DE1944878A1 - Steuereinrichtung fuer eine Benzineinspritzanlage mit elektronischer,drehzahlabhaengiger Spritzdauer-Korrektur - Google Patents

Description

R. 9573 ·
29.8.1969 Lr/Sz

Anlage zur

Pat entanme ldung

ROBE RT BOSGH GMBH, Stuttgart W, Breitseheidstr. 4-

Steuereinrichtung für eine Benzineinspritzanlage mit elektronischer, drehzahlabhängiger Spritzdauer-Korrektur

Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung zum Betrieb der mindestens ein elektromagnetisches Einspritzventil umfassenden Einspritz anlage 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, die eine im Takt der Schaltimpulse periodisch sich ändernde Kurvenform hat und durch eine Steuerschalteinrichtung erzeugt wird, die wenigstens einen als Integrier glied wirkenden Speicherkondensator enthält.

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In Einspritzanlagen dieser Art erfolgt die Zumessung des für ¹ jeden nachfolgenden Arbeitstakt in eine Brennkraftmaschine gelangenden Kraftstoff durch die jeweilige Öffnungsdauer des zugehörigen Einspritzventils, dem der Kraftstoff unter praktisch konstantem Druck zugeführt wird. Zur Veränderung der Dauer der Schaltimpulse enthält der Rückkopplungskreis des monostabilen Multivibrators einen elektrischen Energiespeicher, bestehend aus einer Eisendrossel, deren Größe durch den im Ansaugrohr hinter der Drosselklappe herrschenden Druck verstellt wird. Um zusätzliche drehzahlabhängige Korrekturen der Impulsdauer zu erzielen,-kann man eine bei sonst unveränderten Rückkopplungsbedingungen die Dauer des instabilen Kippzustandes verkürzende oder verlängernde, zeitabhängig sich ändernde Steuerspannung vorsehen, die jeweils am Ende eines Schaltimpulses ausgelöst und durch eine Steuerschalteinrichtung erzeugt wird, die zwei oder mehr, wie eingangs angegeben, arbeitende Schalttransistoren enthält.

Bei einer aus der deutschen Patentschrift 1 231 954- bekannten Steuereinrichtung dieser Art sind zwei über Widerstände zu einer Kette verbundene Speicherkondensatoren vorgesehen land die am Ende der Kette sich einstellende Spannung ist in den Emitter-Basis-Kreis des zum monostabilen Multivibrator gehörenden Eingangstransistors über einen Widerstand eingekoppelt. Infolge dieser Art der Einkopplung ist es notwendig, verhältnismäßig große Speicherkondensatoren zu verwenden, da die mit ihnen zusammenarbeitenden Widerstände nur kleine Werte haben dürfen. Außerdem tritt bei der Anpassung dieser bekannten Steuereinrichtung an einen durch die Bauart der Brennkraftmaschine festgelegten drehzahl abhängigen Verlauf der Öffnungsdauer die Schwierigkeit auf, daß bei der Änderung, einzelner Widerstandswerte sich ziemlich komplexe und daher nur schwer überschaubare Auswirkungen auf die Kurvenform der Steuerspannung und die Dauer der Öffnungsimpulse einstellen.

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Um diese Schwierigkeiten zu umgehen, wird bei einer Steuerein-.richtung der eingangs beschriebenen Art die eine selbsttätige, drehzahlabhängige Korrektur der Öffnungsimpulslänge bewirkende Steuerspannung von einer Steuerschalteinrichtung erzeugt, bei welcher erfindungsgemäß für den Speicherkondensator mindestens zwei Aufladestromquellen von verschiedenem Innenwiderstand vorgesehen sind, die dem Speicherkondensator nacheinander zugeschaltet werden, wobei vorzugsweise Jeweils die vorher wirksame Aufladungsstromquelle beim Zuschalten der nächsten Aufladestromquelle abgeschaltet wird.

Weiterbildungen und zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeberi sich aus den Unteransprüchen in Verbindung mit den nachstehend beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen.

Es zeigen:

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

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

Fig. 3 zeigt eine abgewandelte Steuerschalteinrichtung, Fig. 4- die zugehörige S teuer spannung,

Fig. 5 zeigt als drittes Ausführungsbeispiel eine weitere Steuerschalteinrichtung sowie

Fig. 6 den zeitlichen Yerlauf der von der Steuerschalteinrichtung nach Fig. 5 erzeugten Steuerspannung.

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Die Krafts toff einspritz anlage nach Fig. 1 ist zum Betrieb einer Vierzylinderbreimkraftmaschine 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 Ansaugrohi-es 3 je ein elektromagnetisch betätigbares Einspritzventil 4. Jedem Ventil wird über eine der bei 5 angedeuteten Kraftstoff leitungen 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 Wicklungen 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 angeschlossen, die zu einem im folgenden näher beschriebenen elektronischen Eegel- 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 Eingangs transistor 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 Stellstange 17, die mit der nicht dargestellten Membran einer Druckdose 18 verbunden ist. Die Druckdose ist mit ihrer Saugseite an

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den Ansaugkanal 3 der Brennkraftmaschine 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 darge-'stellten 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 einen mit einer gemeinsamen Plusleitung 23 verbundenen Widerstand 24 angeschlossen, während das andere Wicklungsende an einem Verbindungspunkt H liegt. Vom 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 21 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, über die nicht dargestellte Nockenwelle mit der Kurbelwelle 34 der Brennkraftmaschine gekuppelten Nocken 35 bei jeder Kurbelwellenumdrehung einmal geschlossen wird und dabei den Transistor 13 sperrt. Zur Auf- und Entladung des Kondensators 31 ist seine mit dem Kontakt 32 verbundene Elektrode über einen Widerstand an die Plus-

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leitung 23 angeschlossen, während seine andere Elektrode über den Widerstand 24 an der Plus leitung 23 und über die Sekundärwicklung 22 am Abgriff H liegt.

Bevor auf die weiteren Schaltelemente des Steuergeräts eingegangen wird, soll im folgenden zunächst beschrieben werden, wie sich die bei jeder Schließung der Schaltkontakte 32, 33 entstehenden, die Öffnungsdauer 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 23 ist der Eingangstransistor 13 stromleitend und hält den Ausgangstransistor 14 in seinem Sperrzustand. Sobald der Schaltarm 33 durch den Nocken 35 gegen den Kontakt 32 gedrückt wird, senkt die im Kondensator 31 gespeicherte Ladung das Basispotential des Eingangstransistors 13 unter das Potential der 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 14 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 so rascher, je größer der Luftspalt und je kleiner die mit wachsendem Luftspalt abfallende Induktivität der Primärwicklung 21 ist. 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 Schaltkontäkte 32, 33 entstehenden Höchstwert exponentiell abnimmt und so gepolt ist, daß sie den Eingangstransistor 13 gesperrt zu halten versucht und dabei der

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durch die Widerstände 24, 25 j 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 14 die über einen Verstärker 38 angeschlossenen Leistungstransistoren 10 bzw. 11 ebenfalls in stromleitendem 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 13 wieder stromleitend wird. 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 Rückkopplungsspannung 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 Fall wesentlich früher geschlossen als in dem vorher geschilderten Fall großer Induktivität und großen Drucks.

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 außer von dem Unterdruck auch noch in Abhängigkeit von der Drehzahl

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geändert werden müssen. Da die.durch den jeweiligen Druck ein-¹ gestellten Impulslängen für jeden Wert des Drucks eine von der Drehzahl unabhängige gleiche Größe haben, enthält das Regel- und Steuergerät nach lig. 1 zusätzlich eine Steuerschalteinrichtung A, mit welcher die zwischen dem Punkt H und der Minusleitung 30 anstehende Spannung periodisch im Takt der Einspritzvorgänge geändert wird. Hierzu wird von der Steuerschalteinrichtung eine in Fig. 2 in ihrem zeitlichen Verlauf wiedergegebene Steuerspannung Ug erzeugt, die ausschließlich aus Teilstücken von e-3?unktionen und aus Abschnitten mit konstantbleibenden Augenblickswerten besteht.

Die Steuerschalteinrichtung A enthält einen ersten Schalttransitor T1, dessen Basis über einen Widerstand B1 mit der gemeinsamen Plusleitung 23 verbunden und im Punkt G über einen Koppelkondensator C1 und einen Vorwiderstand 39 an den mit dem Kollektor des Eingangs trans is tors 13 verbundenen Arbeitswiderstand angeschlossen ist. Ebenso wie der erste Schalttransistor T1 liegt ein zweiter Transistor T2 mit seinem Emitter an der Minusleitung 30, mit seiner Basis hingegen über einen Koppelwiderstand 40 am Kollektor des Transistors T1.

Zwischen dem Kollektor des Transistors T2 und der Plusleitung sind zwei Widerstände R4, R5 angeordnet, die mit der Kathode einer ersten Diode D1 verbunden sind. Vom Kollektor dieses Transistors führt außerdem ein Leitungszug, welcher einen Widerstand 41 und einen mit diesem in Reihe liegenden zweiten Koppelkondensator C2 umfaßt, zur Basis eines dritten Transistors T3, der ebenso wie der vierte Transistor T4 zum pnp-Typ gehört und mit seinem Emitter unmittelbar an die Plusleitung angeschlossen ist. Die Basis des Transistors T3 steht über dem Widerstand R2 mit der Minusleitung 30 in Verbindung. Der Transistor T3 hat daher ebenso wie der an seiner Basis über den

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Widerstand R3 an die Minusleitung angeschlossene Transistor T4 das Bestreben, im Ruhezustand der Steuereinrichtung stromleitend zu sein. Beide Transistoren bilden Aufladequellen von untereinander verschiedenem Innenwiderstand und speisen einen gemeinsamen Speicherkondensator 04, an welchem die in Fig. 2 wiedergegebene Steuerspannung U entsteht. Diese wird über einen als Emitterfolger arbeitenden Transistor T5 am Fußpunkt H der Sekundärwicklung 22 zur Wirkung gebracht.

Zwischen dem Kollektor des Transistors TJ und der Minusleitung sind zwei Widerstände RIl und R12 angeordnet, zwischen denen ein Widerstand Rl 3 abzweigt, der zu den beiden Anoden zweier Dioden D4 und D5 führt. Die Kathode der Diode D4 ist zusammen mit der Anode der Diode D1 an den Speicherkondensator 04 angeschlossen, wohingegen die Kathode der Diode D5 am Abgriff eines aus zwei Widerständen R14 und Rl5 gebildeten Spannungsteilers liegt. Unmittelbar an den Kollektor des Transistors T3 ist die Anode einer Diode D6 angeschlossen, deren Kathode mit einem an der Minusleitung 30 liegenden Widerstand R19 und mit einem zur Basis des Transistors T4 führenden Kondensator 03 verbunden ist. Analog zum Transistor T3 ist zwischen dem Kollektor des Transistors T4 und der Minusleitung 30 die Reihenschaltung aus zwei Widerständen R16 und R17 vorgesehen, zwischen denen ein Widerstand R18 abzweigt, welcher mit den Anoden zweier Dioden D7 und D8 verbunden ist. Die Kathode der Diode D7 liegt zusammen mit der Kathode der Diode D4 an der Basis des Transistors TJ? und an dem Speicherkondensator 04, wohingegen die Kathode der Diode D8 unmittelbar an den Kollektor des Transistors T3 angeschlossen iat. Die Steuerschalteinrichtung A enthält außerdem noch zwei Spannungsteiler, von welchen der erste aus den Widerständen R6 und R7 besteht und mit seinem Abgriff über einen Widerstand R8 zu den Anoden zweier Dioden D 3 und D2 geführt ist. Der andere Spannungsteiler besteht aus

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den Widerständen R9 und RIO und ist an seinem Abgriff mit der Kathode der Diode D 3 verbunden. Die Kathode der Diode D2 ist an den Speicherkondensator 04 angeschlossen.

Die Steuerschalteinrichtung A arbeitet folgendermaßen: Wenn von dem Steuermultivibrator 12 an dem in Fig. 2 bei t = angedeuteten Ende eines Einspritzimpulses ein negativer Spannungsstoß über den Koppelkondensator 01 an die Basis des Transistors T1 gelangt, so itfird dieser Transistor so lange gesperrt, bis sich der Koppelkondensator 01 über den Widerstand R1 so weit aufgeladen hat, daß ein Basisstrom für den Transistor T1 fließen kann. Während dieser sich an den Zeitpunkt t = 0 anschließenden Sperrzeit des Transistors T1 leitet der Umkehrtransistor T2 und entlädt den Speicherkondensator 04 über die Diode D1 bis auf eine Restspannung JJ₀ , die durch den aus den Widerständen R4 und R5 bestehenden Spannungsteiler bestimmt ist. Wenn der Transistor T1 infolge der dann erreichten Wiederaufladung des Kondensators 03 im Zeitpunkt T1 erneut stromleitend wird und dabei den Transistor T2 sperrt, dann gelangt auch die Diode D1 in ihren Sperrzustand und die Entladung des Speicherkondensators 04 ist beendet. Bei der Rückkehr des Transistors T2 in seinen Sperrzustand entsteht an seinem Kollektor ein positiver Spannungssprung, welcher von dem Koppelkondensator 02 auf die Basis des Transistors T3 übertragen wird und den Transistor T3 so lange sperrt, bis sich der Kondensator 02 über den Widerstand R2 soweit aufgeladen hat, daß wieder ein Strom über die Basis des Transistors T3 fließen kann. Dies geschieht im Zeitpunkt t2. Während des bis zu diesem Zeitpunkt reichenden Sperrzustandes des Transistors T3 liegt dessen Kollektor über die Widerstände RIl und R12 an Minuspotential, wobei die Diode D4 gesperrt ist. Gleichzeitig wird über die Diode D8 der Verbindungspunkt P des Widerstandes R18 und der Diode D7 ebenfalls auf Minuspotential gehalten und die Diode D? somit

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ebenfalls gesperrt. Die Aufladung des Speicherkondensators 04 kann demzufolge vom Zeitpunkt ti ab nur über den Widerstand R8 und die Diode D2 erfolgen. Die Spannung U am Speicherkondensator 04 strebt dann mit einer Zeitkonstanten τ ^, welche etwa dem Produkt aus der Kapazität des Speicherkondensators 04 und dem Wert des Widerstands R8 entspricht, gegen einen Spannungsendwert XL· , welcher durch, das Verhältnis der Spannungsteilerwiderstände R6 und R7 bestimmt wird. Wenn die Spannung U₀ im Zeitpunkt tl.O den durch die Spannungsteilerwiderstände R9 und RIO bestimmten Wert V^ _Q erreicht, wird die Diode D 3 leitend und verhindert dann, daß weiterhin Strom über die Diode D2 in den Kondensator 04 fließen kann. Die Steuerspannung U am Speicherkondensator 04 bleibt deshalb bis zu dem vorher erwähnten Zeitpunkt t2, in welchem der Transistor T3 erneut stromleitend wird, auf dem Wert U. _Q konstant.

Sobald im Zeitpunkt t2 der Transistor T3 erneut stromleitend wird, tritt an seinem Kollektor ein positiver Spannungssprung auf, welcher mit Hilfe des Koppelkondensators CJ auf die Basis des Transistors T4 gegeben wird und diesen bis zu dem bei t, angegebenen Zeitpunkt sperrt, in welchem sich der Kondensator über den Widerstand R3 so weit aufgeladen hat, daß über die Basis des Transistors T4 erneut Strom fließen kann. Im Sperrzustand des Transistors T4 liegt dessen Kollektor über die Widerstände R16 und RI7 auf Minuspotential, so daß de Diode D7 auch weiterhin gesperrt bleibt.

Zum Speicher kondensator 04 kann demzufolge vom Zeitpunkt t2 ab Aufladestrom nur über den Widerstand RI3 und die Diode D4 sowie den Widerstand RIl und den dann stromleitenden Transistor T3 fließen, wobei die Spannung U₁₃ am Speicherkondensator 04 mit einer Zeitkonstanten τ. „ (ungefähr gleich 04 mal R13) gegen einen Spannungs end wert U₂ strebt, welcher durch die als Span-

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nungsteiler wirkenden Widerstände RIl und R12 im Kollektorkreis des Transistors TJ "bestimmt wird. Wenn die Spannung U₃ bei ihrem weiteren Anstieg im Zeitpunkt t2.0 den Wert V^ q erreicht, welcher durch das Verhältnis der Spannungsteilerwiderstände R]A, Rl5- festgelegt ist, wird die Diode D5 stromleitend und verhindert dann, daß dem Speicherkondensator über die Diode D4· weiterhin Ladestrom zufließen kann. Vom Zeitpunkt t2.0 ab bis zum Zeitpunkt t3, an welchem der Transistor T4· erneut stromleitend wird, weil sich dann sein Koppelkondensator CJ genügend weit aufgeladen hat, bleibt die Spannung TJ am Speicherkondensator C4 auf dem konstanten Wert TJg q·

Vom Zeitpunkt tj ab kann über den dann stromleitenden Transistor T4-J über dessen Kollektorwiderstand R16, über den Widerstand R18 und über die Diode D7 dem Speicherkondensator C4 ein Aufladestrom zufließen, welcher ebenfalls einen exponent!eilen Anstieg der Spannung U am Speicher kondensator C4- zur Folge hat. Die Ansteigsgeschwindigkeit richtet sich nach der Zeitkonstanten τ.- ₇, welche etwa dem Produkt aus der Kapazität des Speicherkondensators" C4 und dem Wert des Widerstands R18 entspricht. Wie bei den beiden vorher beschriebenen, jeweils einer e-Funktion entsprechenden Abschnitten strebt dabei die Spannung U einem Endwert zu, welcher in Fig. 2 nicht näher bezeichnet ist, sich aber aus dem Verhältnis der als Spannungsteiler wirkenden Widerstände Rl 6 und RI7 im Kollektorkreis des Transistors T4 ergibt.

Wenn die Brennkraftmaschine sehr langsam lauft und daher die vom Ende des vorausgehenden öffnungs impuls es bis zum Ende des nachfolgenden öffnungsimpulses reichende Periodendauer größer ist als die im Schaubild nach Fig. 2 vom Zeitpunkt _t.= 0 bis t3 vergehende Zeit, wird das Ende des nächsten öffnungsimpulses durch den im Zeitpunkt t3 beginnenden Teil T^ , der Steuer-

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spannung U bestimmt. Für diesen Fall sehr niedriger Drehzahl ' ist das Ende des nachfolgenden Öffnungsimpulses durch den Zeitpunkt t4 angedeutet. In diesem Zeitpunkt beginnt dann eine neue Periode, in welcher die Steuerspannung in gleicher Weise wie vom Zeitpunkt t beginnend bis zum Zeitpunkt t4· verläuft, sofern diese niedrige Drehzahl beibehalten wird. Je höher jedoch die Drehzahl gesteigert wird, desto näher rückt der Zeitpunkt t4 an den Zeitpunkt ti heran, dessen Abstand von dem bei t = 0 liegenden Periodenbeginn so klein gewählt ist, daß er kleiner ist als die bei der höchsten Drehzahl vorkommende, kürzeste Periodendauer der Einspritzvorgänge.

Während die in Fig. 2 über der Zeit t dargestellte Kurve der Steuerspannung IJ eine ausschließlich steigende Tendenz hat und daher mit höheren Drehzahlen bei sonst gleichbleibenden Betriebsbedingungen länger werdende Einspritzimpulse liegert, ist in Fig. 3 eine abgewandelte Steuerschalteinrichtung dargestellt, welche an die Stelle der Steuerschalteinrichtung A in Fig. 1 treten kann und dann eine Steuerspannung liefert, die sowohl eine steigende als auch eine fallende Charakteristik aufweist. Die Steuerspannungskurve der Einrichtung nach Fig. ist in Fig. 4 über der Zeit t dargestellt. Soweit die Einzelteile der Steuerschalteinrichtung nach Fig. 3 mit denjenigen der Steuerschalteinrichtung A nach Fig. 1 übereinstimmen, sind sie mit gleichen Bezugszeichen versehen. Es ist ohne weiteres erkennbar, daß zusätzlich zu dem in Fig. 1 verwendeten Bauteilen noch ein zweiter Speicherkondensator 05 verwendet ist; er bewirkt die fallende Charakteristik am Beginn der Steuerspannungskurve nach Bild 4·. Dieser zweite Speicherkondensator C5 ist über eine Diode DIl an die Basis des Emitter-Folger-Transistors Q?5 angeschlossen und arbeitet daher parallel zum Kondensator 04, welcher über eine zusätzliche Diode D13 an der Basis dieses Transistors liegt. Zusätzlich zu den beiden von

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dem jeweiligen Ladungszustand abhängigen Spannungen an den Kon-• densatoren 04- und 05 kann am Transistor T5 über eine Diode D12 eine dritte Spannung wirksam werden, welche an den zusammen mit einem Widerstand R22 einen Spannungsteiler bildenden Widerstand R23 abfällt.. Durch die gegenseitige Entkopplung mittels der Dioden DIl, D12 und Dl 3 wird erreicht, daß immer diejenige der genannten drei Spannungen zur Steuerung des Transistors T5 dient, welche das positivere Potential aufweist. Im einzelnen wirkt sich dies folgendermaßen aus:

Sobald der Transistor T1 im Zeitpunkt t = 0 am Ende eines Öffnungsimpulses über den Kondensator 01 gesperrt wird, gelangt die an den Kollektor des Transistors T1 angeschlossene Diode D9 in ihren Sperrzustand. Dann kann sich der Kondensator 05 über die Diode DlO nach Fig. 4- exponentiell auf eine Spannung aufladen, deren Höchstwert U3 durch das Verhältnis der beiden Spannungsteilerwiderstände R19 und R20 bestimmt ist. Durch Wahl genügend kleiner Widerstandswerte für die Spannungsteilerwiderstände R19 und R20 kann man es erreichen, daß sich während dieses Aufladevorgangs am Kondensator 05 schon sehr rasch Spannungswerte ergeben, die. größer sind als die rasch absinkende Restspannung an dem sich vom Zeitpunkt t » 0 ab entladenden Kondensator 04. Dieser Zeitpunkt ist in Fig. 4 mit t0.1 markiert. Von diesem Zeitpunkt ab bestimmt, zunächst die die größeren positiven Potentialwerte aufweisende Elektrode des zweiten Speicherkondensators 05 die Steuerspannung U .

Der Sperrzustand des Transistors T1 hält, wie beim vorher beschriebenen Ausführungsbeispiel, bis zum Zeitpunkt ti an, in welchem sich der Kondensator 01 soweit entladen hat, daß erneut ein ausreichender Strom über die Emitter-Basis-Strecke des Transistors T1 fließen kann und diesen stromleitend machen kann. Der stromleitende Transistor T1 schließt über die dann

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ebenfalls stromleitende Diode D9 den Spannungsteilerwiderstand R20 kurz, so daß die Diode DlO sperrt und der zweite Speicherkondensator sich vom Zeitpunkt ti ab über den parallel liegenden Widerstand R21 entladen kann. Dieser Entladevorgang findet mit der vom Kapazitätswert des Kondensators C5 und dem Wert des Widerstandes R21 abhängigen Zeitkonstanten τ statt. Vom Zeitpunkt t1.1 ab sinkt die Spannung am Kondensator C5 unter den durch die Spannungsteilerwiderstände R22 und R23 festgelegten Wert EL Q ab, so daß vom Zeitpunkt t1.1 ab die Steuerspannung diesen Wert beibehält.

In der anhand des ersten Ausführungsbeispiels erläuterten Weise wird vom Zeitpunkt ti ab der erste Speicherkondensator C4· über den Widerstand R8 und die Diode D2 aufgeladen. Die Spannung am Speicherkondensator erreicht dann in der oben beschriebenen Weise im Zeitpunkt t1.2 den von den Spannungsteilerwiderständen R22, R23 eingestellten Spannungswert XS₁. _Q. Von diesem Zeitpunkt ab bleibt die Spannung am Kondensator C4 gegenüber dieser und der Spannung am Kondensator 05 positiver und bestimmt daher über die jetzt stromleitende Diode Dl3 den weiteren Verlauf der am Transistor T5 wirksamen Steuerspannung U .

Am Ausführungsbeispiel der Steuerschalteinrichtung nach Fig. 5 ist gezeigt, wie man mit einem einzigen Speicherkondensator C6 eine Steuerspannungskurve TJ der in Fig. 6 dargestellten Art erzielen kann, welche sowohl steigende als auch fallende Abschnitte aufweist.

Die in Fig. 5 dargestellte Schalteinrichtung ist dazu bestimmt, anstelle der in Fig. 1 mit unterbrochenen Linien umrahmten Schalteinrichtung am Fußpunkt H der Sekundärwicklung des Transformators 15 die in Fig. 6 dargestellte Steuerspannung U zur Wirkung zu bringen. Sie enthält im einzelnen einen Eingangstransistor T1, welcher wie beim ersten Ausführungsbeispiel

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über einen Kondensator 01 mit dem Kollektor des Eingangstransistors 13 des Steuermultivibrators 12 über den in Fig. 5 nicht dargestellten Koppelwiderstand 35 angeschlossen werden kann und mit der Plusleitung 23 über den Widerstand R1 in Verbindung steht. An dem über einen Widerstand R31 mit der Plusleitung verbundenen Kollektor dieses Transistors ist mit einem Koppelkondensator C7 die Basis eines Transistors T6 angeschlossen, welcher im Ruhezustand der Schaltung durch den seine Basis mit der Plusleitung verbindenden Widerstand R32 in stromleitendem Zustand gehalten wird. An den über die beiden Widerstände R4-0 und R41 mit der Plus leitung 23 verbundenen Kollektor des Transistors T6 ist die Kathode einer Diode D24- angeschlossen, deren Anode mit dem Verbindungspunkt zweier als Spannungsteiler geschalteter Widerstände R37 u&cl R38 und außerdem mit einem Widerstand R39 verbunden ist. Dieser Widerstand bildet zusammen mit der Diode D23 einen der verschiedenen Ladestromkreise für den Speicherkondensator G6, welcher parallel zu der Basis-Emitter-Strecke des Transistors T5 und den mit dieser in Reihe geschalteten Emitterwiderstand R20 angeordnet ist. Ein weiterer Ladestromkreis wird von dem mit dem Kollektor des Transistors T1 verbundenen Widerstand R36 und der mit ihm in Reihe liegenden Diode D22 gebildet. An den Speicherkondensator C6 ist außerdem eine Diode D25 mit ihrer Anode angeschlossen, deren Kathode mit einem am Verbindungspunkt der Widerstände R4-1 und R40 angeschlossenen Widerstand R42 und außerdem mit der Kathode einer Diode D26 verbunden ist, deren Anode am Kollektor des Transistors T8 liegt. Dieser ist mit seiner Basis über einen Koppelkondensator C8 und einen Koppelwiderstand R48 an den Kollektor des Transistors T7 angeschlossen. Vom Kollektor des Transistors T8 zur Minusleitung 30 führen zwei Widerstände R43 und R44, welche beide mit einem Widerstand R45 verbunden sind, welcher zu den Anoden zweier Dioden D27 und D28 führt. Von diesen liegt die Diode D27 mit ihrer Kathode am Speicher-

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kondensator 06, während die Diode D28 mit ihrer Kathode am Verbindungspunkt zweier Widerstände R4-6 und.R4-7 liegt. Mit dem Speicherkondensator 06 ist außerdem die Anode einer Diode D21 verbunden, deren Kathode an den Yerbindungspunkt zweier im Kollektorkreis des Transistors T7 liegender Serienwiderstände R35 und R34- angeschlossen ist.

Die Schalteinrichtung nach Fig. 5 arbeitet gemäß dem Schaubild nach Fig. 6 folgendermaßen: Wenn in dem bei t = 0 angedeuteten Zeitpunkt ein vom Steuermultivibrator 12 gelieferter Einspritzimpuls endigt, wird der Transistor T1 von der auf dem Koppelkondensator C1 sitzenden Ladung für eine bis zum Zeitpunkt ti reichende Zeitdauer gesperrt. Während dieses Sperrzustandes des Transistors T1 befindet sich der Transistor T7 im stromleitenden Zustand, so daß über die Widerstände R 34-, S35> R36 und über die Dioden D21 und D22 die Spannung U₀ am Speicherkondensator 06

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auf den Anfangswert Uq gebracht werden kann. Wenn im Zeitpunkt ti der Transistor T1 wieder stromleitend wird, sperrt die Diode D22, der Transistor T7 geht in seinen Sperrzustand und deshalb auch die Diode D21. Der am Kollektor des Transistors T7 entstehende positive Spannungssprung wird über den Koppelkondensator 08 auf die Basis des Transistors T8 gegeben, so daß dieser solange gesperrt gehalten wird, bis sich der Kondensator C8 über den Widerstand R33 so weit aufgeladen hat, daß der Transistor T8 wieder Basisstrom führen und daher im Zeitpunkt t3 stromleitend werden kann.

Während der bis zum Zeitpunkt tj reichenden Sperrzeit des Transistors T8 liegt dessen Kollektor über die Widerstände R4-3, R44 auf Minuspotential, so daß die Dioden D26 und D27 ebenfalls sperren.

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Wenn im Zeitpunkt ti der Transistor T1 erneut stromleitend wird, .überträgt der Kondensator 07 den an seinem Kollektor entstehenden negativen Spannungsstrom auf die Basis des Transistors T6; dieser sperrt solange, bis sich der Kondensator C7 über den Widerstand R 32 so weit aufgeladen hat, daß erneut im Transistor T6 Basisstrom fließen und dieser Transistor daher stromleitend werden kann. Dieser erneute Leitungszustand tritt im Zeitpunkt t2 ein. Während der Sperrzeit des Transistors T6 liegt dessen Kollektor über die Widerstände R40 und R41 am Pluspotential der Plusleitung 23· Dann sperrt die Diode D25 " sowie auch die Diode D24-, die während des Leitungszustandes des Transistors T6 den Widerstand R37 ^mi"k d-^er Minusleitung 30 leitend verbindet und dabei die Diode D23 sperrt., Im Sperrzustand kann die Diode D23 leitend werden und über den Widerstand R39 dem Speicherkondensator 06 Ladestrom zuführen. Die

Spannung U_ am Speicherkondensator 06 strebt dann mit einer s

Zeitkonstanten τ ., weiche dem Produkt aus der Kapazität des Speicherkondensators 06 und dem Widerstand R 39 ungefähr entspricht, einem Spannungsendwert zu, welcher durch das Verhältnis der Spannungsteilerwiderstände R37 und R38 bestimmt ist.

Wenn im Zeitpunkt t2 der Transistor T6 erneut stromleitend wird, wird die Diode D23 gesperrt, so daß kein Aufladestrom mehr über den Widerstand R39 und die Diode D23 fließen kann. Dagegen wird jetzt die Diode D25 leitend, so daß dann über die Widerstände R4-2, R4-1 und die stromleitende Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors T6 Entladestrom fließen kann. Die Spannung U am Speicherkondensator 0.6 sinkt dann exponentiell mit der Zeitkonstanten TV ο (ungefähr 06 χ R42) gegen einen sehr niedrigen Spannungsendwert ab, der durch die Spannungsteilerwiderstände R40 und R41 bestimmt ist.

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Wenn im Zeitpunkt t3 der Koppelkondensator 08 sich genügend weit aufgeladen hat, wird der Transistor T8 erneut stromleitend. Dann wird auch die Diode D26 leitend und bringt den Verbindungspunkt des Widerstandes R4-2 und der Diode D25 auf Pluspotential, so daß auch die Diode D25 nunmehr sperrt. Hierdurch wird eine weitere Entladung des Speicherkondensators C6 verhindert. Bei leitendem Transistor T8 leitet die Diode D27 und führt dem Speicherkondensator Ladestrom über den Widerstand R4-5 zu. Die Spannung U am Speicherkondensator C6 wird jetzt mit einer Zeitkonstanten TV welche ungefähr dem Produkt aus der Kapazität des Kondensators G6 und dem Wert des Widerstandes R4-5 entspricht, gegen einen Spannungsendwert streben, der durch das Verhältnis der Spannungsteilerwiderstände R43, R44- bestimmt ist. Sobald die Spannung jedoch eine durch die Spannungsteilerwiderstände R46 und R4-7 festgelegte, in Fig. 6 mit U6 angedeutete Spannungsschwelle erreicht, wird die Diode D28 stromleitend und verhindert dann, daß weiterhin Strom über die Diode D27 auf den Speicherkondensator C6 fließen kann. Die Spannung U am ' Speicherkondensator C6 bleibt dann konstant. Erwünschtenfalls kann der dargestellte Kurvenzug der Steuerspannung U fortgesetzt werden, indem man weitere Schaltstufen hinzufügt, wie sie im ersten Ausführungsbeispiel in Fig. 1 von den Transistoren T3 und T4 und ihren zugehörigen Koppelkondensatoren C2 und C3 gebildet werden.

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Claims (15)

- 20 - Robert Bosch GmbH E. 9578 Lr/Sz Stuttgart Ansprüche

1. ^Steuereinrichtung zum Betrieb der mindestens ein elektromagnetisches Einspritzventil umfassenden Einspritzanlage einer Brennkraftmaschine mit einem einen Eingangstransi-

. stör und einen Ausgangstransistor enthaltenden, monostabi-■ len Hultivibrator zur Erzeugung von rechteckförmigen, die Öffnungsdauer des Einspritzventils bestimmenden Schaltimpulsen, deren jeweilige Dauer durch eine Steuerspannung drehzahlabhängig veränderbar ist, die eine im Takt der Schaltimpulse periodisch sich ändernde Kurvenform hat und durch eine Steuerschalteinrichtung erzeugt wird, die wenigstens einen als Integrierglied wirkenden Speicherkondensator enthält, dadurch gekennzeichnet, daß in der Steuerschalteinrichtung für den Speicherkondensator (04, 05, 06) mindestens zwei AusladeStromquellen von verschiedenem Innenwiderstand vorgesehen sind, die dem Speicherkondensator nacheinander zugeschaltet werden, wobei vorzugsweise jeweils die vorher wirksame' Aufladestromquelle beim Zuschalten der nächsten Aufladestromquelle abgeschaltet wird. -

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Aufladestromquellen mit dem Speicherkondensator durch je eine getrennte Diode (D2, D4, D7) verbunden ist.

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3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine in Entladungsrichtung gepolte Entladediode (D1, D21, D25) vorgesehen ist, die zusammen mit der Emitter-Kollektor-Strecke eines Transistors (12, T6) einen Entladungsstromkreis für den Speicherkondensator (C4 bzw. C6) bildet.

4·. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicherkondensator (C4-, 06) über eine Begrenzerdiode (D3) an einen Spannungsteiler (R9> RIO) angeschlossen ist, mit welchem die am Speicherkondensator durch Aufladung erreichbare Spannungswerte (U,, q, Up «) begrenzt werden.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Spannungsteiler abgekehrte Elektrode der Begrenzerdiode (D3) mit der zweiten Elektrode einer mit ihrer ersten Elektrode an den Speicherkondensator (C4-) angeschlossenen Ladestromdiode (D2) und außerdem mit einem den Ladestrom begrenzenden Widerstand (R8) verbunden ist, der an einen zweiten Spannungsteiler (R6, R?) angeschlossen ist, der auf einen höheren Spannungswert als der erste Spannungsteiler (R9v RIO) eingestellt ist.

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6. Einrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die mit einer Elektrode an den Speicherkondensator (C4-) angeschlossene Entladediode (D1) an den Verbindungspunkt zweier im Kollektorkreis des Entladetransistors (T2) angeordneter Widerstände (R4, R5) angeschlossen ist, von denen einer (R5) die Entladungsgeschwindigkeit bestimmt.

7.. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Aufladestromquellen aus einer in Ladestromriehtung gepolten, mit dem Speicherkondensator verbundenen Diode (D4, B7) und einem Lade-Transistor (T3, T4·) besteht, der über einen als Zeitglied wirkenden Koppelkondensator (02, CJ) steuerbar ist und an dessen Kollektorkreis die Diode angeschlossen ist.

8. Einrichtung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß

im Kollektorkreis des Ladetransistors (T3» T4-) zvxei Serienwiderstände (RIl, R12 bzw. R16, Rl?) angeordnet sind, an deren Verbindungspunkt die Diode (D4 bzw. D7) über einen den Ladestrom begrenzenden Widerstand (Rl 3 bzw. R18) angeschlossen ist.

9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch, gekennzeichnet, daß

an den Verbindungspunkt des begrenzenden Widerstandes (R15) ■ und der Diode (D4) mit ihrer gleichartigen Elektrode (Anode)

. eine weitere Diode (B$) angeschlossen ist, deren zweite

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Elektrode (Kathode) an den Abgriff eines Spannungsteilers B14, RI5) angeschlossen ist.

10. Einrichtung nach Anspruch 9j dadurch gekennzeichnet, daß zwei Ladetransistoren (T$ und T4·) vorgesehen sind, von denen der zweite Ladetransistor (T4) an seiner Basis mit dem Kollektor des ersten Ladetransistors (T3) durch einen als Zeitglied wirkenden Koppelkondensator (C3) verbunden ist.

11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Koppelkondensator (C3) an den Verbindungspunkt einer an den Kollektor des ersten Ladetransistors (T3) angeschlossenen Schaltdiode (D6) und eines Widerstandes (R19) angeschlossen ist, der zusammen mit dieser Schaltdiode einen Parallelstromkreis zu den im Kollektorkreis des ersten Ladetransistors liegenden Serienwiderständen (RIl, R12) bildet.

12. Einrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Kollektor des ersten Ladetransistors (T3) und der an den Speicherkondensator (C4) angeschlossenen, zum zweiten Ladetransistor (T4) gehörenden Diode (D7) eine Sperrdiode (D8) vorgesehen ist, wobei die verbundenen Elektroden beider Dioden gleichartige Elektroden, insbesondere deren Anoden sind.

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13. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicherkondensator (04) im Baiskreis eines Emitter-Folger-Transistors (T5) liegt, der über einen· Emitterwiderstand (42) an eine der Betriebsstromleitungen (30) und - vorzugsweise über einen weiteren Widerstand (43)— an einen im Steuermultivibrator (12) befindlichen Schaltungspunkt (H) angeschlossen ist, dessen Potential das Ende der

" instabilen Betriebslage dieses Multivibrators und demzufolge das Ende eines laufenden Schaltimpulses beeinflußt.

14. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, .dadurch gekennzeichnet, daß zwei Speicherkondensatoren (04 und 05) vorgesehen sind, welche über jeweils eine Entkopplungsdiode (DIl, DI3) miteinander so verbunden sind, daß jeweils nur eine der von ihnen erreichten Speicherspannungen - vorzugsweise die jeweils positivere - als Steuerspannung (U ) wirksam wird.

15. Einrichtung nach den Ansprüchen 13 und 14, dadurch gekennzeichnet, daß beide Speicherkondensatoren (04, 05) über ihre Entkopplungsdioden (DIl, D13) mit der Basis des für beide gemeinsamen Emitter-Folger-Transistors (T5) verbunden sind.

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