DE2038888A1

DE2038888A1 - Monostabile Kippstufe fuer eine Kraftstoffeinspritzanlage

Info

Publication number: DE2038888A1
Application number: DE19702038888
Authority: DE
Inventors: Wolf Wessel
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1970-08-05
Filing date: 1970-08-05
Publication date: 1972-02-10
Also published as: GB1337024A; DE2038888B2; FR2104019A5

Description

R. 9951
31.7.1970 Lr/Sz

Anlage zur
Patentanmeldung

R OBERT BOSCH GMBH, Stuttgart

Monostabile Kippetufe für eine Kraftstoffeinspritzanlage

Die Erfindung betrifft eine als SteuereLnrichtung einer elektrischen Kraf tstof f einspritaarilage vorgesehene monostabile Kippstufe mit einem im Ruhezustand lei.fcenden Eingangstransistor, einem- an seiner Basis galvanisch mit dem Kollektor des Eingangstransistors verbundenen-Ausgangstransistor und mit einem als Zeitglied wirkenden Kondensator, der an einer seiner beiden Elektroden mit der Basis des Eingangstransistors und mit einem zu einer Betriebsstromleitung führenden Widerstand verbunden ist, mit seiner anderen Elektrode hingegen an den Kollektor d.es Ausgangs transistors angeschlossen ist.

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Robert Bosch GmbH R. 9951 Lr/Sz

Stuttgart

Es sind bereits Einspritzanlagen dieser Art bekanntgeworden, bei welchen die Zeitdauer der Multivibratorausgangsimpul.se dadurch den jeweils vorherrschenden Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine angepaßt wird, daß zur Ladung des Kondensators eine abhängig von einer oder mehreren derartigen Betriebsbedingungen veränderbare Spannung verwendet wird, oder daß im Entladekreis des Kondensators abhängig von Betriebsbedingungen veränderbare V/iderstände, insbesondere Thermistoren angeordnet v/erden, oder daß die Bezugsspannung, auf welche sich der Kondensator bis zum Impulsende entladen kann, von solchen Betriebsbedingungen abhängig gemacht wird. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,. eine Schaltungsanordnung zu schaffen, in welcher eine zur Steuerung der Impulsdauer dienende, in Abhängigkeit von wenigstens einer Betriebsbedingung der Brennkraftmaschine veränderbare Spannung zur Steuerung der Impulsdauer dient, aber nur schwach belastet wird. Erfindungsgemäß läßt sich dies dadurch erreichen, daß parallel zu dem an die Basis des Eingangstrans istors angeschlossenen \7iderstand die Reihenschaltung aus der Emitter-Kollektor-Strecke eines in Emitberfolgerschaltung betriebenen Steuertransistors und eines dem Emitter dieses Transistors vorgeschalteten Emitterwiderstandes angeordnet wird, wobei der Steuertransistor gegenüber dem Eingangs- und- <iem Ausgangstransistor zum entgegengesetzten Leitungstyp gehört und die Steuerspannung dem Zteuertransistor parallel zu seinem Emitterwiderstand und zu seiner rSinitfcer-Basis-Strecke zugeführt wird.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus dem nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel, einer elektrischen Kraftstoffeinspritzanlage.

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Stuttgart .,.."".-

Es zeigen: .

Pig. 1 die Einspritz anlage in ihrem Übersichtshild,

Fig. 2 ein Sehaltbild der in der Steuereinrichtung der Anlage nach Fig. 1 verwendeten monostabilen Kippstufe mit Spannungssteuerung,

Fig. 5 ein Zeitschaubild zur Erklärung der Wirkungsweise der Kippstufe ohne Spannungssteuerung,

Fig. 4 ein Zeitschaubild zur Erklärung der V/irkungs- "

weise der Kippstufe mit Spannungssteuerung.

Die dargestellte Einspritzanlage dient-zum Betrieb einer Vier-Zylinder-Viertakt-Brennkraftmaschine 11. Diese trägt . auf jedem der vier zu den einzelnen Zylindern führenden Verzweigungsstutzen ihres gemeinsamen Ansaugrohres. 12 je eine von vier elektromagnetisch betätigbaren Einspritzventilen 13, weichender einzuspritzende Kraftstoff über je eine dünne Rohrleitung 14- aus einem gemeinsamen Verteiler 15 zugeführt wird. Im Verteiler 15 wird der Kraftstoff unter einem praktisch gleichbleibenden Druck von etwa 2 atü gehalten. Hierzu ist eine Pumpe 16 vorgesehen, welche durch einen nicht darge- Λ stellten Elektromotor angetrieben wird, der aus der ebenfalls nicht dargestellten Sammlerbatterie des von der Brennkraftmaschine antreibbaren Fahrzeugs gespeist wird. ,

Die Einspritzventile 13 lassen jeweils eine zu ihrer Öffnungsdauer proportionale Kraftstoffmenge in die einzelnen Zylinder gelangen und werden durch elektrische, rechteckförmige Impulse in ihren Öffnungszustand gesteuert. Die Öffnungsimpulse liefert ein Leistungstransistor 18, der hierzu von der nachstehend im einzelnen näher beschriebenen Steuereinrichtung in seinen stromleitenden Zustand gebracht wird, bei welchem er den nicht dargestellten Elektromagnetwicklungen der Ventile 13 Strom zufließen läßt.

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Die elektrische Steuereinrichtung enthält im wesentlichen eine die jeweilige Öffmingsdauer der Einspritzventile bestimmende, monostabile Kippstufe 20, deren jeweilige Kippdauer in Abhängigkeit vom öffnungswinkel der beim Betrieb der Brennkraftmaschine mit einem Pedal 19 verstellbaren Drosselklappe 22 veränderbar ist. Mit dem Pedal 19 ist der Abgriff 23 eines Potentiometers 24 gekuppelt, welches eine von der Stellung der Drosselklappe abhängige Steuerspannung U_o liefert.

Im einzelnen enthält die Kippstufe 20 nach Fig. 2 einen Eingangstransistor 26 vorn npn-Typ und einen mit seinem Emitter ebenfalls an eine gemeinsame Minusleitung 27 angeschlossenen Ausgangstransistor 28, dessen Basis über einen Koppelwiderstand 29 mit dem Kollektor des Eingangstransistors 26 verbunden ist. Als zeitbestimmendes Glied ist ein Kondensator 30 vorgesehen, der an einer seiner Elektroden mit der Basis des Eingangstransistors 26 und mit dein von der Basis zur gemeinsamen Plusleitung 32 fahrenden Basisanschlußwiderstand 33 verbunden ist. Die andere Elektrode des Kondensators Z>0 liegt am Kollektor des Ausgangstransistors 28. Von dort führt zur Plusleitung 32 ein Arbeitswiderstand 34-· Der Arbeitswiderstand des Eingangstransistors 26 ist mit 36 bezeichnet.

Die insoweit für astabile Multivibratoren bekannte Schaltungsanordnung kann durch negativ gepolte Auoiösesignale 35_? die von einem in Fig. 1 bei 37 schematisch v/iedergegebenen Signalgeber geliefert werden, aus seinem stabilen Ruhezustand in seinen instabilen Kippzustand gebracht werden, welcher die Dauer der vom Leistungstransistor 18 an die Einspritzventile 13 gelieferten öffnungsimpulse bestimmt. Der Signalgeber 57 kann einen mit der Kurbelwelle 17 der Brennkraftmaschine gekuppelten Nokken 38 enthalten, der mit einem Schaltarm 39 zusammenarbeitet. Sobald der Schaltarm gegen seinen nicht näher bezeichneten

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Gegenkontakt gedrückt wird, kann der vorher geladene, zum Signalgeber 37 gehörende Kondensator 40 seine Ladung in Form eines Auslösesignales 35 an der Basis des Eingangstransistors 26 zur Wirkung bringen. Dieser wird dann gesperrt, und der Ausgangstransistor 28 geht in den leitenden Betriebszustand über. Der auf die volle, zwischen der Plusleitung 32 und der Minusleitung 27 herrschende Batteriespannung aufgeladene Speicherkondensator 30 überträgt dabei einen negativen Spannungssprung in Höhe dieser Batteriespannung ü_o, durch welchen, der Eingangstransistor 26 auch nach Ferschwinden des Auslöse-

chers'

impulses 35 gesperrt gehalten wird. Der Speis-ekondensator kann sich anschließend auf der Basisseite des Eingangstransistors von minus TJ auf plus U über den Widerstand 36 aufladen. Der gesamte Spannunghub beträgt somit 2* U .Unter der vereinfachen den Annahme, daß die Emitter-Kollektor-Spannung am Eingangstransistor Ugp ungefähr gleich Mull ist, ergibt sich für den Verlauf der an der Basis des Eingangstransistors wirksamen Basisspannung Un die Gleichung: .

_ t_. .
_B >_{o 0} (1 - e" ^T1); T₁ =R_36VG₅₀

Dieser Verlauf der Basisspannung ist in Fig. 3 wiedergegeben. ■ Sobald die Basisspannung U_ß die Größe der Schwellspannung U-g_E des Eingangstransistors 26 erreicht hat, wird dieser wieder leitend und die Kippstufe geht in ihre stabile Ausgangslage zurück, in welcher der Ausgangstransistor 28 gesperrt gehalten wird* ■·■■'■

Um die für die Öffnungsdauer der Einspritzventile maßgebliche Dau-ter t. des instabilen Kippzustandes mit der am Potentiometer 24 abgegriffenen Steuerspannung U in einer zu dieser proportionalen Weise ändern zu können, ist parallel zu dem

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Basiswiderstand 33 des Eingangstransistors 26 die Reihenschaltung aus der Emitter-Kollektor-Strecke des in Emitterfolgerschaltung betriebenen Steuertransistors 44 und eines dem Emitter dieses Transistors vorgeschalteten Emitterwiderstandes angeordnet. Der Steuertransistor 44 ist vom pnp-Typ und weist daher gegenüber den beiden Transistoren 26 und 28 die entgegengesetzte Leitfähigkeit auf. Die Steuerspannung U^ wird dem Steuertransistor 44 parallel zu seinem Emitterwiderstand und seiner Emitter-Basis-Strecke zugeführt. Während des quasistabilen Zustandes der Kippstufe kann daher der Speicherkondencator 30 nicht nur über den Widerstand 36, sondern noch zusätzlich mit einem vom Steuertransistor gelieferten Strom J umgeladen werden, wobei dieser Strom zur Steuerspannung proportional ist. Hierbei ergibt sich der Vorteil, daß wegen des als Emitterfolger betriebenen Steuertransistors 44 die Steuerspannung U nur mit einem sehr hohen Widerstand belastet wird, nämlich mit dem Eingangswiderstand des Steuertransistors. Dieser Eingangswiderstand entsprächt angenähert dem Produkt aus dem StromverStärkungsfaktor b des Steuertransistors und dem Wert des Emitterwiderstandes 45·

Der vom Steuertransistor gelieferte zusätzliche Ladestrom J ergibt sich - unter der vereinfachenden Annahme, daß die Schwellenspannung U-^_n des Steuertransistors ungefähr gleich Null ist - zu:

Da der zusätzliche Ladestrom J während des Umladevorganges

praktisch konstant bleibt, wird der instabile Betriebszustand der Kippstufe und demzufolge die Impulsdauer t. um so mehl* verkürzt, je größer die Steuerspannung U ist. Durch geeignete Dimensionierung des zum Eingangstransistor 26 gehörenden

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Basiswiderstandes 33 und des zum Steuertransistor 44 gehörenden Emitterwiderstandes 45 kann man auf einfache Weise" erreichen, daß für zwei verschiedene Werte der Steuerspannung sich Impulse ergeben, die eine genau definierte Abhängigkeit von der Steuer— spannung haben.

In Fig. 4 ist der Verlauf der Spannung Ug dargestellt für den bei der erfindungsgemäßen Anordnung vorliegenden Fall, daß der Transistor 44 den von der Steuerspannung U abhängigen Strom liefert, wobei

_T/1. . _i_ u_B = -u

und To =

Der Spannungshub beträgt dabei 2U + U * —-. Demzufolge strebt die Spannung dem um U *— höheren Spannungswert zu, so daß die für das Zurückkippen in den Rühezustand maßgebliche Schwelle U-g -"S-U-V-V um so rascher erreicht wird, .je höher die Steuerspannung U ist.

ο w ^ T₂

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Claims

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Patentanspruch

Als Steuereinrichtung einer elektrischen Kraftstoffeinspritzanlage vorgesehene monostabile Kippstufe mit einem im Ruhezustand leitenden Eingangstransistor, einem an seiner Basis gal-

™ vanisch mit dem Kollektor des Eingangsti^ansistors verbundenen Ausgangstransistor und mit einem als Zeitglied wirkenden Kondensator, der an einer seiner beiden Elektroden mit der Basis des Eingangstransistors und mit einem zu einer Betriebsstromleitung führenden Widerstand verbunden ist, mit seiner anderen Elektrode hingegen an den Kollektor des Ausgangstransistors angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu dem V/iderstand (33) die Reihenschaltung aus der Emitter-Kollektor-Strecke eines in Emitterfolgerschaltung betriebenen Steuer-

φ transistors (4-4) und eines dem Emitter dieses Transistors vorgeschalteten Emitterwiderstandes (4-5) liegt, wobei der Steuertransistor gegenüber dem Eingangs- und dem Ausgangstransistor zum entgegengesetzten Leitungstyp gehört und die Steuerspannung dem Steuertransistor parallel zu seinem Emitterwiderstand und seiner Emitterbasisstrecke zugeführt ist.

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