DE2006061A1 - Steuereinrichtung fur eine Benzinein Spritzanlage mit im Leerlauf wirksamer, elektronischer Spritzdauer Einstellung - Google Patents

Description

17.12.1969 Lr/3t .

Anlage zur
Patentanmeldung

EOB ER T B 0 S.O H GMBH, Stuttgart W, Breitscheidstraße 4

Steuereinrichtung für eine Benzineinspritzanlage mit im Leerlauf wirksamer, elektronischer Spritzdauer-Einstellung .

Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung zum Betrieb der mindestens ein elektromagnetisches Einspritzventil umfassenden Einspritzanlage einer Brennkraftmaschine, mit einem einen Eingangstransistor und einen Ausgangstransistor enthaltenden, monostabilen Multivibrator zur Erzeugung von rechteckförmigen, die Öffnungsdauer des Einspritzventils bestimmenden Schaltimpulsen, deren jeweilige Dauer durch eine Steuerspannung drehzahlabhängig veränderbar-, ist. Diese Steuerspannung -kann eine im Takt der Schaltimpulse periodisch sich ändernde Kurvenform haben und derart an einem der beiden Multivibrator-Transistoren - vorzugsweise an der Basis des Eingangstrans-

ft _

istors - zur 7/irkung kommen, daß der dann vorherrschende Augen-

^>: — 2 —

109834/0850

Robort Bosch GmbH R. 9745 Lr/3t

Stuttgart

blicks'.vert denjenigen Zeitpunkt bestimmt, in weichern dor Multivibrator aus seiner instabilen Kipplage in seine stabile Ruhelage zurückkehrt und den seither laufenden ochaltimpuls beendet.

In Einspritzanlagen dieser Art erfolgt die Zumessung des für jeden nachfolgenden Arbeitstakt in einen Zylinder der Brennkraftmaschine gelangenden Kraftstoffs durch die jeweilige Öffnungsdauer des diesem Zylinder zugeordneten Einspritzventils, dem der Kraftstoff unter praktisch konstantem Druck zugeführt wird. Zur Veränderung der Dauer der Schaltimpulse enthält der Rückkoppiungskreis des monostabilen Multivibrators einen elektrischen Energiespeicher, bestehend aus einer Eisendrossel, deren Größe durch den im Ansaugrohr hinter der Drosselklappe herrschenden Druck verstellt wird. Zusätzliche drehzahlabhängige Korrekturen der Impulsdauer, kann man bei sonst unveränderten Rückkopplungsbedingungen mit Hilfe der vorher erwähnten Steuerspannung erzielen. Vor allem bei hochtourigen Brennkraftmaschinen kann es notwendig werden, trotz gleicher Bauweise an jeder einzelnen Maschine die Einspritzmenge für den Leerlauf einzustellen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einstelleinrichtung zu schaffen, welche es ohne Beeinflussung der für die übrigen Betriebszuatände (Vollast, Teillast, Drehzahl, Luft- und Motortemperatur, Kaltstart usw.) voreingestellten Einspritzungen möglich macht, die Leerlaufeinspritzmenge von einem Normal- oder Mittelwert ausgehend zu ver-. größern oder zu verkleinern.

Dies läßt sich erfindungsgemäß dadurch erreichen, daß ein mit der Drosselklappe gekuppelter, nur in der Leerlaufsteilung der Drosselklappe geschlossener Schalter vorgesehen und daß an den einseitig an einer Betriebsstromzuleitung der Steuereinrichtung liegenden Schalter ein Ende eines an seinem anderen Ende mit

109834/0850

llobcrt Bosch GmI)II R. 9743 Lr/St

Stuttgart

der zweiten Betriebsstromzuleitung verbundenen Potentiometers angeschlossen ist und daß der verstellbare Abgriff des Potentiometers - vorzugsweise über einen Widerstand - mit einem die Basisvorspannung des Eingangstransistors eingebenden Spannungsteiler vex'bundön ist. Vorteilhaft-kann zwischen dem Potentiometer und dem Schalter eine in Durchlaßrichtung gepolte Diode angeordnet sein* Eine besonders zweckmäßige Ausführungsform ergibt sich mit einer solchen Diode, wenn zwischen dem Potentiometer und der zweiten Betriebsstromzuleitung die Emitter-Kollektorstrecke ■ eines Transistors angeordnet ist, dessen Basis einerseits mit der zweiten Betriebsstromzuleitung über einen Widerstand und andererseits mit dem Schalter, und der Diode über einen weiteren Widerstand verbunden ist.

Es zeigen:

Pig. 1 - eine elektrisch gesteuerte Saugrohr-Einspritzanlage für eine Brennkraftmaschine in ihrem elektrischen Schaltbild und teilweise in schematischer Darstellung,

■ Fig. 2 ein Schaubild f.ür die zeitabhängige Änderung der in der Anlage nach Fig. 1 erzeugten, zur drehzahlabhängigen Korrektur der Öffnungsdauer der Einspritzventile dienenden Steuerspannung,

Pig. 3 zeigt eine abgewandelte Steuerschalteinrichtung, Pig. 4 die zugehörige Steuerspannung, ■ .

Fig. 5 zeigt als drittes Ausführungsbeispiel eine weitere Steuerschalteinrichtung sowie

Pig. β den zeitlichen Verlauf der von der Steuerschalteinrichtung nach Pig. 5 erzeugten Steuerspannung.

Die Erfindung ύst nachstehend an einem Ausführungsbeispiel, einer -^elektrisch gesteuerten Saugrohr- Einspritzanlage näher" beschrieben, die in der Zeichnung in ihrem elektrischen Schalt-

109834/0850

Robert Bosch GmbH R. 9743 Lr/St

Stuttgart

bild und teilweise in schematischer Darstellung wiedergegeben . ist.

Die Kraftstoffeinspritzanlage ist zum Betrieb einer Vierzylinderbrennkraftmaschine 1 bestimmt, deren Zündkerzen 2 an eine nicht dargestellte Hochspannungszündanlage angeschlossen sind. In unmittelbarer Nähe der nicht dargestellten Einlaßventile der Brennkraftmaschine sitzt auf den zu den einzelnen Zylindern führenden Verzweigungsstutzen des Ansaugrohres 3 j© ein elektromagnetisch betätigbares Einspritzventil 4· Jedem Ventilwird über eine der bei 5 angedeuteten Kraftstoffleitungen aus einem Verteiler 6 Kraftstoff zugeführt. Der Kraftstoff wird im Verteiler und in den Leitungen 5 durch eine elektromotorisch angetriebene Pumpe 7 unter annähernd gleichbleibendem Druck von etwa 2 Atmosphären (2 atü) gehalten.

Jedes der Einspritzventile 4 enthält eine nicht dargestellte Magnetisierungswicklung, deren eines Ende an Masse liegt, während das andere Ende jeder der Y/icklungen über Anschlußleitungen 8 mit einem von vier Widerständen 9 verbunden ist. Jeweils zwei der Widerstände 9 sind zusammen an den Kollektor eines der beiden bei 10 und 11 dargestellten Leistungstransistoren ange-• schlossen, die zu einem im folgenden näher beschriebenen elektronischen Regel- und Steuergerät gehören.

Dieses Regel- und Steuergerät enthält außer den Leistungstransistoren 10 und 11 einen zur Erzeugung von elektrischen Impulsen dienenden, mit einem gestrichelten Linienzug umrandeten monostabilen Transistor-Multivibrator 12, zu dem ein Eingangstran-Bistor 13 und ein Ausgangstransistor 14 sowie als zeitbestimmendes Glied eine Eisendrossel 15 gehören.

• Die Eisendrossel 15 ist als Transformator ausgebildet und weist einen verstellbaren Anker 16 auf. Dieser sitzt an einer Stell-

- 5 109834/0850

Robert Bosch GmbH · R. 9743 Lr/St

Stuttgart

stange 17, die mit der nicht dargestellten Membran einer Druckdose 18 verbunden ist. Die Druckdose ist mit ihrer Saugseite an den Ansaugkanal 3 der Brennfcraftmaschine unmittelbar hinter der mit einem Fußhebel 19 verstellbaren Drosselklappe 20 der Brennkraftmaschine angeschlossen und hebt bei abfallendem Druck den Anker 16 in der mit einem "Pfeil bezeichneten Richtung so an, daß ein sich dann vergrößernder Luftspalt in dem nicht dargestellten Eisenkern die Induktivität der Primärwicklung 21 des Transformators um so mehr verkleinert, je niedriger der Druck im Ansaugrohr 3 wird.

Die Sekundärwicklung 22 der Eisendrossel 15 ist mit einem ihrer beiden Wicklungsenden an die Basis des Eingangstransistors 13 und einem mit einer gemeinsamen Plusleitung 23 verbundenen Widerstand 5$ angeschlossen, während das andere Wicklungsende an einem Verbindungspunkt H liegt. Tom Punkt H führt ein Widerstand 25 zu der Plusleitung 23 und ein Widerstand 26 zur gemeinsamen Minusleitung 30, die an Masse und an den Minuspol einer nicht dargestellten 12-Volt-Batterie angeschlossen ist. Die Transistoren 13 und 14, die beide vom npn-Typ sind, liegen mit ihren Emittern direkt an der Minusleitung 30. Der Kollektor des Eingangstransistors 13 ist über einen Widerstand 27 und der Kollektor des Transistors 14 über die Primärwicklung 21 der Eisendrossel 15 und über einen zu dieser in Reihe liegenden Widerstand 28 an die Plusleitung 23 angeschlossen. Die Basis des Transistors 14 ist über einen Kopplungswiderstand 29 mit dem Kollektor des Eingangstransistors 13 verbunden. Von der Basis dieses Transistors führt eine Steuerleitung über einen Differenzierkondensator 31 zum feststehenden Kontakt 32 eines Schalters, dessen Schaltarm 33 an die Minusleitung 30 angeschlossen ist und durch einen zweihöckrigen, mit der Nockenwelle 34 der Brennkraftmaschine umlaufenden Nocken 35 bei jeder Kurbelwellenumdrehung einmal geschlossen wird und dabei den

109834/0850

Robert Bosch GmbH R. 9743 Lr/St

Stuttgart

2006Ü61

Transistor 13 sperrt. Zur Auf- und Entladung des Kondensators 31 ist seine mit dem Kontakt 32 verbundene Elektrode über einen 7/iderstand 36 an die Plusleitung 23 angeschlossen, während seine andere Elektrode über den Widerstand 37 an der Minusleitung 30 liegt. Yon der Basis des Eingangs/transistors führt ein V/iderstand 38 zur Minusleitung 30, ein Widerstand 39 zur Plusleitung 23 sowie eine Diode 40 zur Sekundärwicklung 22 und von dort zum Punkte H, und schließlich führt eine zweite Diode 41 zum Widerstand 37 und zum Kondensator 3I.

Bevor auf die weiteren der Realisierung der Erfindung dienenden Schaltelemente des Steuergeräts eingegangen wird, soll im folgenden zunächst beschrieben werden, wie sich die bei jeder Schließung der Schaltkontakte 32, 33 entstehenden, die Öff-. nungsdauer der Einspritzventile 4 bestimmenden Impulsströme J ändern, wenn sich der Druck im Ansaugrohr 3 und damit die Induktivität der Primärwicklung 21 ändert.

Unmittelbar vor den einzelnen Schließungszeitpunkten des Schaltarms 33 ist der Eingangstransistor I3 stromleitend und hält den Ausgangstransistor H in seinem Sperrzustand. Sobald der Hchaltarm 33 durch den Nocken 35 gegen den Kontakt 32 gedrückt wird, senkt die im Kondensator 31 gespeicherte Ladung das Basisp.: tential des Eingangstransistors 13 unter das Potential dor Minusleitung 30 hinaus ins Negative ab. Dadurch wird der Transistor 13 gesperrt und der Multivibrator 12 kippt in seinen instabilen Betriebszustand, bei welchem der Transistor 14 stromleitend ist. Der Transistor I4 vermag dann einen exponentiell ansteigenden Kollektorstrom zu führen, welcher die Primärwicklung 21 durchfließt und in dem nicht dargestellten Eisenkern und in dem Anker 16 des Transformators ein ebenfalls wachsendes magnetisches Feld erzeugt. Der Anstieg des Stromes erfolgt um :;o rascher, je größer der Luftspalt und je kleiner die mit wachs.endem Luftspalt abfallende Induktivität der Primärwicklung ?A ist.

109834/0850

Robert Bosch GmbH R. 9743 Ir/St

Stuttgart .--,·.--"

Bei diesem Stromanstieg wird in der Sekundärwicklung 22 eine Rückkopplungsspannung induziert., .die mit einer durch die Größe der Induktivität festgelegten Geschwindigkeit von ihrem im Schließungsaugenblick der Schaltkontakte 32, 33 entstehenden Höchstwert exponentiell abnimmt und so gepolt ist., daß sie den Eingangstransisxor 13 gesperrt zu halten versucht und dabei der durch die Widerstände 38, 39 bzw. 25, 26 eingestellten, positiven Basisvorspannung entgegenwirkt,~die bestrebt ist, den Eingangstransistor 13 in seinen stabilen, stromleitenden Betriebszustand zurückzuführen. Dies tritt dann ein, wenn die in der Sekundärwicklung 22 induzierte Rückkopplungsspannung ihrem Betrage nach kleiner als die Basisvorspannung wird.

Solange der Transistor 13 gesperrt ist, hält der stromleitende Transistor H die über einen Verstärker 38 angeschlossenen Leistungstransistoren 10 bzw. 11 ebenfalls in s'tromleitendein Zustand. Sobald jedoch der Transistor 13 in seinen stabilen, stromleitenden Betriebszustand zurückkehrt, werden die Transistoren 14, 10 und 11 wieder gesperrt. Die Dauer der die Ventile 4 in ihre Öffnungsstellung bringenden Impulse J reicht daher von dem Schließungszeitpunkt des Schalters 33 bis zu demjenigen Zeitpunkt, in welchem der Ausgangstransistor 14 gesperrt und der Eingangstransistor I3 wieder stromleitend v/ird. Wenn die Induktivität der Primärwicklung 21 bei abfallendem Druck im Ansaugrohr 3 kleiner wird und demzufolge der Kollektorstrom des Transistors 14 rascher ansteigen kann, fällt die in der Sekundärwicklung 22 induzierte Hückkopplungsspannung ebenfalls rascher ab und der Eingangstransistor 13 kehrt bereits zu einem früher liegenden Zeitpunkt wieder in seinen stromleitenden Zustand zurück. Die Ventile 4 werden in diesem EaIl wesentlich früher geschlossen als in dem vorher geschilderten Fall großer Induktivität und großen Drucks.

: - 8 109834/0850

Robert Bosch GmbH R. 9743 Lr/St

Stuttgart

Durch die beschriebene Änderung der Induktivität der Primärwicklung 21 wird zwar die Länge der Öffnungsimpulse J der Einspritzventile an den jeweiligen Druck der Brennkraftmaschine angepaßt. Versuche im Fährbetrieb und auf dem Prüfstand haben jedoch ergeben, daß die einzuspritzenden Kraftstoffmengen geändert werden müssen. Da die durch den jeweiligen Druck „eingestellten Impulslängen für jeden Wert des Drucks eine von der Drehzahl unabhängige gleiche Größe haben, enthält das Regel- und Steuergerät zusätzlich eine Steuerschalteinrichtung A, mit welcher die zwischen dem Punkt H und der Minusleitung 30 ans^Jehende Spannung periodisch im Takt der Einspritzvorgänge geändert wird. Solche, rein elektronisch arbeitende Steuerschalteinrichtung sind beispielsweise aus der deutschen Patentschrift 1 231 954 bekannt.

Darüberhinaus haben die erwähnten Versuche gezeigt, daß es bei manchen Bauarten notwendig ist, die im Leerlauf einzuspritzen» den Kraftstoffmengen bei jeder einzelnen Brennkraftmaschine einstellen zu können.

Zu der hierzu vorgesehenen Einstellvorrichtung gehört im einzelnen ein mit der Drosselklappe 20 bzw. mit dem Gaspedal «gekuppelter Leerlaufschalter 51, der nur in der Leerlaufstellung der Drosselklappe geschlossen ist und ein Potentiometer 52 mit verstellbarem Abgriff 53» der über einen Begrenzungswiderstand 54 mit den beiden, für die Basisvorspannung des Eingangstransistors 13 maßgebenden Spannungsteiler-Widerständen 25 und verbunden ist. Das Potentiometer 52 liegt mit einem an seinem Emitter mit der gemeinsamen Plusleitung 23 verbundenen Transistor 56, einem an dessen Kollektor angeschlossenen Widerstand 57 und einer Diode 58 in Reihe. Von dem mit dieser Diode und dem Leerlaufschalter 51 verbundenen Knotenpunkt K zweigen zwei als Spannungsteiler wirkende Widerstände 60 und 61 zur Plusleitung 23.

- 9 109834/0850

- 9 - 2Ü06061

Robert Bosch GmbH · . R. 9743 Lr/St

Stuttgart ■ '- ■ , ■ > ■

Wenn die Drosselklappe 20 sich in der Leerlaufstellung befindet und der Schalter 51 demzufolge geschlossen ist, kann über den Transistor 56 Strom fließen. Je nach der Stellung des Potentiometerabgriffs 53 kann das Potential am Punkte H angehoben oder abgesenkt und durch die hierbei sich ergebende Änderung der Basisvorspannung des Eingangstransistors 13 eine verkürzte oder verlängerte Einspritzdauer für den Leerlauf eingestellt werden.

Sobald der Leerlauf schalter 51 geqffnet wird, kann über den Widerstand 60 kein Steuerstrom mehr für den Transistor 56 fließen. Der Transistor 56 wird gesperrt, das Potentiometer stromlos und das Potential am Punkte H richtet sich nur nach dem Spannungsteiler 25» 26 und der von der Steuerschalteinrichtung gelieferten, drehzahlabhängigen Steuerspannung.

Der besondere Vorteil der erfindungsgemäßen Einstellvorrichtung liegt darin, daß der Leerlaufschalter 51 einseitig an Masse· liegen kann und daß der Einstellbereieh, den das Potentiometer 52 bietei^ beliebig gewählt werden kann, wobei es sich als besonders zweckmäßig erwiesen hat, daß keine Rückwirkungen auf andere Parameteranpassungen der Steuereinrichtung 12, z. B. auf die Warmlaufanreicherung oder auf eine Kaltstartmehrmenge eintreten kann» · " , -

- 10 109834/0850

Claims (3)

1. - ίο - 2U06Ü61

   Robert Bosch GmbH R. 9743 Lr/St

   Stuttgart

   Ansprüche

   j 1 J Steuereinrichtung zum Betrieb der mindestens ein elektromagnetisches Einspritzventil umfassenden Einspritzanlage einer Brennkraftmaschine, mit einem einen Eingangstransistor und einen Ausgangstransistor enthaltenden, monostabilen Multivibrator zur Erzeugung von rechteckfö'rmigen, die Öffnungsdauer des Einspri-;zventils bestimmenden Schaltimpulsen, deren jeweilige Dauer durch eine 3teuer3pannung drehzahlabhängig veränderbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit der Drosselklappe (20) gekuppelter, nur in der Leerlaufstellung der Drosselklappe geschlossener Schalter (51) vorgesehen und daß an den einseitig an einer Betriebsstromzuleitung (30) der Steuereinrichtung (12) liegenden Schalter ein Ende eines an seinem anderen Ende mit der zweiten Betriebsstromzuleitung verbundenen Potentiometers (52) angeschlossen ist und daß der verstellbare Abgriff (53) des Potentiometers - vorzugsweise über einen Widerstand (54) ■ mit einem die Basisvorspannung des Eingangstransistors (I3) eingebenden Spannungsteiler (25, 26) verbunden ist.
2. 2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Schalter (51) und dem Potentiometer (52) eine in Durchlaßrichtung gepolte Diode (58) angeordnet 13!;.

   - 11

   109834/OeSO

   ■':'■■- ,-■■ 2Ü06Q61

   Robert Bosch GmbH · ■ R. 9743 Lr/St
3. 3. Steuereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
   daß zwischen dem. Potentiometer (52) und der zweiten BetriebDstrpmzuleitung (23) die Emitter-Kollektorstrecke eines

   Transistors (56) angeordnet ist, dessen Basis einerseits mit ■»..."..;. - - - *

   der zweiten Betriebsstromzuleitung über einen Y/iderstand (61) und andererseits mit dem Schalter (51) ^nd der Diode (58)
   über einen weiteren Widerstand (60) verbunden ist.

   109834/0850

   Leerseite