DE2345194A1 - Steuereinrichtung fuer eine einspritzanlage einer brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Anlage zur
Patentanmeldung

ROBERT EOSCH GMBH, 7 Stnttre-t 1 Steuereinrichtung für eine Einspritzanlage einer Brenn-

kraftmaschine

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

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stimmenden Schaltimpulsen, deren jeweilige drehzahlabhang!ge 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 Λ 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. Die 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.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese bekannten Einspritzanlagen in der Richtung weiterzuentwickeln, dass die drehzahlabhängige Verlängerung der Impulsdauer bei Vollast stärker zur Wirkung kommt als im Teillastbereich. Hierzu wird erfindungsgemäss vorgeschlagen, dass ein mit der Drosselklappe der Brennkraftmaschine gekuppelter, in oder kurz vor Erreichen, der Vollaststellung schliessender Schalter vorgesehen ist, der mit einem seiner Schaltkontakte an eine

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gemeinsame Stroinversorgungsleitung angeschlossen und an seinem anderen Schaltkontakt - vorzugsweise direkt - mit dem Abgriff eines zweiten Spannungsteilers verbunden ist, der über einen Widerstand und eine Diode an dem Abgriff des ersten Spannungsteilers liegt, und dass ferner dieser andere Schaltkontakt ausserdem über einen V/iderstand und eine zu diesem in Eeihe geschaltete, zweite Diode ebenfalls an den Abgriff des ersten Spannungsteilers angeschlossen ist.

Die Erfindung ist nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels und der beiliegenden Zeichnung näher beschrieben und erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine elektrisch gesteuerte Benzineinspritzanlage mit einer gegenüber Teillastbetrieb in Abhängigkeit von der Drehzahl erhöhten Impulsdauer für Vollast-Betrieb,

Fig. 2 ein Schaubild für die drehzahlabhängige Impulsdauer ti bei Teillast und bei Vollast und

Fig. 3 eine andere drehzahl abhängige Zuordnung der Impulsdauer in Abhängigkeit von der Drehzahl der Brennkraftmaschine .

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Die Kraftstoffeinspritzanlage nach Fig. 1 ist zum Betrieb einer Vierzylinder-Brennkraftmaschine 1 bestimmt, 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 5 je ein elektromagnetisch betätigbares Einspritzventil 4. Jedem Ventil wird über eine der bed 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 Wicklungen 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 1J und ein Ausgangstransistor 14 sowie als zeitbestimmendes Glied ein Transformator gehören. Der verstellbare Anker 16 des Transformators 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 ir.it 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 Wicklungsenden 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 Minusleitung 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 Ί3 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, v/enn 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 Ausgangßtransistor 14 in seinem Sperrzustand. Sobald der Schaltarm 34- durch den Nocken 36 gegen den Kontakt 33 gedrückt wird, senkt die im 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 durchmesst und in dem nicht dargestellten Eisenkern und in dem Anker 16 des Transformators ein ebenfalls wachsendes magnetisches Feld 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 Eingangstransistor 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 13 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 Rückkopplungsspannung ebenfalls rascher ab und der Eingangstransistor 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 an den jeweiligen Druck im Ansaugrohr 3 der Brennkraftmaschine 1 angepasst. Die einzuspritzenden Kraftstoffmengen v/erden ausserdem noch in Abhängigkeit von der Drehzahl η der Brennkraftmaschine geändert. Hierzu dient eine Steuerschalteinrichturg A, mit welcher die zwischen dem Punkt H und der Minusleitung 28 anstehende Steuerspannung periodisch im Takt der Einspritzvorgänge geändert wird.

Die Steuerschal'teinrichtung A kann nach Fig. 4 der DT-PS 1 576 289 C=FR-PS 1 587 558 = GB-PS 1 188 077) ausgebildet sein. Sie dient zur Verwirklichung der in Fig. 2 dargestellten Drehzahlabhängigkeit der Dauer ti der öffnungs-_ impulse J, jeweils unter "der, Voraussetzung gleicher Werte des Ansaugluftdruckes. Danach sollen die öffnungsimpulse mit steigender Drehzahl η der Brennkraftmaschine bis zum V/ert n1 = 1200 U/min annähernd konstant bleiben, dann bis zur Drehzahl n2 = 4000 U/min linear zunehmen und von dort aus mit 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 Basin dieses Transistors v/erden 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 bei Vollast der Brennkraftmaschine die drehzahlabhängige Verlängerung der Dauer der Einspritzimpulse J stärker ist als im Teillastbetrieb, ist mit der Drosselklappe 20 bzw. mit dem zur Verstellung der Drosselklappe dienenden Gaspedal 19 ein Schalter 50 gekuppelt, der in oder kurz vor Erreichen der Vollaststellung in seine Schliessstellung gelangt. Er ist mit einem seiner Schaltkontakte an die gemeinsame Minusleitung 28 angeschlossen und steht an seinem anderen Schaltkontakt über eine Leitung 51 mit dem Abgriff P eines zweiten Spannungsteilers in Verbindung. Dieser zweite Spannungsteiler umfasst einen einstellbaren, mit der Plus.leitung 24 verbundenen Widerstand 52 und einen mit der Minusleitung 28 verbundenen Festwiderstand 53· Vom Abgriff P

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des zweiten Spannungsteilers führt ein einstellbarer Widerstand 54- und eine zu diesem in Reihe liegende Diode 55 zu dem Verbindungspunkt S der zum ersten Spannungsteiler gehörenden Widerstände 47, 48 und des Emitterwiderstandes Von dort aus führt ein Widerstand 56 und eine mit diesem in Reihe liegende Diode 57 zum Schalter 50 zurück.

Wenn der Vollast-Schalter 50 geschlossen ist, liegt die Anode der Diode 55 über den Widerstand 54 auf dem Potential der Minusleitung 28. Die Kathode der Diode 55 hingegen liegt auf dem etwa +2,5 Volt betragenden Potential des Verbindungspunktes S. Die Diode 55 lässt somit, weil sie sich im Sperrzustand befindet, den parallelgeschalteten zweiten Spannungsteiler 52, 53 nicht zur Wirkung kommen.

Wenn Jedoch im Teillastbetrieb der Vollast-Schalter 50 geöffnet ist, wird die Diode 55 leitend, weil dann das Potential am Abgriff P des zweiten Spannungsteilers 52, 53 positiver als das Potential am Verbindungspunkt S ist. Die Widerstände 52, 53» 5^ können somit das Potential am Anschlusspunkt S in positiver Richtung anheben. Ausserdem wird der Innenwiderstand der Schaltung, die sich vom Punkt H aus gesehen hinter dem Anschlusspunkt S befindet, niedriger, so dass die von der Schalteinrichtung A bewirkte Drehzahlkorrektur weniger stark auf den Anschlusspunkt H durchgreifen kann. Es ergibt sich somit die in den Fig. 2 und 3 mit unterbrochenen Linien für den Teillastbetrieb angedeutete geringere Verlängerung der Öffnungsdauer ti der öffnungsimpulse J in Abhängigkeit von der Drehzahl.

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Durch geeignete Vuhl der Spannungsteilerwiderstände 52 und können verschiedene Scherungeri der im Teillastbereich gültigen Kennlinie erreicht werden, deren Drehpunkt in Fig. 2 und 3 bei D angedeutet ist. Eine zusätzliche Variation ergibt sich durch den einstellbaren Widerstand 561 der in Reihe mit der Diode 57 liegt und eine weitere Erhöhung der Einspritzdauer bewirkt, v.'enn bei Vollast der Schalter 50 geschlossen ist.

Der besondere Vorteil der erfindungsgemässen zusätzlichen Schalteinrichtung besteht darin, dass man wahlweise eine über dem ganzen Drehzahlbereich wirksame Verlängerung für Volllastbetrieb erzielen kann und dass mit Hilfe der einstellbaren Widerstände 52, 5^» 56 und ggf. 42 und 4-7 alle praktisch vorkommenden, drehzahlabhüngigeri Beeinflussungen für Teillast und Vollast realisiert werden können.

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Claims (2)

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   Ansprüche

   ! iJ Steuereinrichtung zum Betrieb der mindestens ein elektromagnetisches Einspritzventil umfassenden Einspritzanlage einer Brennkraftmaschine mit einem einen Eingangstransistor und einen Ausgangstransistor enthaltenden, monostabilen Multivibrator zur Erzeugung von rechteckförmigen, die Öffnungsdauer des Einspritzventils bestimmenden Schaltimpulsen, deren jeweilige, 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, dadurch gekennzeichnet, dass ein mit der Drosselklappe (20) gekuppelter, in oder kurz vor Erreichen der Vollaststellung schliessender Schalter (50) vorgesehen ist, der mit einem seiner Schaltkontakte an eine gemeinsame Stromversorgungs-(Minus-) Leitung (28) angeschlossen und an seinem anderen Schaltkontakt direkt mit dem Abgriff (P) eines zweiten Spannungsteilers (52, 53)

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   verbunden ist, der über einen Widerstand (54·) und eine erste Diode (55) an dem Abgriff des ersten Spannungsteilers liegt.
2. 2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mit dem Abgriff (P) des zweiten Spannungsteilers (52, 53) verbundene Schalter (50) über einen Widerstand (56) und eine zu diesem in Reihe geschaltete zweite Diode (57) ebenfalls an den Abgriff (S) des ersten Spannungsteilers (47, 48, 49) angeschlossen ist.

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