DE2306007A1 - Kraftstoffversorgungs-steuervorrichtung fuer brennkraftmaschine - Google Patents

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Patentanwälte

Dlp!.-!nq. R.BEETZ sen.

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Dr.-In^i. R. U -. Il f 2 jr.

Münclian 22, Siiinsdorfetr. 10 _ - _ _ _ _n _

2305007

81-20.14OP(2O.141H) . 7.2.1973

HITACHI. LTD.. Tokio (Japan)

Kraftstoffversorgungs-Steuervorrichtung für Brennkraftmaschine

Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuervorrichtung für die KraftstoffVersorgung einer Brennkraftmaschine, und insbesondere auf die Ansprechempfindlichkeit eines Magnetventils» das zur Steuerung der Kraftstoffmenge in einer Steuervorrichtung für die Kraftstoffversorgung verwendet wird. Die Kraftstoffversorgungs-Steuervorrichtung kann die Kraftstoffmenge mit einer hohen Genauigkeit steuern.

Es sind zwei verschiedene Arten von Steuer-Absperrorganen für eine Kraftstoffversorgungs-Steuervorrichtung einer Brennkraftmaschine diskutiert worden, bei denen eine Brennstoff-Einspritzdüse zum Öffnen in einer Ansaugleitung der Brennkraftmaschine vorgesehen ist, so daß die Maschine mit

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der gewünschten Kraftstoffmenge durch die gesteuerte Öffnungszeit des Steuer-Absperrorgans gespeist ist. Eine der beiden Arten der Steuer-Absperrorgane ist mechanisch und die andere elektromagnetisch angesteuert.

In letzter Zeit wurde eine Kraftstoffversorgungs-Steuervorrichtung mit der zuletzt genannten Art eines gesteuerten Absperrorgans, insbesondere mit einem Magnetventil, gegenüber der zuerst genannten Art bevorzugt, da sie einerseits leicht verschiedene Steuerungsfaktoren erfaßt und die zu steuernde Menge leicht bestimmt werden kann, und da andererseits die Steuerungsteile einschließlich Halbleiteranordnungen und dergleichen verbessert wurden.

Die HauptSchwierigkeit» die die Genauigkeit der Steuerung in einer Kraftstoffversorgungs-Steuervorrichtung mit einem Magnetventil beeinträchtigt, liegt in einer Verzögerungszeit der Ansprechempfindlichkeit beim Öffnen und Schließen des Magnetventile unter.anderen Störungen, die auf verschiedenen Fehlern beruhen können, wie beispielsweise auf Fehlern bei der Erfassung von verschiedenen Steuerungsfaktoren, auf Fehlern in der Berechnung und auf einer Abweichung des Kraftetoffversorgungsdruckes und dergleichen.

Die Öffnungszeit eines Kraftstoff-Einspritzventile, das in einer Brennkraftmaschine als Kraftstoffversorgungseinrichtung verwendet wird, ist so bestimmt, daß eine geeignete Menge an Kraftstoff in di· Maschine entsprechend der Drehzahl und der Belastung eingespeist wird.

Da sich jedoch die Drehzahl einer Brennkraftmaschine in einem weiten Bereich von ungefähr 600 U/min bis zu 6000 U/min verändert, führ.t eine ungeeignete Menge des in die

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Maschine eingespeisten Kraftstoffes zu einer Verringerung des Wirkungsgrades der Maschine. Dies ist besondere wegen der schädlichen Wirkung des ausgestoßenen Gases nicht wünschenswert. In der Praxis tritt jedoch eine Verzögerungszeit beim Öffnen und Schließen eines Magnetventils auf, das als Kraftstoff-Einspritzventil verwendet wird, wenn die Maschine mit einer hohen Drehzahl läuft, mit dem Ergebnis, daß die eingespeiste Kraftstoffmenge zu Ungenau!gkeiten neigt.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Ansprechempfindlichkeit beim Öffnen und Schließen eines Magnetventils für eine Kraftstoffversorgungs-Steuervorrichtung zu verbessern, um dadurch die Genauigkeit der Kraftstoffversorgungs-Steuerung zu verbessern und die Steuervorrichtung an eine hohe Geschwindigkeit der Maschine anpassen zu können.

Die erfindungsgemäße Kraftstoffversorgungs-Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine oder einen Verbrennungsmotor ist gekennzeichnet durch ein normalerweise geschlossenes Kraftstoffversorgungs-Absperrorgan zur Steuerung der Kraftstoffmenge, die entsprechend der Öffnungszeit des Absperrorgans in den Motor eingespeist wird, und eine Einrichtung zur elektromagnetischen Steuerung des Öffnens und Schließens des Absperrorgans in einer derartigen Weise, daß diese Einrichtung einerseits erregt ist, um eine erste elektromagnetische Anziehungskraft zu erzeugen, die groß genug ist, um das Absperrorgan aus seinem geschlossenen Zustand zu öffnen, andererseits erregt ist, um ein· zweite elektromagnetische Anziehungskraft zu erzeugen, die groß genug ist, um das Absperrorgan in seinem geöffneten

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Zustand zu halten, nachdem das Absperrorgan einmal geöffnet wurde, und andererseits -schließlich erregt ist, um einen entgegengesetzten magnetischen Fluß - zu erzeugen, wodurch der induzierte magnetische Fluß gelöscht wird, der verhindert, daß die zweite elektromagnetische Anziehungskraft versqhwindet, wenn das Absperrorgan aus seinem geöffneten Zustand geschlossen wird. -

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen%

Fig. 1 eine elektrische Schaltung zur Ansteuerung eines Magnetventils;

Fig. 2 eine Kraftstoffversorgungsmenge-Kennlinie;

Fig. 3 eine elektrische Schaltung eines Ausftihrungsbeispiels der vorliegenden. Erfindung;

Fig. k Diagramme zur Erläuterung des Betriebszustandes der in der Figo 3 dargestellten elektrischen Schaltung;

Fig. 5» 8, 9 und TO elektrische Schaltungen von anderen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung;

Fig. 6 ein Diagramm zur Erläuterung des Betriebszustandes der jeweiligen elektrischen Schaltung, die in den Fig. 5, 8, 9 und 10 dargestellt sind;

Fig. 7 eine Kennlinie zur Erläuterung der Arbeitsweise der erfindungsgesääßen Vorrichtung beim öffnen und Schließen des Abssperrorgans;

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Fig. 11 eine elektrische Schaltung eines weiteren Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;

Fig. 12 ein Diagramm zur Erläuterung des Betriebszustandes der in der Fig» 11 dargestellten elektrischen Schaltung;

Fig. 13 einen Schnitt durc^h ein erfindungsgemäßes Hagnetventil , und

Fig. i4 eine Draufsicht auf das in der Fig. 13 dargestellte Magnetventil.

Xn der Fig. 1 besteht eine Serienschaltung aus einer Hagnetspule 2 und einem Widerstand 3» wobei die Kollektor-Emitter-Strecke eines Transistors ^ zwischen einem Anschluß 1 einer elektrischen Stromquelle und Erde liegt, und wobei die Basiselektrode des Transistors 5 über einen Widerstand 6 mit einem Steuersignaleingang 7 verbunden ist, während -ein Kondensator k parallel zum Widerstand 3 vorgesehen ist.

Bei dieser Schaltung wird der Innenwiderstand zwischen der Kollektor- und Emitterelektrode des Transistors 5 durch die Einspeisung einer Vorspannung in die Basiselektrode des Transistors 5 vom Steuersignaleingang 7 gesteuert, so daß das Öffnen und Schließen eines Magnetventils zur Steuerung der KraftstoffVersorgungsmenge gesteuert werden kann.

Da der Kondensator 4 parallel zum Strombegrenzungswiderstand 3 liegt, wird die elektromagnetische Spul· 2 erregt, um das Magnetventil durch einen großen, durch die Spule 2 und den Kondensator k für eine schnelle Zeitdauer

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fließenden Strom zu öffnen, wenn das Ventil geöffnet wird. Nach der Aufladung des Kondensators k ist die Spule 2 durch einen Strom erregt, der groß genug ist, um den geöffneten Zustand des Ventils beizubehalten und der im folgenden als Haltestrom bezeichnet wird.

Selbst wenn der Haltestrom von der Spule 2 abgeschaltet wird, um das Ventil zu schließen, ist das Ventil nicht unmittelbar vollständig geschlossen. Dies ist der Fall, da eine Gegen-EMK in die elektromagnetische Spule induziert wird, wenn der Haltestrom von der Spule abgeschaltet wird, und da gleichzeitig ein Wirbelstrom im magnetischen Material induziert wird, das einen magnetischen Kreis für das Magnetventil so bildet, daß der magnetische Fluiß, der durch den Haltestrom induziert wurde, nicht verschwindet. Die Gegen-EMK und der Wirbelstrom werden mit der Zeit schrittweise verringert, so daß die magnetische Anziehungskraft des Ventils, deren Verschwinden durch die Gegen-EMK und den Wirbelstrom verhindert wurde, ebenfalls schrittweise entsprechend der Verringerung der Gegen-EMK und des Wirbelstroms mit der Zeit verringert wird.

Als Ergebnis wird das Ventil im vollständig geöffneten Zustand gehalten, bis die elektromagnetische Anziehungskraft auf die Schiießkraft des Ventils verringert ist, die im allgemeinen durch eine Feder oder dergleichen erzeugt ist. Dann wird der Grad für die Verhinderung des Schließens des Ventils schrittweise verringert, um das Magnetventil vollständig zu achließen.

Die zum Schließen des Ventils erforderliche Zeit verändert sich im Zusammenhang mit der Größe der Federkraft

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zum Schließen des Ventils und der Trägheit der beweglichen Teile des Ventils usw.

Das in der Fig. 1 dargestellte Ausführungsbeispiel verbessert die Ansprechempfindlichkeit bei der Ventilöffnung, indem ein ausreichend großer Strom durch die elektromagnetische Spule fließt, wenn das Ventil aus dem geschlossenen Zustand geöffnet wird, sowie die Ansprechempfindlichkeit beim Schließen des Ventils, indem die Erzeugung der oben genannten Gegen-EMK und des Virbelströmeβ so weit wie möglich verringert wird, wenn das Ventil aus seinem geöffneten Zustand geschlossen wird. Die oben genannte Gegen-EMK und der Wirbelstrom können einigermaßen an einer Induktion gehindert werden, indem das Ventil mit einem verringerten Haltestrom in seinem geöffneten Zustand gehalten wird.

Xn Fig. 2 sind Kennlinien dargestellt, die die Besiehung zwischen der KraftstoffVersorgungsmenge durch eine Einspritzung und der zur Öffnung des Magnetventils erforderlichen Zeit angeben. Dabei stellt eine Kurve A einen idealen Zustand der Vorrichtung dar, die keine Verzögerungezeit beim Ansprechen während des Öffnens und Schließens des Ventils aufweist. Eine Kurve B gibt einen praktischen Zustand mit einer Verzögerungszeit wieder.

Wenn eine Kraftstoffversorgungs-Steuervorrichtung eine derartige ideale Kennlinie aufweist, wie dies durch die Kurve A angegeben ist, dann kann das Magnetventil unmittelbar vollständig abhängig von einem Befehlesignal zum öffnen des Ventils mit einer hohen Ansprechempfindlichkeit geöffnet und unmittelbar geschlossen werden, wenn das Befehlβ-signal gelöscht ist, selbst wenn die Befehlszeit sehr kurz

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ist. Als.Ergebnis verändert sich die Beziehung zwischen der Befehlszeit und der Xraftstoff Versorgungsmenge für eine Kraftstoff-Einspritzung linear.

Andererseits kann bei dem durch die Kurve B angegebenen praktischen Zustand das Magnetventil überhaupt nicht geöffnet werden, wenn die Befehlszeit zur Öffnung des Ventils sehr kurz ist. Selbst wenn die Befehlszeit etwas zunimmt, dann kann das Befehlssignal gelöscht werden, um das Magnetventil zu schließen, bevor es vollständig geöffnet ist. Deshalb verändert sich die Besiehung zwischen der Kraftstoffversorgungsmenge von einer Einspritzung und der Befehlszeit nicht linear. Das Magnetventil kann vollständig* geöffnet sein, wenn die Befehlszeit weiter zunimmtο Andererseits kann dabei das Ventil in seinem geöffneten Zustand gehalten werden, ^enn das Befehlssignal gelöscht ist, während das Ansprechen beim Schließen etwas langsam ist, wodurch die Kraftstoffversorgungsmenge gegenüber einem Fall stärker zunimmt, in dem diese Ansprechempfindlichkeit abhängig von der gleichen Befehlszeit zur Öffnung des Ventils hoch ist. . " ...'■■■■

Bei einer Kraftstoffversorgungs-Steuervorrichtung mit einem Magnetventil., das die durch die Kurve A in Fig. 2 dargestellte Kennlinie aufweist, ist es verhältnismäßig einfach, eine gewünschte KraftstoffVersorgungsmenge zwischen dem notwendigen Minimalwert Q1 und dem notwendigen Maximalwert Q2 in der Zeitdauer zur Steuerung der Kraftstoffversorgungsmenge zwischen dem Minimalwert T1 und dem Maxima1-

i wert T2 zu steuern, was auf der linearen Beziehung zwischen der Befehlszeit und der Xraftstoffversorgungsmexige für eine Kraftstoff-Einspritzung beruhte Weiterhin ist es möglich,

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den Maximalwert Q2 groß zu machen, während der Maximalwert T2 unverändert bleibt, oder den Maximalwert T2 klein zu machen, während der Maximalwert Q2 unverändert bleibt, oder die Maximalwerte Q2 und T2 jeweils groß und klein zu machen, indem gleichzeitig der Kraftstoffversorgungsdruck anwächst oder die mechanische Abmessung des Kraftstoff-Meßgliedes der Vorrichtung vergrößert wird, usw.

Andererseits ist bei einer Kraftstoffversorgungs-Steuervorrlchtung mit einem Magnetventil, das die in der Fig. 2 durch die Kurve B dargestellte Kennlinie aufweist, die zur Öffnung des Magnetventils entsprechend dem notwendigen Minimalwert Q1 erforderliche Befehlszeit in einem nicht linearen Teil der Kennlinie B, was die Steuervorrichtung kompliziert und die Genauigkeit der Steuerung verringert. Es ist tatsächlich möglich, den Maximalwert Q2 groß zu machen, während der Maximalwert T2 unverändert bleibt, oder den Maximalwert T2 klein zu machen, während der Maximalwert Q2 unverändert bleibt, oder die Maximalwerte Q2 und T2 jeweils gleichzeitig groß und klein zu machen, wie dies oben beschrieben wurde, indem insbesondere der Kraftstoffversorgungs druck zunimmt oder die mechanische Abmessung des Kraftstoff-Meßgliedes der Vorrichtung vergrößert wird, usw. Selbst wenn jedoch die oben genannte Forderung durch Vergrößerung der KraftstoffVersorgungsmenge in der Zeiteinheit bis nahe zum Maximalwert Q2 erfüllt werden kann, dann vergrößert sich der nicht lineare Teil in der Nähe des Minimalwertes Q1 mit dem Ergebnis, daß die Genauigkeit der Steuerung stark verringert wird, oder daß es manchmal unmöglich ist, die Steuerung durchzuführen.

Um dieses Problem zu lösen, ist* es erforderlich, die

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Ansprechempfindlichkeit beim Schließen des Ventils zu verbessern, indem diese in gleichem Maß beachtet wird wie die Verbesserung in der Ansprechempfindlichkeit beim Öffnen des Ventils»

In Fig. 3 1st eine Schaltung eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung dargestellte Diese Schaltung verbessert die Ansprechempfindlichkeit beim Öffnen und Schließen des Ventils. Die in der Fig. 1 dargestellte Schaltung, die vor allem die Ansprechempfindlichkeit beim Öffnen d©s Ventils verbessert, kann durch die erfindungsgemäße Schaltung der Fig. 3 ersetzt werden, so daß die Änsprechempfindlichkeit beim Schließen sowie beim Öffnen des Ventils verbessert werden kann.

Bei der in der Fig. 3 dargestellten Schaltung liegt eine Serienschaltung aus jeweiligen Kollektor-Emitter-Strekken von Transistoren 5B und 5D zwischen einem Anschluß 1 einer elektrischen Stromquelle und Erde. Der Transistor 5B ist vorgesehen, um zusätzlich den Öffnuxxgsstrom des Ventils zu steuern, der eine notwendig® elektromagnetische Kraft zur Öffnung des Ventils aus seinen! geschlossenen Zustand erzeugt. Die Richtung des durch die elektromagnetische Spule fließenden Stromes, der die oben genannte elektromagnetische Kraft erzeugt, wird im folgenden als Vorwärtsrichtung bezeichnet. Dieser Strom wird deshalb Vorwärtsoder Durchlaßstrom genannt. Der Transistor 5G- dient zur Steuerung des Rückwärts- oder Sperrstromes₉ der durch die Spule 2 fließt. Weiterhin liegt eine andere S©ri©nschaltung aus der Kollektor-Emitter-Strecke ©ines Transistors 5C, aus einem einen Strom begrenzenden Widerstand 3 und aus der Kollektor-Emitter-Strecke eines Transistors 5A zwi-

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sehen dem Anschluß T einer elektrischen Stromquelle und Erde, wobei die Transistoren 5C und 5A jeweils für eine zusätzliche Steuerung des Sperrstromes und des Ventilöffnungsstromes verwendet werden. Ein Kondensator 4 liegt parallel zum Widerstand 3· Eine elektromagnetische Spule 2 liegt jeweils zwischen den Kollektorelektroden der Transistoren 5B und 5C. Die Basiselektroden von Transistoren 5A, 5B, 5C und 5D sind jeweils über Widerstände 6A, OB, 6C und 6e mit den Steuersignaleingängen 7A, 7B, 7C und 7D verbunden.

In Fig. 4 ist der Betriebszustand der in der Fig. 3 gezeigten Schaltung dargestellt. Die Transistoren 5A und 5B werden in Übereinstimmung mit der in der Fig. 4a dargestellten Signalform gesteuert. Die Transistoren 5C und 5D _ werden in Übereinstimmung mit der in der Fig. 4b dargestellten Signalform gesteuert. Wenn bei dieser Steuerung das Ventil geöffnet wird, dann werden beide Transistoren 5A und 5B leitend, so daß ein großer Strom durch die elektromagnetische Spule 2 fließt, um das Magnetventil beim Beginn für eine Öffnung zu betätigen, und der Strom nimmt schrittweise ab, bis er einen konstanten Wert annimmt. Wenn die erforderliche Öffnungszeit des Ventils vergangen ist, dann werden die Transistoren 5B und 5A und' die Transistoren 5C und 5D jeweils nicht leitend und leitend gemacht. Dann werden die Transistoren 5C und 5D wieder nach einer gegebenen Zeit nicht leitend gemacht.

Demgemäß fließt ein Strom, wie er in der Fig. 4c dargestellt ist, durch die elektromagnetische Spule, wenn das Einschwingverhalten des Stromes vernachlässigt wird. Wenn insbesondere das Magnetventil geöffnet wird, dann fließt

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ein Strom vom Anschluß 1 über die Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors 5B, die elektromagnetische Spule-2, die aus dem den Strom begrenzenden Widerstand 3 und dem Kondensator 4 bestehende Parallelschaltung und die Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors 5A zur Erde« In der Parallelschaltung aus dem Widerstand 3 und dem Kondensator 4 nimmt der durch den Kondensator 4 fließende Strom tatsächlich mit der Zeit schrittweise auf "Null" ab, während er beim Beginn des Öffnens des Ventils sehr groß ist.

Wenn andererseits das Magnetventil geschlossen wird, dann werden die Stromsteuertransistoren 5A und 5B nicht leitend, um zu verhindern, daß der Durchlaßstrom durch die elektromagnetische Spule 2 fließt. Gleichzeitig werden der Sperrstrom-Hilfssteuertransistor 5C und der Durchlaßstrom-Steuertransistor 5D leitend, um einen Sperrstrom, vom Anschluß .1 zur Erde über den Transistor 5C, die elektromagnetische Spule 2 und den Transistor 5ö zu leiten* Da der Sperrstrom durch die Spule 2 in der zum Durchlaßstrom entgegengesetzten Richtung fließt, der während des Öffnens des Ventils fließt, dient der Sperrstrom zur Verringerung der durch das Abschalten des Durchlaßstromes für das Beibehalten des geöffneten Zustandes des Ventils induzierten EMK und des auf diese Weise induzierten Wirbelstromes, um zu verhindern, daß der auf dem Durchlaßstrom beruhende Fluß verschwindet, wenn der Durchlaßstrom abgeschaltet wird« Demgemäß kann die elektromagnetische Anziehungskraft des Ventile schnell ausgeschaltet werden, um das Ventil unmittelbar und vollständig zu schließen, mit dem Ergebnis, daß die Ansprechempfindlichkeit beim Schließen des Ventils beträchtlich verbessert ist. Das Magnetventil ist so gesteuert, daß es in Übereinstimmung mit der in der Fig. 4d dargestell-

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ten Signalform geöffnet oder geschlossen ist, wobei die Ansprecherapfindlichkeit beim Öffnen und Schließen dea Ventils vernachlässigt ist.

In Fig. 5 ist eine elektrische Schaltung einea Ausführungebeispiels der vorliegenden Erfindung dargestellt. Dabei liegt eine Serienschaltung aus der Emitter-Kollektor-Strecke eines Durchlaßstrom-Hilfssteuertransistors 3B und der Kollektor-Emitter-Strecke einea Sperratrom-Steuertransistora 5D »wischen eine* Anschluß 1 einer elektrischen Stromquelle und Erde, und eine andere Serienschaltung aua der Emitter-Kollektor-Strecke einea Sperratrom-Hilfaateuertransistors 5C und der Kollektor-Emitter-Strecke einea Durchlaßstrom-Steuertransistors 5A liegt ebenfalls »wischen dem Anschluß 1 und Erde. Eine elektromagnet!aehe Spule 2 liegt zwischen dem Verbindungepunkt der beiden Kollektorelektroden der Translatoren 5B und 5D und dem Verbindungepunkt der beiden Kollektorelektz-oden der Translatoren 5A und 5C. Weiterhin liegt eine andere Serienschaltung aus einem Haltestrom-Begrenzungawideratand 3 und der Kollektor-Emitter-Strecke eine· Haltestrom-Steuertrarisistors 5E parallel zur Kollektor-Emitter-Strecke dea Tranaiatora 5A₁ und die Basiselektroden der Translatoren 5A_f 5B, 5C, 5D und 5E aind jeweils über Widerstände 6a, OB, 6c, 6d und 6E mit SignalelngXngen 7A, 7B, 7C, 7D und 7E verbunden.

In Fig. 6 iat der Betriebazuatand der in der Fig. 5 erzeigten Schaltung dargeateilt. Ώ*τ Durohlafiatrom-Hilfaateuer· translator 5E, der Halteatrom-Steuertranaiator 5E_f der Ventlluffnunga-Steuertranaiator 5A, der Sperratrom-Hilfaateuertranaiator 5C und der Sperratrom-Steuertranaiator 50 werden j«weila in Übereinetimmung mit den in den Fig. 6a, 6b, 6c und 6e dargestellten Sigmälfolgen geateuert.

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Da zu Beginn lediglich dar Durchlaßstrom-Hilfasteuertransistor 5B und der Haltestrora-Steuartransietor 5$ leitend sind, fließt als Ergebnis ein Strom vom Anschluß 1 der Stromquelle über den Durchlaßstrom-Hilfesteuertransistor 5B, dia elektromagnetische Spule 2, den Haltestrom-Begrenzungswi der stand 3 und den Haltestrom-Steuertransistor 5E zur Erde. Dieser Strom erzeugt ein« elektromagnetische Kraft, die das Ventil aus seinem geschlossenen Zustand nicht öffnen, sondern nur den geöffneten Zustand beibehalten kann, wenn das Ventil geöffnet ist.

Dann wird der Ventilöffnungs-Steuertransistör 5A leitend gemacht, so daß ein großer Durchlaßstrom über den Durch-

laßstrom-Hilfssteuertranslstor 5B, die elektromagnetische Spule 2 und den Ventilöffnungs-Steuertransistor 5A fließt. Deshalb ist es während dieser Zeit nicht immer erforderlich, daß der Haltestrom-Steuertransistor 5E leitend ist. Der Ventil Öffnungs-Steuertransistor 5A ist so gesteuert, daß er für eine gewünschte Zeit leitend und dann wieder nicht leitend ist.

Venn das Magnetventil aus seinem geöffneten Zustand geschlossen wird, dann werdest der Durchlaßstrom-Hilfasteuertransistor 5B, der Haltestrom-Steuertransistor 5S und des* Ventilöffnungs-Steuertransistor 5A, wobei in den meisten Fallen der Transistor 5A su dieser Zeit bereits nicht leitend ist, nicht leitend gemacht, wahrend zur gleichen Zelt der Sperre trom-Hllf se teuer tr ans Is tor 56 und der Sperr strom- ' Steuertransistor 5D leitend gemacht und im leitenden Zustand für eine gewünschte Zeit gehalten werden. Als Ergebnis fließt ein. Strom rückwarte vom Anschluß 1 der elektrischen Stromquelle Über den Sperretrom-Hilfesteuertranslstor 3C, die ,

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Sperrstrom-Steuertransistor 5E und die elektromagnetische Spule 2 zur Erde.

- Xn Fig. 6d ist die Signalform des durch die elektromagnetische Spule 2 fließenden Stromes dargestellt. In der Signalform sind die Einschwingvorgänge des Stromes aufgrund der Induktanz der elektromagnetischen Spule und dergleichen vernachlässigt. Jn Fig. 6 ist> der geöffnete und geschlossene Zustand des Hagnetventils dargestellt, wobei die Ansprechempfindlichkeit des Ventils ebenfalls vernachlässigt ist. Damit wird die gleiche Einwirkung auf die Steuerung erzielt, wie dies oben anhand der Fig. 3 näher erläutert wurde.

Jn Fig. 7 ist die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung im Vergleich zu der bereits diskutierten Steuervorrichtung dargestellt. Die Kurven A und B zeigen jeweils die Ansprechempfindlichkeiten beim Schließen des Ventils» wenn das Magnetventil jeweils durch die in den Fig. 1 und 3 dargestellten Steuerschaltungen angesteuert wird. Zusätzlich stößt beim Schließen das bewegliche Glied des Ventils mit dessen festem Ventilkörper elastisch zusammen und ist in der gleichen Weise wie beim öffnen des Ventils verschiedene Male wiederholt mit diesem bündig. Die Größe und die Anzahl der Anschläge kann um ein gewisses Maß verringert werden. Die Größe und die Zeitdauer des Sperretromee kann geeignet gewählt werden.

Fig. 8 zeigt eine elektrische Schaltung eines anderen Ausführungsbeispiels der Erfindung, bei dem eine elektromagnetische Spule 12A zum Halten des geöffneten Zustande· eines Magnetventils, ein Haltestrom-Begrenzungswiderstand 3

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und ein Haltestrom-Steuertransistor 15E in Serie zwischen dem Anschluß 1 einer elektrischen Stromquelle und Erde liegen. Weiterhin liegt eine Serienschaltung aus einem Ventilöffnungs-Hilfs Steuer transistor 15B, einer elektromagnetischen Spule T2B zur Öffnung des Magnetventils/ und aus einem VentilÖffnungs-Steuertransistor 15A ebenfalls zwischen dem Anschluß 1 und Erde. Transistoren 15C und 15D liegen jeweils parallel zur Serienschaltung aus der elektromagnetischen Spule 12B und dem Transistor 15B und zur Serienschaltung aus der elektromagnetischen Spule 12B und dem Transistor 15A. Die Basiselektroden der Transistoren 15A, 15B, 15C, 15D und 15E sind jeweils über Widerstände; i6a, i6b, IOD, IOD und i6E mit Steuersignaleingängen 17A, 1?B, 17C, 17D und 17E verbunden.

Der Haltestrom-Steuertransietor 15E_t der Ventilöffnungs-Steuertransistor 15A und der Ventilöffnungs-Hilfssteuertransistor 15B sind jeweils gesteuert, um in Übereinstimmung mit den in den Fig. 6a, 6b und 6c dargestellten Signalformen zu arbeiten.' Die Schaltung ist so aufgebaut, daß die elektromagnetische Anziehungskraft aufgrund des durch die elektromagnetischen Spulen 12B fließenden Stromes zusätzlich mit dor elektromagnetischen Anziehungskraft aufgrund des Haitestromes zusammenwirkt, der durch die elektromagnetische Spule 12A fließt. Weiterhin sind der Sperrstrom-Hilfesteuertransistor 15C und der Sperrstrom-Steuertransistor 15D beide so.gesteuert, daß sie in Übereinstimmung mit der in der Fig. 6c dargestellten Signalform arbeiten. Die so aufgebaute Schaltung zeigt die gleiche Arbeitsweise bei der Steuerung wie die in der Fig. 5 dargestellte Schaltung.

Bei der in der Fig. 9 dargestellten Schaltung liegen

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eine Serienschaltung aus einer elektromagnetischen Spule 22A zur Ventilöffnungs-Steuerung und ein Ventilöffnungs-Steuertransistor 25A und eine andere Serienschaltung aus einer elektromagnetischen Spule 22B für eine Sperrfluß-Steuerung und einem Sperrfluß-Steuertransistor 25B parallel zwischen einem Anschluß 1 einer elektrischen Stromquelle und Erde. Eine Serienschaltung aus einem Haltestrom-Begrenzungswiders tand 3 und einem Haltestrom-Steuertransistor 25c liegt weiterhin parallel zur Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors 25A. Die Basiselektroden der Transistoren 25A₁ 25B und 25C sind jeweils über Widerstände 26a, 26b, 26c mit den Steuersignaleingängen verbunden.

Der Haltestrom-Steuertransistor 25C, der Ventilöffnungs-Steuertransistor 25A und der Sperrfluß-Steuertransistor 25B sind jeweils so gesteuert, daß sie in Übereinstimmung mit den in den Fig. 6a, 6b und 6c dargestellten Signalformen arbeiten. Die Spulen sind bei der Vorrichtung so angeordnet, daß der durch den durch a±e elektromagnetische Spule 22B während der Leitung des Transistors 25B fließenden Strom erzeugte magnetische Fluß den magnetischen Fluß auslöscht, der durch das Ausschalten des Stromes erzeugt wird, der während der Leitung des Transistors 25A und/oder des Transistors 25C durch die elektromagnetische Spul· 22A fließt, wodurch die gleiche Einwirkung auf die Steuerung wie bei der in der Fig. 5 dargestellten Schaltung erhalten wird.

Bei der in der Fig. 10 dargestellten Schaltung liegen eine Serienschaltung aus einer haltenden elektromagnetischen Spule 32A, einen Haltestrom-Begrenzungstransistor 3 und einem Haltestrom-Steuertransistor 35A, eine weitere Serien*chal-

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tung aus einer elektromagnetischen Spule 32B für die Ventil-Öffnung und ein Ventilöffnungs-Steuertransistör 35B, und noch eine weitere Serienschaltung aus einer elektromagnetischen Spule 32C für die Sperrfluß-Steuerung und einem Sperrfluß-Steuertransistor 35C parallel zwischen dem Anschluß 1 einer elektrischen Stromquelle und Erde, während die Basiselektroden der Transistoren 35A, 35B und 35C über Widerstände 36a, 36B und 36c jeweils mit Steuersignaleingängen 37A, 37B und 37C verbunden sind. Wenn die elektrischen und magnetischen Eigenschaften der Spule 32A geeignet ausgewählt sind, dann kann der Haltestrom-Begrenzungswiderstand 3 weggelassen werden.

Der Haltestrom-Steuertransistor 35A, der Ventilöffnungs-Steuertransistor 35B und der Sperrfluß-SteuertransistQr 35C sind jeweils so gesteuert, daß sie in Übereinstimmung mit den in den Fig. 6a, 6b und 6c dargestellten Signalformen arbeiten. Die Spulen sind so angeordnet, daß die jeweiligen magnetischen Flüsse, die durch die durch die elektromagnetischen Spulen 32A und 32B fließenden Ströme erzeugt werden, zusätzlich miteinander zusammenwirken, und daß der durch den durch die elektromagnetische Spule 320 fließenden Strom erzeugte magnetische Fluß beide zuvor erzeugten magnetischen Flüsse auslöscht, wodurch die gleiche Einwirkung auf die Steuerung erhalten wird, wie dies oben anhand der Fig. 5 erläutert wurde.

Es soll angenommen werden, daß b©± der in der Fig. 10 dargestellten Schaltung die haltend® ©lektromaga®t±sche Spule 32A, der Haltestrom-Begrenzungswiderstand 3 und der Haltestrom-Steuertransistor 35A weggelassen sind, daß der Yentilöffnungs-Transistor 35B und der Sperrfluß-Steiaartraiisi-

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stör 35c jeweils so gesteuert sind, daß sie in Übereinstimmung mit d6n in den Fig. 4a und 4b dargestellten Signalformen arbeiten, und daß die elektromagnetischen Spulen so angeordnet sind, daß der magnetische Fluß, der durch den durch die elektromagnetische Spule 32C fließenden Strom erzeugt wird, den magnetischen Fluß auslöscht, der durch den durch die Spule 32B fließenden Strom erzeugt wird. Dann kann die gleiche Einwirkung auf die Steuerung erhalten werden, wie dies oben anhand der Fig. 3 näher erläutert wurde.

In Fig. 11 ist eine elektrische Schaltung für eine erfindungsgemäße Steuervorrichtung dargestellt, die für eine Kraftstoffversorgung mit hoher Geschwindigkeit geeignet ist.

In der Fig. 11 liegen eine Serienschaltung aus Transistoren 4-5B und 45D und eine weitere Serienschaltung aus Transistoren 45c und 45A parallel zwischen einem Anschluß 1 einer elektrischen Stromquelle und Erde, wobei eine elektromagnetische Spule 42A zur Steuerung der Ventilöffnung und Ventilschließung zwischen dem Verbindungepunkt der beiden Kollektorelektroden der Transistoren 45A und 45C und dem Verbindungspunkt der beiden Kollektorelektroden der Transistoren 45B und 45D vorgesehen ist, und wobei eine Serienschaltung aus einem Widerstand 3 und einer Haltestrom-Steuerspule 42B parallel zur Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors 45B vorgesehen ist. Weiterhin sind die Spulen so angeordnet, daß die MMK, die auf dem Strom beruht, der vom Anschluß 1 über den Widerstand 3, die Haltestrom-Steuerspule 42B und den Transistor 45D zur Erde fließt, und die MMK, die auf den Strom beruht, der vom Anschluß 1 über den Transistor 45C, die Steuerspule 42A zur Ventilöffnung und VentilSchließung und den Transistor 45D zur Erde fließt, zusätzlich miteinander zusammenwirken.

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Wenn bei der so aufgebauten Schaltung die Transistoren 45A* 45B, 45c und 45D jeweils so gesteuert sind, daß sie in Übereinstimmung mit den in den Fig. 12c, 12c _t 12b und 12a dargestellten Signalformen arbeiten, indem in die jeweiligen Basiselektroden der Transistoren die erforderlichen Steuersignale über die Widerstände 46A, 46B, 46C und 46D von den Steuersignaleingängen 47A» 47B, 4?C tind 4?D eingespeist werden, dann erzeugt die Schaltung eine MMK in Übereinstimmung mit den in der Fig. 12d dargestellten Signal« formen, wobei Einschwingvorgänge vernachlässigt sind« Deshalb kann die gleiche Einwirkung auf die Steuerung erhalten werden, wie dies in Fig. 6d dargestellt ist, und das Magnet* ventil ist so gesteuert, daß es in Übereinstimmung mit der in der Fig. I2i dargestellten Signalform arbeitet.

Die erfindungsgemäße Schaltung hat den Vorteil, daß kein großer Strom durch die Haltestrom-Steuerspule 42B fließen muß, da die Spule 42B nicht so steil in der Anstiegskennlinie des Stromes zu sein braucht, so daß die Wechselzahl in der Spule stark zunehmen kann, indem ein dünner leitender Draht verwendet wird.

Wenn weiterhin das Spulenmaterial oder die Wechselzahl in der Spule in geeigneter Weise ausgewählt werden» dann kann der Widerstand 3 weggelassen werden*

Weiterhin erfordert bei dieser Steuervorrichtung die Haltestrom-Steuerspule 42B kein besonderes Steuer-Bauelement in der Schaltung* In der Fig. 13 wird der Kraftstoff in die Öffnung eines Kernes 121 über eine geeignete Verbindungsleitung eingespeist und dann durch jeweilige Hohlteile eines Einstellers 124, einer Ventilnadel 133 und einer seit-

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lichen Öffnung der Nadel 133 zu einem Ventilsitz aus einer Düse 134 und der Ventilnadel 133 geführt. Daneben kann der Kraftstoff den Ventilsitz über den äußeren Rand der Ventilnadel 133 erreichen. Ein Betätigungsorgan oder Versteller 131 wird in der Zeichnung durch eine elektromagnetische Kraft nach oben gezogen, so daß der Ventilsitz offen ist, um den Brennstoff zu speisen.

Der magnetische Kreis dieser Vorrichtung besteht aus dem Kern 121, einem Joch 128, der Ventilnadel 133 und dem Betätigungsorgan 131. Eine elektromagnetische Spule ist gewöhnlich um einen Spulenkörper gemeinsam in einem Stück gewickelt, um ein magnetisches Feld in einem gewöhnlichen Kraftstoff-Einspritzventil zu erzeugen. Andererseits ist bei der vorliegenden Erfindung eine elektromagnetische Spule 127A zum Halten des geöffneten Zustandes des Ventils auf der Innen- oder Außenseite eines Spulenkörpers 126 gewikkelt und dann mit einem isolierenden Material isoliert. Nach der Isolierung der Spule 127A ist eine weitere elektromagnetische Spule 127B zur Steuerung des Öffnens und Schließens des Ventils außerhalb oder innerhalb des Isolators 129 gewickelt. Demgemäß kann jede der Spulen 127A und 127B unabhängig ein magnetisches Feld erzeugen.

Die Wicklungszahl der Haltespule 127A kann vergrößert werden, so daß der durch sie fließende erforderliche Strom abnimmt. Die Anstiegskennlinie beim Einschwingvorgang des Stromes, der durch die Steuerspule 127B für das öffnen und Schließen des Ventile fließt, kann verbessert werden, indem ein relativ dicker Draht als Wicklungsmaterial verwendet und die Wicklungszahl verkleinert wird. Abhängig von der Ausgestaltung einer Steuerschaltung kann jeder der bei-

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den Anschlüsse der jeweiligen Spulen 127A und T27B gemeinsam als ein Anschluß verwendet werden, so daß die vier Anschlüsse der beiden Spulen auf drei Anschlüsse 123A, 123B
und 123c verringert werden, wie dies in Fig. lh dargestellt ist, um dadurch eine Vereinfachung der Verdrahtung bei der Vorrichtung zu ermöglichen,

Einer der Grundzüge der erfindungsgemäßen Kraftstoff-Einspritzung liegt in der Einstellung der Ansprechempfindlichkeit des Einspritzventils. Die Einstellung der Ansprechempfindlichkeit des Ventils wird durchgeführte indem die
Gegenkraft einer Feder in einem derartigen Einspritzventil eingestellt wird. Ein Verfahren zur Einstellung der Gegenkraft einer Feder besteht darin, daß ein Einsteller zum Eindrücken der Feder in einen Kern geschraubt und dann nach dem Aufbau des Einspritzventils geeignet eingestellt wird, wobei der äußere Rand gegen die Außenseite des Kernes gestemmt wird.

Dieses Verfahren hat jedoch den Nachteil, daß der eingestellte Zustand durch Aufnahme eines Ganges der Schraube oder dergleichen gestört wird, wenn eine Schrauben- oder
Stemmkraft einwirkt, da die Genauigkeit einer Schraube im
allgemeinen begrenzt ist.

Gemäß der vorliegenden Erfindung sind der äußere Rand des Einstellers 124 und der innere Rand des Kernes 121 genau begrenzt, so daß der Einsteller 124 glatt im Kern 121
gleiten kann. Die genaue Begrenzung kann wegen des kreisförmigen Schnittes des Kernes und des Einstellers leicht
erreicht werden. Venn das Einspritzventil aufgebaut wird,
dann wird der Einsteller genau durch eine zusätzliche Ein-

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stelleinrichtung eingestellt, bevor ein Filter 122 in den Kern 121 -eingefügt wird. Dann wird der eingestellte Zustand durch Anlegung einer Stemmkraft von der Außenseite des~Kernes 121 festgelegt oder fixiert. Deshalb kann das Problem einer Störung der Einstellung aufgrund einer Ungenauigkeit einer Schraube mit Hilfe der vorliegenden Erfindung gelöst werden.

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Claims (8)

1. - Zk -

   23060

   ,Patentansprüche

   j) Kraftstoffversorgungs-Steuervorrichtung für Brennkraftmaschine , gekennzeichnet durch ein normalerweise geschlossenes Kraftstoff-Einspritzventil zur Steuerung der in die Maschine einzuspeisenden Kraftstoffmenge entsprechend der Öffnungszeit des Ventils, und eine Einrichtung zur elektromagnetischen Steuerung des Öffnens und Schließens des Ventils, wobei die Einrichtung erregt ist, um eine erste elektromagnetische Anziehungskraft zu erzeugen, die groß genug ist, um das Ventil im geöffneten Zustand zu halten, nachdem das Ventil einmal geöffnet wurde, aber nicht groß genug ist, um das Ventil aus dem geschlossenen Zustand zu öffnen, während die erste elektromagnetische Anziehungskraft erzeugt wurde, bevor das Ventil aus dem geschlossenen Zustand geöffnet wurde, und wobei die Einrichtung für eine vorbestimmte Zeitdauer erregt gehalten wird, wenn das Ventil aus dem geschlossenen Zustand geöffnet wird, um andererseits eine zweite elektromagnetische Anziehungskraft zu erzeugen, die groß genug ist, um das Ventil geöffnet zu halten.
2. 2. Kraftstoffversorgungs-Steuervorrichtung für Brennkraftmaschine, gekennzeichnet durch ein normalerweise geschlossenes Kraftstoff-Einspritzventil zur Steuerung der in die Maschine einzuspeisenden Kraftstoffmenge entsprechend zur Öffnungsdauer des Ventils, und eine Einrichtung zur elektromagnetischen Steuerung der Öffnung und Schließung des Ventile, wobei die Einrichtung einerseits erregt ist,' um eine elektromagnetische Anziehungskraft zur Öffnung des Ventils zu erzeugen, und andererseits

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   für eine vorbestimmte Zeitdauer erregt ist, wenn die elektromagnetische Anziehungskraft zur Schließung des Ventils aus dem geöffneten Zustand abgeschaltet ist, um einen Rückwärt s-Magnetfluß zu erzeugen, wodurch der induzierte Magnetfluß gelöscht ist, der verhindert, daß die elektromagnetische Anziehungskraft abgeschaltet ist.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung für eine bestimmte Zeitdauer weiterhin erregt ist, wenn die erste elektromagnetische Anziehungskraft zur Schließung des Ventils aus dem geöffneten Zustand abgeschaltet ist, um dadurch einen Rückwärts-Magnetfluß zu erzeugen, der den induzierten Magnetfluß löscht, der verhindert, daß die erste elektromagnetische Anziehungskraft abgeschaltet ist.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3; dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Ventilsteuerung aufweist eine elektromagnetische Spule zur Steuerung der Öffnung und Schließung des Ventils, ein Glied zur Erregung der elektromagnetischen Spule mit einem ersten Strom, um die erste elektromagnetische Anziehungskraft zu erzeugen, ein Glied zur Erregung der elektromagnetischen Spule mit einem zweiten Strom, um die zweite elektromagnetische Anziehungskraft zu erzeugen, und ein Glied zur Erregung der elektromagnetischen Spule mit einem dritten Strom, um den Rückwärts-Magnetfluß für eine vorbestimmte Zeitdauer ab dem Zeitpunkt zu erzeugen, wenn der erste Strom aus der elektromagnetischen Spule abgeschaltet ist.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,

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   daß die Einrichtung zur Ventilsteuerung aufweist eine elektromagnetische Spuleneinrichtung zur Steuerung der Öffnung und Schließung des Ventils, ein Glied zur Erregung der elektromagnetischen Spuleneinrientung mit einem Ventil- ^ öffnungs-Strom für eine vorbestimmte Zeitdauer, um eine dritte elektromagnetische Anziehungskraft zu erzeugen, wobei die dritte elektromagnetische Anziehungskraft so mit, der ersten elektromagnetischen Anziehungskraft zusammenwirkt,, daß die zusammengefaßte elektromagnetische Anziehungskraft aus der ersten und dritten elektromagnetischen Anziehungskraft groß und in ihrer Zeitdauer lang genug ist, um das Ventil aus dem geschlossenen Zustand zu öffnen, ein-Glied zur Erregung der elektromagnetischen Spuleneinrichtung mit einem Haltestrom, um die erste elektromagnetische Anziehungskraft zu erzeugen, und ein Glied zur Erregung der elektromagnetischen Spuleneinrichtnng mit einem Rückwärts-Magnetfluß-Steuerstrom, um den Uückwärts-Magnetfluß für eine vorbestimmte Zeitdauer von dem Zeitpunkt ab zu erzeugen, wenn der Haltestrom aus der elektromagnetischen Spuleneinrichtung abgeschaltet ist.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die elektromagnetische Spuleneinrichtung aufweist eine erste elektromagnetische Wicklung, die mit dem Haltestrom und dem Ventilöffnungs-Strom erregt ist, um jeweils die erste und dritte elektromagnetische Anziehungskraft zu erzeugen _t und eine zweite elektromagnetische Wicklung, die mit dem Rückwärts-Magnetfluß-Steu©rstrom erregt ist, um den Rückwärts-Magnetfluß zu erzeugen.
7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet» daß die elektromagnetisch® Spulensisarichtang aufweist ein®

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   erste elektromagnetische Wicklung, die mit dem Haltestrom erregt ist, um die erste elektromagnetische Anziehungskraft zu erzeugen, und eine zweite elektromagnetische Wicklung, die wahlweise mit dem Ventilöffnungs-Strom und dem Rückwärt s-Magnetfluß-Steuer strom erregt ist, um jeweils die dritte elektromagnetische Anziehungskraft und den Ruckwärt s-Magnetfluß zu erzeugen.
8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erregung der zweiten elektromagnetischen Wicklung mit dem Ventilöffnungs-Strom ein erstes Steuerglied zur Steuerung des Durchgangs des Ventilöffnungs-Stroms zur zweiten elektromagnetischen Wicklung aufweist, wobei die erste elektromagnetische Wicklung parallel zum Steuerglied geschaltet ist.

   9· Vorrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die elektromagnetische Spuleneinrichtung aufweist eine erste elektromagnetische Wicklung, die mit dem Haltestrom erregt ist, um die erste elektromagnetische Anziehungskraft zu erzeugen, eine zweite elektromagnetische Wicklung, die mit dem Ventilöffnungs-Strom erregt ist, um die dritte elektromagnetische Anziehungskraft zu erzeugen, und eine dritte elektromagnetische Spule, die mit dem Rückwärts-Magnetfluß-Steuerstrom erregt ist, um den Rückwärts-Magnetfluß zu erzeugen.

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