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Dosierpumpensteuerung
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Dosierpumpensteuerung für eine eine Brennstoffeueriung einer motorunabhänqigen
Kraftfahrzeugheizung versorgende elektrische Dosierpumpe, mit einem an die Dosierpumpe
angeschlossenen und deren Pumphübe in Abhängigkeit von der Verbrennungsluftzufuhr
auslösenden Impulsgeber.
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Es sind Dosierpumpensteuerungen der eingangs genannten Art bekannt,
die einen mechanischen Impulsgeber aufweisen, der zusammen mit einem Verbrennungsluft-Gebläserad
der Erennstoffeuerung von einem an das Bordnetz angeschlossenen Elektromotor betrieben
wird. Beim Absinken der Spannung des Bordnetzes sinkt die Drehzahl des Verbrennungsluft-Gebläserades;
dies erfordert eine Drosselung der Brennstoffzufuhr, um ein günstiges Brennstoff-Luft-Gemisch-Verhältnis
zu erhalten. Da der mechanische Unterbrecher, über den der Steuerstrom der Dosierpumpe
fließt, mit der Welle des Verbrennungsluft-Gebläserades verbunden ist, wird die
Zahl der Pumphübe der Dosierpumpe bei kleiner werdender Luftzufuhr geringer. Dabei
erweist sich jedoch die gleichzeitig größer werdende Impuls länge als störend. Daneben
erfordert ein mechanischer Unterbrecher ein Untersetzergetriebe. Außerdem erhöht
er den Geräuschpegel und die
Baulänge der Heizung. Schließlich läßt
sich bei der bekannten mechanischen Dosierpumpens teuerung ein Abbrand der Kontakte
mit den dadurch verursachten Schwierigkeiten nicht vermeiden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektronische Dosierpumpensteuerung
zu schaffen, die die mechanische Dosierpumpensteuerung ersetzt und eine exaktere
Steuerung der Brennstoffzufuhr in Abhängigkeit von der Verbrennungsluftzufuhr ergibt.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Impuls
geber von einer von der Betriebs spannung des Verbrennungsluft-Gebläsemotors abhängigen
Spannung gesteuert ist und daß die Frequenz der Impulse des Impulsgebers abhängig
von der die Impulsdauer nicht beeinflussenden angelegten Steuerspannung ist.
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Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin,
daß durch den Wegfall des mechanischen Unterbrechers die Baulänge, der Geräuschpegel
und der elektrische Energieverbrauch der Heizung reduziert werden.
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Wegen der konstanten Impulslänge wird eine bessere Dosierung der Brennstoffzufuhr
erreicht. Mit der neuen Dosierpumpensteuerung ist es möglich, mit großer Genauigkeit
und Reproduzierbarkeit Steuerimpulse zu erzeugen, wobei die Abhängigkeit der Frequenz
von der Bordspannung des Kraftfahrzeuges leicht einstellbar ist. Durch eine Umschaltung
läßt sich für eine reduzierte Heizleistung ein zweiter Frequenzbereich wählen.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der.
Erfindung dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 eine Kraftfahrzeugheizung
mit einer Dosierpumpe und der erfindungsgemäßen Dosierpumpensteuerung, im Schnitt,
in schematischer Darstellung und Fig. 2 das Schaltbild der Dosierpumpensteuerung
nach Fig. 1.
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Die in Fig. 1 dargestellte Kraftfahrzeugheizung 1 weist einen Außenmantel
2 mit einem Einströmer 3 und einem Ausströmer 4 auf. Die mit Hilfe eines Efeizluft-Gebläserades
5 angesaugte Luft strömt an einem Wärmeaustauscher 6, der eine Brennkammer 7 aufnimmt,
vorbei. Die Verbrennungsluft wird über ein Verbrennungsluftrohr 8 von einem Verbrennungsluft-Gebläserad
9, das zusammen mit dem Heizluft-Gebläserad 5 von einem Elektromotor 10 angetrieben
wird, in die Brennkammer 7 geblasen; sie unterhält dort die Verbrennung des über
eine Dosierpumpe 20 in die Brennkammer 7 geförderten Brennstoffes. Die Dosierpumpe
20 ist eine elektromagnetisch gesteuerte Kolbenpumpe, deren Kolben in Abhängigkeit
von einer Erregerwicklung zugeführten elektrischen Impulsen betätigt wird. Die Abgase
verlassen die Brennkammer 7 über ein Abgasrohr 11. Die Dosierpumpe 20 ist mit einer
Brennstoffleitung 21 an den Kraftstofftank des Kraftfahrzeuges angeschlossen. Eine
Dosierpumpensteuerung 30 steuert die Anzahl der Hübe der Dosierpumpe 20 in Abhängigkeit
von der Luftzufuhr, damit das Brennstoff-Luftgemisch ein konstant günstiges Mischverhältnis
aufweist.
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Die Dosierpumpensteuerung 30 erhält ihre Betriebs- und Steuerspannung
von dem an die Kraftfahrzeugbatterie 22 angeschlossenen Bordnetz. Ein an dem Ausströmer
4 befestigter,
über einen Bowdenzug und einen Zugknopf stellbarer
Thermoschalter 23 liegt im Ausströmer 4 in der heißen Heizluft; er ist elektrisch
an den Eingang 31 der Dosierpumpensteuerung 30 angeschlossen.
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Fig. 2 zeigt das Schaltbild der Dosierpumpensteuerung 30 mit den Anschlüssen
32 und 33 für die Betriebsspannung Ub, die gleichzeitig eine Steuerspannung ist
und von der Batterie 22 geliefert wird. Die Endstufe der Dosierpumpensteuerunq weist
einen Leistungstransistor 35 auf, dessen Kollektor über eine Anschlußklemme 34 und
die Erregerwicklung der Dosierpumpe 20 mit der an der Klemme 32 liegenden Betriebsspannung
Ub verbunden ist. Die Erregerwicklung der Dosierpumpe 20 ist von einer in Sperrichtung
geschalteten Diode 36 zur Unterdrückung der Selbstinduktionsspannung überbrückt.
Die Basis des mit seinem Emitter an Masse angeschlossenen Leistungstransistors 35
wird über einen Vorverstärker mit einem Transistor 37 angesteuert. Der Kollektor
des Transistors 37 liegt über einen Widerstand 38 an der Betriebsspannung Ub. In
einem anderen nicht dargestellten Ausführungsbeispiel sind die beiden Kollektorleitunqen
der Transistoren 35 und 37 parallel geschaltet, so daß die Endstufe eine Darlington-Stufe
ist. Eine Darlington-Stufe ermöglicht einen höheren Strom in der Erregerwicklung
der Dosierpumpe 20, jedoch weist sie eine höhere Restspannung zwischen Kollektor
und Emitter des Leistungstransistors 35 auf.
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Die Basis des Transistors 37 liegt über einen Widerstand 39 an Masse
und über einen Widerstand 40 an dem Ausgang einer monostahilen Kippstufe mit zwei
Operationsverstärkern 41 und 42. Ein positiver über einen Kondensator 43 und einen
Widerstand 44 an einen nichtinvertierenden Eingang des Operationsverstärkers 42
gelangender Impuls löst einen positiven Impuls am Ausgang des Operationsverstärkers
42 aus, dessen Länge durch ein RC-Glied aus einem Widerstand 45
und
einem Kondensator 46 bestimmt ist. Der Widerstand 45 liegt mit einem Ende an einer
mit zwei Zenerdioden 69 stabilisierten Versorgungsspannung und mit dem anderen Ende
an einem Anschluß des Kondensators 46, der über eine Diode 47 mit einem invertierenden
Eingang des Operationsverstärkers 42 verbunden ist und der mit seinem zweiten Ende
über einen Widerstand 48 an dem Ausgang des Operationsverstärkers 41 liegt. Der
nichtinvertierende Eingang des Operationsverstärkers 41 ist mit Masse verbunden;
der invertierende Eingang des Operationsverstärkers 41 ist über einen Widerstand
49 mit dem Ausgang des Operationsverstärkers 42 gekoppelt.
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Die monostabile Kippstufe wird von einem statischen Frequenzteiler
50, der eS bis 1.000 zählenden Zähler enthält, mit einem Arbeitswiderstand 51 angesteuert.
Der Eingang des statischen Frequenzteilers 50 liegt direkt an dem Ausgang des Operationsverstärkers
52 eines Impulsformers, der von einem Oszillator mit einem Operationsverstärker
53 gelieferte Impulse invertiert. Ein Widerstand 54 verbindet einen nichtinvertierenden
Eingang des Operationsverstärkers 52 mit der stabilisierten Versorgungsspannung,
und ein Widerstand 55 verbindet einen invertierenden Eingang des Operationsverstärkers
52 mit Masse. Der Ausgang des Operationsverstärkers 53 ist über einen Koppelwiderstand
56 mit seinem nichtinvertierenden Eingang verbunden. Der invertierende Eingang des
Operationsverstärkers 53 liegt über einen durch einen eißleiter 58 überbrückten
Widerstand 57 und einen Stellwiderstand 59 an dem Verbindungspunkt eines Widerstandes
60 und eines Kondensators 61, der über eine Kapazitätsdiode mit Masse in Verbindung
steht. Die Kapazitätsdiode 62 ist von einem Widerstand 63 überbrückt und erhält
über einen Widerstand 64 eine Steuerspannung, die an einem Spannungsteiler, bestehend
aus einem Stellwiderstand 65, zwei Zenerdioden 66 und einem Widerstand 67, zwischen
dem
Stellwiderstand 65 und den Zenerdioden 66 abgegriffen wird.
Die nicht mit den Zenerdioden 66 verbundene Seite des Widerstandes 67 liegt an der
schwankenden Betriebsspannung und Bordspannung des Kraftfahrzeuges aus der mit Hilfe
eines Widerstandes 68 und den Zenerdioden 69 die stabilisierte Versorgungsspannung
gewonnen wird, mit der die Operationsverstärker 41, 42, 52 und 53 sowie der statische
Frequenzteiler 50 betrieben werden.
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Auch der Ausgang des Operationsverstärkers 53 des Oszillators liegt
über einen Widerstand 70 an der stabilisierten Versorgungsspannung.-Der Kollektor
eines Transistors 71 liegt über einen Kondensator 72 an der Kathode der Kapazitätsdiode
62. Die Basis des Transistors 71 erhält über einen Spannungsteiler aus den Widerständen
73, 74 und 75 eine solche Vorspannung, daß der Transistor 71 leitend ist. ueber
einen Widerstand 66 kann der Verbindungspunkt der beiden Widerstände 73 und 74 mit
Hilfe des Thermoschalters 23, der zwischen dem Steuereingang 31 und Masse liegt,
auf ein tieferes Potential gezogen werden. Deswegen ist der Transistor 71 bei geschlossenem
Thermoschalter 23 nicht leitend und der Kondensator 72 unwirksam. Öffnet sich jedoch
der Thermoschalter 23, weil die über einen Zugknopf eingestellte Temperatur überschritten
ist, wird der Kondensator 72 wirksam und die Frequenz des Oszillators mit dem Operationsverstärker
53 reduziert. Unabhängig von der Frequenz des Oszillators ist die Dauer der Impulse
am Ausgang 34 konstant und ermöglicht daher konstante Pumphübe der Dosierpumpe 20.
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Bei Spannungsschwankungen im Bordnetz ändert sich die Drehzahl des
das Verbrennungsluft-Gebläserad 9 antreibenden Elektromotors 10 und dementsprechend
der Verbrennungsluftdurchsatz. Um ein Brennstoff-Luftgemisch mit konstant günstigem
Mischverhältnis zu erhalten, muß die Brennstoffzufuhr
dem jeweiligen
Verbrennungsluftdurchsatz angepaßt sein. Deswegen muß bei kleiner oder größer werdender
Bordspannung die Zahl der Pumphübe entsprechend verkleinert oder vergrößert werden.
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Aus der an dem Anschluß 32 liegenden Betriebsspannung Ub, die mit
der Bordspannung des Kraftfahrzeuges identisch ist, wird eine Steuerspannung für
die Kapazitätsdiode 62 gewonnen, mit deren Hilfe die Frequenz des Oszillators der
Dosierpumpensteuerung in Abhängigkeit von der Bordspannung de Kraftfahrzeuges verändert
wird. Aus der Ausgangsspannung des Oszillators werden mit Hilfe des Impulsformers
52 Rechteckimpulse gewonnen, deren Frequenz durch den statischen Frequenzteiler
50 im Verhältnis 1:1000 untersetzt wird. Die Ausgangsimpulse des statischen Frequenzteilers
50, deren Breite von der Oszillatorfrequenz abhängig ist, steuern eine monostabile
Kippstufe mit den Operationsverstärkern 41 und 42, deren Ausgangsimpulse eine konstante
Breite aufweisen und die die Endstufe der Dosierpumpensteuerung ansteuern.
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Wegen der Verwendung eines statischen Frequenzteilers 50 kann der
Oszillator mit einer wesentlich höheren Frequenz als die Dosierpumpe arbeiten und
der kapazitive Anteil der frequenzbestimmenden RC-Kombination des Oszillators ist
so klein, daß er mit einer Kapazitätsdiode verwirklicht werden kann. Der Widerstand
59 ermöglicht eine Wahl des Frequenzbereiches des Oszillators, der durch den Heißleiter
58 gegenüber Temperaturschwankungen stabilisiert ist. Durch den Spannungsteiler
mit den Zenerdioden 66 wird erreicht, daß die Steuerspannung der Kapazitätsdiode
72 erst bei tiberschreiten eines Schwellenwertes der Bordspannung auftritt, um die
Frequenz des Oszillators zu erhöhen.
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Die Steilheit des Frequenzanstieges ist durch den Stellwiderstand
65 einstellbar.
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Sobald die Temperatur der Heizluft den an dem Thermoschalter 23 eingestellten
Wert erreicht, öffnet sich der Thermoschalter 23, so daß der im Kollektorkreis des
Transistors 71 liegende Kondensator 72 zu der Kapazität der Kapazitätsdiode 62 parallel
geschaltet wird und die Frequenz der Dosierpumpenhübe sich entsprechend erniedrigt.
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-Patentansprüche-
L e e r s e i t e