DE2633220A1

DE2633220A1 - Druckmessfuehler fuer eine elektronische anordnung zur herbeifuehrung einer fruehzuendung in einer brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE2633220A1
Application number: DE19762633220
Authority: DE
Inventors: Louis Chateau
Original assignee: Ducellier et Cie
Current assignee: Ducellier et Cie
Priority date: 1975-07-24
Filing date: 1976-07-23
Publication date: 1977-02-17
Also published as: GB1546449A; FR2319122A1; IT1063785B; ES449827A1; US4056980A

Description

8 MÜNCHEN 86, DEN

POSTFACH 860 820

MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 39 21/22

DUCELLIER ET CIE

3-5, voie Felix Eboue
F-94000 Creteil

Druckmeßfühler für eine elektronische Anordnung zur Herbeiführung einer Frühzündung in einer Brennkraftmaschine

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Druckmeßfühler für eine elektronische Anordnung zur Herbeiführung einer Frühzündung in Brennkraftmaschinen, insbesondere für Kraftfahrzeuge.

Bei bestimmten elektronischen Frühzündungsanordnungen besitzt der Meßfühler für die Ermittelung des in den Motoreinlaßstutzen herrschenden Druckes die Form eines Potentiometers, welches aus einer Widerstandsbahn besteht, auf der ein Schieber unter Erzielung einer Schleifbewegung verschiebbar ist. Damit stellt diese Anordnung eine Quelle des Verschleißes dar, und demgemäß treten Verstellungen in bezug auf die Anfangswerte auf.

70 9807/0997

Bei anderen Anordnungen besitzt der Meßfühler die Form eines Dehnungsmeßstreifens, der aus Widerständen sehr kleiner Abmessungen besteht, die die Verwendung eines Verstärkers erforderlich machen.

Dieser Typ von Meßfühler, der praktisch keinen Verschleiß besitzt, ist bei der tatsächlichen Sachlage ,sehr kostspielig.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung der vorstehend aufgezeigten Nachteile einen Weg zu zeigen, wie ein Druckmeßfühler der eingangs genannten Art zu realisieren ist, der relativ einfach und betriebssicher ist.

Gelöst wird die vorstehend aufgezeigte Aufgabe bei einem Druckmeßfühler für eine elektronische Anordnung zur Herbeiführung einer Frühzündung für eine Brennkraftmaschine, wobei der Meßfühler eine Membran enthält, die in Abhängigkeit vom Druckwert verformbar ist, erfindungsgemäß dadurch, daß der Meßfühler durch Widerstandseinrichtungen gebildet ist, deren Widerstandswert sich in Abhängigkeit von dem Wert der auf die betreffenden Widerstandseinrichtungen ausgeübten Kraft ändert, und daß eine elektronische Steuerschaltung vorgesehen ist, die durch die Widerstandseinrichtungen derart beansprucht ist, daß in Abhängigkeit von Änderungen des Druckwertes und über die verformbare Membran die ausgeübte Kraft absinkt und daß demgemäß der Widerstandswert der Widerstandseinrichtungen derart ansteigt, daß die Ausgangsspannung des Meßfühlers sich in einem bestimmten Bereich von Druckwerten linear ändert.

Anhand von Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend beispielsweise näher erläutert.
Fig. 1 zeigt einen elektrischen Schaltplan eines Meßfühlers gemäß der Erfindung.

Fig. 2 zeigt eine bevorzugte Ausfuhrungsform eines veränderbaren Widerstandes, mit dem der Meßfühler versehen ist.

709807/0997

Fig. 3 zeigt den Verlauf der Ausgangsspannungskurve des Meßfühlers.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform (siehe Fig. 1) ist die elektronische Steuerschaltung durch Kohleplättchenschichten gesteuert, die Widerstandseinrichtungen 1 "bilden, deren ohmscher Wert bzw. Widerstandswert sich in Abhängigkeit von dem Druck bzw. von der Kraft ändert, die auf diese Widerstandseinrichtungen ausgeübt wird. Ferner enthält die betreffende elektronische Schaltung einen ersten Transistor 2 vom npn-Leitfähigkeitstyp, wobei der Emitter und der Kollektor dieses Transistors in Reihe mit den Widerstandseinrichtungen 1 und mit einem Festwiderstand 4 liegen.

Ein zweiter Transistor 3> der vom pnp-Leitfähigkeitstyp ist, ist mit seinem Emitter an dem Schaltungspunkt zwischen den Widerstandseinrichtungen 1 und dem Festwiderstand 4 angeschlossen. Der Kollektor des Transistors 3 ist über einen Vorspannungswiderstand 5 mit der Basis des Transistors 2 verbunden. Die Basis des Transistors 2 ist über einen Begrenzungswider stand 6 mit dem Minuspol des Meßfühlers verbunden. Die Basis des Transistors 3 ist an einer Spannungsteiler- und Spannungsstabilisierungsschaltung angeschlossen, bestehend aus Widerständen 7 und 8 und Dioden 9 und 10, welche · die Spannungsstabilisierung in Abhängigkeit von der erforderlichen thermischen Kompensation sicherstellen.

Diese Steuerschaltung wird zwischen den Punkten A und B durch eine stabilisierte Speisespannungsquelle gespeist, die in einem (nicht dargestellten) elektronischen Zündrechner enthalten ist. Die Ausgangsspannung Ub des Druckmeßfühlers wird vom Schaltungspunkt C abgenommen. Diese Spannung Ub, die sich in einem bestimmten Bereich von Druckwerten linear ändert, wirkt auf eine elektronische Einrichtung zur Einstellung einer Frühzündung ein (diese Einrichtung ist hier nicht dargestellt), um

7 09807/0 9 97

den Wert der Voreilung bzw. Frühzündung der betreffenden Einrichtung in Abhängigkeit von der Änderung des Druckwertes zu ändern.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform, die in Fig. 2 dargestellt ist, sind die Widerstandseinrichtungen 1 durch zwei Schichten 17 gebildet, die parallel zueinander in einem Behälter 26 untergebracht sind, der mit einem Deckel 12 versehen ist, welcher an dem Behälter durch an sich bekannte Einrichtungen befestigt ist.

In dem Behälter 26 sind zwei Kammern gebildet, in welchen die Kohleplättchenschichten 17 untergebracht sind.

Diese Schichten sind jeweils an einem ihrer Enden durch einen Anschluß 18 und an ihrem anderen Ende durch ein Zwischenstück begrenzt.

Jeder Anschluß 18 besitzt einen Gewindeteil, der durch den Behälter 26 hindurchläuft, und eine Zwischenwand 27. Die elektrische Verbindung ist dabei an dem betreffenden Anschluß mittels einer Mutter 28 befestigt. An dem oberen Teil der Schichten 17 ist eine erste Schale 22 vorgesehen, die zur Druckverteilung dient und die elektrisch leitend ist. Diese Schale 22 stützt sich auf einem gewölbten Teil der Zwischenstücke 16 ab. Die betreffende Schale 22 stellt dabei die Reihenschaltung der Schichten 17 sicher.

In der Schale 22 ist eine Mittelöffnung vorgesehen, die zur Durchführung eines Stabes 23 dient, welcher einen Kopf 13a besitzt. Durch diesen Kopf 13a ist eine verformbare Membran an dem Kopf eines zweiten Zwischenstückes 21 festgeklemmt. Die verformbare Membran 20 ist dabei an ihrem Umfang zwischen dem Zwischenstück bzw. Distanzring 14 und dem Deckel 12 des Behälters 26 festgeklemmt.

709807/0997

Der untere Teil des Stabes 23 ist durch eine Öffnung hindurchgeführt; an dem betreffenden Stabende ist ein Ende einer Spannfeder 24 befestigt, deren anderes Ende an einer Gewindestange befestigt ist, die durch den mittleren Teil des Behälters verläuft. Eine Mutter 29 sichert dabei die Lage der Gewindestange 25 und ermöglicht durch Regulierung des Zuges der Feder den Wert der Kraft einzustellen, der anfangs auf die Schichten bzw. Stapel 18 ausgeübt wird. Eine um den Stab 23 herum angeordnete Druckfeder 15 stützt sich um einen auf der ersten Schale 22 und zum anderen in einer Bohrung ab, die im Innern der zweiten Schale 21 gebildet ist. Ein Gewindeanschlagteil 19, das in dem Deckel 12 eingeschraubt ist, stellt durch Einschrauben oder Herausschrauben die Regulierung der Einstellung der Membran unter der Druckwirkung sicher.

Der Deckel 12 ist von einem Rohr 11 durchzogen, welches mit dem Motoreinlaßstutzen verbunden ist. Ferner ist in dem Behälter 26 eine Verbindung 30 zur freien Luft hin vorhanden. Die betreffende Anordnung arbeitet wie folgt: Ab der Unterspannungsetzung der elektronischen Anordnung zur Einstellung der Frühzündung und durch die stabilisierte Speisespannung für die Anordnung ist der Transistor 3 über den eine Wärmestabilisation bewirkenden Spannungsteiler, bestehend aus Widerständen 7 und 8 und den Dioden 9 und 10, derart vorgespannt, daß die Widerstandseinrichtungen 1, die aus den Kohleplättchenschichten 17 bestehen, unter der konstanten Spannung Ua gespeist werden.

Die Spannung Ua ist konstant, und der Emitterstrom des Transistors 3 ist in bezug auf den den Festwiderstand 4 durchfließenden Strom vernachlässigbar. Demgemäß ruft jede Änderung des Widerstandswerts der Kohleplättchenschichten infolge einer Änderung des Druckwertes eine Änderung der Stromstärke des die betreffenden Kohleplättchenschichten

709807/0997

durchfließenden Stromes und damit eine Spannungsänderung an den Anschlüssen des Widerstands 4 hervor, an dem eine veränderbare Ausgangsspannung Ub auftritt.

Gemäß der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform übt die Zugfeder 24 einen bestimmten Druck auf die Kohleplättchenschichten 17 aus, und zwar derart, daß der Widerstandswert der betreffenden Schichten einen vorgewählten Minimalwert besitzt. Dieser Minimalwert wird durch Regulierung der Zugfeder 24 erhalten, die über die Verteilerschale 22 eine Kraft auf die Schichten 17 ausübt. Die Regulierung wird dabei durch Festschrauben oder durch Abschrauben der Mutter 29 bewirkt.

Das Diagramm gemäß Fig. 3 zeigt den Verlauf der Ausgangsspannung Ub als Funktion des Druckwertes des in den Einlaßstutzen bzw. Einlaßrohren herrschenden Druckes.

Das Segment AB veranschaulicht dabei den Verlauf der Ausgangsspannung Ub bei geringen Druckwerten, die einem geringen Widerstandswert der Schichten 17 entsprechen. Dabei besitzt die Spannung an den Anschlüssen des Festwiderstandes 4 einen Maximalwert, weshalb der Spannungsabfall zwischen Emitter und Kollektor des Transistors 2 praktisch Null ist.

Wenn der Druck den bestimmten Wert erreicht, wobei die Zündvoreilungskurve eine Funktion des geforderten Druckes ist, vermindert die Membran 20, die über das Rohr 11 diesem Druck ausgesetzt ist, die durch die Feder 24 auf die Schichten 17 ausgeübte Kraft. Der Widerstandswert dieser Schichten nimmt daher zu, und zwar in bekannter Weise hyperbolisch. Der die Schichten 17 und den Festwiderstand 4 durchfließende Strom nimmt jedoch derart linear ab, daß die Spannung an den Anschlüssen der betreffenden Widerstandsschichten durch die elektronische Steuerschaltung konstant gehalten wird. Der

709807/09 97

Transistor 3 der betreffenden Steuerschaltung ist dabei als Spannungsvergleicher betrieben, der die Spannung an seiner Basis und an seinem Emitter vergleicht, d.h. am gemeinsamen Verbindungspunkt der Kohleplättchenwiderstände 17 und des Widerstands 4 sowie dem gemeinsamen Verbindungspunkt der Diode 10 und des Widerstands 7. Dadurch wird der Transistor 2 so gesteuert, daß er mehr oder weniger gut leitend ist, so daß die Spannung Ua konstant ist. Demgemäß ändert sich die Spannung Ub derart linear, wie dies durch das Segment BC in Fig.- 3 dargestellt ist.

Wenn der Druck einen solchen Wert annimmt, daß die durch die Feder 24 auf die Kohleplättchenschichten 17 ausgeübte Kraft vollständig aufgehoben ist, hält die Feder 15 eine minimale Kraft auf die Kohleplättchenschichten 17 weiter aufrecht, deren Widerstand den Maximalwert erreicht. Dies dient dazu, die Ausbildung eines zerstörenden elektrischen Lichtbogens zu vermeiden, der sich zwischen den Kohleplättchen ausbilden würde.

Die Schale 21 stützt sich nicht mehr auf der Schale 22 abj der Kopf 13a des Stabes 13 kommt an der Seite zur Anlage, die dem einstellbaren Gewindeteil 19 entspricht. Aufgrund dieser Tatsache bleibt die Ausgangsspannung Ub (siehe Fig. 3) konstant.

Es dürfte einzusehen sein, daß Modifikationen bezüglich eines derartigen Druckmeßfühlers vorgenommen werden können, ohne daß vom Erfindungsgedanken abgewichen wird. So ist es z.B. möglich, die Schichten 17 durch einen Stoff anderer Art zu ersetzen oder sogar den Widerstand 4 durch einen Widerstand 4 derselben Art zu ersetzen, von der die Schichten 17 sind, und diesen Widerstand einem konstanten Druck auszusetzen. Diese Anordnung ermöglicht auf sehr wirksame Weise die Kompensation der Wärmeabweichung vorzunehmen. Die Transistoren 2 und 3 können in gleicher Weise durch einen Differenzverstärker ersetzt sein, um die Empfindlichkeit der Anordnung hinsichtlich

709807/09 97

der thermischen Kompensation zu steigern. Es dürfte in gleicher Weise einzusehen sein, daß ein derartiger Meßfühler bei der Steuerung der Kraftstoffeinspritzung in einer Brennkraftmaschine verwendet werden kann. In diesem Fall wäre der Meßfühler imstande, auf die Ausübung eines Druckes auf die Membran hin zu arbeiten.

7 09807/0997

Claims

Patentansprüche

1.) Druckmeßfühler für eine elektronische Anordnung zur Herbeiführung einer Frühzündung in einer Brennkraftmaschine, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einer Membran, die in Abhängigkeit vom Wert eines Druckes verformbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß Widerstandseinrichtungen (1) vorgesehen sind, deren Widerstandswert sich in Abhängigkeit von der Höhe einer auf sie ausgeübten Kraft ändert, und daß eine elektronische Steuerschaltung (2, 3) vorgesehen ist, die durch die Widerstandseinrichtungen (1) derart beaufschlagt ist, daß in Abhängigkeit von den Änderungen des Druckwertes über die verformbare Membran (20) die auf die Widerstandseinrichtungen (1) ausgeübte Kraft sinkt und demgemäß der Widerstandswert der Widerstandseinrichtungen (1) ansteigt, derart, daß die Meßfühler-Ausgangsspannung (Ub),sich in einem bestimmten Druckbereich (BC) linear ändert.

2. Meßfühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die von den Widerstandseinrichtungen (1) beaufschlagte elektronische Steuerschaltung einen ersten Transistor (3) enthält, der durch einen zwischen dem Pluspol (+A) und dem Minuspol (-B) einer Meßfühler-SpeiseSpannungsquelle liegenden und eine thermische Stabilisierung bewirkenden Spannungsteiler vorgespannt ist, daß ein zweiter Transistor (2) vorgesehen ist, dessen Kollektor-Emitter-Kreis in Reihe mit den Widerstandseinrichtungen (1) und einem Festwiderstand (4) liegt und dessen Basis an einem Verbindungspunkt von Widerständen (15, 6) angeschlossen ist, die mit ihren Enden zwischen dem Kollektor des ersten Transistors (3) und dem Minuspol (-B) der Meßfühler-Spannungsquelle liegen, daß die Widerstandseinrichtungen (1) zwischen dem Pluspol (+A) der Meßfühler-.Spannungsquelle und dem Emitter des ersten Transistors (3) liegen, derart, daß diese Widerstandseinrichtungen (1) über

709807/0997

den eine thermische Stabilisierung bewirkenden Spannungsteiler (7, 8, 9, 10) mit einer stabilisierten Spannung versorgt sind, und daß der Festwiderstand (4) zwischen dem Emitter des ersten Transistors (3) und dem Kollektor des zweiten Transistors (2) derart liegt, daß die Meßfühler-Aus gangs spannung (Ub) sich linear ändert.

Meßfühler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandseinrichtungen (1) durch zwei Kohleplättchenschichten (17) gebildet sind, die im Innern eines Behälters (26) parallel zueinander angeordnet sind, daß eine erste Schale (22) vorgesehen ist, die sich an den freien Enden der Kohleplättchenschichten (17) derart abstützt, daß die elektrische Verbindung der betreffenden Kohleplättchenschichten (17) sichergestellt ist, und die die ausgeübte Kraft auf die betreffenden Kohleplättchenschichten (17) verteilt , und daß eine zweite Schale (21) vorgesehen ist, die mit der verformbaren Membran fest verbunden ist und die sich an der ersten Schale (22) derart abstützt, daß die Membran (20) unter der Wirkung der Zunahme des Druckes eine Verformung erfährt, wobei die durch die erste Schale (22) auf die Kohleplättchenschichten (17) ausgeübte Kraft sinkt, wodurch der Widerstandwert der Kohleplättchenschichten (17) entsprechend ansteigt.

Meßfühler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zugfeder (24) mit einem ihrer Enden an einem ersten Stab (13) befestigt ist, der durch beide Schalen (22, 21) hindurchläuft und dessen Kopf (13a) an der zweiten Schale (21) anliegt, und daß die Zugfeder (24) mit ihrem anderen Ende mit einer zweiten Stange (25) verbunden ist, die sich an dem Behälter (26) derart abstützt, .daß durch Regulierung der Zugfeder (24) und durch die eine Druckverteilung vornehmende Schale (22) der Wert des auf

709807/0997

die Kohleplättchenschichten (17) ausgeübten Anfangsdrucks einstellbar ist.

Meßfühler nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß eine Druckfeder (15) vorgesehen ist, die sich zwischen der eine Druckverteilung vornehmenden Schale (22) und der zweiten Schale (21) derart abstützt, daß die Ausübung einer minimalen Kraft auf die Kohleplättchenschichten (17) festgelegt ist, derart, daß oberhalb eines bestimmten Druckwertes die von der elektronischen Steuerschaltung (2, 3) abgegebene Ausgangsspannung (Ub) begrenzt ist, und daß der Hub der betreffenden Druckfeder (15) durch ein einstellbares Gewindeteil (19) begrenzt ist, welches in dem Meßfühler-Gehäuse (26) aufgenommen ist.

Leerseite