Öffnungsdauer des Einspritzventils be-

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stimmenden Schaltimpulsen, deren geweilige drehzahlabhängige Dauer durch eine Steuerspannung veränderbar ist, die eine im Takt der Schaltimpulse periodisch sich ändernde Kurvenform hat und einem am Eingang des Multivibrators liegenden Spannungsteiler zugeführt ist.

Bei einer aus der DT-PS 1 231 954- bekannten Benzin-Einspritzanlage wird zur Korrektur des Drehzahleinflusses die Steuerspannung mit einer Schalteinrichtung erzeugt, die mindestens zwei zeitlich nacheinander wirksam werdende Schalttransistoren enthält, die im Lade- oder Entladestromkreis eines zur Emitter-Basis-Strecke des zum Steuermultivibrator gehörenden Eingangstransistors parallelgeschaltet ist. Me an diesem Kondensator entstehende Steuerspannung hat einen periodischen Verlauf, wobei jeweils eine Periode dann beginnt, wenn am Ende eines vom Steuermultivibrator gelieferten Öffnungsimpulses der Eingangstransistor vom gesperrten in den stromleitenden Zustand zurückkehrt. Bei diesen bekannten Einspritzanlagen wird die jeweilige Impulsdauer der Öffnungsimpulse etwa bis zu 2/3 der Höchstdrehzahl mit zunehmender Drehzahl ansteigend verlängert, jedoch im obersten Drehzahldrittel mit steigenden Drehzahlen eine Abnahme der Impulsverlängerung erzielt.

Zusätzlich zu derartigen, drehzahlabhängigen Korrekturen der Impulsdauer kann es vor allem bei hochtourigen Brennkraftmaschinen notwendig v/erden, trotz gleicher Bauweise an jeder einzelnen Naschine die Einspritzmenge für den Leerlauf einzustellen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zu schaffen, welche es ohne Beeinflussung der für die

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übrigen Betriebszustände (Vollast, Teillast, Drehzahl, Luft- und Motortemperatur, Kaltstart usw.) voreingestellten Einspritzmengen möglich macht, die Leerlaufeinspritzmenge von einem Normal- oder Mittelwert ausgehend zu vergrössern oder zu verkleinern. Die Einrichtung soll einfach in ihrem Aufbau sein und bei etwaigen Wartungsarbeiten leicht eingestellt werden können.

Dies lässt sich bei einer Steuereinrichtung der eingangs beschriebenen Art dadurch erreichen, dass erfindungsgemäss ein mit der Drosselklappe gekuppelter Leerlaufschalter vorgesehen ist, der nur in der Leerlaufstellung der Drosselklappe geschlossen ist, mit einem seiner Schaltkontakte an eine gemeinsame Stromversorgungs- (Minus-) Leitung angeschlossen und an seinem anderen Schaltkontakt über ein Potentiometer mit der anderen Stroir.versorgungsleitung (Plusleitung) verbunden ist, v.'obei der Abgriff des Potentiometers mit dem Abgriff des Spannungsteilers über eine Diode verbunden ist. Zweckmässig kann die Diode mit ihrer Kathode an den Abgriff des Potentiometers angeschlossen sein.

Die Erfindung ist nachstehend an einem Ausführungsbeispiel, einer elektrisch gesteuerten Saugrohr-Benzin-Einspritzanlage näher beschrieben, die in der Zeichnung in ihrem elektrischen Schaltbild und teilweise in schematischer Darstellung wiedergegeben ist.

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Die Kraftstoffeinspritzanlage nach Fig. 1 ist zum Betrieb einer Vierzylinder-Brennkraft maschine 1 be.stimmt, deren Zündkerzen 2 an eine nicht dargestellte Hochspannungszündanlage angeschlossen sind. In unmittelbarer Nähe der nicht dargestellten Einlassventile der Brennkraftmaschine sitzt auf den zu den einzelnen Zylindern führenden Verzweigungsstutzen des Ansaugrohres 3 je ein elektromagnetisch betätigbares Einspritzventil 4. Jedem Ventil wird über eine der bei 5 angedeuteten Kraftstoffleitungen aus einem Verteiler 6 Kraftstoff zugeführt. Der Kraftstoff wird im Verteiler und in den Leitungen 5 durch eine elektromotorisch angetriebene Pumpe 7 unter annähernd gleichbleibendem Druck von etwa 2 Atmosphären (2 atü) gehalten.

Jedes der Einspritzventile 4 enthält eine nicht dargestellte Magnetisierungswicklung, deren eines Ende an Masse liegt, während das andere Ende jeder der Y/icklungen über Anschlussleitungen 8 mit einem von vier Widerständen 9 verbunden ist. Jeweils zwei der Widerstände 9 sind zusammen an den Kollektor eines der beiden bei 10 und 11 dargestellten Leistungstransistoren angeschlossen, die zu einem im folgenden näher beschriebenen elektronischen Steuergerät gehören.

Dieses Steuergerät enthält einen zur Erzeugung von elektrischen Impulsen dienenden, mit einem gestrichelten Linienzug umrandeten monostabilen Transistor-Multivibrator 12, zu dem ein Eingangstransistor 13 und ein Ausgangstransistor 14 sowie als zeitbestimmendes Glied ein Transformator/gehören. Der verstellbare Anker 16 des Transformator? sitzt an einer Stellstange 17, die mit der nicht dargestellten Membran einer

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Druckdose 18 verbunden ist. Die Druckdose ist mit ihrer Saugseite an den Ansaugkanal 3 der Brennkraftmaschine unmittelbar hinter der mit einem Fusshebel 19 verstellbaren Drosselklappe 20 der Brennkraftmaschine angeschlossen und hebt bei abfallendem Druck den Anker 16 in der mit einem Pfeil bezeichneten Richtung so an, dass ein sich dann vergrössernder Luftspalt in dem in Fig. 1 nicht dargestellten Eisenkern die Induktivität der Primärwicklung 21 des Transformators um so mehr verkleinert, je niedriger der Druck im Ansaugrohr 3 wird.

Die Sekundärwicklung 22 des Transformators 15 ist mit einem ihrer beiden V/icklungsenden über eine Diode 23 an die Basis des Eingangstransistors 13 und einen mit einer gemeinsamen Plusleitung 24 verbundenen Widerstand 25 angeschlossen, während das andere Wicklungsende an einem Verbindungspunkt H liegt. Vom Punkt H führt ein Widerstand 26 zu der Plusleitung 24 und ein Widerstand 27 zur gemeinsamen Minusl^eitung 28, die an Masse und an den Minuspol einer nicht dargestellten 12-Volt-Batterie angeschlossen ist. Die Transistoren 13 und 14-, die beide vom npn-Typ sind, liegen mit ihren Emittern direkt an der Minusleitung 28. Der Kollektor des Eingangstransistors 13 ist über einen Widerstand 29 und der Kollektor des Transistors 14 über die Primärwicklung 21 des Transformators 15 und über einen zu dieser in Reihe liegenden Widerstand 30 an die Plusleitung 24 angeschlossen. Die Basis des Transistors 14 ist über einen Kopplungswiderstand 31 mit dem Kollektor des Eingangstransistors 13 verbunden. Von der Basis dieses Transistors führt eine Steuerleitung über einen'Differenzierkondensator 32 zum feststehenden Kontakt 33 eines Schalters^ dessen Schaltarm 34 an die Minusleitung 28 angeschlossen ist und durch einen

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zweihöckrigen, über die nicht dargestellte Nockenwelle mit der Kurbelwelle 35 der Brennkraftmaschine gekuppelten Nocken bei jeder Kurbelwellenumdrehung einmal geschlossen wird und dabei den Transistor 13 sperrt. Zur Auf- und Entladung des Kondensators 32 ist seine mit dem Kontakt 33 verbundene Elektrode über einen Widerstand 37 an die Plusleitung 24 angeschlossen, während seine andere Elektrode über den Widerstand 25 an der Plusleitung 24 und über die Sekundärwicklung 22 am Abgriff H liegt.

Bei jeder Schliessung der Schaltkontakte 33^ 3^ entsteht ein elektrischer Impuls, dessen Dauer die Öffnungsdauer der Einspritzventile 4 bestimmt und sich ändert, wenn sich der Druck im Ansaugrohr 3 und damit die Induktivität der Primärwicklung 21 ändert. Dies geschieht folgendermassen:

Unmittelbar vor den einzelnen Schliessungszeitpunkten des Schaltarms 34 ist der Eingangstransistor 13 stromleitend und hält den Ausgangstransistör 14 in seinem Sperrzustand. Sobald der Schaltarm 34· durch den Nocken 36 S^eS^en den Kontakt 33 gedrückt wird, senkt die iin Kondensator gespeicherte Ladung das Basispotential des Eingangstransistors 13 unter das Potential der Minusleitung 28 hinaus ins Negative ab. Dadurch wird der Transistor 13 gesperrt und der Multivibrator 12 kippt in seinen instabilen Betriebszustand, bei welchem der Transistor 14 stromleitend ist. Der Transistor 14 vermag dann einen exponentiell ansteigenden Kollektorstrom zu führen, welcher die Primärwicklung 21 durchfliesst und in dem nicht dargestellten Eisenkern und in dem Anker 16 des Transformators ein ebenfalls wachsendes magnetisches EeId erzeugt. Der Anstieg des Stromes erfolgt um so rascher, je grosser der Luftspalt und je kleiner die mit wachsendem Luftspalt abfallende Induktivität der Primärwicklung 21 ist.

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Bei diesem Stromanstieg wird in der Sekundärwicklung 22 eine Rückkopplungsspannung induziert, die mit einer durch die Grosse der Induktivität festgelegten Geschwindigkeit von ihrem im Schliessungsaugenblick der Schaltkontakte 33, 34 entstehenden Höchstwert exponentiell abnimmt" und so gepolt ist, dass sie den Eingangstransistor 13 gesperrt zu halten versucht. Die Rückkopplungsspannung wirkt der durch die Widerstände 25, 26, 27 eingestellten, positiven Basisvorspannung entgegen, die bestrebt ist, den Eingahgstransistor 13 in seinen stabilen, stromleitenden Betriebszustand zurückzuführen. Dies tritt dann ein, wenn die in der Sekundärwicklung 22 induzierte Rückkopplungsspannung ihrem Betrage nach kleiner als die Basisvorspannung wird.

Solange der Transistor 13 gesperrt ist, hält der stromleitende Transistor 14 die über einen Verstärker 38 angeschlossenen Leistungstransistoren 10 bzw. 11 ebenfalls in stromleitendem Zustand. Sobald jedoch der Transistor 1.3 in seinen stabilen, stromleitenden Betriebszustand zurückkehrt, werden die Transistoren 14, 10 und 11 wieder gesperrt. Die Dauer der die Ventile 4 in ihre Öffnungsstellung bringenden Impulse J reicht daher von dem Schliessungszeitpunkt des Schalters 33, 34 bis zu demjenigen Zeitpunkt, in welchem der Ausgangstransistor 14 gesperrt und der Eingangstransistor 13 wieder stromleitend wird.

Wenn die Induktivität der Primärwicklung 21 bei abfallendem Druck im Ansaugrohr 3 kleiner wird und demzufolge der Kollektorstrom des Transistors 14 rascher ansteigen kann, fällt

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die in der Sekundärwicklung 22 induzierte Eückkopplungsspannung ebenfalls rascher ab und der Eingangstransistor 13 kehrt bereits zu einem früher liegenden Zeitpunkt wieder in seinen stromleitenden Zustand zurück. Die Ventile 4 werden in diesem Fall wesentlich früher geschlossen als in dem vorher geschilderten Fall grosser Induktivität und grossen Drucks.

Durch die beschriebene Induktivität der Primärwicklung 21 -wird die Länge der Öffnungsimpulse J der Einspritzventile 4 an den jeweiligen Druck im Ansaugrohr 3 der Brennkraftmaschine 1 angepasst. Die einzuspritzenden Kraftstoffmengen werden ausserdem noch in Abhängigkeit von der Drehzahl η der Brennkraftmaschine geändert. Hierzu dient eine Steuerschalteinrichtung A, mit welcher die zwischen dem Punkt H und der Minusleitung 28 anstehende Steuerspannung periodisch im Takt der Einspritzvorgänge geändert wird.

Die Steuerschalt einrichtung A kann nach Fig. 4 der DT-PS 1 576 289 (= FE-PS 1 -587 558 = GB-PS 1 188 077) ausgebildet sein und dazu dienen, dass jeweils unter der Voraussetzung gleicher Werte des Ansaugluftdruckes die Öffnungsimpulse_ J beispielsweise mit steigender Drehzahl η der Brennkraftmaschine bis zum Wert n1 = 1200 U/min annähernd konstant bleiben, dann bis zur Drehzahl n2 = 4000 U/min linear zunehmen und von dort aus mi't steigender Drehzahl abfallen.

Die Steuerschalteinrichtung A enthält einen als Emitter-Folger betriebenen npn-Transistor 41, der mit seinem Kollektor unmittelbar an die gemeinsame Plusleitung. 24 angeschlossen ist und mit seinem Emitter über einen einstell-

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baren Widerstand 42 und eine Leitung 43 an den Abgriff H des ersten Spannungsteilers 26, 27 angeschlossen ist. Der Basis dieses Transistors werden über mehrere Dioden, von welchen in der Zeichnung drei Dioden 44, 45·, 46 dargestellt sind, Teilspannungen zugeführt, die sich an in der Zeichnung nicht wiedergegebenen Kondensatoren einstellen, wenn diese in einer durch Zeitglieder festgelegten Reihenfolge nacheinander geladen bzw. entladen werden. Jeweils die höchste dieser Teilspannungen wird am Anschlusspunkt H zur V/irkung gebracht. An diesem Anschlusspunkt liegt ausserdem der Abgriff eines zur Schalteinrichtung A gehörenden ersten Spannungsteilers, der aus einem ersten, einerseits mit der Plusleitung 24 und andererseits mit dem Emitterwiderstand 42 verbundenen Teilerwiderstand 47 sowie der Reihenschaltung aus einem zweiten Teilerwiderstand 48 und einer Diode 49 besteht.

Um zu erreichen, dass im Leerlauf der Brennkraftmaschine die Dauer'der Einspritzimpulse einstellbar verlängert werden kann, ohne dass die mit der Schalteinrichtung A

für den Teillast- und Vollastbetrieb festgelegte, drehzahlabhängige Korrektur der Impulsdauer beeinflusst wird, ist mit der Drosselklappe 20 bzw. mit dem zur Verstellung der Drosselklappe' dienenden Gaspedal 19 ein Schalter 50 gekoppelt. Dieser liegt mit einem seiner beiden Kontakte an der gemeinsamen Minusleitung 28. Sein anderer Kontakt ist über einen Begrenzungswiderstand 51 mit einem der beiden Anschlüsse eines Potentiometers 52 verbunden, welches mit seinem anderen Anschluss über einen zweiten Begrenzungswiderstand 53 an der gemeinsamen Plusleitung der Steuerschalteinrichtung A liegt. Mit dem verstellbaren Abgriff P des Potentiometers

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ist die Kathode einer Diode 55 verbunden, deren Anode an den Yerbindungspunkt S der Widerstände 47, 48 und des Emitterwiderstandes 42 angeschlossen ist.

Bei geöffnetem Leerlaufschalter 50 liegt die Kathode der Diode 55 über einen Teil des Potentiometers 52 und den Begrenzungswider st and 53 am Potential der mit einer nicht dargestellten Batterie verbundenen Plusleitung 24. Die Diode 55 ist demzufolge gesperrt und das Gleichspannungspotential am Verbindungspunkt S und am Anschlusspunkt H bleibt von den Widerständen 51₅ 52 und 53 unbeeinflusst auf einem Wert von etwa +2,4 Volt.

Wenn die Drosselklappe 19 sich in ihrer Leerlaufstellung befindet und der Leerlaufschalter 50 geschlossen ist, tritt an der Kathode der Diode 55 wegen der dann eintretenden Spannungsteilerwirkung der Widerstände 51» 52 und 53 ein Potential auf, das um wenigstens die Diodenschwellspannung niedriger als am Punkt S ist. Dieser wird daher abhängig von der Jeweiligen Einstellung des Potentiometerabgriffs P auf negativeres Potential gezogen. Da dieses negativere Potential auch am Punkt H wirksam ist, werden die im Leerlauf wirksamen Öffnungsimpulse entsprechend der Einstellung des Potentiometers 52 um bis zu 20 % verlängert. Insgesamt ergibt sich eine sehr einfache und sichere Schaltung, bei welcher eine annähernd lineare Verstellfunktion der Impulsdauerverlängerung in Abhängigkeit von der Stellung des Abgriffs P am Potentiometer 52 erreicht wird.

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Ansprüche

( 1.j Steuereinrichtung zum Betrieb der mindestens ein elektromagnet.! Kches Einspritzventil umfassenden ELnspritzanlage einer Brennkraftmaschine mit einem einen Eingangstransistor und einen Ausgangstransistor enthaltenden, monostabilen Multivibrator zur Erzeugung von rechteckförmigen, die Öffnungsdauer des Einspritzventils bestimmenden Schaltiapulsen, deren jeweilige Dauer drehzahlabhängig durch eine Steuerspannung veränderbar ist, die eine im Takt der Schaltimpulse periodisch sich ändernde Kurvenform hat und einem am Eingang des Multivibrators liegenden Spannungsteiler zugeführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein ■ mit der Drosselklappe (19) gekuppelter Leerlaufschalter (50) vorgesehen ist, der nur in der Leerlaufstellung der Drosselklappe geschlossen ist, mit einem seiner Schaltkontakte an eine gemeinsame Stromversorgungs- (Minus-) Leitung (28) angeschlossen und an seinem anderen Schaltkontakt über ein Potentiometer (52) mit der anderen Stromversorgungsleitung (Plusleitung 24) verbunden ist,

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wobei der Abgriff (P) des Potentiometers mit dem Abgriff (S) des Spannungsteilers über eine Diode (55) verbunden ist.
2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Diode (55) mit ihrer Kathode an den Abgriff (P) des Potentiometers (52) angeschlossen ist.

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