DE2034497A1

DE2034497A1 - Intermittierend arbeitende Kraftstoffeinspritzanlage mit Steuerung durch die Ansaugluftmenge

Info

Publication number: DE2034497A1
Application number: DE19702034497
Authority: DE
Inventors: Ulrich Drews; Otto Gloeckler; Harald Mauch; Wolfgang Reichardt; Norbert Rittmannsberger; Hermann Scholl; Peter Werner
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1970-07-11
Filing date: 1970-07-11
Publication date: 1972-01-13
Also published as: JPS5536814B1; DE2034497B2; US3750631A; BR7104348D0; DE2034497C3

Description

E. 9867
10.7-1970 Lr/Sa

Anlage zur
Patentanmeldung

R 0 B ERT BOS C H GMBH, Stuttgart

Intermittierend arbeitende Kraftstoffeinspritzanlage mit Steuerung durch die Ansaugluftmenge

Die Erfindung betrifft eine elektrisch gesteuerte, intermittierend arbeitende Kraftstoffeinspritzanlage für Brennkraftmaschinen mit wenigstens einem elektromagnetisch betätigbaren Einspritzventil - vorzugsweise mit mehreren Einspritzventilen, von denen je eines einem der Zylinder zugeordnet ist - und mit einem zur Magnetisierungswicklung des Ventils in Reihe liegenden Leistungstransistor sowie mit einer diesem vorgeschalteten Transistorsehalteinrichtung, die synchron zu den Kurbelwellenumdrehungeii der Brennkraftmaschine unter gleichzeitigem öffnen des Einspritzventils eingeschaltet und für eine die jeweilige Einspritzmenge bestimmende Zeitdauer in diesem Zustand

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während der Entladezeit eines elektrischen, als Kapazität oder als Induktivität ausgebildeten Energiespeichers gehalten wird, der vor jedem Entladevorgang in definierter Weise geladen wird.

Ein wesentlicher Vorteil derartiger, elektrisch gesteuerter Einspritzanlagen besteht darin, daß die beim Ansaughub zusammen mit der Ansaugluft in jeden einzelnen Zylinder der Brennkraftmaschine gelangende Kraftstoffmenge sehr genau an die an-) gesaugte Luftmenge angepaßt werden kann und daß demzufolge bei guter Ausnutzung der Leistungsfähigkeit der Brennkraftmaschine die Einstellung so getroffen v/erden kann, daß die Auspuffgase ein Minimum an gesundheitsschädlichen Anteilen enthalten.

Bei bekannten Einspritzanlagen wird die angesaugte Luftmenge nicht direkt gemessen, sondern dadurch ermittelt_r daß ein in Ansaugrichtung hinter der Drosselklappe an das Ansaugrohr angeschlossener induktiver Druckfühler den dort herrschenden Ansaugluftdruck mißt, wobei die den jeweiligen Luftdruckwerten entsprechende Induktivität einer zu diesem Druckwandler . gehörenden Eisendrossel die Dauer des instabilen Betriebszustande s eines Steuermultivibrators bestimmt, der in einer zu den Kurbelwellenumdrehungen synchronen Folge ausgelöst wird. Wegen der in starken Maße geschwindigkeitsabhängigen Strömungswiderstände sind bei den bekannten Einspritzanlagen verhältnismäßig aufwendige elektronische Schalteinrichtungen erforderlich, welche zur drehzahlabhängigen Korrektur der vom Saugrohrdruckfühler eingestellten, vor jedem Arbeitstakt einzuspritzenden Kraftstoffmengen dienen.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Einspritzsystem der eingangs beschriebenen Art eine wesentliche Vereinfachung der elektrischen, die Dauer der Öffnungs impulse bestimmenden Steuereinrichtung zu erzielen. Dies läßt sich erfindungsgemäß dadurch erreichen, daß die Schalteinrichtung mit einem Luftmengenmesser zusammenarbeitet, der eine in der Ansaugleitung der Brennkraftmaschine angeordnete Stauscheibe enthält, die entgegen einer Rückstellkraft durch den Ansaug-* luftstrom verstellbar ist und daß elektrische, mit der Stauscheibe zusammenarbeitende Mittel vorgesehen sind, mit denen der vom Luftmengenmesser erfaßte zeitliche Mittelwert der Ansaugluftmenge in eine zu der pro Hub entfallenden Luftmenge proportionale, am Energiespeicher auftretende elektrische Größe umgewandelt wird.

Im Bereich zwischen Leerlauf und Betrieb bei Höchstdrehzahl und voller Last ändert sich die in die Brennkraftmaschine gelangende Ansaugluftmenge etwa im Verhältnis 1 : 40. Da es schwierig wäre, einen solch großen Änderungsbereich mit Hilfe eines elektrischen, proportional hierzu veränderbaren Energiespeichers zu erfassen, bringt die erfindungsgemäße unmittelbare Umwandlung des dem zeitlichen Mittelwert der erfaßten Ansaugluftmenge proportionalen Signals in eine zu der pro Ansaughub entfallende«Luftmenge proportionale, elektrische, am Energiespeicher auftretende Größe eine erhebliche Erhöhung der Genauigkeit mit sich. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die zur Umwandlung dienenden Mittel einen synchron mit der Kurbelwellenumdrehung betätigbaren-Ladeschalter umfassen, der über einen festgelegten, vorzugsweise konstanten Drehwinkel der Kurbelwelle hinweg den Energiespeicher mit einer Aufladeq_uelle verbindet. Ein besonders einfacher Aufbau ergibt sich, wenn in bekannter Weise als Energiespeicher ein Kondensator verwendet wird. In diesem

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Falle kann der Luftmengenmesser in weiterer Ausgestaltung der Erfindung mit einem verstellbaren Widerstand gekuppelt sein, der eine beim Lade- oder Entladevorgang des Kondensators sich ändernde elektrische Größe beeinflußt.

Bei der praktischen Verwirklichung der Erfindung können zwei verschiedene Wege beschritten werden. Der erste V/eg besteht darin, daß die Aufladung des Kondensators mit einem Strom er-. folgt, der proportional zum zeitlichen Mittelwert der Luft- ^r menge ist und daß die Entladung mit konstantem Entladestrom erfolgt. Der 'zweite Weg besteht darin, daß die Aufladung des Kondensators mit konstantem Strom und die Entladung mit einem Entladestrom erfolgt, der proportional zum Reziprokwert des zeitlichen Mittelwertes der Ansaugluftmenge ist. Dieser zweite Weg ist deswegen besonders vorteilhaft, weil hier etwaige Änderungen der Stellung der Drosselklappe und demzufolge Änderungen des zeitlichen Mittelwerts der Ansaugluftmenge, die während des die Impulsdauer beeinflussenden Entladevorgangs eintreten, sich unmittelbar auf die Entladezeit auswirken.

L· Um die Emission schädlicher Abgase möglichst gering halten zu können, ist es erforderlich, daß vor allem im Leerlauf der Brennkraftmaschine die Ansaugluftmenge möglichst genau erfaßt wird. Man bekommt einen hinreichend kleinen, über den ganzen Meßbereich konstanten, relativen Meßfehler, wenn gemäß einem weiteren Vorschlag der Erfindung der Luftmengenmesser derart gestaltet wird, &ß im Verstellbereich der Stauscheibe der öffnungsquerschnitt sich in Strömungsrichtung exponentiell erweitert. Eine besonders günstige Anordnung ergibt sich, wenn die Stauscheibe als eine .schwenkbare Klappe ausgebildet ist, deren Schwenkachse vorzugsweise vertikal verläuft. In diesem Falle kann mit der Steu scheibe in einfacher Weise ein

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Schleifer gekoppelt werden, der auf dem veränderbaren Widerstand entlang gleitet.

Aus dem exponentiellen Verlauf des Öffnungsquerschnitts ergibt sich die Notwendigkeit, daß sich der abgegriffene Widerstandswert exponentiell mit dem Verstellweg des Schleifers ändert. Da die Herstellung eines exponentiellen Potentiometers erhebliche Schwierigkeiten bereitet, ist gemäß einem weiteren Vorschlag der Erfindung vorgesehen, daß ein lineares Potentiometer verwendet wird, welches an mehreren, über die Schleifbahn wenigstens annähernd gleichmäßig verteilten Stiitzstellen Abgriffe enthält, und daß zu dem linearen Potentiometer die Reihenschaltung aus mehreren festen Einzelwiderständen parallel liegt, welche eine von Abgriff zu Abgriff exponentiell ansteigende Teilspannung ergeben, so daß sich insgesamt eine exponentielle Potentiometerkennlinie mit linearer Interpolation zwischen den Stützstellen ergibt.

In der Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel der Erfindung eine elektrisch gesteuerte, intermittierend arbeitende Kraftstoff einspritzanlage dargestellt.

Es zeigen:

Fig. 1 die Einspritzanlage in einem Übersichtsbild und in teilweise schematischer Darstellung\

Fig. 2 ein Prinzipschaltbild ihrer elektronischen Steuereinrichtung, und

Fig. 3 ein Zeitdiagramm für die in der Anlage nach Fig· I ■ und 2 abspielenden Vorgänge.

Fig. 4 zeigt zum Prinzipschaltbild nach Fig. 5 eine unmittelbar realisierte Ausfuhrungsform,

Fig. 5 mehrere Zeitdiagramme für den Lade- und Entladevorgang in diesem Steuergerät,

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Fig. 6 eine andere Ausführungsform mit Spannungssteuerung,

Fig. 7 und. 8 zeigen Ausführungsbeispiele für einen Luftmengenmesser ,

Fig. 9 ein exponentielles Potentiometer und Fig. 10 dessen Widerstandsverlauf.

Die dargestellte Benzineinspritzanlage ist zum Betrieb einer Vierzylinder-Viertakt-Brennkraftmaschine 10 bestimmt und um-

f faßt als wesentliche Bestandteile vier elektromagnetisch betätigbare Einspritzventile 11, denen aus einem Verteiler 12 über je eine Rohrleitung 13 der einzuspritzende Kraftstoff zugeführt wird, eine elektromotoxisch angetriebene Kraftstoff örderpumpe 15, einen Druckregler 16, der den Kraftstoff druck auf einen konstanten Wert regelt, sowie eine im folgenden näher beschriebene elektronische Steuereinrichtung, die durch einen mit der Nockenwelle 17 der Brennkraftmaschine gekuppelten Signalgeber 18 bei jeder Nockenwellenumdrehung zweimal ausgelöst wird und dann je einen rechteckförmigen, elektrischen Öffnungsimpuls S für die Einspritzventile 11 liefert. Die in der Zeichnung angedeutete zeitliche Dauer T.

^ der Öffnungsimpulse bestimmt die Öffnungsdauer der Einspritzventile und demzufolge diejenige Kraftstoffmenge, welche während der jeweiligen Öffnungsdauer aus dem Innenraum der unter einem praktisch konstanten Kraftstoffdruck von 2 atü stehenden Einspritzventile 11 austritt. Die Magnetwicklungen 19 der Einspritzventile sind zu je einem Entkopplungswiderstand 20 in Reihe geschaltet und an eine gemeinsame Verstärkungs- und Leistungsstufe 21 angeschlossen, die wenigstens einen bei 22 angedeuteten Leistungstransistor enthält, welcher mit seiner Emitter-Kollektor-Strecke in Reihe mit den Entkopplungswiderständen 20 und den einseitig an Masse angeschlossenen Magnetwicklungen 19 angeordnet ist.

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Bei gemischverdichtenden, mit Fremdzündung arbeitenden Brennkraftmaschinen der dargestellten Art wird durch die bei einem einzelnen Ansaughub in einen Zylinder gelangende Ansaugluftmenge diejenige Kraftstoffmenge festgelegt, die während des nachfolgenden Arbeitstaktes vollständig verbrannt werden kann. Pur eine gute Ausnutzung der Brennkraftmaschine ist es außerdem notwendig, daß nach dem Arbeitsbakt kein wesentlicher Luftüberschuß vorhanden ist. Um das gewünschte stöchiometrische Verhältnis zwischen Ansaugluft und Kraftstoff zu erzielen, ist im Ansaugrohr 25 der Brennkraftmaschine in Strömungsrichtung hinter deren Filter 26, jedoch vor ihrer mit einem Gaspedal 27 verstellbaren Drosselklappe 28 ein Luftmengenmesser LM vorgesehen, der im wesentlichen aus einer Stauscheibe 30 und einem veränderbaren Widerstand R besteht, dessen verstellbarer Abgriff 31 mit der Stauscheibe gekuppelt ist. Der Luftmengenmesser LM arbeitet mit einer Transistorschalteinrichtung TS zusammen, welche an ihrem Ausgang die Steuerimpulse S für die Leistungsstufe 21 liefert.

Die Transistorschalteinrichtung enthält nach ihrem in I¹Ig. 2 dargestellten Prinzipschaltbild zwei zueinander jeweils in entgegengesetztem Betriebszustand befindliche und hierzu kreuzweise miteinander rückgekoppelte Transistoren, nämlich einen Eingangs transistor T- und einen Aus gangs transistor Tpsowie einen Energiespeicher, welcher in den Ausführungsbeispielen als Kondensator C ausgebildet ist, jedoch statt dessen in einer abgewandelten Schaltung auch als Induktivität realisiert sein könnte. Die Dauer des jeweiligen Entladevorgangs ergibt die Öffnungsdauer T. der Einspritzventile. Hierzu muß der Speicherkondensator C vor jedem Entladevorgang jeweils in definierter Weise geladen v/erden.

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Damit die Entladedauer bereits unmittelbar die notwendige Information über die auf den einzelnen Ansaughub entfallende . Luftmenge enthält, erfolgt die Aufladung durch einen im dar-· gestellten Ausführungsbeispiel in Form des Signalgebers .18 wiedergegebenen Ladeschalter, der synchron mit den Kurbelwellenumdrehungen betätigt wird und bewirkt, daß der Kondensator G während der sich über einen festgelegten, konstanten Drehwinkel der Kurbelwelle hinweg erstreckenden Ladeimpuls^LI mit einer Aufladequelle verbunden ist, welche während dieser Ladeimpulse jeweils einen Ladestrom J. liefert. Im Diagramm nach Fig. 3 ist angenommen, daß der Signalgeber 18, welcher bei der praktischen Verwirklichung aus einem bistabilen, von den nicht dargestellten Zündimpulsen jeweils in seine entgegengesetzte Betriebslage gelangenden Multivibrator bestehen kann, über einen Kurbelwellendrehwinkel von 180 geschlossen und anschließend über den gleichen Drehwinkel hinweg geöffnet ist.

In Fig. J sind die einzelnen Ansaugtakte der Brennkraftmaschine durch eine Schraffur hervorgehoben. Außerdem ist angenommen, daß jeweils während des Ansaugtaktes in dem durch Zp angedeuteten zv/eiten Zylinder und dem vierten Zylinder Z^ ein Auflade- w Vorgang stattfindet. Unter der Voraussetzung, daß der Ladestrom J. während des Aufladevorgangs konstantgehalten, wird, steigt die durch zunehmende Ladung entstehende Spannung U_c am Kondensator C mit zunehmender Zeit linear an, wie dies in Fig. 3 erkennbar ist.

Die Anordnung nach Fig. 2 ermöglicht es, in unmittelbarem Anschluß an den Ladevorgang, der jeweils bei 0°, 360°, 720° usf. beendet ist, mit einem von den.Ladeimpulsen LJ abgeleiteten Auslöseimpuls den Entladevorgang einzuleiten, indem der seither stromleitende Ausgangstransistor Tp gesperrt wird. Gleichzeitig gelangt der seither gesperrte Eingangstransistor T^

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in seinen stromleitenden Zustand, da infolge der Sperrung des Ausgangstransistors Tp nunmehr ein ausreichender Basisstrom über den Kollektorwiderstand 35 und. den Koppelwiderstand 36 zur Basis-Emitter-Strecke des Eingangstransistors gelangen kann. Die während des Ladevorgangs gespeicherte Ladung kann dann über die in dieser Richtung stromleitende Diode 37 und die Kollektor-Emitter-Strecke des Eingangstransistors UV fließen, wobei der sich einstellende Entladestrom J-g durch eine in Fig. 2 bei E angedeutete Einrichtung konstant gehalten wird. Während des Entladevorgangs fällt daher die Spannung XL, am Kondensator C linear ab. Nach der die Öffnungsdauer der Ventile bestimmenden Entladezeit T. sinkt das Potential an der über eine zweite Diode 38 mit der'Basis des Ausgangstransistors T₂ verbundenen Elektrode des Kondensators soweit ab, daß der Ausgangstransistor T~ erneut stromleitend werden kann und dabei den Eingangs trän sis tor T^. wieder sperrt. Da die Diode 37 verhindert, daß bei gesperrtem Eingangstransistor T. über dessen Kollektorwiderstand -39 dem Kondensator Ladestrom zufließen kann, erfolgt der nächste Ladevorgang erst dann, wenn mit Beginn des nächsten Ladeimpulses LJ bei einem Kurbelwellendrehwinkel von 180° bzw. 54-0° die Aufladequelle A erneut eingeschaltet wird.

Von den verschiedenen Ausführungsmöglichkeiten, welche für die in Fig. 2 in ihrem Prinzipschaltbild wiedergegebene Schalteinrichtung bestehen, ist in Fig. 4- eine besonders einfache dargestellt, welche für zwei verschiedene Betriebsweisen verwendet werden kann, von denen die erste darin besteht, daß die Aufladung des Kondensators G njit einem Ladestrom J, erfolgt, der proportional zum zeitlichen Mittelwert der Luftmenge Q-r ist, wohingegen die Entladung mit konstantem Entladestrom J·™ erfolgt.

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Für diese erste Variante ist zur Erzielung eines konstanten und von den Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine unabhängigen Entladestromes J^ ein dauernd stromleitender Transistor T^, vom pnp-Typ vorgesehen, der mit seinem Emitter über einen Festwiderstand R2 mit der Plusleitung 40 verbunden ist und zum Betrieb als Emitter-Folger mit seiner Basis an einen festeingestellten, aus einem Widerstand 41 und einem Widerstand 42 bestehenden Spannungsteiler angeschlossen ist. Der Kollektor des Entlade transistors T^, ist mit der Zuleitungselektrode der Diode 38 und mit der an diese angeschlossenen Elektrode des Kondensators C verbunden.

Die in Fig. 2 angedeutete Ladestromquelle A ist in der Schaltung nach Fig. 4 durch einen Ladetransistor T ^ realisiert, der mit seiner Basis an den Abgriff zweier Kollektorwiderstände 41 und 42 angeschlossen ist. Diese beiden Widerstände liegen im Kollektorkreis eines Schalttransistors Tj-, v/elcher nur während der vom Signalgeber 18. gelieferten Ladeimpulse LJ stromleitend ist und dann den Ladetransistor T-, ebenfalls stromleitend macht, jedoch während der zwischien zwei Ladestromimpulsen liegenden Pausen den Ladetransistor gesperrt hält. Damit der vom Ladetransistor gelieferte Ladestrom J. proportional zur Ansaugluftmenge Qt verändert werden kann, ist in seiner Emitterzuleitung ein veränderbarer Widerstand R,-vorgesehen, welcher als der von der Stauscheibe veränderbare Widerstand R nach Fig. 1 realisiert ist. Die notwendige Proportionalität zwischen dem Ladestrom J, und der 'Luftmenge Q-j. kann beispielsweise durch mechanische Bearbeitung erfolgen, wenn der Widerstand als Dünn- oder Dickschichtwiderstand auf einer keramischen Unterlage hergestellt wird.

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In Fig. 5 ist mit dem Kurvenzug b der zeitliche Verlauf der am Kondensator C entstehenden Spannung TJq' wiedergegeben. Während der Ladezat Tj, welche zum Reziprokwert der Drehzahl η der Brennkraftmaschine proportional ist, erreicht die Spannung am Kondensator einen Spitzenwert ü, für welchen gilt:

J_A* T_t Q_t

Der Spitzenwert ü entspricht somit der auf den einzelnen Ansaugtakt t>zw. auf den einzelnen Zylinder entfallenden Luftmenge q_L = ~.

Für die Entladung gilt:
J-p · T.

Daraus ergibt sich folgende Beziehung zwischen der Dauer T. der Öffnungs impulse und der auf den einzelnen Zylinder entfallenden Luftmenge

^Ti - J_E ¹L - * η - ^K %

Hieraus ersieht man, daß etwaige Änderungen der Größe des Kondensators C die Genauigkeit der Kraftstoffzumessung nicht beeinflussen können.

Die in Fig. 4· wiedergegebene Schaltung kann jedoch auch in einer zweiten Variante betrieben werden, Vielehe darin besteht, daß die Aufladung des Kondensators C mit einem Ladestrom J, erfolgt, der auf einen von den Betriebsbedingungen der Bz^vennkraftmaschine unabhängigen, konstanten Wert eingestellt ist, wohingegen die Entladung mit einem Entladestrom J-g erfolgt, der proportional zum Reziprokwert des zeitlichen Mittelwertes

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der Ansaugluftmenge Qx ist. Zur Veränderung des Entladestromes J„ wird anstelle des in Fig. 4· mit Rp bezeichneten Fest-Widerstands der von der Stauscheibe 30 mittels des, Abgriffs * ' veränderbare Widerstand R in die Emitterzuleitung zum Entladetransistor T^, eingeschaltet. Es ergibt sich dann der in Fig. 5© wiedergegebene zeitliche Verlauf der Spannung am Kondensator G, für den folgende Beziehungen gelten:

Bei Aufladung	•	j ·	• *	V	^TL	ν l·	-, wobei	J₃S ~	₁	Ij
(4·) u =	G	C
Bei Entladung			T. * ^x
(5) ü -	T.

Aus den Gleichungen (4·) und (5) ergibt sich die Impulsdauer T.

Diese zweite Variante bringt aufgrund des sich proportional zum Reziprokwert der Ansaugluftmenge ändernden Entladestromes J„ den Vorteil mit sich, daß auch noch etwaige, während des Entladevorgangs eintretende Änderungen der Ansaugluftmenge (z. B. infolge raschen Öffnens der Drosselklappe) sich unmittelbar auf diesen Entladevorgang auswirken können, also daß sich sogar während des schon laufenden Entladevorgangs noch eintretende Änderungen/die Entladezeit T. und damit auf den Einspritzvorgang auswirken. Auf diese Weise wird eine praktisch ohne Verzögerung erfolgende Anpassung der Einspritz menge erzielt.

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Während die seither beschriebenen beiden Varianten mit Widerstandssteuerung arbeiten, erfolgt die Steuerung bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 mit Hilfe einer Spannung u , wobei der mit der Stauscheibe gekuppelte Widerstand R als Potentiometer betrieben wird.

In Fig. 6 sind funktionell übereinsteimmende Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 4- versehen. Der Emitter des Lade\iriderstandes Τ-, ist über einen Festwiderstand 44 und

der Emitter des ebenfalls zum pnp-Typ gehörenden Entladetransistors T. ist über einen Festwiderstand 45 mit der Plusleitung 40 verbunden. Beide Transistoren arbeiten als Emitterfolger und können ebenso wie im Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 in zwei verschiedenen Varianten betrieben werden. In der ersten Variante ist der Entladetransistor T^_ zur Erzeugung eines konstanten Entladestromes J„ mit seiner Basis an den Abgriff eines Potentiometers Pp angeschlossen, welches zwischen der Plusleitung 40 und der Minusleitung 50 angeordnet ist. Dieses Potentiometer liefert eine konstantbleibende Basisvorspannung Up für den Entladetransistor und bewirkt, daß dieser einen konstantbleibenden Entladestrom J_E liefern kann. Der lade tr ans is tor T^ hingegen soll bei der ersten Variante einen Ladestrom J\. liefern, welcher proportional zu dem von der Stauscheibe ermittelten zeitlichen Mittelwert der Ansaugluftmenge ist. Hierzu wird an der Basis des Ladetransistors eine Spannung TL· zur Wirkung gebracht, die mittels des von der Stauscheibe veränderbaren Widerstandes R steuerbar ist. Dieser Widerstand wird unmittelbar als ein im Kollektorkreis des Schalttransistors T₁- liegendes Potentiometer Py, verwendet» wobei der Abgriff 31 des veränderbaren Widerstandes unmittelbar mit der Basis des Ladetransistors T₂ verbunden ist. Die Wirkungsweise dieser ersten Variante entspricht derjenigen nach Fig. 5b und bringt gegenüber der

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Schalteinrichtung nach Fig. 4 den Vorteil mit sich, daß ein linear mit der Luftmenge zunehmender Verlauf der Steuerspannung U_x. leichter realisiert werden kann. Vorschläge zur zweckmäßigen Realisierung des SpannungsVerlaufs sind weiter unten noch näher erläutert. Im einzelnen erfolgt während der Ladeimpulse LJ die Aufladung des Kondensators C mit ehem. zur Luftmenge Qt proportionalen Ladestrom J. bis zu.einem *) ■ stanten Entladestrom Jp, wodurch sich die oben anhand der Gleichungen (1) bis (3) erläuterte Linearität zwischen der " Öffnungsdauer T. und der durch Division des zeitlichen Mittelwertes Q_L mit der Drehzahl η entstehenden Luftmenge Q-r ergibt, die auf den einzelnen Ansaughub entfällt.

In der zweiten Variante soll mit konstantem Ladestrom J, aufgeladen und im Gegensatz hierzu der Entladestrom J-p, an die geweilige Ansaugluftmenge angepaßt .werden. Hierzu kann nach Fig. 6 der mit der Stauscheibe 30 gekuppelte Widerstand R anstelle des Potentiometers Pp in den Basiskreis des Entladetransistors T. eingeschaltet und an seinem Abgriff 31 mit der Basis dieses Transistors verbunden werden. Sobald der Ladestrom J. auf den gewünschten Wert eingestellt ist, bleibt dann das Potentiometer P. unverändert.

Die Arbeitsweise der zweiten Variante macht es notwendig, daß die Steuerspannung Up an der Basis des Entladetransistors Tn sich proportional zum Reziprokwert des von der Stauscheibe ermittelten zeitlichen Mittelwertes der Ansaugluftmenge ändert. Ebenso wie beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 bringt diese zweite Variante den großen Vorteil mit sich, daß bis zum Ende eines laufenden Impulses noch auftretende Luftmengenänderungen sich in der Einspritzmenge unmittelbar auswirken können.

*) Maximal viert ü und vom Ende jedes Ladeimpulses

ab mit einem kon- ~ ' ~

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In den Fig. 1, 7 und 8 sind besonders günstige Ausführungsformen für den Verlauf des Ansaugrohres 25 im Bereich der Stauscheibe 30 dargestellt. Der im Verstellbereich der Stauscheibe liegende Teil 55 <ies Ansaugrohres hat eine solche Kontur, daß die zwischen der Stauscheibe 30 und der Luftführungswand sich mit zunehmendem Verstellweg 4 der Stauscheibe sich öffnende, freie Blendenfläche Ag, welche in den Fig. 7a und 8a durch eine Schraffur verdeutlicht ist, exponentiell zum Verstellweg nach der Gleichung zunimmt:

Ag = k · e^as s
worin k und a Konstanten sind.

Für einen mit einer Stauscheibe arbeitenden Luftmengenmesser der dargestellten Art gilt mit ausreichender Genauigkeit die physikalische Gesetzmäßigkeit:

worin A_ß die frei Blendenfläche, Qt die pro Zeiteinheit angesaugte Luftmenge, b eine Konstante und F die Federkraft bezeichnet, vrelche durch die in den Ausführungsbeispielen nach Fig. 7 und 8 in Form einer Spirale ausgeführte Rückstellfeder 56 aufgebracht wird. Diese Federkraft kann im Verstellbereich als nahezu konstant angesehen werden, so daß der angezeigte, zeitliche Mittelwert der Luftmenge Qt = k* e ist. Der exponentielle Verlauf der Luftfuhrungswand bringt den großen Vorteil mit sich, daß innerhalb des gesamten Verstellbereiches der relative Anzeigefehler aQt/Qt konstant bleibt, wenn man unterstellt, daß ein durch mechanische Ursachen bedingter Einstellfehler Δφ bzw. As nicht ausgeschaltet werden kann. Hohe Genauigkeit ist aber gerade im Leerlaufbetrieb der Brennkraftmaschine, also bei kleinen Luftmengen, zur Vermeidung von schädlichen Abgasemissionen besonders wichtig.

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Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 ist die Stauscheibe 30 an einem verhältnismäßig langen Führungshebel im radialen Ab-" stand r vom Drehpunkt 57 geführt, so daß sich ein Verstell- , ■weg s = rcp ergibt. In diesem Falle ist die kreisförmige Stauscheibe 30 wenigstens annähernd zentral in dem Ansaugrohr 25 und der Luftführungswand 55 angeordnet, welche rotationssymmetrisch zu der mit M angedeuteten Mittelachse ist.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 8 hingegen hat das Ansaugrohr rechteckförmigen Querschnitt, wobei die Siauscheibe 30 als etwa quadratische Klappe ausgebildet ist, die ihre Schwenkachse ebenso wie beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 in der im Betrieb waagrecht verlaufenden unteren Begrenzungswand des Ansaugrohres hat.

Wie bei dem mit Spannungssteuerung während des Auf1adeνorgangs arbeitenden Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 dargelegt wurde, soll die an der Basis des Lade transistors T-, wirksame Steuerspannung XL· zu der jeweils gemessenen Luftmenge proportional sein. Bei der obengeschilderten, bevorzugten Ausbildung der Luftführungswand mit exponentieller Kontur ist es daher notwendig, daß die Spannung IL· mit dem Drehwinkel φ ebenfalls exponentiell zunimmt. Da es jedoch' schwierig ist, ein Potentiometer mit vorgegebenen exponentiellen Verlauf in der Massenfertigung mit genügender Genauigkeit herzustellen, kann man nach dem in Fig. 9 dargestellten Vorschlag ein lineares Potentiometer 60 verwenden, das leicht in Dickschichttechnik auf einer Keramikunterlage hergestellt werden kann. Dieses lineare Potentiometer hat zwischen seinem Anfang 61 und seinem Ende 62 über die Schleifbahn mehrere wenigstens annähernd gleichmäßig verteile Abgriffe. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel nach Fig. 9 sind dies die drei Abgriffe 63, 64 und 65· Zu dem linearen Potentiometer 60 ist die Reihen-

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schaltung aus vier festen Einzelv/iders tänden 66, 67, 68 und 69 parallelgeschaltet. Das Verhältnis dieser Widerstände ist so gewählt, daß sie vom Anfang 61 des Potentiometers zu den einzelnen Abgriffen fortschreitend exponentiell ansteigende Teilspannungen ergeben; ihre absolute Größe ist so gewählt, daß jeder Teilwiderstand klein gegen den Widerstandswert des zu ihm parallelen Potentiometerabschnitts ist. Hiermit sind die Potentiale an den Abgriffen 63, 64, 65 praktisch allein von den Widerständen 66, 67, 68, 69 bestimmt. In Fig. 10 ist über den Drehwinkei φ der Verlauf der Teilspannung TL· wiedergegeben, aus dem man sieht, daß bereits mit nur drei Stützpunkten erreicht werden kann, daß der durch den Linienzug wiedergegebene Spannungsverlauf praktisch nur sehr geringfügig von dem mit einer unterbrochenen Linie wiedergegebenen exponentiellen Verlauf abweicht.

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Claims

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Ansprüche

1.)Elektrisch gesteuerte, intermittierend arbeitende Kraftstoff einspritzanlage für Brennkraftmaschinen mit wenigstens einem elektromagnetisch betätigbaren Einspritzventil - vorzugsweise mit mehreren Einspritzventilen, von denen je eines einem· der Zylinder zugeordnet ist - und mit einem zur Magnetisierungswicklung des Ventils in Reihe liegenden Leistungstransistors sowie mit einer diesem vorgeschalteten Transistorschalteinrichtung,- die synchron zu den Kurbelwellenumdrehungen der Brennkraftmaschine unter gleichzeitigem öffnen des Einspritzventils eingeschaltet und für eine die jeweilige Einspritzmenge bestimmende Zeitdauer in diesem Zustand während der Entladezeit eine.s elektrisel/^als Kapazität oder als In-} duktivität ausgebildeten Energiespeichers gehalten wird, der vor jedem Entladevorgang in definierter Weise geladen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung mit einem Luftmengenmesser zusammenarbeitet, der eine in der Ansaugleitung der Brennkraftmaschine angeordnete Stauscheibe enthält, die entgegen einer Rückstellkraft durch den Ansaugluftström verstellbar ist. und daß elektrische, mit der Stauscheibe zusammenarbeitende Mittel vorgesehen sind, mit denen der vom Luftmengenmesser er-

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faßte zeltliche Mittelwert der Ansaugluftmenge in eine au der pro Hub entfallenden Luftmenge proportionale, am Energiespeicher auftretende elektrische Größe (Ladung bzw. Spannung oder magnetischer Fluß bzw. Strom) umgewandelt wird.

2. Einspritzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Umwandlung dienenden Mittel einen .synchronen, mit den Kurbelwellenumdrehungen betätigbaren Ladeschalter umfassen, der über einen festgelegten, vorzugsweise konstanten Drehwinkel der Kurbelwelle hinweg den Energiespeicher mit einer Aufladequelle verbindet.

5. Einspritzanlage nach Anspruch 2 mit einem als Kondensator ausgebildeten Energiespeicher, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftmengenmesser mit einem verstellbaren Widerstand gekuppelt ist, der eine beim Lade- oder Entladevorgang des Kondensators sich ändernde elektrische Größe beeinflußt. " .

Λ. Einspritzanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der mittels der Stauscheibe veränderbare Widerstand im Ladekreis oder im Entladekreis des Kondensators angeordnet ist.

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5. Einspritzanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der mittels der Staischeibe veränderbare Widerstand (R) in der Emitterzuleitung eines den Lade- oder Entiadestrom des Kondensators bestimmenden, mit seinem Kollektor an den Kondensator angeschlossenen und als Emitterfolger betriebenen Transistors angeordnet ist.

6. Einspritzanlage nach Anspruch 3> dadurch gekennzeichnet, daß der mittels der Stauscheibe veränderbare Widerstand als Potentiometer oder als Teil eines Potentiometers ausgebildet ist, dessen Abgriff an die Basis eines Transistors angeschlossen ist, dessen Emitter-Kollektor-Strecke im Ladekreis oder im Entladekreis des Kondensators angeordnet ist.

7. Einspritzanlage nach Anspruch 4-, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufladung des Kondensators (C) mit einem Strom (J,.) erfolgt,der proportional zum zeitlichen Mittelwert der Luftmenge (Qt) ist, und daß die Entladung mit konstantem Entladestrom (J-g) er,folgt.

8. Einspritzanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufladung des Kondensators mit konstantem Strom (J. ) und die Entladung mit einem Entiadestrom (J-g) erfolgt, der proportional zum Reziprokwert des zeitlichen Mittelwertes der Ansaugluftmenge (Qr) ist.

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9. Einspritz anlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufladestrom (Ja) über den veränderbaren Widerstand geführt ist.

10. Einspritzanlage nach Anspruch. 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Entladestrom (J-g) über den veränderbaren Widerstand geführt ist.

11. Einspritzanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufladestrom -(Ja)' von dem Transistor gesteuert wird, wobei an der Basis des Transistors eine Spannung wirksam ist, die mittels des veränderbaren Widerstandes (R) steuerbar ist.

12. Einspritzanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Entiadestrom (J_E) von dem Transistor gesteuert wird, wobei an der Basis des Transistors eine Spannung wirksam ist, die mittels des veränderbaren Widerstandes steuerbar ist.

13. Luftmengenmesser, insbesondere zur Verwendung in einer Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß im Verstellbereich der Stauscheibe die den Ansaugluftstrom einschließende Wand bzw. Wände

• so gestaltet sind, daß sich der öffnungsquerschnitt in Strömungsrichtung mindestens annähernd exponentiell erweitert.

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14. Einspritzanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 12 mit einem Luftmengenmesser nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Stauscheibe (30) ein lineares Potentiometer (60) gekuppelt ist, das an mehreren, über die Schleifbahn wenigstens annähernd gleichmäßig verteilten Stützstellen Abgriffe (63, 64,. 65) enthält,

und daß zu dem linearen Potentiometer die Reihenschal-" tung aus mehreren festen Einzelwiderständen parallel liegt, welche mit den Abgriffen verbunden sind und fortschreitend von Abgriff zu Abgriff exponentiell ansteigende Teilspannungen ergeben.

15. Einspritzanlage nach einem der Ansprüche 5 "bis 12 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung einen im Ruhezustand gesperrten Eingügstransistor (T,,) und einen im Ruhezustand stromleitenden Ausgangstransistör (Tp) vom gleichen Leitungstyp enthält, dessen über einen Arbeitswiderstand (35) an eine erste Betriebsstromleitung (40) angeschlossener Kollektor mit der Basis des Eingangs trans is tors (T,-) über einen Rückkopplungswiderstand (36) verbunden ist, und daß eine der beiden Elektroden des Speicherkondensators (C) mit dem Kollektor eines im Ruhezustand leitenden, mit seiner Basis an den Abgriff eines über der Betriebsspannung liegenden Spannungsteilers (41, 42, P^j) angeschlossenen En ti ade trans i-

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stor (T₂.) verbunden ist und daß die andere Elektrode des Speieherkondensators (C) mit dem Kollektor eines Ladetran sistors (T^) verbunden ist, der an seiner Basis mit dem Abgriff eines synchron zu den Kurbelwellenumdrehungen an die andere Betriebsstromleitung (50 an- und abschaltbaren Spannungsteilers '(47, 48, P^) verbunden ist, wobei der Ladetransistor und der Entladetransistor zu dem zum Eingangs- und Ausgangstransistor entgegengesetzten Leitungs-■fcyp gehören und an ihrem Emitter über einen Widerstand (R R~, 44, 45) an die erste Betriebsstromleitung (40) angeschlossen sind.

16. Einspritzanlage nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet^ daß der zum Ladetransistor gehörende Spannungsteiler (47, 48, P,,) an den Kollektor eines mit seinem Emitter an der anderen Betriebsstromleitung (50) liegenden Schalttrantransistors (T₁-) angeschlossen ist, der an seiner Basis mit einem synchron zu den Kurbelwellenumdrehungen betätigbaren, vorzugsweise mit der Kurbelwelle gekuppelten Signalgeber verbunden ist und von diesem jeweils über einen festeingestellten Kurbelwellendrehwinkel stromleitend gehalten wird-

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