DE1099267B

DE1099267B - Injection system for internal combustion engines, in particular for motor vehicles

Info

Publication number: DE1099267B
Application number: DE1957B0046075
Authority: DE
Inventors: Dipl-Phys Dr Heinrich Knapp; Kurt Paule; Dipl-Ing Dr Richard Zechnall
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1957-09-14
Filing date: 1957-09-14
Publication date: 1961-02-09

Description

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.Injection systems for internal combustion engines, in particular for motor vehicles The invention relates to an injection system for internal combustion engines, in particular of motor vehicles, with at least one electromagnetic injection valve, whose Opening time is determined by an electrical control device, which is at least contains a transistor influencing the operating current of the injection valve.

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.For injection systems of this type it has already been proposed the amount of fuel to be injected depends on the amount of air drawn in to make that connected to the intake pipe of the internal combustion engine, a diaphragm box whose membrane is more or less strong depending on the respective air pressure is bulged and thereby the wiper of a variable electrical resistance adjusted. Due to the resulting frictional forces on the drag path of the resistance however, there is considerable inaccuracy and, in addition, rapid wear on the sliding surfaces.

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.It is therefore an object of the invention to reduce the pressure changes during Operation of an internal combustion engine smoothly in changes in resistance to implement (or to use to generate electrical control voltages). the The task mentioned as such is not the subject of a finished invention. The task is achieved according to the invention in that the movable part (membrane or the like.) The pressurized cell has a diaphragm attached that transversely to the beam direction of an energy sending transmitter and a receiver opposite this from the movable one Part is movable.

In der Zeichnung sind verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.Various exemplary embodiments of the invention are shown in the drawing shown.

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.The injection system according to FIG. 1 is for the operation of a not shown Internal combustion engine determined and contains an electromagnetic injector h, the spray nozzle S of which protrudes into the intake pipe of the internal combustion engine. At rest of the injection valve, its nozzle is indicated by the K in the drawing Valve cone closed. The valve cone is closed by a closing spring (not shown) pressed against its seat on the nozzle S and can be lifted from this, if a sufficient, in the drawing with T indicated current flows from a battery B of about 12 V is supplied. The fuel to be injected is supplied to the valve at a constant rate Pressure is supplied by a feed pump, not shown, via a pipeline L. In the operating circuit of the magnetization winding W is a transistor 10, the controlled by an electrical control device described in more detail below which is the opening time and thus that of the injection valve in the internal combustion engine The amount of fuel injected is determined.

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.The control device contains two transistors 11 and 12. The base of the transistor 11 is via a rectifier 13 and an upstream of this Coupling capacitor 14 of about 4.1 RF to the movable switching arm 15 of a switch connected, its normally open contact 16 to the negative line 17 of the control device which leads to the negative terminal of battery B. The switching arm 15 is operated by a cam 20 which is coupled to the internal combustion engine. From the Switching arm 15 leads a resistor 22 to the one designated by 21, to the positive terminal the positive lead connected to battery B. He also forms together with you connected to the positive line 21 resistor 23, the other end is at the connection point of the capacitor 14 and the rectifier 13, the discharge circuit for the coupling capacitor 14 and is dimensioned so that this even at the highest speeds the internal combustion engine is discharged before the switching arm 15 from the cam 20 against its normally open contact 16 is placed.

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.The transistor 11 is connected to the transistor 12 in such a way that it is blocked when the transistor 12 is conductive and automatically flips back into this blocking state when it has become conductive by closing the switch 15, 16, 20. The tilting back occurs when a capacitor 25, which becomes effective when the switch is closed and which forms a timing element together with a parallel-connected discharge resistor 26, has discharged to a certain residual voltage. This monostable tilting property of the control device is achieved in that the base of the transistor 11 is connected via a resistor 28 to the collector of the transistor 12, which is connected to the negative line 17 via a further resistor 29. In addition, the base of the transistor 12 is connected to the collector of the transistor 11 via the timing element 25, 26 and a resistor 30. A line 31 leads from the resistor 30 to a thermistor resistor 33, the other end of which is connected to the negative line 17 and is accommodated in a parabolic mirror 34. The parabolic mirror 34 faces a second mirror 35 at a distance, in the focal point of which a heating coil 36 is arranged. A screen 38, which is fastened to the membrane 39 of a pressure cell 41 connected to the intake pipe of the internal combustion engine by a supply pipe 40, is immersed in the radiation path of the heating coil 36. When the negative pressure in the intake pipe of the internal combustion engine and thus the amount of air sucked in by the internal combustion engine increases, the membrane 39 is drawn into the interior of the pressure cell and takes the diaphragm 38 with it. In this case, the heat rays emanating from the heating coil 36 can heat the thermistor 33 more strongly, so that it has a lower resistance than with a small negative pressure, at which the diaphragm 38 dips deeper into the radiation path and thus allows less heat to reach the thermistor 33.

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.The system described works as follows: As often as the movable one Switching arm is pressed by the cam 20 against the normally open contact 16, via the to the base of the transistor 11 and the rectifier 13 connected resistor 45 a charging current surge for the capacitor 14 from the positive terminal of the battery to its Negative terminal flow, through which the transistor from its blocking state into current-conducting State is controlled. Its onset via the thermistor 33 and the resistor 30 Collector current causes the transistor 12, which has been conducting current since then, to be blocked, because the voltage drop occurring at the thermistor is combined with that at the capacitor 25 standing charge voltage the base of transistor 12 to such a high positive Potential brings that from the emitter to the base of the transistor 12 no control current can flow more. This blocking state of the transistor 12 continues until the capacitor 25 of the timer via a parallel resistor 26 so far has discharged that despite the voltage drop across the thermistor 33, the base potential of the transistor 12 has dropped to the same level as the emitter potential. The collector current that begins in transistor 12 is then generated at its working resistance 29 shows a voltage drop through which the base of transistor 11 crosses the resistor 28 a strongly positive control voltage is issued, which is passed through the resistors 46 and 47 at the emitter biased transistor 11 into its blocking state abruptly able to lead back. When the collector current of the transistor 11 decreases namely, the voltage drop occurring at the thermistor 33 is smaller and consequently the transistor 12 is controlled even more strongly in its current-conducting area. The increasing, Finally, the collector current of the transistor 12 flowing through the resistor 28 blocks the transistor 11 completely.

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.At the collector of transistor 12, this breakover oscillation produces a rectangular control voltage for transistor 10 in the circuit of the injection valve. This therefore becomes conductive when switching arm 15 is closed and is able to conduct a current pulse through magnetizing winding W, the duration of which determines the opening time of the injection valve. As soon as the transistor 12 tilts back into the conducting state, the current J supplied by the transistor 10 goes back to a value at which the valve cone can no longer be held in the open position, but closes the nozzle again under the pressure of a return spring (not shown).

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.The duration of these impulses is greater, the higher the effective resistance of the thermistor 33 is. Because the voltage drop that occurs across this resistor determines the potential to which the base of the transistor 12 via the battery voltage is increased, and the amount by which the charging voltage of the capacitor 25 must drop again before the transistor 12 is again conductive and the Can end the injection process.

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.The injection system shown in a circuit diagram in FIG. 2 is also intended for the operation of an internal combustion engine which is not shown in the drawing. Insofar as their components correspond to those of the injection system according to FIG. 1, they are provided with the same reference numerals. In contrast to the system shown there, a light-sensitive cell 60 is used here instead of a thermistor, which is connected between the negative line 17 and the resistor 30 in the collector line of the transistor 11. It lies in the beam path of an incandescent lamp 61 in a housing 62 which also contains two lenses 63 and 64, in front of which a diaphragm 65 is pivotably mounted. The diaphragm sits on an axis 66 running perpendicular to the plane of the drawing and is pivoted about this by the membrane 67 of a pressure cell 68 in the indicated arrow direction when the negative pressure in the intake pipe of the internal combustion engine connected to the pressure cell 68 changes. The arrangement is such that, during the pivoting movement of the diaphragm 65, a second light-sensitive cell 70 is illuminated more intensely when the diaphragm dips deeper into the beam path between the incandescent lamp 61 and the other cell 60. The cell 70 is also connected to the resistor 30 and leads from there to the timing element 25, 26 on the base electrode of the transistor 12. Its resistance increases the lower the air pressure in the pressure cell 68 is. It is thereby achieved that the charging voltage of the capacitor 26 decreases with increasing negative pressure and results in a shorter injection time. Since, as a result of the chosen arrangement, the diaphragm 65 darkens the other light-sensitive cell 60 more and more when the pressure in the pressurized cell falls, and its resistance therefore increases with falling pressure, a considerable increase in the sensitivity of the control device is achieved. As in the previous exemplary embodiment, the resistance of the cell 60 determines the voltage by which the potential of the base of the transistor 12 is raised when the transistor 11 enters its current-conducting state when the switch 15, 16, 20 is closed. The charging voltage of the capacitor 26 must drop by the same amount during the injection time until the transistor 12 becomes conductive again and the injection process can be ended by blocking the transistor 10.

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.In Fig. 3 is another device for influencing the injection time. shown. In a tubular housing, it contains an incandescent lamp 75 which, at the other end of the housing, faces a germanium diode 76, the conductance of which increases with increasing illuminance. A converging lens 77 is arranged between the incandescent lamp 75 and the diode 76 and an adjustable diaphragm 78 is arranged between this and the diode 76. This is connected to the membrane 79 of a pressure cell 80 and is pushed deeper into the beam path of the incandescent lamp 75 when the pressure in the pressure cell increases. The germanium diode 76 can instead of the thermistor 33 in the circuit according to Ii ig. 1 are inserted and then influences the injection time of the valve 1 'in the manner described above as a function of the level of the air pressure in the pressure cell 80.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Injection system for internal combustion engines, in particular of motor vehicles, with at least one electromagnetic injection valve, whose Opening time is determined by an electrical control device, which at least contains a transistor influencing the operating current of the injection valve and in which (control device) the bulge of a responsive to the air pressure Pressurized cell converted into changes in an electrical resistance or for generation electrical control voltages is used, characterized in that - for the purpose smooth adjustability of the mentioned resistance or the control voltages - A screen (38, 65, 78) on the moving part (membrane 39, 67, 79) of the pressure cell is attached, the transverse to the beam direction of an energy-emitting transmitter (36, 61, 75) and a receiver (33, 60; 70, 76) opposite this from the movable Part is movable.

2. Injection system according to claim 1, characterized in that that the aperture between two concave mirrors (34,35) is arranged, of which the one has a heating wire (36) at its focal point, the other a temperature-dependent one Resistance (33), preferably a thermistor resistor, contains.

3. Injection system according to claim 1, characterized in that the diaphragm between an incandescent lamp (61, 75) and a light-sensitive cell (60, 70, '76) influencing the control device is arranged.

4. Injection system according to one of claims 1 to 3, characterized in that the control device is one of at least two Contains transistors (11, 12) existing electronic tilting device, the tilting frequency from a timing element (25, 26) connected to the variable resistor a capacitor (25) and a further resistor connected in parallel to this (26) is determined. Publications considered: SAE-JOURNAL, April 1957, Pp. 26 to 29.