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Einspritzanlage für Brennkraftmaschinen, insbesondere von Kraftfahrzeugen
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einspritzanlage für Brennkraftmaschinen, insbesondere
von Kraftfahrzeugen, mit wenigstens einem elektromagnetischen Einspritzventil, dessen
Öffnungszeit durch eine elektrische Regeleinrichtung bestimmt wird, die mindestens
einen den Betriebsstrom des Einspritzventils beeinflussenden Transistor enthält.
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Für Einspritzanlagen dieser Art ist bereits vorgeschlagen worden,
die einzuspritzende Kraftstoffmenge von der Menge der angesaugten Luft dadurch abhängig
zu machen, daß an das Ansaugrohr der Brennkraftmaschine eine Membrandose angeschlossen
wird, deren Membran in Abhängigkeit vom jeweiligen Luftdruck mehr oder weniger stark
ausgebaucht wird und dabei den Schleifer eines veränderbaren elektrischen Widerstandes
verstellt. Durch die entstehenden Reibungskräfte auf der Schleifbahn des Widerstandes
entsteht jedoch eine erhebliche Ungenauigkeit und außerdem ein rascher Verschleiß
an den Gleitflächen.
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Es wird deshalb gemäß der Erfindung die Aufgabe gestellt, dieDruckänderu;ngenbeim
Betrieb einer Brennkraftmaschine auf reibungslosem Wege in Widerstandsänderungen
umzusetzen (oder zur Erzeugung von elektrischen Steuerspannungen auszunutzen). Die
genannte Aufgabe als solche ist nicht Gegenstand einer fertigen Erfindung. Die Aufgabe
wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß am beweglichen Teil (Membran od. dgl.)
der Druckdose eine Blende befestigt ist, die quer zur Strahlrichtung eines Energie
aussendenden Gebers und eines diesem gegenübergestellten Empfängers vom beweglichen
Teil verschiebbar ist.
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In der Zeichnung sind verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung
dargestellt.
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Die Einspritzanlage nach Fig. 1 ist zum Betrieb einer nicht dargestellten
Brennkraftmaschine bestimmt und enthält ein elektromagnetisches Einspritzventil
h, dessen Spritzdüse S in das Ansaugrohr der Brennkraftmaschine hineinragt. Im Ruhezustand
des Einspritzventils ist seine Düse durch den in der Zeichnung mit K angedeuteten
Ventilkegel verschlossen. Der Ventilkegel wird durch eine nicht dargestellte Schließfeder
gegen seinen Sitz auf der Düse S gedrückt und kann von diesem abgehoben werden,
wenn in der Magnetisierungswicklung W des Einspritzventils ein ausreichender, in
der Zeichnung mit T angedeuteter Strom fließt, der aus einer Batterie B von etwa
12 V geliefert wird. Dem Ventil wird der einzuspritzende Kraftstoff unter gleichbleibendem
Druck durch eine nicht dargestellte Förderpumpe über eine Rohrleitung L zugeführt.
Im Betriebsstromkreis der Magnetisierungswicklung W liegt ein Transistor 10, der
von einer im folgenden näher beschriebenen elektrischen Regeleinrichtung gesteuert
wird, welche die Öffnungszeit und damit die vom Einspritzventil in die Brennkraftmaschine
eingespritzte Kraftstoffmenge bestimmt.
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Die Regeleinrichtung enthält zwei Transistoren 11 und 12. Die Basis
des Transistors 11 ist über einen Gleichrichter 13 und einen diesem vorgeschalteten
Koppelkondensator 14 von etwa 4,1 RF an den beweglichen Schaltarm 15 eines Schalters
angeschlossen, dessen Arbeitskontakt 16 mit der Minusleitung 17 der Regeleinrichtung
verbunden ist, die an die Minusklemme der Batterie B führt. Der Schaltarm 15 wird
durch einen Nocken 20 betätigt, der mit der Brennkraftmaschine gekuppelt ist. Vom
Schaltarm 15 führt ein Widerstand 22 zu der mit 21 bezeichneten, an die Plusklemme
der Batterie B angeschlossenen Plusleitung. Er bildet zusammen mit einem ebenfalls
an die Plusleitung 21 angeschlossenen Widerstand 23, der mit seinem anderen Ende
am Verbindungspunkt des Kondensators 14 und des Gleichrichters 13 liegt, den Entladekreis
für den Koppelkondensator 14 und ist so bemessen, daß dieser auch bei höchsten Drehzahlen
der Brennkraftmaschine entladen ist, bevor der Schaltarm 15 vom Nocken 20 gegen
seinen Arbeitskontakt 16 gelegt wird.
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Der Transistor 11 ist mit dem Transistor 12 so verbunden, daß er gesperrt
ist, wenn der Transistor 12 stromleitend ist, und in diesen Sperrzustand selbsttätig
wieder zurückkippt, wenn er durch Schließen des Schalters 15, 16, 20 stromleitend
geworden ist. Das Zurückkippen erfolgt dann, wenn ein beim Schließen des Schalters
wirksam werdender Kondensator 25, der zusammen mit einem parallel geschalteten Entladewiderstand
26 ein Zeitglied bildet, sich auf eine bestimmte Restspannung entladen hat. Diese
monostabile
Kippeigenschaft der Regeleinrichtung wird dadurch erzielt,
daß die Basis des Transistors 11 über einen Widerstand 28 mit dem Kollektor des
Transistors 12 verbunden ist, der über einen weiteren Widerstand 29 an der Minusleitung
17 liegt. Außerdem ist die Basis des Transistors 12 über das Zeitglied 25, 26 und
einen Widerstand 30 mit dem Kollektor des Transistors 11 verbunden. Vom Widerstand
30 führt eine Leitung 31 zu einem Heißleiterwiderstand 33, der mit seinem anderen
Ende an die Minusleitung 17 angeschlossen und in einem Parabolspiegel 34 untergebracht
ist. Der Parabolspiegel 34 steht einem zweiten Spiegel 35 mit Abstand gegenüber,
in dessen Brennpunkt eine Heizspirale 36 angeordnet ist. In den Strahlungsweg der
Heizspirale 36 taucht eine Blende 38 ein, die auf der Membran 39 einer mit einem
Zuleitungsrohr 40 an das Ansaugrohr der Brennkraftmaschine angeschlossenen Druckdose
41 befestigt ist. Wenn der Unterdruck im Ansaugrohr der Brennkraft maschine und
damit die von der Brennkraftmaschine angesaugte Luftmenge steigt, wird die Membran
39 ins Innere der Druckdose hineingezogen und nimmt dabei die Blende 38 mit. In
diesem Falle können die von der Heizspirale 36 ausgehenden Wärmestrahlen den Heißleiter
33 stärker erwärmen, so daß dieser einen niedrigeren Widerstand bekommt als bei
kleinem Unterdruck, bei dem die Blende 38 tiefer in den Strahlungsgang eintaucht
unddadurchwenigerWärme zum Heißleiter 33 gelangen läßt.
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Die beschriebene Anlage wirkt folgendermaßen: So oft der bewegliche
Schaltarm vom Nocken 20 gegen den Arbeitskontakt 16 gedrückt wird, kann über den
mit der Basis des Transistors 11 und dem Gleichrichter 13 verbundenen Widerstand
45 ein Ladestromstoß für den Kondensator 14 von der Plusklemme der Batterie zu deren
Minusklemme fließen, durch den der Transistor aus seinem Sperrzustand in stromleitenden
Zustand gesteuert wird. Sein über den Heißleiter 33 und den Widerstand 30 einsetzender
Kollektorstrom bewirkt, daß der seither stromleitende Transistor 12 gesperrt wird,
weil der am Heißleiter entstehende Spannungsabfall zusammen mit der am Kondensator
25 stehenden Ladespannung die Basis des Transistors 12 auf ein so hohes positives
Potential bringt, daß vom Emitter zur Basis des Transistors 12 kein Steuerstrom
mehr fließen kann. Dieser Sperrzustand des Transistors 12 hält so lange an, bis
sich der Kondensator 25 des Zeitglieds über einen parallelen Widerstand 26 so weit
entladen hat, daß trotz des Spannungsabfalls am Heißleiter 33 das Basispotential
des Transistors 12 auf die gleiche Höhe wie das Emitterpotential abgesunken ist.
Der im Transistor 12 einsetzende Kollektorstrom erzeugt dann an seinem Arbeitswiderstand
29 einen Spannungsabfall, durch den der Basis des Transistors 11 über- den Widerstand
28 eine stark positive Steuerspannung erteilt wird, die den über die Widerstände
46 und 47 am Emitter vorgespannten Transistor 11 in seinen Sperrzustand sprungartig
zurückzuführen vermag. Bei nachlassendem Kollektorstrom des Transistors 11 wird
nämlich der am Heißleiter 33 entstehende Spannungsabfall kleiner und demzufolge
der Transistor 12 noch stärker in sein stromleitendes Gebiet gesteuert. Der zunehmende,
über den Widerstand 28 fließende Kollektorstrom des Transistors 12 sperrt schließlich
den Transistor 11 vollends.
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Am Kollektor des Transistors 12 entsteht bei dieser Kippschwingung
einerechteckförmigeSteuerspannung für den im Stromkreis des Einspritzventils liegenden
Transistor 10. Dieser wird daher beim Schließen des Schaltarms 15 leitend
und vermag einen Stromimpuls durch die Magnetisierungswicklung W zu führen, dessen
Dauer die öffnungszeit des Einspritzventils bestimmt. Sobald der Transistor 12 wieder
in stromleitenden Zustand zurückkippt, geht der vom Transistor 10 gelieferte Strom
J auf einen Wert zurück, bei dem der Ventilkegel nicht mehr in der Offenstellung
gehalten werden kann, sondern unter dem Druck einer nicht dargestellten Rückstellfeder
die Düse wieder verschließt.
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Die Dauer dieser Impulse ist um so größer, je höher der wirksame Widerstand
des Heißleiters 33 ist. Denn der an diesem Widerstand entstehende Spannungsabfall
bestimmt das Potential, auf welches die Basis des Transistors 12 über die Batteriespannung
hinaus angehoben wird, und denjenigen Betrag, um den die Ladespannung des Kondensators
25 wieder absinken muß, bevor der Transistor 12 wieder stromleitend werden und den
Einspritzvorgang beenden kann.
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Die in Fig. 2 in einem Schaltbild dargestellte Einspritzanlage ist
ebenfalls zum Betrieb einer Brennkraftmaschine bestimmt, die in der Zeichnung nicht
dargestellt ist. Soweit ihre Bauteile mit denjenigen der Einspritzanlage nach Fig.
1 übereinstimmen, sind sie mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Abweichend von
der dort dargestellten Anlage ist hier an Stelle eines Heißleiters eine lichtempfindliche
Zelle 60 verwendet, die zwischen der Minusleitung 17 und dem Widerstand 30 in die
Kollektorleitung des Transistors 11 eingeschaltet ist. Sie liegt im Strahlengang
einer Glühlampe 61 in einem Gehäuse 62, das außerdem zwei Linsen 63 und 64 enthält,
vor denen eine Blende 65 schwenkbar gelagert ist. Die Blende sitzt auf einer senkrecht
zur Zeichenebene verlaufenden Achse 66 und wird um diese von der Membran 67 einer
Druckdose 68 in der angedeutetenPfeilrichtunggeschwenkt,wenn sich der Unterdruck
in dem mit der Druckdose 68 verbundenen Ansaugrohr der Brennkraftmaschine ändert.
Die Anordnung ist so getroffen, daß bei der Schwenkbewegung der Blende 65 eine zweite
lichtempfindliche Zelle 70 stärker beleuchtet wird, wenn dieBlendetiefer
in den Strahlengang zwischen, der Glühlampe 61 und der anderen Zelle 60 eintaucht.
Die Zelle 70 ist ebenfalls an den Widerstand 30 angeschlossen und führt von dort
zu dem Zeitglied 25, 26 an der Basiselektrode des Transistors 12. Ihr Widerstand
wird um so größer, je niedriger der Luftdruck in der Druckdose 68 ist. Dadurch wird
ereicht, daß die Ladespannung des Kondensators 26 mit zunehmendem Unterdruck abnimmt
und eine kürzere Spritzzeit ergibt. Da außerdem infolge der gewählten Anordnung
die Blende 65 bei fallendem Druck in der Druckdose die andere lichtempfindliche
Zelle 60 immer stärker verdunkelt und deren Durchlaßwiderstand daher mit fallendem
Druck wächst, wird eine erhebliche Steigerung der Empfindlichkeit der Regeleinrichtung
erzielt. Wie im vorherigen Ausführungsbeispiel bestimmt nämlich der Widerstand der
Zelle 60 diejenige Spannung, um die das Potential der Basis des Transistors 12 angehoben
wird, wenn beim Schließen des Schalters 15, 16, 20 der Transistor 11 in seinen stromleitenden
Zustand gelangt. Um den gleichen Betrag muß während der Spritzzeit die Ladespannung
des Kondensators 26 absinken, bis der Transistor 12 wieder stromleitend werden und
den Spritzvorgang durch Sperren des Transistors 10 beenden kann.
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In Fig. 3 ist eine andere Vorrichtung zur Beeinflussung der Spritzzeit.
dargestellt. Sie enthält in einem rohrförmigen Gehäuse eine Glühlampe 75, der am
anderen Ende des Gehäuses eine Germaniumdiode 76 gegenübersteht, deren Leitwert
mit zunehmender Beleuchtungsstärke
steigt. Zwischen der Glühlampe
75 und der Diode 76 ist eine Sammellinse 77 und zwischen dieser und
der Diode 76 eine verstellbare Blende 78 angeordnet. Diese ist mit der Membran
79 einer Druckdose 80 verbunden und wird bei steigendem Druck in der Druckdose
tiefer in den Strahlengang der Glühlampe 75 eingeschoben. Die Germaniumdiode 76
kann an Stelle des Heißleiters 33 in die Schaltung nach Ii ig. 1 eingefügt werden
und beeinflußt dann in der oben beschriebenen Weise die Spritzzeit des Ventils l'
in Abhängigkeit von der Höhe des Luftdrucks in der Druckdose 80.