DE1173727B - Electrically operated fuel injection system for internal combustion engines - Google Patents
Electrically operated fuel injection system for internal combustion enginesInfo
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Description
Elektrisch betätigbare Kraftstoffeinspritzanlage für Brennkraftmaschinen Die Erfindung bezieht sich auf eine mit Zeitsteuerung arbeitende, elektromagnetisch betätigbare Einspritzanlage für Brennkraftmaschinen, die eine mit Transistoren ausgerüstete Steuereinrichtung mit einer zur Bestimmung der Einspritzdauer verwendeten Induktivität enthält, wobei in Reihe mit der an eine Gleichstromquelle angeschlossenen Induktivität eine den Einspritzbeginn bestimmende Schaltvorrichtung angeordnet ist.Electrically operated fuel injection system for internal combustion engines The invention relates to a time-controlled, electromagnetic actuatable injection system for internal combustion engines, one equipped with transistors Control device with an inductance used to determine the injection duration contains, being in series with the inductor connected to a DC power source a switching device determining the start of injection is arranged.
Bei bekannten elektromagnetisch betätigbaren Einspritzanlagen wird die in einer Eisendrossel gespeicherte elektrische Energie dazu verwendet, der Magnetwicklung jeweils eines von mehreren Einspritzventilen Strom zuzuführen und das Ventil so lange in seiner Offenstellung zu halten, bis die im Magnetfeld der Drossel gespeicherte Energie verbraucht ist. Bei dieser Art der Steuerung der Einspritzventile ist es nur mit großen Schwierigkeiten möglich, die Öffnungszeitdauer und damit die zur Einspritzung gelangenden Kraftstoffmengen an die jeweiligen Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine in der erforderlichen Variationsbreite anzupassen. Es. sind bereits Regeleinrichtungen für mit Fremdzündung und Kraftstoffeinspritzung arbeitende Brennkraftmaschinen vorgeschlagen worden, bei welchen die Öffnungsdauer eines Einspritzventils durch einen monostabilen Multivibrator bestimmt wird, der als zeitbestimmendes Glied einen Kondensator enthält, dem eine in Abhängigkeit von der Drehzahl und der Drosselklappenstellung der Brennkraftmaschine veränderbare Ladespannung zugeführt wird. Die sich mit den Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine ändernde Ladespannung ergibt bei dem die öffnungsdauer des Ventils bestimmenden Entladevorgang, der durch einen nockenbetätigten Schalter ausgelöst wird, verschieden lange Betätigungsstromimpulse für das Ventil.In known electromagnetically actuated injection systems the electrical energy stored in an iron choke is used to power the magnet winding to supply power to one of several injection valves and the valve so hold in its open position for a long time until it is stored in the throttle's magnetic field Energy is consumed. It is with this type of control of the injectors only possible with great difficulty, the opening time and thus the Injection received fuel quantities to the respective operating conditions to adapt the internal combustion engine in the required range of variation. It. are already control devices for working with spark ignition and fuel injection Internal combustion engines have been proposed in which the opening duration of an injection valve is determined by a monostable multivibrator, which acts as a time-determining element contains a capacitor, the one depending on the speed and the throttle position the internal combustion engine variable charging voltage is supplied. Which deal with the Operating conditions of the internal combustion engine changing charging voltage results in the the opening time of the valve is determined by the unloading process, which is actuated by a cam Switch is triggered, actuating current pulses of different lengths for the valve.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einspritzanlage der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, bei welcher die zur Bestimmung der Einspritzdauer verwendete Induktivität außer einer etwaigen werkstattmäßigen Grundeinstellung im Betrieb selbst nicht mehr verstellt zu werden braucht und auch keine mit der Induktivität zusammenarbeitende verstellbare Widerstände notwendig sind, hierfür vielmehr eine betrie:bsgrößenabhängige zusätzliche Steuerspannung zur Bestimmung der Einspritzdauer vorzusehen. Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, daß ein mit einem umlaufenden Teil der Brennkraftmaschine gekuppelter Generator eine betriebsgrößenabhängige Spannung in den Versorgungsstromkreis der Induktivität liefert und daß eine im Ausschaltaugenblick entstehende induktive Gegenspannung mit einer in einem galvanisch oder magnetisch zu der Schaltvorrichtung parallelen Stromkreis erzeugten Vergleichsspannung derart verglichen wird, daß der parallele Stromkreis nur so lange Strom führt, wie die am Schalter beim Unterbrechen des über die Schaltvorrichtung und die Induktivität fließenden Ruhe# stromes entstehende Gegenspannung größer als die Bezugsspannung ist. Die das Ende des Einspritzvorgangs festlegende Bezugsspannung, die im erwähnten Stromkreis angeordnet ist, kann man beispielsweise an einer Zenerdiode; einer Glimmlampe oder mit Hilfe einer Spannungsquelle, der eine Diode vorgeschaltet ist, erzeugen. Nach dem weiteren, eine besonders große Gleichmäßigkeit der Stromimpulse ergebenden Vorschlag der Erfindung kann man sogar die in ihrer Spannung wechselnde Betriebsstromquelle für die Induktivität als Bezugsspannung verwenden, wenn man die Induktivität als Transformator ausbildet, deren Primärwicklung in Reihe mit der den Einspritzbeginn festlegenden Schalteinrichtung liegt, während seine Sekundärwicklung über einen im Ruhezustand in Sperrichtung beanspruchten Gleichrichter ebenfalls an die Betriebsstromquelle angeschlossen ist. Dieser Gleichrichter wird zweckmäßigexweise als Halbleiterdiode ausgebildet. Als besonders wirkungsvoll hat sich erwiesen, wenn als Gleichrichter die Emitter-Basis-Strecke eines Transistors verwendet wird, an dessen Kollektorkreis die Steuerspannung für einen in der Stromversorgungsleitung des oder der Einspritzventile angeordneten Leistungstransistor abgenommen wird.The invention is based on the object of an injection system of To create the type described at the outset, in which the determination of the injection duration used inductance except for a possible workshop basic setting in Operation itself no longer needs to be adjusted, nor does it need to be adjusted with the inductance cooperating adjustable resistors are necessary, for this rather one Oper: size-dependent additional control voltage to determine the injection duration to be provided. According to the invention it is proposed that one with a rotating part The generator coupled to the internal combustion engine generates an operating variable-dependent voltage in the supply circuit of the inductance and that one in the instant of switch-off resulting inductive counter voltage with one in one galvanic or magnetic to the switching device parallel circuit generated comparison voltage in such a way is compared that the parallel circuit only carries current as long as the at the switch when interrupting the via the switching device and the inductance The opposing voltage generated by the flowing quiescent current is greater than the reference voltage is. The reference voltage defining the end of the injection process, which is mentioned in Circuit is arranged, you can, for example, on a Zener diode; a glow lamp or with the help of a voltage source which is preceded by a diode. According to the further, a particularly large uniformity of the current impulses resulting Proposal of the invention one can even use the operating current source which changes in voltage for inductance as reference voltage when using inductance as Transformer forms whose primary winding in series with the start of injection defining switching device is, while its secondary winding over a in the quiescent state in the reverse direction, rectifiers also put a strain on the operating current source connected. This rectifier is expediently used as a semiconductor diode educated. It has proven to be particularly effective when used as a rectifier the emitter-base path of a transistor is used on its collector circuit the control voltage for one in the power supply line of the injector (s) arranged power transistor is removed.
Die Erfindung ist nachstehend an Hand zweier Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert. F i g. 1 zeigt eine schematisch dargestellte Brennkraftmaschine mit einer zu ihrem Betrieb dienenden Kraftstoffeinspritzanlage in ihrem elektrischen Schaltbild, F i g. 2 ein Schaubild für die bei der Einspritzanlage nach F i g. 1 zur Einspritzung gelangenden Kraftstoffmengen; F i g. 3 zeigt ein Prinzipschaltbild zur Erklärung der Wirkungsweise der Anlage nach F i g. 1, F i g. 4 ein zweites Prinzipschaltbild zur Erklärung der Wirkungsweise einer in der Anlage nach F i g. l verwendeten Zenerdiode und F i g. 5 die Stromspannungskennlinie der Zenerdiode; in F i g. 6 ist als zweites Ausführungsbeispiel eine andere Kraftstoffeinspritzanlage in ihrem elektrischen Schaltbild dargestellt, während F i g. 7 und 8 Prinzipschaltbilder zur Erklärung der Wirkungsweise der Anlage nach F i g. 6 wiedergeben. Die in F i g. 1 bei 10 angedeutete Vierzylinderbrennkraftmaschine arbeitet mit Fremdzündung und erhält den zu ihrem Betrieb erforderlichen Kraftstoff über vier elektromagnetische Einspritzventile 11, 12, 13 und 14 zugeführt. Jedes dieser Einspritzventile enthält in seinem Ventilkörper, dem der Kraftstoff über eine Rohrleitung 15 aus einem nicht dargestellten Vorratstank mit Hilfe einer ebenfalls nicht dargestellten Pumpe unter einem praktisch gleichbleibenden Druck von etwa 4 at zugeführt wird, eine Erregerwicklung 16 und einen an einem längs verschiebbar angeordneten Magnetkern 17 sitzenden Ventilkegel 18, der im Ruhezustand seinen Sitz in der Bohrung der zu dem Einspritzventil gehörenden Düse 19 findet. Durch in der Zeichnung nicht dargestellte Mittel ist jedes der Einspritzventile unmittelbar vor dem zugehörigen Einlaßventil eines der vier Zylinder der Bremskraftmaschine derart auf dem Ansaugrohr 20 angeordnet, daß der zur Einspritzung gelangende Kraftstoff auf dem im Betrieb verhältnismäßig hohe Temperaturen annehmenden zugehörigen Einspritzventil zerstäubt wird.The invention is described below with reference to two exemplary embodiments described and explained in more detail. F i g. 1 shows a schematically illustrated internal combustion engine with a fuel injection system serving for their operation in their electric Circuit diagram, F i g. 2 a diagram for the injection system according to FIG. 1 fuel quantities to be injected; F i g. 3 shows a Basic circuit diagram to explain the mode of operation of the system according to FIG. 1, F i G. 4 a second basic circuit diagram to explain the mode of operation of one in the Appendix according to FIG. l used zener diode and F i g. 5 the voltage characteristic curve the zener diode; in Fig. 6 is a different fuel injection system as a second embodiment shown in its electrical diagram, while F i g. 7 and 8 block diagrams to explain the mode of operation of the system according to F i g. 6 play. The in F i G. 1 four-cylinder internal combustion engine indicated at 10 works with spark ignition and receives the fuel required for its operation via four electromagnetic Injectors 11, 12, 13 and 14 supplied. Each of these injectors contains in its valve body, which the fuel via a pipe 15 from a not storage tank shown below with the help of a pump, also not shown a practically constant pressure of about 4 at is supplied, an excitation winding 16 and a valve cone seated on a longitudinally displaceable magnetic core 17 18, which at rest is seated in the bore belonging to the injection valve Find nozzle 19. By means not shown in the drawing, each of the injectors is immediately in front of the associated inlet valve of one of the four cylinders of the brake engine so arranged on the intake pipe 20 that the fuel arriving for injection on the associated injection valve, which assumes relatively high temperatures during operation is atomized.
Zur Betätigung der Ventile 11 bis 14 ist eine im folgenden näher beschriebene elektrische Steuereinrichtung vorgesehen, an die jedes der Ventile mit seiner Erregerwicklung über einen Vorschaltwiderstand 21, 22, 23 bzw. 24 angeschlossen ist. Zur Versorgung der Steuereinrichtung dient eine Sammlerbatterie B, an deren Minuspol die Minusleitung 25 und an deren Pluspol die Plusleitung 26 angeschlossen ist.For actuating the valves 11 to 14, one is described in more detail below electrical control device is provided to which each of the valves with its excitation winding is connected via a series resistor 21, 22, 23 and 24, respectively. For supply the control device is a collector battery B, on whose negative pole the negative line 25 and to whose positive pole the positive line 26 is connected.
Die Steuereinrichtung enthält vier p-n-p-Transistoren 30, 31, 32 und 33 und einen für hohe Stromstärken bemessenen Leistungstransistor 34. Der je- weilige Zeitpunkt, an dem die Einspritzventile von der Steuereinrichtung gleichzeitig geöffnet werden, wird durch einen mit der bei 40 angedeuteten Nokkenwelle umlaufenden Steuernocken 41 bestimmt. Der Steuernocken arbeitet mit einem beweglichen Schaltarm 42 zusammen, der an den Verbindungspunkt eines an die Minusleitung 25 angeschlossenen Widerstandes 43 von etwa 3000 Ohm und eines Kondensators 44 von etwa 0,1 [,F angeschlossen ist. Der Schaltarm 42 arbeitet mit einem Gegenkontakt 45 zusammen, der unmittelbar an der Plusleitung 26 liegt. Zwischen der Plusleitung und der Minusleitung 25 ist eine in Sperrichtung gepolte Zenerdiode 46 vorgesehen, deren in der Durchlaßrichtung als Zuleitungselektrode dienender Ansehluß mit einem an die Minusleitung 25 angeschlossenen Widerstand 48 verbunden ist. Dieser Widerstand hat etwa 50 Ohm. Am Verbindungspunkt der Zxnerdiode 46 und des Widerstandes 48 liegt die Kollektorelektrode des Transistors 30, der mit seiner Emitterelektrode an ein. Wicklungsende einer bei 50 angedeuteten Drossel angeschlossen ist. Diese Drossel dient dazu, in ihrer zeitlichen Dauer genau gleichbleibende, zur Steuerung der Einspritzventile dienende elektrische Impulse zu liefern, wenn die Brennkraftmaschine unter gleichbleibenden Betriebsbedingungen (Belastung, Drehzahl, Kühlwassertemperatur, Temperatur und Druck der Ansaugluft) arbeitet. An dem anderen Wicklungsende der Drossel 50 liegt über einen Widerstand 51 von etwa 300 Ohm der Kollektor des mit seinem Emitter an die Plusleitung 26 angeschlossenen Transistors 31: Außerdem ist an dieses Wicklungsende die Basis des ebenfalls mit seinem Emitter an der Plusleitung 26 liegenden Transistors 32 über eine zweite bei 52 angedeutete Zenerdiode angeschlossen. Von der Kollektorelektrode des Transistors 32 führt ein mit dem Kühlwasser der Brennkraftmaschine wärmeleitend verbundener temperaturabhängig veränderlicher Widerstand 55 zur Minusleitung 25 und ein Kondensator 56 zur Plusleitung 26. An den Kollektor dieses Transistors ist außerdem ein Wicklungsende der bei 57 angedeueteten Rückkopplungswicklung eines Hochfrequenzübertragers angeschlossen, auf dessen Kern 58 eine zweite Wicklung 59 und eine dritte Wicklung 60 sitzt. Das andere Wicklungsende der Rückkopplungswicklung 57 liegt an der Basis des Transistors 33, dessen Kollektor über die Wicklung 59 mit der Minusleitung 25 und dessen Emitter über einen Widerstand 65 mit der Plusleitung 26 verbunden ist. Der Emitter dieses Transistors ist außerdem mit der Minusleitung 25 über einen Widerstand 66 verbunden, der mit dem Widerstand 65 einen festen Spannungsteiler bildet und dem Emitter des Transistors 33 eine feste Vorspannung erteilt, so daß dieser nur so lange stromleitend werden kann, wie der Transistor 32 in seinem Sperrzustand gehalten wird.The control device includes four PNP transistors 30, 31, 32 and 33 and a measured high-current power transistor 34. The JE stays awhile time at which the injection valves are opened by the control device at the same time, circulating through a with the direction indicated at 40 camshaft Control cam 41 is determined. The control cam works together with a movable switching arm 42 which is connected to the connection point of a resistor 43 of about 3000 ohms connected to the negative line 25 and a capacitor 44 of about 0.1 [, F]. The switching arm 42 works together with a mating contact 45 which lies directly on the positive line 26. A reverse-polarized Zener diode 46 is provided between the positive line and the negative line 25, the terminal of which serves as a lead electrode in the forward direction and is connected to a resistor 48 connected to the negative line 25. This resistor is about 50 ohms. At the junction of the Zxnerdiode 46 and the resistor 48 is the collector electrode of the transistor 30, which with its emitter electrode on. Winding end of a choke indicated at 50 is connected. This throttle is used to deliver electrical pulses that are exactly the same in terms of duration and that are used to control the injection valves when the internal combustion engine is operating under constant operating conditions (load, speed, cooling water temperature, temperature and pressure of the intake air). Is located at the other winding end of the throttle 50 via a resistor 51 of about 300 ohms, the collector of the connected its emitter connected to the positive line 26 transistor 31: In addition to that winding end of the base of the past also its emitter connected to the positive line 26 transistor 32 via a second Zener diode indicated at 52 is connected. From the collector electrode of the transistor 32, a temperature-dependent variable resistor 55, which is thermally connected to the cooling water of the internal combustion engine, leads to the negative line 25 and a capacitor 56 to the positive line 26 Core 58, a second winding 59 and a third winding 60 is seated. The other winding end of the feedback winding 57 is connected to the base of the transistor 33, the collector of which is connected to the negative line 25 via the winding 59 and the emitter of which is connected to the positive line 26 via a resistor 65. The emitter of this transistor is also connected to the negative line 25 via a resistor 66, which forms a fixed voltage divider with the resistor 65 and gives the emitter of the transistor 33 a fixed bias voltage so that it can only be conductive as long as the transistor 32 is held in its locked state.
Die dritte Wicklung 60 des Hochfrequenzübertragers ist mit ihrem Anfang an die Plusleitung 26 angeschlossen. Ihr anderes Wicklungsende liegt über einen Gleichrichter 70 an der Basis des Leistungstransistors 34. Dessen über einen Widerstand 72 an die Minusleitung 25 angeschlossene Basis ist an die Plusleitung 26, an die auch der Emitter des Leistungstransistors angeschlossen ist, über einen Kondensator 71 angeschlossen. Außer den Widerständen 21 bis 24, die den Erregerwicklungen der Einspritzventile vorgeschaltet sind, liegt am Kollektor des Leistungstransistors 34 der Umschaltkontakt 75 eines Schalters, dessen Schaltarm bei 77 angedeutet ist und mit Hilfe eines in der Zeichnung nicht dargestellten, mit dem Kühlwasser der Brennkraftmaschine wärmeleitend verbundenen Thermostaten aus der dargestellten Schaltstellung, in der er den Umschaltkontakt 76 berührt, umgeschaltet und in elektrische Verbindung mit dem an den Kollektor des Leistungstransistors 34 angeschlossenen Kontakt 75 kommt, sobald die Temperatur des Kühlwassers der Brennkraftmaschine 10 einen Wert von etwa 40° C übersteigt. Der Schaltarm 77 liegt über einen Kondensator 79 von etwa 6 [F an der Plusleitung 26, während der Kontakt 76 über eine Leitung 78 an den Kollektor des Transistors 32 angeschlossen ist. Außerdem zweigt vom Kollektor des Transistors 32 ein Rückkopplungswiderstand 80 ab, der über eine Leitung 81 an den Kollektor des Leistungstransistors 34 angeschlossen ist. Mit der Leitung 81 und dem Kollektor des Leistungstransistors 34 steht außerdem ein durch einen Kondensator 82 von etwa 1 #LF überbrückter Widerstand 83 in Verbindung, von, dem ein Widerstand 84 und eine an diesen angeschlossene Leitung 85 zur Basis des, Transistors 31 führt. An diese ist ferner die Ableitungselektrode eines Gleichrichters 86 angeschlossen, dessen Zuleitungselektrode sowohl mit dem Kondensator 44 als auch mit einem an die Plusleitung 26 angeschlossenen Widerstand 87 verbunden ist.The beginning of the third winding 60 of the high-frequency transformer is connected to the positive line 26 . The other end of the winding is connected to the base of the power transistor 34 via a rectifier 70. In addition to the resistors 21 to 24, which are connected upstream of the excitation windings of the injection valves, the collector of the power transistor 34 is the changeover contact 75 of a switch, the switching arm of which is indicated at 77 and with the help of a not shown in the drawing, thermally connected to the cooling water of the internal combustion engine Thermostat is switched from the switching position shown, in which it touches the changeover contact 76, and comes into electrical connection with the contact 75 connected to the collector of the power transistor 34 as soon as the temperature of the cooling water of the internal combustion engine 10 exceeds a value of about 40 ° C. The switching arm 77 is connected to the positive line 26 via a capacitor 79 of approximately 6 [F], while the contact 76 is connected to the collector of the transistor 32 via a line 78. In addition, a feedback resistor 80 branches off from the collector of transistor 32 and is connected to the collector of power transistor 34 via a line 81. A resistor 83, bridged by a capacitor 82 of approximately 1 #LF, is also connected to line 81 and the collector of power transistor 34, from which resistor 84 and a line 85 connected to this lead to the base of transistor 31. The lead electrode of a rectifier 86 is also connected to this, the lead electrode of which is connected both to the capacitor 44 and to a resistor 87 connected to the positive lead 26.
Um die im folgenden näher beschriebene Regelung des Steuergeräts und der mit diesem erzielbaren Einspritzmengen sicherzustellen, ist ein bei 90 angedeuteter permanenterregter Wechselstromgenerator vorgesehen, der einen aus acht Magnetstäben gebildeten Anker 91 hat. Dieser sitzt auf der bei 40 angedeuteten Nockenwelle - der Brennkraftmaschine und arbeitet mit einem feststehenden U-förmigen Eisenkern 92 zusammen. Der Eisenkern trägt eine beim Umlauf des Ankers 91 abwechselnd von den Magnetstäben induzierte Wicklung 93, zwischen deren Ausgangsklemmen ein Potentiometer 94 liegt. Der bei 95 angedeutete verstellbare Abgriff des Potentiorneters ist über ein Gestänge 96 mit dem Gaspedal 97 der Brennkraftmaschine gekuppelt. Beim Niedertreten des Gaspedals in der durch einen Pfeil I angedeuteten Richtung wird zusammen mit dem Abgriff des Potentiometers 94 die Drosselklappe 98 im Ansaugluftkanal der Brennkraftmaschine entgegen der Kraft einer in der Zeichnung nicht dargestellten Rückfübrfeder aus. ihrer Schließstellung um einen im folgenden mit a bezeichneten Öffnungswinkel geöffnet und gibt dabei einer mit zunehmendem Öffnungswinkel größer werdenden Luftmenge den Zutritt zu den Zylindern der Brennkraftmaschine frei. Die am Potentiometer 94 über den Abgriff 95 eingestellte, von der jeweiligen Stellung der Drosselklappe und der Antriebsdrehzahl der Brennkraftmaschine abhängige, in der Zeichnung mit U angedeutete Wechselspannung wird einer aus vier Halbleitergleichrichtern 99 gebildeten Gleichrichterschaltung zugeführt. An den mit a und b bezeichneten Ausgangsklemmen der Gleichrichterschaltung entsteht dann eine Gleichspannung U", die zwischen der Basis und dem Kollektor des Transistors 30 wirksam wird. Zur Glättung dieser Spannung dient ein Kondensator 36 zwischen der Basis. und dem Kollektor des Transistors 30 sowie ein von der Basis dieses Transistors zur Minusleitung 25 führender Widerstand 37.In order to ensure the regulation of the control device, which is described in more detail below, and the injection quantities that can be achieved with this, a permanently excited alternating current generator, indicated at 90 , is provided, which has an armature 91 formed from eight magnetic rods. This sits on the camshaft indicated at 40 - the internal combustion engine and works together with a fixed U-shaped iron core 92. The iron core carries a winding 93 which is alternately induced by the magnet rods as the armature 91 rotates and a potentiometer 94 is located between the output terminals. The adjustable tap of the potentiometer indicated at 95 is coupled to the accelerator pedal 97 of the internal combustion engine via a linkage 96. When the accelerator pedal is depressed in the direction indicated by an arrow I, the throttle valve 98 in the intake air duct of the internal combustion engine, together with the tapping of the potentiometer 94, is opened against the force of a return spring (not shown in the drawing). their closed position is opened by an opening angle designated below with a, thereby releasing an amount of air, which increases with an increasing opening angle, access to the cylinders of the internal combustion engine. The AC voltage set at the potentiometer 94 via the tap 95 and dependent on the respective position of the throttle valve and the drive speed of the internal combustion engine, indicated by U in the drawing, is fed to a rectifier circuit made up of four semiconductor rectifiers 99. At the output terminals of the rectifier circuit labeled a and b, a direct voltage U "is then produced, which is effective between the base and the collector of the transistor 30. A capacitor 36 between the base and the collector of the transistor 30 and a capacitor serve to smooth this voltage Resistor 37 leading from the base of this transistor to negative line 25.
Zur Erklärung der Wirkungsweise der beschriebenen Steuereinrichtung wird zunächst auf das, in F i g. 2 dargestellte Schaubild und dann auf die Prinzipschaltbilder nach F i g. 3, 4 und 5 eingegangen.To explain the mode of operation of the control device described will first refer to that shown in FIG. 2 and then to the basic circuit diagrams according to FIG. 3, 4 and 5 received.
Das Schaubild nach F i g. 2 zeigt, wie groß die als Ordinate aufgetragenen, bei jedem Arbeitshub der Brennkraftmaschine in die einzelnen Zylinder gelangenden Brennstoffmengen M sein müssen, wenn sich die Antriebsdiehzahl n der Brennkraftmaschine zwischen ihrem Leerlaufwert von etwa 250 U/min bis zu ihrem Höchstwert von etwa 3250 U/min ändert und wenn darüber hinaus. zur Erzielung der an der Brennkraftmaschine abgenommenen Leistung die Drosselklappe um einen Drosselklappenöffnungswinkel a vom Leerlaufwert a = 2,5° bis zu dem bei Vollast geltenden Wert a = 80° verändert wird. Danach müssen die je Arbeitshub der Brennkraftmaschine zur Einspritzung kommenden Kraftstoffmengen. von etwa 28 mm3 bei n = 250 auf 5 mm3 bei n = 750 verkleinert werden, wenn die Brennkraftmaschine im Leerlauf arbeitet, während bei halber Last und einem Öffnungswinkel a = 30° die Kraftstoffmengen von etwa 45 mm3 bei n = 250 auf 26 mm3 bei n = 3000 verkleinert werden müssen. Beim Betrieb unter Vollast (a = 80°) bleibt der Kraftstoffbedarf bei Drehzahlen unterhalb 3000 U/min praktisch konstant. Damit diese stark von der Drehzahl und der Drosselklappenstellung abhängigen Brennstoffmengen eingehalten werden können, müssen die zur Betätigung der Einspritzventile dienenden, von dem elektrischen Steuergerät gelieferten Stromimpulse J in ihrer Dauer ebenfalls an die jeweiligen Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine angepaßt werden, da der in den Einspritzventilen unter konstantem Druck stehende Kraftstoff nur so, lange durch die Einspritzdüsen in die Ansaugkanäle gelangen kann, wie die Stromimpulse J anhalten und die Ventilkegel 18 von ihren zugehörigen Sitzen abheben.The diagram according to FIG. 2 shows the size of the fuel quantities M, plotted as the ordinate and entering the individual cylinders with each working stroke of the internal combustion engine, if the drive speed n of the internal combustion engine is between its idling value of about 250 rpm and its maximum value of about 3250 rpm. min changes and if beyond that. To achieve the power taken from the internal combustion engine, the throttle valve is changed by a throttle valve opening angle a from the idle value a = 2.5 ° to the value a = 80 ° applicable at full load. The fuel quantities that are to be injected per working stroke of the internal combustion engine must then be used. can be reduced from about 28 mm3 at n = 250 to 5 mm3 at n = 750 when the internal combustion engine is idling, while at half load and an opening angle a = 30 ° the fuel quantities from about 45 mm3 at n = 250 to 26 mm3 at n = 3000 must be reduced. When operating at full load (a = 80 °), the fuel requirement remains practically constant at speeds below 3000 rpm. So that these fuel quantities, which are strongly dependent on the speed and the throttle valve position, can be maintained, the duration of the current pulses J supplied by the electrical control unit and used to actuate the injection valves must also be adapted to the respective operating conditions of the internal combustion engine, since the amount of fuel in the injection valves is constant Pressurized fuel can only pass through the injection nozzles into the intake channels as long as the current pulses J stop and the valve cones 18 lift from their associated seats.
Zur Erzeugung dieser Stromimpulse J dient die Induktivität der Drossel 50, die nach der in F i g. 3 angegebenen. prinzipiellen Schaltung bei der Steuereinrichtung nach F i g; 1 verwendet ist. In F i g. 3 liegt die Drossel 50, deren Induktivität im folgenden mit L bezeichnet ist, an der Minusklemme einer Batterie 100, die eine Spannung U, hat. Da andere Wicklungsende der Drossel ist über einen Widerstand R und einen Schalter S an die Plusklemme der Batterie 100 angeschlossen. Parallel zum Widerstand R und dem Schalter S liegt eine mit einem Gleichrichter 101 in Reihe geschaltete Batterie 102, deren Spannung UZ als Vergleichsspannung dient und nur geringfügig größer als die Spannung U, ist. Solange der Schalter S geschlossen ist, fließt über die Wicklung der Drossel 50 ein Ruhestrom Jo, der in dem bei 50a angedeuteten Eisenkern der Drossel einen starken magnetischen Fluß erzeugt. Wenn der Schalter S geöffnet wird, entsteht wegen der im Eisenkern 50 a der Drossel vorhandenen magnetischen Energie zwischen den Wicklungsenden der Drossel eine Gegenspannung Eg, die wesentlich größer ass die Spannung U, der jetzt abgeschalteten Batterie 100 und auch größer als die als Vergleichsspannung dienende Spannung UZ der Batterie 102 ist. Diese Gegenspannung hat einen Ausgleichsstrom Ja zur Folge, der über eine Zeitdauer t1 so lange anhält, bis die Gegenspannung E, auf einen Wert abgesunken ist, bei dem sie kleiner als die Differenz der beidem Batteriespannungen U, und UZ wird. Im Öffnungsaugenblick des Schalters S muß der Ausgleichsstrom Ja die Größe des seither über den Widerstand R fließenden Ruhestroms J, haben, und man kann daher für die zeitliche Dauer t1 des abklingenden Ausgleichsstroms Ja folgende Gleichung ableiten: und daraus errechnen: Aus dieser Gleichung ersieht man, daß beim Prinzipschaltbild nach F i g. 3 der Ausgleichsstrom Ja nur so lange fließen kann, wie die Summe aus, der Gegen- Spannung E, und der Batteriespannung U, größer als die Vergleichsspannung UZ ist, und daß daher die Impulslänge t1 des Ausgleichsstroms durch die Induktivität L der Drossel 50, den Widerstand R, die Höhe der Spannung U, der Batterie 100 und die Höhe der Vergleichsspannung Uz der Batterie 102 bestimmt wird.The inductance of the choke 50 is used to generate these current pulses J, which according to the method shown in FIG. 3 specified. basic circuit in the control device according to F ig; 1 is used. In Fig. 3, the choke 50, the inductance of which is denoted by L in the following, is connected to the negative terminal of a battery 100 which has a voltage U i. The other winding end of the choke is connected to the positive terminal of the battery 100 via a resistor R and a switch S. In parallel with the resistor R and the switch S is a battery 102 connected in series with a rectifier 101, the voltage UZ of which is used as a comparison voltage and is only slightly greater than the voltage U i. As long as the switch S is closed, a quiescent current Jo flows through the winding of the choke 50, which generates a strong magnetic flux in the iron core of the choke indicated at 50a. When the switch S is opened, there arises because of the magnetic energy present in the iron core 50 a of the choke Between the winding ends of the choke there is a counter voltage Eg which is significantly greater than the voltage U of the battery 100 that is now switched off and also greater than the voltage UZ of the battery 102, which is used as a comparison voltage. This counter-voltage results in a compensating current Ja , which lasts for a period of time t1 until the counter-voltage E, has dropped to a value at which it is smaller than the difference between the two battery voltages U, and UZ. When the switch S is opened , the equalizing current Ja must have the size of the quiescent current J, which has been flowing through the resistor R since then, and the following equation can therefore be derived for the duration t1 of the decaying equalizing current Ja: and calculate from this: From this equation it can be seen that in the basic circuit diagram according to FIG. 3 the equalizing current Yes can only flow as long as the sum of the counter voltage E, and the battery voltage U, is greater than the comparison voltage UZ, and that therefore the pulse length t1 of the equalizing current through the inductance L of the choke 50, the Resistance R, the level of the voltage U of the battery 100 and the level of the comparison voltage Uz of the battery 102 is determined.
Während beim Prinzipschaltbild nach F i g. 3 die Vergleichsspannung UZ von der mit dem Gleichrichter 101 in Reihe geschalteten Batterie 102 geliefert wird, wobei die Batterie parallel zu dem Widerstand R und dem Schalter S liegt, ist bei dem in F i g. 4 dargestellten Prinzipschaltbild eine Zenerdiode 103 zu der Reihenschaltung aus Widerstand R und Schalter S parallel angeordnet. Die Zenerdiode ist so in Sperrichtung gepolt, daß bei geschlossenem Schalter S kein Strom über die Zenerdiode fließen kann und diese, wie ihre in F i g. 5 dargestellte Kennlinie erkennen läßt, nur dann einen in Sperrichtung fließenden Strom durchläßt, wenn die an ihren Anschlußklemmen wirksame Spannung U" den bei Uk angedeuteten Durchbruchswert überschreitet. Der Wert dieser Durchbruchsspannung ist um etwa 20'°/o höher gewählt als die Spannung U, der den Magnetisierungsstrom bei geschlossenem Schalter S liefernden Batterie 100. Wenn der Schalter S geöffnet wird, entsteht wie bei dem Prinzipschaltbild nach F i g. 3 eine Gegenspannung E, an den Wicklungsenden der Drossel 50, die wesentlich größer als die Spannung U, ist und daher einen Ausgleichsstrom J" fließen läßt, der so lange anhält, wie die an der Zenerdiode 1.03 wirksame Summe aus den Spannungen E, und U, größer als die Durchbruchsspannung Uk der Zenerdiode ist. Beim Prinzipschaltbild nach F i g. 4 wirkt daher die Zenerdiode 103 wie die Reihenschaltung aus der Batterie 102 und dem Gleichrichter 101 gemäß dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 3. Die ze t liche Dauer t1 des über die Zenerdiode fließenden Ausgleichsstroms JU hat den in der obe:nstehenden Gleichung angegebenen Wert, wenn an Stelle der dort verwendeten Vergleichsspannung Uz der Wert der Durchbruchsspannung U,, der Ze.nerdiode eingesetzt wird.While in the basic circuit diagram according to FIG. 3 the comparison voltage UZ is supplied by the battery 102 connected in series with the rectifier 101, the battery being parallel to the resistor R and the switch S, is the case in FIG. 4, a Zener diode 103 is arranged in parallel with the series circuit of resistor R and switch S. The Zener diode is polarized in the reverse direction so that when the switch S is closed, no current can flow through the Zener diode. 5, only allows a current flowing in the reverse direction to pass if the voltage U "effective at its connection terminals exceeds the breakdown value indicated at Uk. The value of this breakdown voltage is selected to be around 20% higher than the voltage U, the battery 100, which supplies the magnetizing current when the switch S is closed. When the switch S is opened, a counter voltage E, which is substantially greater than the voltage U, is produced at the winding ends of the choke 50, as in the basic circuit diagram according to FIG therefore allows a compensating current J ″ to flow, which lasts as long as the sum effective at the Zener diode 1.03 of the voltages E 1 and U 1 is greater than the breakdown voltage Uk of the Zener diode. In the basic circuit diagram according to FIG. 4, the Zener diode 103 therefore acts like the series circuit comprising the battery 102 and the rectifier 101 according to the exemplary embodiment according to FIG. 3. The temporal duration t1 of the equalizing current JU flowing through the Zener diode has the value given in the above equation if the value of the breakdown voltage U ,, of the Zener diode is used instead of the reference voltage Uz used there.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. I ist an die Basis des Transistors 32 eine Zenerdiode 52 angeschlossen, die die gleiche Wirkung wie die Zenerdiode 103 im Prinzipschaltbild nach F i g. 4 hat, während die Zenerdiode 46 in Verbindung mit dem Widerstand 48 dafür sorgt, daß auch bei veränderlichen Werten der zwischen der Minusleitung 25 und der Plusleitung 26 wirksamen Batterie B, die in F i g. 3 und 4 mit UO bezeichnete Betriebsspannung erzeugt und auf einem gleichbleibenden Wert gehalten wird. Diese Betriebsspannung für die Drossel 50 entsteht nämlich als Spannungsabfall an der Zenerdiode 46. An Stelle des in den Prinzipschaltbildern nach F i g. 3 und 4 verwendeten Schalters S ist bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 der Transistor 31 verwendet, während die Zenerdiode 52 mit der Emitter-Basis-Strecke des Transistors 32 in Reihe geschaltet ist und diesen daher stromleitend macht, sobald über sie der in den Prinzipschaltbildern nach F i g. 3 und 4 mit J« bezeichnete Ausgleichsstrom fließt. Sobald der im Ruhezustand gesperrte Transistor 32 stromleitend wird, bringt er den seither stromleitenden, in seinem Schwingzustand befindlichen Transistor 33 in seinen Sperrzustand, wobei die seither über die Rückkopplungswicklung 57 aufrechterhaltene Schwingung abreißt. Dadurch kann die Sperrspannung US an dem zwischen Emitter und Basis des Leistungstransistors 34 liegenden Kondensator 71 nicht mehr aufrechterhalten werden, und der mit seiner Basis über den Widerstand 72 an der Minusleitung 25 liegende Leistungstransistor 34 wird stromleitend, so daß er über die Wicklungen 16 der Einspritzventile einen zum Abheben der Ventilkegel ausreichenden Stromimpuls J zu liefern vermag.In the embodiment according to FIG. A Zener diode 52 is connected to the base of the transistor 32, which has the same effect as the Zener diode 103 in the basic circuit diagram according to FIG. 4, while the Zener diode 46, in conjunction with the resistor 48, ensures that, even if the values of the battery B active between the negative line 25 and the positive line 26, which are shown in FIG. 3 and 4 with UO designated operating voltage is generated and kept at a constant value. This operating voltage for the choke 50 arises as a voltage drop across the Zener diode 46. Instead of that in the basic circuit diagrams according to FIG. 3 and 4 used switch S is in the embodiment of FIG. 1, the transistor 31 is used, while the Zener diode 52 is connected in series with the emitter-base path of the transistor 32 and therefore makes it conductive as soon as the circuit diagram shown in FIG. 3 and 4 with J «, the equalizing current flows. As soon as the transistor 32, which is blocked in the quiescent state, becomes conductive, it brings the transistor 33, which has been conductive since then and which is in its oscillating state, into its blocking state, the oscillation that has since been maintained via the feedback winding 57 breaking off. As a result, the reverse voltage US can no longer be maintained at the capacitor 71 lying between the emitter and base of the power transistor 34 , and the power transistor 34, which is connected to the negative line 25 with its base via the resistor 72, becomes conductive so that it can be connected to the windings 16 of the injection valves capable of supplying a current pulse J sufficient to lift the valve cone.
Damit der als Schalter S gemäß den Prinzipschaltbildern nach F i g. 3 und wirkende Transistor 31 in seinem stronfleitenden Zustand gehalten werden kann und dabei über den Widerstand 51 den Ruhestrom J, über die Drossel 50 zu führen vermag, ist er mit seiner Basis über die Leitung 85 und die hochohmigen Widerstände 84 und 83 an den Kollektor des Leistungstransistors 34 angeschlossen, der praktisch am Potential der Minusleitung 25 liegt, solange er sich in seinem Sperrzustand befindet. Während dieser Zeit vermag sich der Kondensator 44 nahezu auf die Höhe der zwischen der Plusleitung 26 und der Minusleitung 25 wirksamen Spannung aufzuladen.So that the switch S according to the basic circuit diagrams according to FIG. 3 and acting transistor 31 can be kept in its current-conducting state while being able to conduct the quiescent current J via the resistor 51 via the choke 50 , its base is connected to the collector of the via the line 85 and the high-resistance resistors 84 and 83 Power transistor 34 connected, which is practically at the potential of the negative line 25 as long as it is in its blocking state. During this time, the capacitor 44 can be charged almost to the level of the voltage effective between the positive line 26 and the negative line 25.
Sobald der Schaltarm durch den mit der Nockenwelle umlaufenden Steuernocken 41 in seine Schließstellung gebracht wird, bekommt die Basis des Transistors 31 ein um die Ladespannung U,. des Kondensators 44 gegenüber der Plusleitung 26 erhöhtes Potential, so daß der Transistor 31 vollständig gesperrt wird und den die Wicklung der Drossel 50 durchfließenden Strom J, unterbricht. Dadurch wird der Ausgleichsstrom J" ausgelöst und der Transistor 32 stromleitend gemacht. In der oben angegebenen Weise wird dann auch der Leistungstransistor 34 stromleitend und hebt die Ventilkegel 18 in den Einspritzventilen 11 bis 14 von ihren Sitzen ab.As soon as the switching arm is brought into its closed position by the control cam 41 rotating with the camshaft, the base of the transistor 31 receives a charging voltage U 1. of the capacitor 44 with respect to the positive line 26 increased potential, so that the transistor 31 is completely blocked and the current J flowing through the winding of the choke 50 interrupts. This triggers the equalizing current J ″ and makes the transistor 32 conductive. In the manner indicated above, the power transistor 34 also becomes conductive and lifts the valve cones 18 in the injection valves 11 to 14 from their seats.
Der Transistor 33 ist zur Erzielung rasch abfallender Impulsflanken der die Erregerwicklungen der Einspritzventile durchfließenden Ströme J als Oszillator geschaltet und erzeugt, solange der Transistor 32 gesperrt ist und daher keinen Kollektorstrom il führt, eine hochfrequente Schwingung, die über die Wicklung 60 dem Gleichrichter 70 zugeführt und dort gleichgerichtet wird. Die gleichgerichtete Schwingung ergibt am Kondensator 71 eine Sperrspannung US für den Leistungstransistor. Sobald beim Schließen des Schaltarms 42 der Transistor 33 durch den Transistor 32 gesperrt wird, reißen die vom Transistor 33 seither erzeugten Schwingungen ab, und die Sperrspannung U, an der Basis des Leistungstransistors 34 verschwindet, so daß der Leistungstransistor stromleitend werden und die Einspritzventile in ihre Offenstellung bringen kann. Sobald jedoch die an den Wicklungsenden der Drossel 50 induzierte Gegenspannung E; unter dem Einfluß des Ausgleichsstroms J" so weit abgesunken ist, daß die Summe aus E, und U,) nicht mehr größer als die Durchbruchsspannung Uk der Zenerdiode 52 ist, hört der Ausgleichsstrom J" auf. In diesem Zeitpunkt wird jedoch der Transistor 33 noch nicht sofort stromleitend. Es muß erst eine von der Größe des Kondensators 56 und der Größe des Widerstandes 55 abhängige, praktisch konstant bleibende Verzögerungszeit t2 vergehen, bis der Transistor 33 wieder stromleitend wird. Sobald dies der Fall ist, sperren die dann von ihm erzeugten, an der Wicklung 60 abgenommenen Schwingungsimpulse den Leistungstransistor 34, weil die bei ihrer Gleichrichtung am Kondensator 71 entstehende Sperrspannung US die Basis des Leistungstransistors positiver als seinen Emitter macht.The transistor 33 is connected as an oscillator to achieve rapidly falling pulse edges of the currents J flowing through the excitation windings of the injection valves and generates, as long as the transistor 32 is blocked and therefore does not carry a collector current il, a high-frequency oscillation which is fed to the rectifier 70 via the winding 60 and there is rectified. The rectified oscillation results in a reverse voltage US on the capacitor 71 for the power transistor. As soon as the transistor 33 is blocked by the transistor 32 when the switching arm 42 closes, the oscillations generated by the transistor 33 since then break off, and the blocking voltage U, at the base of the power transistor 34 disappears, so that the power transistor becomes conductive and the injection valves in their Open position can bring. However, as soon as the counter voltage E; has fallen so far under the influence of the equalizing current J "that the sum of E, and U,) is no longer greater than the breakdown voltage Uk of the Zener diode 52, the equalizing current J" ceases. At this point in time, however, the transistor 33 does not immediately conduct electricity. A practically constant delay time t2, which is dependent on the size of the capacitor 56 and the size of the resistor 55, must first pass before the transistor 33 becomes conductive again. As soon as this is the case, the oscillation pulses then generated by it and picked up at the winding 60 block the power transistor 34 because the reverse voltage US generated during rectification at the capacitor 71 makes the base of the power transistor more positive than its emitter.
Bei der seitherigen Betrachtungsweise ist unterstellt worden, daß die als Betriebsspannung für die Drossel zur Verfügung stehende Spannung U,) konstant ist. Wie jedoch das Schaubild nach F i g. 2 zeigt, muß dafür gesorgt werden, daß bei kleinem Öffnungswinkel a der Drosselklappe die öffnungszeit der Einspritzventile um so kürzer wird, je höher die Drehzahl der Brennkraftmaschine ansteigt. Der Wechselstromgenerator 90 liefert eine mit steigender Drehzahl wachsende Gleichspannung U", die in den Versorgungsstromkreis der Drossel 50 mit Hilfe des Transistors 30 derart eingeschaltet ist, daß sich eine Spannung U" ergibt, die sich als Differenzspannung zwischen einer an der Zenerdiode 46 abgenommenen, konstant bleibenden Spannung U1 und der zwischen dem Emitter und dem Kollektor des Transistors 30 auftretenden Spannung UJ einstellt. Der Transistor 30 wird nämlich durch die zwischen seiner Basis und seinem Kollektor eingeschaltete, mit der Drehzahl steigende Gleichspannung U" dauernd in einem solchen Betriebszustand gehalten, daß unabhängig von der Größe des über seine Emitter-Kollektor-Strecke fließenden Stromes die Emitter-Kollektor-Spannung Un einen Wert annimmt, der um einen praktisch konstant bleibenden Wert von etwa 0,3 V größer ist als die jeweilige drehzahlabhängige Gleichspannung U". Durch den mit dem Gaspedal 97 gekuppelten verstellbaren Abgriff 95 des Potentiometers 94 wird dabei sichergestellt, daß von der vom Wechselstromgenerator 90 gelieferten Wechselspannung ein um so kleinerer Teil gleichgerichtet und zwischen Basis und Kollektor des Transistors 30 wirksam wird, je weiter die Drosselklappe geöffnet und je höher demzufolge ihr Öffnungswinkel a ansteigt. So ergibt sich beispielsweise bei voll geöffneter Drosselklappe, daß am Potentiometer 94 praktisch keine Spannung abgenommen wird und die im Betriebsstromkreis. der Drossel 50 wirksame Emitter-Kollektor-Spannung Un einen kleinen, sich mit der Drehzahl nicht ändernden Wert hat und daher eine Einspritzmenge M eingestellt wird, die bei allen Drehzahlen praktisch gleich groß wird.In the previous approach it has been assumed that the voltage U,) available as the operating voltage for the choke is constant is. However, as the diagram according to FIG. 2 shows, care must be taken that with a small opening angle α of the throttle valve, the opening time of the injection valves the shorter, the higher the speed of the internal combustion engine increases. The alternator 90 supplies a DC voltage U "which increases with increasing speed and which is contained in the Supply circuit of the choke 50 switched on with the aid of the transistor 30 in this way is that a voltage U "results, which is the difference between a voltage at the Zener diode 46, which remains constant voltage U1 and that between the emitter and the collector of the transistor 30 occurring voltage UJ sets. The transistor 30 is namely by the between its base and its collector switched-on DC voltage U "which rises with the speed is continuously in such a voltage Operating condition kept that regardless of the size of its emitter-collector path flowing current, the emitter-collector voltage Un assumes a value around a practically constant value of about 0.3 V is greater than the respective speed-dependent DC voltage U ". By the adjustable Tap 95 of the potentiometer 94 ensures that from the alternator 90 supplied alternating voltage a smaller part rectified and between Base and collector of transistor 30 becomes effective the further the throttle valve open and the higher consequently their opening angle a increases. So it results, for example when the throttle valve is fully open, there is practically no voltage at the potentiometer 94 is removed and that in the operating circuit. the choke 50 effective emitter-collector voltage Un has a small value that does not change with the speed and therefore a Injection quantity M is set, which is practically the same at all speeds will.
Bei sehr kleinem Drosselklappenöffnungswinkel a dagegen wird die vom Wechselstromgenerator 90 gelieferte Spannung voll auf die Gleichrichter 99 gegeben. Dadurch entsteht eine zahlabhängige Gleichspannung U", die bereits bei Drehzahlen von etwa 750 U/min so groß ist, daß die Dauer t1 der Ausgleichsströme annähernd auf Null absinkt.In the case of a very small throttle valve opening angle a, on the other hand, the from Alternating current generator 90 applied voltage supplied to the rectifier 99 in full. This creates a number-dependent direct voltage U "that is already applied at speeds of about 750 rpm is so great that the duration t1 of the equalizing currents is approximately drops to zero.
Während bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 dafür gesorgt werden muß, daß die als Betriebsspannung für die Drossel 50 verwendete Spannung Ui einen vom Ladezustand der Batterie B unabhängigen Wert beibehält, und während in diesem Fall eine bei unverändertem Betriebszustand der Brennkraftmaschine konstant bleibende öffnungsdauer t, nur dann gewährleistet ist, wenn die beiden Zenerdioden 46 und 52 auf einer gleichbleibenden Temperatur gehalten werden, ist beim Ausführungsbeispiel nach F i g. 6 eine Schaltung verwendet, die es ermöglicht, die als Betriebsspannung für die Drossel dienende Spannung U1 zugleich auch als Vergleichsspannung zu verwenden. Soweit die Steuereinrichtung nach F i g. 6 gleiche Schaltelemente wie die Steuereinrichtung nach F i g. 1 enthält, sind diese mit gleichem Bezugszeichen versehen. Während beim zweiten Ausführungsbeispiel der an die Magnetisierungswicklungen der Einspritzventile angeschlossene Leistungstransistor 34 in gleicher Weise wie beim Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 von einem als Oszillator geschalteten Transistor 33 gesteuert wird, ist der zur Steuerung des Transistors 33 verwendete Schaltungsteil abweichend von F i g. 1 aufgebaut. Dieser Teil enthält nämlich drei Transistoren 110, 120 und 130, von denen zwar der Transistor 110 ebenso wie der Transistor 32 nach F i g. 1 mit seinem Kollektor sowohl an die zur Basis des Transistors 33 führende Rückkopplungswicklung 57 als auch an einen Widerstand 55 angeschlossen ist, der mit seinem anderen Ende an der Minusleitung 25 liegt, während sein Emitter unmittelbar an die Plusleitung 26 angeschlossen ist. Abweichend von der Schaltung nach F i g. 1 liegt zwischen der Basis des Transistors 110 und dem über einen Widerstand 111 an die Plusleitung 26 angeschlossenen Kollektor des Transistors 120 ein Zeitglied, das aus einem Kondensator 112 und einem diesem parallel geschalteten Widerstand 113 gebildet wird. Während der Transistor 110 und der Transistor 130 vom p-n-p-Typ sind, gehört der Transistor 120 zum Typ der n-p-n-Transistoren. Er ist mit seinem Emitter in Reihe mit dem Emitter des Transistors 130 geschaltet. Die Emitter beider Transistoren liegen am Verbindungspunkt P zweier Widerstände 121 und 122, die etwa gleich groß und zwischen die Plusleitung 26 und die Minusleitung 25 derart eingeschaltet sind, daß am Widerstand 121 eine vom Verbindungspunkt P zur Minusleitung hin positive Teilspannung Ui entsteht.While in the embodiment of FIG. 1 it must be ensured that the voltage Ui used as the operating voltage for the throttle 50 maintains a value independent of the state of charge of the battery B, and while in this case an opening duration t that remains constant with the operating state of the internal combustion engine unchanged is only guaranteed if the two Zener diodes 46 and 52 are kept at a constant temperature, is in the embodiment according to FIG. 6 uses a circuit which makes it possible to use the voltage U1 serving as the operating voltage for the choke at the same time as a comparison voltage. As far as the control device according to FIG. 6 the same switching elements as the control device according to FIG. 1 contains, these are provided with the same reference numerals. While in the second exemplary embodiment the power transistor 34 connected to the magnetization windings of the injection valves in the same way as in the exemplary embodiment according to FIG. 1 is controlled by a transistor 33 connected as an oscillator, the circuit part used to control the transistor 33 differs from FIG. 1 built. This part contains three transistors 110, 120 and 130, of which transistor 110 as well as transistor 32 according to FIG. 1 is connected with its collector both to the feedback winding 57 leading to the base of the transistor 33 and to a resistor 55, the other end of which is connected to the negative line 25, while its emitter is connected directly to the positive line 26. Notwithstanding the circuit according to FIG. 1, between the base of the transistor 110 and the collector of the transistor 120 connected to the positive line 26 via a resistor 111, there is a timing element which is formed from a capacitor 112 and a resistor 113 connected in parallel with it. While the transistor 110 and the transistor 130 are of the pnp type, the transistor 120 belongs to the type of npn transistors. Its emitter is connected in series with the emitter of transistor 130 . The emitters of both transistors are at the connection point P of two resistors 121 and 122, which are approximately the same size and are connected between the positive line 26 and the negative line 25 in such a way that a partial voltage Ui, which is positive from the connection point P to the negative line, arises at the resistor 121.
Der wesentliche Unterschied gegenüber dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 besteht jedoch darin, daß dort die Induktivität der Drosselwicklung 50 zur Bestimmung der jeweiligen Impulsdauer 1l verwendet wird, wohingegen beim Ausführungsbeispiel nach F i g. 6 die Induktivität der Primärwicklung 125 eines Transformators verwendet ist, der auf einem bei 126 angedeuteten Eisenkern eine Sekundärwicklung 127 trägt. Das eine Wicklungsende der Primärwicklung 125 ist an eine bei c angedeutete Klemme angeschlossen, der eine zweite Klemme d gegenüberliegt. Die Klemme d ist unmittelbar an die Minusleitung 25 angeschlossen. Zwischen diesen beiden Klemmen c und d kann der in F i g. 1 dargestellte Wechselstromgenerator 90 eingeschaltet werden, und zwar derart, daß die Ausgangsklemme a mit der Klemme c und die Ausgangsklemme b des an den Generator angeschlossenen Gleichrichters mit der Klemme d verbunden ist.The main difference compared to the embodiment according to F i g. 1, however, is that there the inductance of the choke winding 50 is used to determine the respective pulse duration 1l, whereas in the exemplary embodiment according to FIG. 6 uses the inductance of the primary winding 125 of a transformer which carries a secondary winding 127 on an iron core indicated at 126. One winding end of the primary winding 125 is connected to a terminal indicated at c connected, which is opposite a second terminal d. Terminal d is immediate connected to the negative line 25. Between these two terminals c and d can the in F i g. 1 shown alternator 90 are turned on, and in such a way that the output terminal a with the terminal c and the output terminal b of the rectifier connected to the generator is connected to terminal d.
Die Basis des als Schalter wirkenden Transistors 130 ist über einen Kondensator 136 von etwa 0,1 #tF an den feststehenden Kontakt 135 angeschlossen, der mit einem beweglichen Schaltarm 134 und einem mit der Nockenwelle der Brennkraftmaschine umlaufenden Steuernocken 141 zusammenarbeitet und über einen Widerstand 142 an den Verbindungspunkt P der Spannungsteilerwiderstände 121 und 122 angeschlossen ist. Zwischen der Basis des Transistors 130 und der Basis des Transistors 120 ist ein Kopplungswiderstand 143 angeordnet.The base of the transistor 130 acting as a switch is via a Capacitor 136 of about 0.1 #tF connected to fixed contact 135, the one with a movable switching arm 134 and one with the camshaft of the internal combustion engine rotating control cam 141 cooperates and via a resistor 142 to the Connection point P of the voltage divider resistors 121 and 122 is connected. Between the base of transistor 130 and the base of transistor 120 is a Coupling resistor 143 arranged.
Zur Erklärung der Wirkungsweise der Steuereinrichtung nach F i g. 6 wird zunächst auf die Prinzipschaltbilder nach F i g. 7 und 8 verwiesen.To explain the mode of operation of the control device according to FIG. 6 is first referred to the basic circuit diagrams according to FIG. 7 and 8 referenced.
Die F i g. 7 schließt unmittelbar an das Prinzipschaltbild nach F i g. 4 an, weist jedoch den Unterschied auf, daß an Stelle des Schalters S nach F i g. 4 ein Transistor verwendet ist, der in Anlehnung an das Schaltbild nach F i g. 6 das Bezugszeichen 130 hat. Dieser Transistor liegt mit seinem Emitter an dem mit P' bezeichneten Verbindungspunkt zweier Batterien 131 und 132. Von diesen hat die Batterie 131 eine bei Ui angedeutete Spannung und liegt mit ihrer negativen Klemme an einem Wicklungsende der Primärwicklung 125 des Transformators, während das andere Wicklungsende über einen Widerstand 133 an den Kollektor des Transistors 130 angeschlossen ist. Der Widerstand 133 entspricht dem in den Prinzipschaltbildern F i g. 3 und 4 mit R bezeichneten Widerstand, der die Größe des durch die Primärwicklung 125 fließenden Magnetisierungsstroms Jo bestimmt, solange der Transistor 130 stromleitend ist. Zur Sperrung des Transistors 130 ist ein Schalter vorgesehen, dessen Schaltarm 134 an die positive Klemme der Batterie 132 mit der Spannung UZ angeschlossen ist und mit einem Festkontakt 135 zusammenarbeitet. Der Schaltarm 134 kann durch einen in F i g. 6 bei 141 angedeuteten Steuernocken, der in gleicher Weise wie der Steuernocken 41 des Ausführungsbeispiels nach F i g. 1 mit der Nockenwelle der Brennkraftmaschine gekuppelt ist, periodisch in seine Schließstellung gebracht werden, bei der er die Basis des Transistors 130 über einen Kondensator 136 an die Plusklemme der Batterie 132 anschließt. Dadurch erhält die Basis ein gegenüber dem Emitter des Transistors 130 stark positives Potential; der Transistor kann dann über seine Emitter-Kollektor-Strecke keinen Strom mehr führen und unterbricht dadurch den seither aufrechterhaltenen Magnetisierungsstrom J, in der Primärwicklung 125. In der Sekundärwicklung 127 des Transformators entsteht dann eine Gegenspannung E, und verursacht einen Ausgleichsstrom Ja, der so lange fließt, wie die Gegenspannung E, größer als die Spannung UZ einer bei 128 angedeuteten Batterie ist. An dem in Reihe mit einem Gleichrichter129 zwischen die Plusklemme der Batterie 128 und die Sekundärwicklung 127 eingeschalteten Widerstand 137 erzeugt der Ausgleichsstrom J" eine Steuerspannung Uf, die dazu verwendet werden kann, die in F i g. 6 angedeuteten Transistoren 33 und 34 zu steuern. Wie bereits bei den Prinzipschaltbildem nach F i g. 3 und 4 dargelegt wurde, hat der Ausgleichsstrom J« eine ganz bestimmte, durch die Größe der Spannung L11 der Batterie 131, des Widerstandes 133 und der Induktivität der Primärwicklung 125 sowie die Größe der Vergleichsspannung UZ der Batterie 128 festgelegte Impulslänge t1. In F i g. 8 ist dargestellt, wie die Schaltung nach F i g. 7 abgeändert werden kann, damit sich die in F i g. 6 dargestellte Steuereinrichtung ergibt. Dort ist an Stelle des in F i g. 7 vorgesehenen Gleichrichters 129 die Basis-Emifter-Strecke eines n-p-n-Transistors verwendet, der inübereinstimmung mit F i g. 6 das Bezugszeichen 120 trägt, während als Vergleichsspannung gleichzeitig die am Widerstand 121 abgegriffene Teilspannung U1 der Batterie B verwendet ist. Der beim Schließen des Schaltarms 134 in seinen Sperrzustand gelangende Transistor 130 unterbricht in gleicher Weise, wie beim Prinzipschaltbild nach F i g. 7 angedeutet, den in der Primärwicklung 125 fließenden Magnetisierungsstrom und erzeugt dadurch in der Sekundärwicklung 127 eine Gegenspannung E, die den bei J" angedeuteten Ausgleichsstrom zur Folge hat. Dieser muß über die Basis-Emitter-Strecke des Transistors 120 fließen und macht diesen stark stromleitend, so daß über dessen Kollektorwiderstand 111 ein starker Strom zu fließen vermag, weil der Widerstand 111 an die am Widerstand 122 abfallende Teilspannung Uz der Batterie B angeschlossen ist.The F i g. 7 immediately follows on from the basic circuit diagram according to FIG. 4, but has the difference that instead of the switch S according to FIG. 4, a transistor is used which, based on the circuit diagram according to FIG. 6 has the reference number 130 . This transistor has its emitter at the connection point marked P 'between two batteries 131 and 132. Of these, the battery 131 has a voltage indicated at Ui and its negative terminal is at one end of the primary winding 125 of the transformer, while the other end of the winding is above a resistor 133 is connected to the collector of transistor 130. The resistor 133 corresponds to that in the basic circuit diagrams F i g. 3 and 4 with R denoted resistor, which determines the magnitude of the magnetizing current Jo flowing through the primary winding 125 as long as the transistor 130 is conductive. To block the transistor 130, a switch is provided, the switching arm 134 of which is connected to the positive terminal of the battery 132 with the voltage UZ and cooperates with a fixed contact 135. The switching arm 134 can by a in F i g. 6 at 141 indicated control cam, which in the same way as the control cam 41 of the embodiment according to FIG. 1 is coupled to the camshaft of the internal combustion engine, periodically brought into its closed position, in which it connects the base of the transistor 130 via a capacitor 136 to the positive terminal of the battery 132. As a result, the base receives a potential that is strongly positive with respect to the emitter of transistor 130; the transistor can then no longer conduct any current via its emitter-collector path and thereby interrupts the magnetizing current J, which has been maintained since then, in the primary winding 125. A counter voltage E then arises in the secondary winding 127 of the transformer and causes a compensating current Ja, which lasts for so long flows, like the counter voltage E, is greater than the voltage UZ of a battery indicated at 128. At the resistor 137 connected in series with a rectifier 129 between the positive terminal of the battery 128 and the secondary winding 127, the equalizing current J ″ generates a control voltage Uf which can be used to control the transistors 33 and 34 indicated in FIG. As has already been shown in the basic circuit diagrams according to FIGS. 3 and 4, the compensating current J «has a very specific value, due to the size of the voltage L11 of the battery 131, the resistor 133 and the inductance of the primary winding 125 and the size of the comparison voltage UZ of the battery 128. Fig. 8 shows how the circuit according to Fig. 7 can be modified so that the control device shown in Fig. 6 results The rectifier 129 provided in FIG. 7 uses the base-emifter path of an npn transistor which, in accordance with FIG The partial voltage U1 of the battery B tapped at the resistor 121 is currently used. The transistor 130, which enters its blocking state when the switching arm 134 is closed, interrupts in the same way as in the basic circuit diagram according to FIG. 7 indicated, the magnetizing current flowing in the primary winding 125 and thereby generates an opposing voltage E in the secondary winding 127, which results in the equalizing current indicated at J ". This must flow through the base-emitter path of the transistor 120 and makes it highly conductive so that a strong current can flow through its collector resistor 111 because the resistor 111 is connected to the partial voltage Uz of the battery B which is dropped across the resistor 122.
Der besondere Vorteil bei der Prinzipschaltung nach F i g. 8 besteht darin, daß selbst bei starken Änderungen der Spannung der Batterie B und daher der als Betriebsspannung für die Induktivität der Primärwicklung 125 wirksamen Teilspannung U1 die jeweils einsetzenden Ausgleichsströme 4 und die von diesen ausgelösten Stromimpulse J zum Öffnen der Ventile eine konstante Dauer t1 haben und daher die jeweils eingestellten Kraftstoffmengen unverändert beibehalten werden, solange sich die zugehörigen Betriebszustände der Brennkraftmaschine nicht ändern. Dadurch werden auch bei langer Betriebszeit der Einspritzanlage die für die einzelnen Betriebszustände eingestellten Kraftstoffmengen genau eingehalten; ohne daß besondere Stabilisierungsmaßnahmen vorgesehen werden müssen. Ein weiterer großer Vorteil ergibt sich durch die Verwendung des als Oszillator geschalteten Transistors 33, weil in diesem Fall der Steuerstromkreis für den Leistungstransistor 34 galvanisch getrennt werden kann und die bei hohen Betriebstemperaturen sich einstellende Eigenleitfähigkeit des Leistungstransistors dadurch unterbunden werden kann, daß zur Sperrung des Leistungstransistors an seine Basis ein gegenüber seinem Emitter positives, durch Gleichrichtung der vom Oszillatortransistor 33 gelieferten Schwingungen erzeugtes Potential angelegt werden kann, sofern der Leistungstransistor vom p-n-p-Typ ist. Bei einem n-p-n-Leistungstransistor kann man unter Verwendung der gleichen Schaltung lediglich durch Umpolen des Gleichrichters ein negatives Sperrpotential an der Basis des Leistungstransistors erzeugen. In beiden Fällen wird der Vorteil erzielt, daß auch bei hohen Betriebstemperaturen eine zuverlässige Umsteuerung des Leistungstransistors aus seinem stromleitenden in seinen Sperrzustand sichergestellt wird.The particular advantage of the basic circuit according to FIG. 8 consists in that even with large changes in the voltage of the battery B and therefore the as the operating voltage for the inductance of the primary winding 125 effective partial voltage U1 shows the compensating currents 4 that occur in each case and the current pulses triggered by them J have a constant duration t1 to open the valves and therefore the set duration Fuel quantities are retained unchanged as long as the associated operating states of the internal combustion engine do not change. This means that even with long operating times of the injection system, the fuel quantities set for the individual operating states adhered to exactly; without special stabilization measures being provided have to. Another big advantage is the use of the as an oscillator switched transistor 33, because in this case the control circuit for the power transistor 34 can be galvanically isolated and that which occurs at high operating temperatures Intrinsic conductivity of the power transistor can be prevented in that to block the power transistor to its base and to its emitter positive, by rectifying the oscillations supplied by the oscillator transistor 33 generated potential can be applied, provided that the power transistor of the p-n-p type is. In the case of an n-p-n power transistor, one can use the same Switching a negative blocking potential only by reversing the polarity of the rectifier generate at the base of the power transistor. Either way, there will be the advantage achieved that even at high operating temperatures a reliable reversal of the Power transistor ensured from its current-conducting to its blocking state will.
Ein weiterer Vorteil der beschriebenen Steuergeräte besteht in der durch die RC-Glieder 55/56 bzw. 112/ 113 erzielten, sich an die Dauer t1 der Ausgleichsströme anschließenden Impulsverlängerung t.. Die Einspritzventile öffnen nämlich nicht im gleichen Zeitpunkt, in dem die öffnungsimpulsströme J einsetzen, sondern mit einer Verzögerung von etwa 0,5 m/sec und mehr, da in den Eisenteilen der Ventile zunächst erst das zum Abheben der Ventilkegel 18 erforderliche Magnetfeld aufgebaut werden muß. Beim Schließvorgang tritt ebenfalls eine Verzögerung ein, die jedoch im allgemeinen nur etwa halb so groß ist wie die Öffnungsverzögerung. Dies würde zur Folge haben, daß bei kleinen Einspritzmengen, für die eine Öffnungszeit der Ventile von weniger als 1 m/sec erforderlich ist, die Anpassung der eingespritzten Kraftstoffmenge an den tatsächlichen Kraftstoffbedarf nicht mehr mit der notwendigen Genauigkeit durchgeführt werden könnte.Another advantage of the control units described is the pulse lengthening t achieved by the RC elements 55/56 and 112/113, following the duration t1 of the equalizing currents start, but with a delay of about 0.5 m / sec and more, since the magnetic field required to lift the valve cone 18 must first be built up in the iron parts of the valves. There is also a delay in the closing process, but this is generally only about half as great as the opening delay. The consequence of this would be that in the case of small injection quantities for which an opening time of the valves of less than 1 m / sec is required, the adaptation of the injected fuel quantity to the actual fuel requirement could no longer be carried out with the necessary accuracy.
Bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen ist die durch die RC-Glieder eintretende Impulsverlängerung t. so gewählt, daß sie wenigstens annähernd der Differenz zwischen der größeren öffnungsverzögerung und der kleineren Schließverzögerung entspricht. Dadurch wird auch bei Leerlaufbetrieb eine ausreichend genaue Anpassung der zur Einspritzung gelangenden Kraftstoffmengen an den in F i g. 2 dargestellten Kraftstoffbedarf sichergestellt, ohne daß hierfür in den Regelvorgang durch zusätzliche Mittel eingegriffen zu werden braucht.In the exemplary embodiments described, it is through the RC elements occurring pulse lengthening t. chosen so that they are at least approximately the difference between the larger opening delay and the smaller closing delay. As a result, a sufficiently precise adjustment of the for injection amounts of fuel reaching the in F i g. 2 shown Fuel requirement ensured without this in the control process by additional Means to be intervened.
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| DE1173727B true DE1173727B (en) | 1964-07-09 |
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| DE (1) | DE1173727B (en) |
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