DE1138281B

DE1138281B - Injection system for internal combustion engines, in particular for motor vehicles

Info

Publication number: DE1138281B
Application number: DEB59743A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Dr Richard Zechnall; Dipl-Phys Dr Heinrich Knapp
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1957-09-14
Filing date: 1957-09-14
Publication date: 1962-10-18

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, the 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 vorgeschlagen, die Druckänderungen beim Betrieb einer Brennkraftmaschine dadurch zur Erzeugung von elektrischen Steuerspannungen auszunutzen, daß in der Regeleinrichtung der Einspritzanlage eine quer zum Magnetfeld einer Wechselstromspule verstellbare, am beweglichen Teil (Membran) einer Druckdose befestigte Tauchspule und ein an diese angeschlossener Gleichrichter vorgesehen sind.It is therefore proposed according to the invention, the pressure changes during the operation of an internal combustion engine, this leads to the generation of electrical control voltages take advantage of the fact that in the control device of the injection system a transverse to the magnetic field an alternating current coil adjustable on the moving part (membrane) of a pressure cell attached plunger coil and a rectifier connected to this provided are.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.An exemplary embodiment of the invention is shown in the drawing.

Die schematisch dargestellte Einspritzanlage ist zum Betrieb einer nicht gezeichneten Brennkraftmaschine bestimmt und enthält ein elektromagnetisches Einspritzventil V, 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 DüseS gedrückt und kann von diesem abgehoben werden, wenn in der Magnetisierungswicklung W des Einspritzventils ein ausreichender, in der Zeichnung mit J 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 C Brennkraftmaschine eingespritzte Kraftstoffmenge bestimmt.The injection system shown schematically is intended for the operation of an internal combustion engine, not shown, and contains an electromagnetic injection valve V, the spray nozzle S of which protrudes into the intake pipe of the internal combustion engine. In the idle state of the injection valve, its nozzle is closed by the valve cone indicated by K in the drawing. The valve cone is pressed against its seat on the nozzle S by a closing spring (not shown) and can be lifted from it if a sufficient current, indicated in the drawing with J, flows in the magnetization winding W of the injection valve, from a battery B of approximately 12 V. is delivered. The fuel to be injected is fed to the valve under constant pressure by a feed pump (not shown) via a pipe L. In the operating circuit of the magnetizing winding W there is a transistor 10 which is controlled by an electrical control device, described in more detail below, which determines the opening time and thus the amount of fuel injected into the C internal combustion engine by the injection valve.

Die Regeleinrichtung enthält zwei Transistoren 11 und 12. Die Basis des Transistors 11 ist über einen Gleichrichter 13 und einen diesem vorgeschalteten Koppel-Kondensator 14 von etwa 0,1 J 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 von Kondensator 14 und Gleichrichter 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 connected via a rectifier 13 and an upstream coupling capacitor 14 of about 0.1 J to the movable switching arm 15 of a switch whose normally open contact 16 is connected to the negative line 17 of the Control device is connected, which leads to the negative terminal of battery B. The switching arm 15 is actuated by a cam 20 which is coupled to the internal combustion engine. A resistor 22 leads from the switching arm 15 to the positive line, labeled 21, which is connected to the positive terminal of the battery B. Together with a resistor 23 also connected to the positive line 21, the other end of which is at the junction of capacitor 14 and rectifier 13 , it forms the discharge circuit for coupling capacitor 14 and is dimensioned so that it is discharged even at the highest engine speeds before the switching arm 15 is placed against its normally open contact 16 by the cam 20.

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 stroraleitend 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 Kondensator 33 und einem parallel geschalteten Widerstand 34, die beide mit ihren anderen Enden an die Minusleitung 17 angeschlossen sind.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 active 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 capacitor 33 and a resistor 34 connected in parallel, both of which are connected at their other ends to the negative line 17 .

Der Kondensator 33 und der Widerstand 34 sind über einen Gleichrichter 35 mit einer der beiden Aus-E' Crangsklemmen eines bei 36 angedeuteten Verstärkers verbunden, dessen andere Ausgangsklemme an die Minusleitung 17 angeschlossen ist. Die Einganisseite des Verstärkers ist über eine nicht näher bezeichnete Leitung mit einer rechteckförmig gewickelten, mehrere Windungen umfassende Tauchspule 37 verbunden. Diese sitzt an einer Führungsstange 38, die auf der beweglichen Membran 39 einer an die Ansaugleitung der Brennkraftmaschine angeschlossenen Druckdose 40 sitzt. Mit Hilfe dieser Druckdose kann die Tauchspule 37 quer zu den Kraftlinien eines Eisenkems 41, der eine an eine nicht dargestellte Wechselstromquelle erhöhter Frequenz anschließbare Erregerspule 42 trägt, derart verstellt werden, daß die Tauchspule bei großem Unterdruck annähernd den gesamten Kraftlinienfluß umfaßt und dann eine große Steuerspannung für den Verstärker 36 liefert. Bei niedrigem Unterdruck befindet sie sich dagegen in der dargestellten Lage, bei welcher sie nur von einem sehr geringen Teil der Kraftlinien durchsetzt wird und dann nur eine kleine Steuerspannung abgibt.The capacitor 33 and the resistor 34 are connected via a rectifier 35 to one of the two Aus-E 'Crang terminals of an amplifier indicated at 36, the other output terminal of which is connected to the negative line 17 . The input side of the amplifier is connected to a plunger coil 37 , wound in a rectangular shape and comprising several turns, via a line not designated in any more detail. This sits on a guide rod 38, which sits on the movable membrane 39 of a pressure cell 40 connected to the intake line of the internal combustion engine. With the help of this pressure cell, the plunger coil 37 can be adjusted transversely to the lines of force of an iron core 41, which carries an exciter coil 42 that can be connected to an alternating current source of increased frequency, not shown, so that the plunger coil almost covers the entire flux of force lines and then a large control voltage when the pressure is high for the amplifier 36 supplies. At low negative pressure, on the other hand, it is in the position shown, in which it is penetrated by only a very small part of the lines of force and then only emits a small control voltage.

Die beschriebene Anlage wirkt folgendermaßen: Sooft der bewegliche Schaltarin 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 11 aus seinem Sperrzustand in den stromleitenden Zustand gesteuert wird. Sein über den Widerstand 34 und den Widerstand 30 einsetzender Kollektorstrom bewirkt, daß der seither stromleitende Transistor 12 gesperrt wird, weil der am Widerstand 34 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 Zeitgliedes über den parallel liegenden Widerstand 26 so weit entladen hat, daß 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.The system described works as follows: Whenever the movable switchboard is pressed by the cam 20 against the normally open contact 16 , a charging current surge for the capacitor 14 from the positive terminal of the battery to the negative terminal can be generated via the resistor 45 connected to the base of the transistor 11 and the rectifier 13 flow, by which the transistor 11 is controlled from its blocking state into the current-conducting state. Its collector current, which occurs through resistor 34 and resistor 30 , causes transistor 12, which has been conducting current since then, to be blocked because the voltage drop across resistor 34 together with the charging voltage across capacitor 25 brings the base of transistor 12 to such a high positive potential that control current can no longer flow from the emitter to the base of the transistor 12. This blocking state of the transistor 12 continues until the capacitor 25 of the timing element has discharged through the parallel resistor 26 to such an extent that the base potential of the transistor 12 has dropped to the same level as the emitter potential. The collector current starting in transistor 12 then generates a voltage drop at its load resistor 29 , through which the base of transistor 11 is given a strongly positive control voltage via resistor 28 , which abruptly switches transistor 11 , which is biased at the emitter via resistors 46 and 47, into its blocking state able to lead back.

Am Kollektor des Transistors 12 entsteht bei dieser Kippschwingung eine rechteckförrnige Steuerspannung für den im Stromkreis des Einspritzventils liegenden Transistor 10. Dieser wird daher beim Schließen des Schaltanns 15 leitend und vermag einen Stromimpuls durch die Magnetisierungswicklung B zu führen, dessen Dauer die Öffnungszeit des Einspritzventils bestimmt. Sobald der Transistor 12 wieder in stromleitenden Zutand 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, a square-wave control voltage for the transistor 10 in the circuit of the injection valve is generated at this breakover oscillation. This therefore becomes conductive when the switch 15 is closed and is able to carry a current pulse through the magnetizing winding B, the duration of which determines the opening time of the injection valve. As soon as the transistor 12 tilts back into conductive 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 kleiner, je tiefer die Tauchspule in das Magnetfeld eintaucht und je höher demzufolge die am Widerstand 34 entstehende, vom Verstärker 36 gelieferte Gleichspannung ist. Diese Gleichspannung ist nämlich so gepolt, daß sie der Batteriespannung entgegenwirkt und bei stromleitendem Transistor 12 nur eine niedrige Ladespannung für den Kondensator 25 ergibt. Dies hat jedoch zur Folge, daß die für die Entladung dieses Kondensators erforderliche Zeit und damit die Impulsdauer um so kürzer werden, je größer die am Widerstand 34 entstehende Gleichspannung wird.The duration of these pulses is the shorter, the deeper the plunger coil is immersed in the magnetic field and the higher the DC voltage that is generated at the resistor 34 and supplied by the amplifier 36. This direct voltage is polarized in such a way that it counteracts the battery voltage and results in only a low charging voltage for the capacitor 25 when the transistor 12 is conductive. However, the consequence of this is that the time required for the discharge of this capacitor and thus the pulse duration become shorter, the greater the direct voltage generated at resistor 34.

Der besondere Vorteil der beschriebenen Anordnung besteht darin, daß sie keine dem Verschleiß unterworfenen Teile aufweist und zur Verstellung der Tauchspule bereits sehr geringe Membrankräfte ausreichen.The particular advantage of the arrangement described is that it has no parts subject to wear and tear and for adjusting the moving coil even very low membrane forces are sufficient.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Injection system for internal combustion engines, in particular of motor vehicles, with at least one electromagnetic injection valve, the opening time of which is determined by an electrical control device which has at least one transistor that influences the operating current of the injection valve and in which (control device) the bulge of a responding to the air pressure Pressurized cell is used to generate electrical control voltages, characterized in that - in order to avoid friction subject electrical control parts, such. B. displacement resistors - a plunger coil (37) is attached to the movable part (39) of the pressure cell (40), which (when the pressure cell 40 is moved) is adjusted transversely to the magnetic field of an alternating current coil (42) and is connected to a rectifier (35) .

2. Injection system according to claim 1 with an electronic tilting device consisting of at least two transistors, the tilting frequency of which is determined by a timing element consisting of a capacitor and a resistor connected in parallel, characterized in that the alternating voltages generated by the moving coil (37) by means of a high-frequency amplifier (36) , on the output side of which the aforementioned rectifier (35) is located, with a resistor (34) and a resistor (34) between the connecting line leading from the rectifier (35) to the timing element (25, 26) and the input line of the amplifier (36) a capacitor (33) lying parallel to it is switched on. Publications considered: SAE Journal, April 1957, pp. 26-29.