DE2445317B2

DE2445317B2 - Elektrische Kraftstoffeinspritzanlage für Brennkraftmaschinen mit Steuerung durch die Ansaugluftmenge und mit einer Vorrichtung zur Verhinderung von Drehzahlschwingungen

Info

Publication number: DE2445317B2
Application number: DE2445317A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Dipl.-Ing. 7143 Vaihingen Drews; Peter Dipl.-Ing. 7000 Stuttgart Werner; Lothar 7140 Ludwigsburg Winkelmann
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1974-09-23
Filing date: 1974-09-23
Publication date: 1979-01-11
Also published as: DE2445317C3; US4015563A; FR2285518A1; IT1044626B; FR2285518B1; JPS5157341A; GB1511344A; DE2445317A1

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrisch gesteuerte Kraftstoffeinspritzanlage für eine zum Antrieb eines Kraftfahrzeugs dienende Brennkraftmaschine, mit wenigstens einem elektromagnetisch betätigbaren Einspritzventil und mit einem zur Magnetisierungswicklung des Ventils in Reihe Hegenden, wenigstens einen Transistor enthaltenden Leistungsstufe sowie mit einem dieser vorgeschalteten Steuermultivibrator, der synchron zu den Kurbelwellenumdrehungen der Brennkraftmaschine unter gleichzeitigem öffnen des Einspritzventils eingeschaltet und für eine die jeweilige Einspritzmenge bestimmende Zeitdauer in diesem Zustand während der Entladezeit eines elektrischen, als Zeitglied dienenden Kondensators gehalten wird, der vor jedem Entladevorgang während eines festgelegten Kurbelwellendrehwinkels mittels einer Aufladestromquelle geladen wird, und ferner mit einem in der Ansaugleitung der Brennkraftmaschine angeordneten Luftmengenmesser, der eine dem ?eitlichen Mittelwert der Ansaugluftiiienge zugeordnete elektrische Steuergröße für den Lade- oder Entladevorgang liefert.

In manchen Kraftfahrzeugtypen, deren Brennkraftmaschine mit einer elektrisch gesteuerten Kraftstoffeinspritzanlage der eingangs beschriebenen Art ausgerüstet ist, können sich unangenehme und für das Fahrverhalten unzumutbare Drehzahlschwingunger. einstellen, weil das Kraftfahrzeug als große Masse zusammen mit der die Antriebskraft liefernden Brennkraftmaschine aufgrund der elastischen Motoraufhängung und der drehzahl- und luftmengengesteuerten Einspritzung ein schwingungsfähiges System bilden. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Einspritzanlage der eingangs beschriebenen Art durch eine zusätzliche Schaltanordnung (Anti-Ruckel-Schaltung) das Auftreten derartiger Drehzahlschwingungen, die zum sog. »Ruckein« führen, zu vermeiden.

Erfindungsgemäß wird hierzu vorgeschlagen, daß an den Kondensator über eine Diode ein zweiter Kondensator mit vorzugsweise größerer Kapazität angeschlossen ist, dem eine zweite Ladestromquelle zugeordnet ist und der den Ladevorgang am ersten Kondensator verlangsamt, sobald die am ersten Kondensator entstehende Spannung diejenige am zweiten Kondensator übersteigt.

Weitere Ausgestaltungen und zweckmäßige Weiterbildungen ergeben sich aus dem nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel, das in der Zeichnung in drei verschiedenen Varianten für die Anti-Ruckel-Schaltung wiedergegeben ist.

Im einzelnen zeigt

Fig. I eine Kraftstoffeinspritzanlage und ihre zugehörige Brennkraftmaschine in einem Übersichtsbild und in teilweise schematischer Darstellung ihres Signalgebers, ihrer Impulsformerstufe, ihrer Frequenzteilerstufe, ihres Steuermuliivibrators, ihrer Impulsverlängerungsstufe und ihrer mit dem Steuermultivibrator zusammenarbeitenden Anti-Ruckel-Stufe,

F i g. 2 ein vereinfachtes elektrisches Schaltbild für die Impulsformerstufe, die Frequenzteilerstufe und den Steuermultivibrator sowie für die Anti-Ruckel-Stufe

F i g. 3 ein Zeitdiagramm für die sich im Steuermultivjbrator abspielenden Lade- und Entladevorgänge ohne Einfluß der Anti-Ruckel-Schaltung;

F i g. 4 zeigt das Schaltbild einer ersten Ausführungsform der in F i g, 2 angedeuteten Anti-Ruckel-Schaltung und

F i g. 5 ein Zeitdiagramm für diese Schaltung;

Fig.6 ist eine zweite Ausführungsvariante der Anti-Ruckel-Schaltung in ihrem Schaltbild und in ι π

Fig.7 ein zugehöriges Zeitdiagramm für diese Schaltung wiedergegeben;

F i g. 8 zeigt eine dritte Ausführungsvariante für die Anti-Ruckel-Schaltung und

F i g. 9 ein zugehöriges Zeitdiagramm; in

F i g. 10 ist ein Zeitdiagramm wiedergegeben, welches den dynamischen Einfluß der dargestellten Anti-Ruckel-Schaltungen bei Drehzahländerungen erkennen läßt

Die dargestellte Benzineinspritzanlage ist zum Betrieb einer mit Batterie-Zündung arbeitenden Vierzy- 2» linder-Viertakt-Brennkraftmaschine 1 bestimmt und umfaßt ais wesentliche Bestandteile vier elektromagnetisch betätigbare Einspritzventile 2, denen aus einem Verteiler 3 über je eine Rohrleitung 4 der einzuspritzende Kraftstoff zugeführt wird, eine elektromotorisch :ί angetriebene Kraftstoff-Förderpumpe 5, einen Druckregler 6, der den Kraftstoffdruck auf zwei atü konstant hält, sowie eine im folgenden näher beschriebene, elektronische Steuereinrichtung, die bei jeder Kurbelwellenumdrehung von der Zündeinrichtung der Brenn- m kraftmaschine 1 einmal in der weiter unten näher beschriebenen Weise ausgelöst wird und dann je einen rechteckförmigen, elektrischen Öffnungsimpuls Jv für die Einspritzventile 2 liefert Die in der Zeichnung angedeutete zeitliche Dauer 7Vder Öffnungsimpulse Jv r> bestimmt die Öffnungsdauer der Einspritzventile 2 und demzufolge diejenige Kraftstoffmenge, weiche während des Öffnungszustandes aus den Einspritzventilen 2 austritt

Die Magnetwicklungen 7 der Einspritzventile 2 sind ■»< > zu je einem Entkopplungswiderstand 8 in Reihe geschaltet und an eine gemeinsame Verstärkungs- und Leistungsstufe 10 angeschlossen, die wenigstens einen Leistungstransistor 11 enthält, welcher mit seiner Emitter-Kollektor-Strecke in Reihe mit den Magnet- r> wicklungen 7 geschaltet und mit seinem Emitter an Masse und den Minuspol einer nicht dargestellten Batterie angeschlossen ist.
Zur Messung der Ansaugluftmenge ist im Ansaugrohr

12 der Brennkraftmaschine vor der mit einem Gaspedal v>

13 betätigbaren Drosselklappe 14 eine Stauklappe 15 vorgesehen, die sich entgegen der Kraft einer nicht dargestellten Rückstellfeder um so weiter verschwenkt, je größer die Ansaugluftmenge ist Mit der nicht näher bezeichneten Welle der Stauklappe ist der Abgriff 16 ">> eines elektrischen Potentiometers 17 gekuppelt, an welchem eine von der Winkelstellung der Stauklappe 15 abhängige Steuerspannung für die im folgenden näher beschriebene Steuereinrichtung abgenommen werden kann. mi

Die Steuereinrichtung enthält einen Auslöse-Signalgeber 20, eine Impulsformerstufe 21, eine Frequenzteilerstufe 22 sowie einen Steuer-Multivibrator 23, an welchen eine Impulsverlängerungsstufe 24 sowie eine Spannungskorrektur-Stufe 25 angeschlossen ist, mit h> welcher die bei Batteriespannungsschwankungen auftretenden Einflüsse auf die jeweilige Öffnungsdauer Ger Einspritzventile 2 kompensiert werden. Der Steuermultivibrator 23 liefert an seinem Ausgang Steuerimpulse Jo, deren Impulsdauer φ sich in Abhängigkeit von der am Potentiometer 17 eingestellten, luftmengenabhängigen Steuerspannung und der Drehzahl ändert Diese Steuerimpulse Jo werden in der nachfolgenden Impuls-Verlängerungsstufe 24 um einen Faktor /verlängert, der in Abhängigkeit von der Drosselklappenstellung durch einen Lastgeber 26, zur Start- und Nachstart-Anreicharung durch einen Startgeber 27 und während der Warmlauf-Phase durch einen Temperaturgeber 28 verändert werden kann. Der in seiner Dauer zum Steuerimpuls Jo proportionale, am Ausgang der Impuls-Verlängerungsstufe 24 entstehende Impuls wird zum Ausgleich der von der Batteriespannung abhängigen Anzugs- und Abfallzeiten der Einspritzrventile um einen festen Betrag verlängert, welcher durch die Spannungskorrektur-Stufe 25 bereitgestellt wird und um so größer wird, je weiter die Batteriespannung absinkt

Di<; Auslösung der einzelnen Öffnungsimpulse /vund der gleichzeitig mit diesen bef .wenden Steuerimpulse /ö erfolgt synchron zu den Kurue'weiienumdrehungen der Brennkraftmaschine, weil als Auslösesignal-Stufe 20 der bei 30 angedeutete, mit dem Unterbrechernocken 31 des im übrigen nicht dargestellten Zündverteilers zusammenarbeitende Unterbrecherhebel verwendet ist. Die Signalabnahme erfolgt an dem feststehenden Unterbrecherkontakt 32, welcher mit der in F i g. 2 bei 33 angedeuteten Primärwicklung der Zündspule verbunden ist.

Wie das in F i g. 2 wiedergegebene, zur Ausführung in IC-Technik bestimmte Schaltbild erkennen läßt, enthält die Impulsformerstufe 21 eine an ihrem Eingang angeordnete Sicherungsstufe, die zur Unterdrückung von Fehlauslösungen dient, welche durch Störwellen auf den beiden Betriebsstromleitungen, nämlich der gemeinsamen Plusleitung 35 und der gemeinsamen Minusleitung 36 beim Betrieb von anderen Stromverbrauchern entstehen können. Die Sicberungsstufe besteht im wesentlichen aus einem lateralen pnp-Transistor 37, der mit seiner Basis an die Plusleitung 35 angeschlossen ist und mit seinem Emitter am Abgriff eines aus zwei Festwiderständen 38 und 39 bestehenden, zum Unterbrecher 30,32 parallel liegenden Spannungsteilers angeschlossen ist. Zum Spannungsteilerwiderstand 39 liegt ein Kondensator 40 und eine Diode 41 parallel, welche mit ihrer Anode an die Minusleitung 36 angeschlossen ist. Der Transistor 37 kann nur dann stromleitend werden, wenn das Potential an seinem Emitter höher als das Potential an seiner mit der Plusleitung 35 verbundenen Basis wird. Dieser Fall tritt immer dann ein, wenn der Unterbrecherhebel 30 von seinem Gegenkontakt 32 abgehoben wird. Dann -r.tsteht in der Primärwicklung 33 eine hohe induktive Spannungsspitze, die ein Mehrfaches der Spannung der mit der PiuJeitung 35 und der Minusieitüng 36 verbundenen Eiatterie beträgt. Durch den von den Widerständen 38 und 39 gebildeten Spannungsteiler ist die Ansprechschwelle des Transistors 37 so hoch gelegt, daß nur diese extrem hohen, beim Öffnen des Unterbrechers 30, 32 entstehenden Spannungsspitzen den Transistor 37 kurzzeitig strom'eilend machen können. An den Kollektor des Transistors 37 isi mit einem Widerstand 42 die Basis eines npn-Transistors 43, der zusammen mit einem zweiten npn-Transistor 44 einen monostabilen Multivibrator bildet, zu welchem außerdem ein Koppelkondensator 46 und ein Transistor gehören, angeschlossen. Dieser ist mit seiner Basis an

den Kollektor des Transistors 43 und an zwei zur Minusleitung 36 führende Widerstände 47 und 48 angeschlossen, deren Verbindungspunkt mit einer der beiden Elektroden des Koppclkondensators 46 und mit dem Emitter des Transistors 45 verbunden ist. Der Transistor 45 sorgt für eine schnelle Rückladung des Koppelkondensators 46, so daß sich auch dann keine wesentlich kürzere Stand/eil des monostabilen Multivibrators ergibt, wenn dieser kurz nach seinem Zurückkippen in den stabilen Zustand erneut beim nächsten Zündvorgang getriggert wird. Außerdem ist ein als Zenerdiodc geschalteter, an seiner Basis-Kollektor-Strecke kurzgeschlossener Transistor 51 vorgesehen, dessen Emitter mit der Basis eines Emitterfolger-Transistors 52 vom npn-Typ und über einen Vorwiderstand 53 mit der Plusleitung 35 verbunden ist. Der Transistor 52 stellt in Verbindung mit dem Transistor 51 sicher, daß der Koppelkondensator 46 ungeachtet der möglichen Battcriespannungsschwankungen stets auf den gleichen .Spannungswert aufgeladen wird und dann jeweils im instabilen Kippzustand des Multivibrators eine konstante Standzeit ergibt.

Der Widerstand 48 sorgt dafür, daß auch nach Ablauf der sehr schnell über den leitenden Transistor 45 erfolgenden Aufladung des Kondensators 46 der Transistor 45 leitfähig bleibt. Dadurch wird der Emitter dieses Transistors auf einem bestimmten definierten Potential festgehalten, welches er nach Ende der schnellen Aufladung annimmt. Hierbei wird eine Drehzahlabhängigkeit der Standzeit der aus den Transistoren 43 und 44 bestehenden monostabilen Stufe weitgehend vermieden.

Der Transistor 44 wird im Ruhezustand dps monostabilen Multivibrators durch einen einstellbaren, an den Emitter des Transistors 52 angeschlossenen Widerstand 54 stromleitend gehalten und sperrt dann nicht nur den Transistor 43 über den Rückkopplungswiderstand 55, sondern auch den Ausgangstransistor 56 der Impulsformerstufe 21. Dieser ist an seiner Basis über einen ersten Spannungsteilerwiderstand 57 mit dem Kollektor des Transistors 44 und über einen zweiten Sn^annungsteilerwiderstand 58 mit der Minusleitung 36 verbunden.

Der an die Impulsformerstufe 21 angeschlossene Frequenzteiler 22 ist als bistabiler Multivibrator ausgebildet und enthält zwei Transistoren 61 und 62 vom npn-Typ, die beide mit ihren Emittern an die Minusleitung 36 angeschlossen sind und an ihrem Kollektor über je einen Arbeitswiderstand 63 bzw. 64 mit der Plusleitung 35 in Verbindung stehen. Ihre Basen sind über Kreuz durch je einen Rückkopplungswiderstand 65 bzw. 6fe mit dem Kollektor des anderen Transistors verbunden und außerdem über je einen Basisableitwiderstand 67 bzw. 68 an die Minusleitung 36 angeschlossen. Darüber hinaus sind die Basen der Transistoren jeweils mit der Anode einer Diode 69 bzw. 70 verbunden, deren Kathoden über je einen Koppelkondensator 71 bzw. 72 an den Kollektor des Ausgangstransistors 56 der Impulsformerstufe 21 angeschlossen sind. Zur rückwirkungsfreien Auskopplung der an den Kollektorwiderständen 63 und 64 entstehenden, zueinander gegenphasigen Schaltspannungen 80 und 81 sind zwei Emitterfolger-Transistoren 73 bzw. 74 jeweils mit ihrer Basis an den Kollektor der beiden Transistoren 61 und 62 angeschlossen, wobei ihre Emitter-Basäs-Strecke durch jeweils eine in der Gegenrichtung ieitfähige Diode 75 bzw. 76 überbrückt isL Vom Emitter des Transistors 73 und der Anode der

Diode 75 führt ein Widerstand 77 zum Verbindungspunkt der Diode 69 und des Koppelkondensators 71, wohingegen an den Emitter des die Schaltspanniing 81 liefernden Transistors 74 ein mit der Diode 70 und dem Koppelkondensator 72 verbundener Widerstand 78 sowie ein Widerstand 79 angeschlossen ist, der über eine Diode 82 diese Schaltspannung dem weiter unten beschriebenen Steuermultivibrator 23 zuführt.

Die beiden Transistoren 61 und 62 befinden sich jeweils in zueinander entgegengesetztem Lcitungszustand. Bei jedem Öffnungsvorgang des Unterbrechers 30, 32 wird der Ausgangstransistor 56 des Impulsformers 21 stromleitend. Dies hat zur Folge, daß derjenige der beiden Transistoren 61 und 62, welcher bisher stromleitend war, nunmehr in seinen Sperrzustand übergeht, wohingegen der andere, seither gesperrte Transistor stromleitend wird. Auf diese Weise wird erreicht, daß jeweils einer der Zündvorgänge den einen der beiden Transistoren 61 und 62 stromleitend macht und der nächste Zundvorgang dann den anderen Transistor in seinen stromleitenden Zustand bringt. Dabei entsteht am Kollektor des Transistors 61 und demzufolge auch am Emitter des Transistors 73 die angedeutete mäanderförmige Schaltspannung 80. Die Frequenz der Schaltspannung 80 ist nur halb so groß wie diejenige der beim Schließen und Öffnen des Unterbrechers 30,32 entstehenden Spannung.

Das bei dem Steuermultivibrator 23 verwendete Prinzip .-rt;ruht darauf, daß der als Zeitglied dienende Kondensator Cl über einen festgelegten, konstant bleibenden Drehwinkel der -Kurbelwelle der Brennkraftmaschine hinweg aus einer konstantstrom-Quelle aufgeladen und anschließend über eine zweite Konstantstrom-Queüe entladen wird, wobei während des Entladevorgangs ein Steuerimpuls Jo der in Fig. 1 angedeuteten Art entsteht. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel wird dem Kondensator CI aus einer Aufladestromquelle A ein konstanter, von der Ansaugluftmenge unabhängiger Ladestrom la zugeführt, während der Entladevorgang mit einem Entladestrom Ie erfolgt, welcher von der Entladestromquelle E geliefert und in seiner jeweiligen Stromstärke umgekehrt proportional zur Ansaugluftmenge von der Stauklappe 15 am Potentiometer 17 eingestellt wird.

Der Steuermultivibrator 23 enthält über den Speicherkondensator Cl hinaus zwei Transistoren 101 und 102 vom pnp-Typ, die beide mit ihren Emittern an die Plusleitung 35 angeschlossen sind und mit je einem von zwei weiteren Transistoren 111 und 112 in Lin-Schaltung betrieben werden. Der Transistor 101 ist an seiner Basis über einen Widerstand 85 mit der Plusleitung 35 verbunden und wird dadurch im Ruhezustand des Multivibrators gesperrt gehalten. Außerdem ist seine Basis über einen Koppelwiderstand 86 und einen Koppelkondensator 87 mit der die Schaltspannung 80 nährenden Leitung 84 verbunden, sowie über einen Widerstand 88 mit dem Kollektor eines Transistors 104 verbunden, der mit seinem Emitter an der Minusleitung 36 liegt und an seiner Basis mit zwei Widerständen 90 und 91 verbunden ist Der eine Widerstand 91 führt zum Kollektor eines Vortransistors 103 und über einen weiteren Widerstand 92 zur Plusleitung 35. Der Vortransistor 103 liegt mit seiner Basis am Verbindungspunkt von zwei im Koüektor-Stromkreis der Lm-Schaltung 102, 112 angeordneten Widerständen 93 und 9* und ist über einen Widerstand 95 mit der Leitung 84 und deren Schaltspannung 80 verbunden. An den Kollektor des Transistors 103 ist

außerdem die ISasis eines Transistors 105 über einen Koppclwiderstand 96 angeschlossen und über einen Widerstand 97 mit der Minuslcitung 36 verbunden. Vorn Transistor 105 wird ein weiterer Transistor 106 gesteuert, an dessen Kollektor die luftmengen- und > drehzahlabhängigen Steuerimpulse Jo abgenommen werden können.

Be- Jer Erzeugung dieser Steuerimpulse Jo arbeitet der Steuermultivibra'or ohne die in F i g. 2 mit stark ausgezogenen Linien angedeutete, erfindungsgemäße m A nt i-Ruckel Schaltung folgendermaßen:

Zunächst wird der Speicherkondensator Cl über einen festgelegten Kurbelwellen-Drehwinkel KW von 180" mit konstantem Aufladestrom la aufgeladen; die jeweiligen Aufladeperioden erstrecken sich von r> 180' KW bis 360° KW und von 540°bis zur Vollendung der zweiten Kurbelwellenumdrehung bei 720° KW. Während dieser Aufladeperioden hat die Schaltspanntincr ÄO nnciiivp Werte, wohin^^en die ?ur Stcucpjp.⁰ der Aufladestromquelle A dienende Schaltspannung 81 :n während der Aufladeperioden Null-Potential hat. Der während der Aufladeperiode vom Zeitpunkt Tt bis zum Zeitpunkt 7"3 fließende Ladestrom la erzeugt am Speicherkondensator Cl eine linear ansteigende Spannung UcX, deren Endwert im Zeitpunkt Γ3 bei r> 360" bzw. 720° erreicht wird und umgekehrt proportional zur jeweiligen Drehzahl der Brennkraftmaschine ist. Während einer solchen Aufladeperiode sind die Transistoren 101 und 111 gesperrt, die Transistoren 102, 112 hingegen leitend und halten über den dann so strorr'iitenden Transistor 103 den zu dem Transistor 101 komplementären Transistor 104 ebenfalls gesperrt. Dieser Zustand wird außerdem durch die Zwangssteuerung des Transistors 103 mit Hilfe der Schaltspannung 80 sichergestellt und dabei verhindert, daß irgendwelche Γι auf der Plusleitung 35 entstehende Spannungseinbrüche dazu führen könnten, den Ladevorgang vorzeitig zu beenden.

Der Ladevorgang wird erst dann beendet, wenn im Zeitpunkt 7"3 bei 360° oder 720° die Schaltspannung 80 von den seitherigen Pluswerten auf Null-Potential zurückspringt. Dann überträgt der Differenzierkondensator 87 einen negativen Trigger-Impuls K auf die Basis des Transistors 101 und macht diesen leitend.

Gleichzeitig sperrt die zweite Schaltspannung 81 die 4> Ladestromquelle A. Durch die auf dem Speicherkondensator C1 sitzende Ladung werden die seither stromleitenden Transistoren 102 und 112 gesperrt, so daß auch der Transistor 103 in den Sperrzustand übergeht und der Transistor 104 stromleitend wird. Während des w hierbei beginnenden Entladevorgangs liefert die Entladestromquelle E einen konstanten Entladestrom Ie, welcher bewirkt, daß die Spannung Uc i am Speicherkondensator C1 linear abfällt Sobald diese Spannung einen festgelegten, nahe bei Null liegenden Wert erreicht, vermag diese den Transistor 102 nicht mehr weiter gesperrt zu halten. Dieser geht vielmehr in stromleitenden Zustand über und bringt trotz der noch vorherrschenden Null-Werte der Schaltspannung 80 mit Hilfe seines über den Widerstand 94 fließenden KoIIektorstromes den Transistor 103 in stromleitenden Zustand, der dann den Rückkopplungskreis zur Wirkung bringt und den Transistor 104 sperrt. In diesem in F i g. 3 bei TA angedeuteten Zeitpunkt ist somit der seither laufende Steuerimpuls Jo beendigt

Zur Vermeidung der eingangs geschilderten, vor allem beim Anfahren zu unangenehmem Ruckein führenden Drehzahlschwingungen ist eine in F i g. 2 in ihrem Prinzip dargestellte Anti-Ruckel Schaltung vorgesehen, die an der Aufladestromquelle A angreift und einen zweiten Kondensator Cl mit einer wesentlich größeren Kapazität sowie eine zusätzliche Ladestromquelle /. und eine Diode DX umfaßt, über welche der zweite Kondensator Cl vom ersten Kondensator CX einen beträchtlichen Teil des Ladestromes abzieht und dadurch den Ladevorgang am ersten Kondensator erheblich verlangsamt, sobald die am ersten Kondensator entstehende Spannung diejenige am zweiten Kondensator übersteigt. In F i g. 2 ist durch eine Steuerleitung 99 die Möglichkeit angedeutet, die Stromquelle L im Takt der Steuerspannung 80 ein- und auszuschalten. Von dieser Möglichkeit ist jedoch nur bei den beiden Anti-Ruckel-Schaltungen nach den Fig.6 und 8 Gebrauch gemacht, wohingegen bei der ersten Ausführungsvariante nach Fig.4 ein zeitunabhängiger Konstantstrom //eingespeist wird.

Im f»iri7p|npn pnthält flip Anti-Rlickcl-Schsltlin" fisch

F i g. 4 außer dem bereits erwähnten zweiten Kondensator Cl und der Diode D1 einen Transistor 115, der mit seinem Emitter über einen Widerstand 116 an die Plusleitung 35 angeschlossen ist. Sein Kollektor ist mit der Anode der Diode D X verbunden, deren Kathode an dem ersten Kondensator CX, dem Emitter des Transistors 111 und der Ausgangsklemme der Aufladestromquelle A liegt. Diese ist ebenso wie die Entladestromquelle E im einzelnen nicht näher dargestellt. Beide Stromquellen können vorteilhaft nach F i g. 4 bzw. F i g. 5 der DE-OS 22 42 795 ausgebildet sein und zweckmäßig in IC-Technik hergestellt werden.

Damit der vom Transistor 115 gelieferte Strom // weitgehend unabhängig von der Betriebstemperatur konstant gehalten werden kann, ist der Transistor 115 mit seiner Basis über einen Widerstand 117 unmittelbar an eine mit dem Pluspol einer Batterie verbundene Versorgungsleitung 110 angeschlossen, welche mit der gemeinsamen Plusleitung 35 über eine zum Schutz der integrierten Schaltung gegen falsche Polung dienende Diode Do verbunden ist. Die Basis des Transistors 115 liegt außerdem über einen Vorwiderstand 118 an einem Spannungsteiler, dessen erster Zweig aus einem mit der Plusleitung 35 verbundenen Widerstand 119 und zwei zu diesem in Reihe liegenden Dioden Dl und D3 besteht, während der zweite Zweig von dem Festwiderstand 120 gebildet wird.

Diese Anti-Ruckel-Schaltung arbeitet nach F i g. 5 folgendermaßen:

Während der vom Zeitpunkt TX bis zum Zeitpunkt 7"2 reichenden Zeit to wird der Kondensator CX mit einem aus der Summe der Ströme Ia und Iz gebildeten Geäamtstrom aufgeladen. Im Zeitpunkt Tl übersteigt die am Kondensator Ci entstehende Spannung UcX den Wert der Spannung UcI am zweiten Kondensator CZ Dadurch wird die Diode Di leitend und der Gesamtstrom Ia + Iz verteilt sich nunmehr auf die beiden parallelgeschalteten Kondensatoren Ci und CZ Dadurch verlangsamt sich der Spannungsanstieg am Kondensator Ci. Der Zeitpunkt T2 ist bestimmt durch die Bedingung

U_F

U_cl = U_D

U,

'ei

wobei mit Ueb der Spannungsabfall an der Emitter-Basis-Strecke des Transistors 102 und mit Ud\ die SchweDspannung der Diode Di bezeichnet ist Die Dauer to des mit großer Steilheit erfolgenden ersten

Ladungsabschnitts zwischen den Zeitpunkten 71 und 72 ergibt sich dann aus

/ο t- /r -

to =

„(2 . -

2/1

la I I: t Il ^Ci ₂

(2)

Im Zeitpunkt 73 wird die Aufladestromquelle A mit Hilfe der Steuerspannung 81 abgeschaltet und durch den Auslöseimpuls K der Entladevorgang des Kondensators Cl eingeleitet, wobei der konstante F.ntladestrom Ie fließt. Das Ende der Entladung ist in F i g. 5 mit 74 gekennzeichnet. Die für die Dauer der Impulse Jo maßgebliche Entladedauer tp ergibt sich aus folgender Beziehung:

l,i + Iz -2

tn — ■

Die Dauer tp der Impulse Jo ist im Sinne der Kraftstoffzumessung richtig eingestellt, wenn Iz = 2 Il ist.

Im Zeitpunkt 73 sperrt die Diode D X ebenfalls. Der zweite Kondensator C2 wird mit dem vom Transistor 115 gelieferten Strom // bis zum Zeitpunkt 76 im nächsten Aufladezyklus entladen. Vom Zeitpunkt 75 ab wird der erste Kondensator Cl wieder mit dem Gesamtstrom la + Iz aufgeladen. Im Zeitpunkt 76 wird die Diode D1 erneut leitend, so daß nun die Parallelschaltung beider Kondensatoren C1 und C2 mit einem Strom / = la + Iz — // geladen wird. Vom Zeitpunkt 77 ab werden beide Kondensatoren getrennt entladen.

Dynamisches Verhalten

Die obenstehenden Darlegungen betreffen das Verhalten der Anti-Ruckel-Schaltung bei konstanter Drehzahl. In diesem stationären Zustand können die Ströme Iz und // so eingestellt werden, daß die Schaltung keinen verändernden Einfluß auf die Impulsdauer To hat. Die Anti-Ruckel-Schaltung zeigt jedoch ihre vorteilhaften Wirkungen bei dynamischen Änderungen der Drehzahl, wie im folgenden an zwei verschiedenen Drehzahlsprüngen, die von einer Drehzahl no aus erfolgen, gezeigt ist. In Fig. 10a ist der stationäre Betrieb vor einem Drehzahlsprung dargestellt.

Fig. 10b gibt den Spannungsverlauf am Kondensator C1 wieder, der unmittelbar nach dem Drehzahlsprung auftritt, wenn die Drehzahl vom Wert no auf einen etwa 30% höheren Wert π 1 gesprungen ist

Fig. 10c stellt das Verhalten dar, wenn die Drehzahl vom Wert no auf einen etwa 20% kleineren Wert π 2 gesprungen ist

In den Zeitdiagrammen Fig. 10a, Fig. 10b und Fig. 10c ist der Anstieg der Spannung am ersten Kondensator Cl mit unterbrochenen Linien für den Fall wiedergegeben, daß der Steuermultivibrator 23 in der seither bekannten Weise ohne Anti-Ruckel-Schaltung betrieben wird, während der am Kondensator C1 entstehende Spannungsanstieg, der sich unter Verwendung der Anti-Ruckel-Schaltung einstellt, jeweils mit ausgezogenen Linien wiedergegeben ist

Bei der Darstellung nach Fig. 10a ist unterstellt, daß sich bei der Drehzahl no die Impulsdauer tp ergibt Nach

einem Drehzahlsprung in Richtung auf die höhere Drehzahl η X ergibt sich, daß sich ohne Anti-Ruckel-Schaltung infolge der dann kürzeren Aufladcperiode in 1 eine wesentlich kürzere Impulszeit tp 1 einstellen würde als dies für die mit der Anti-Ruckel-Schaltung sich ergebende Impulslänge Ip gilt. Daher wird beim Übergang auf höhere Drehzahl ein fetteres Kraftstoff-Luft-Gemisch erzeugt. Beim Übergang auf eine niedrigere Drehzahl, für welche die Fig. lOc gilt, stellt sich eine Impulsdauer tp ein, welche infolge des in F i g. 2 zwischen den Zeitpunkten 72 und 73 wiedergegebenen, verlangsamten Spannungsanstiegs am Kondensator Cl wesentlich kürzer ist als die ohne Anti-Ruckel-Schaltung sich ergebende Impulsdauer tp2. In allen drei Darstellungen der Fig. IO ist unterstellt, daß für die einzelnen Drehzahlen während des Aufladevorgangs jeweils gleiche Ladeströme fließen und daher die Spannungskennlinien gleiche Steigung aufweisen. Ferner ist unterstellt, daß bei den

gleich großer Entladestrom Ic fließt.

Für die angestrebte Wirkung der Anti-Ruckel-Schaltung, die beim Übergang auf höhere Drehzahlen eine Anfettung, beim Übergang auf niedrigere Drehzahlen jedoch eine Abmagerung des Kraftstoff-Luft-Gemisches bewirkt, ist es von Vorteil, wenn der zweite Kondensator C2 eine größere Kapazität als der erste Kondensator C1 hat und verglichen mit der Gesamtaufladezeit 7 bzw. Tno bzw. Tn X bzw. Tn 2 nur während eines kleinen Zeitraumes geladen wird. Um daher den zweiten Kondensator C2 auf ein höheres, einer neuen niedrigeren Drehzahl entsprechendes Ladepotential zu bringen, sind daher mehrere Aufladezyklen erforderlich. Andererseits ist tier vom Transistor 115 gelieferte Entladestrom //, mit welchem der zweite Kondensator C2 entladen wird, so klein, daß er mehrere Entladezyklen benötigt, um den Kondensator C2 auf ein niedrigeres, einer höheren Drehzahl entsprechendes Ladepotential zu bringen.

Den beiden Ausführungsvarianten nach den F i g. 6 und 8 ist gemeinsam, daß dort der als zusätzliche Ladestromquelle L dienende Transi^or 115 nicht dauernd nach Fig.4 leitend gehalten wird, sondern im Takt der vom Frequenzteiler 22 gelieferten Schaltspannungen 80 bzw. 81 aus- und eingeschaltet wird.

In der Schaltung nach F i g. 6 ist der mit der Basis des Transistors 115 verbundene Widerstand 120 mit der Leitung 84 verbunden und liegt demgemäß an der Schaltspannung 80. Der Transistor 115 wird daher stromleitend gehalten solange die Aufladestromquelle A ausgeschaltet ist, er wird jedoch gesperrt, wenn die Ladestromquelle den Aufladestrom la + Iz liefert Die Spannung U& am zweiten Kondensator C2 bleibt somit jeweils zwischen den Zeitpunkten 71 und 72 sowie zwischen Γ5 und Γ6 konstant

Bei der Ausführungsvariante nach Fig.8 wird der Transistor 115 jeweils dann stromleitend gehalten und liefert dann den Entladestrom // für den zweiten Kondensator C2, wenn und solange die Aufladestromquelle A stromleitend ist Er wird demgemäß zusammen mit der Aufladestromquelle A eingeschaltet und zusammen mit dieser durch die Schaltspannung 80 ausgeschaltet Hierzu ist der Emitter des Transistors 115 über einen Widerstand 121 und eine Diode DA an die Leitung 84 angeschlossen.

Wenn die Ladestromquelle L bzw. der Transistor 115 im Takt der Schaltspannung 80 betrieben wird, kann der Strom //der Stromquelle höher eingestellt werden, als in

('er iingetakteten Version der Anti-Ruckel-Schnltung nach l· i g. 4. In der dargestellten Ausführtingsiorm der Ladestromquelle bestehend aus dem Transistor 115, den beider Dioden Ό7 und D3 sowie den Widerstanden 116—120 ergibt sich ein Strom //. der eben·.« wie die

Ströme la + Iz und Ic proportional zur Vcrsor₀ungsspannung an der Plusleitung 35 und außerdem temperaturkompensiert ist. so daß nach der Gleichung (3) die Impulsdauer tp von der Batteriespannung und von der I Jmgebungstemperatur unabhängig ist.

5 Uki'.i X.cu liniiiiucn

Claims

Patentansprüche:

1. Elektrisch gesteuerte Kraftstoffeinspritzanlage für eine zum Antrieb eines Kraftfahrzeuges dienende Brennkraftmaschine, mil wenigstens einem elektromagnetisch betätigbaren Einspritzventil und mit einem zur Magnetisierungswicklung des Ventils in Reihe liegenden, wenigstens einen Transistor enthaltenden Leistungsstufe sowie mit einem dieser ι ο vorgeschalteten Steuermultivibrator, der synchron zu den Kurbelwellenumdrehungen der Brennkraftmaschine unter gleichzeitigem öffnen des Einspritzventils eingeschaltet und für eine die jeweilige Einspritzmenge bestimmende Zeitdauer in diesem Zustand während der Entladezeit eines elektrischen, als Zeitglied dienenden Kondensators gehalten wird, der vor jedem Entladevorgang während eines festgelegten Kurbelwellendrehwinkels mittels einer Aufladcstromquelle geladen wird, und ferner mit einem is der Ansaugleitung der Brennkraftmaschine angeordneten Luftmengenmesser, der eine dem zeitlichen Mittelwert der Ansaugluftmenge zugeordnete elektrische Steuergröße für den Lade- oder Entladevorgang liefert, dadurch gekennzeichnet, daß an den Kondensator (Ci) über eine Diode (D 1) ein zweiter Kondensator (C2) mit vorzugsweise größerer Kapazität angeschlossen ist, dem eine zweite Ladestromquelle (L) zugeordnet ist und der den Ladevorgang am ersten Kondensator (Ci) verlangsamt, sobald die am ersten Kondensator ents'.-hende Spannung diejenige am zweiten Kondensator übersteigt.

2. Kraftstoffeinspritzaiilage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Ladestrom- ) > quelle (L) einen an seineiii Emitter über einen Vorwiderstand (116) an eine Betriebsstromquelle (Plusleitung 35) angeschlossenen Transistor (115) umfaßt, dessen Kollektor mit der Diode (Di) und einer Elektrode des zweiten Kondensators (C2) w verbunden ist, dessen zweite Elektrode ebenfalls an der Betriebsstromquelle liegt

3. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerelektrode des Transistors (115) — vorzugsweise über einen ·»> Widerstand (118) — mit einer an die gleiche Betriebsstromleitung wie der zweite Kondensator (C2) angeschlossenen Reihenschaltung verbunden ist, die mindestens eine weitere Diode (D 2, D 3) und einen Widerstand (119) umfaßt. '><>

4. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß vom Verbindungspunkt der Reihenschaltung (D2, D3, 11) mit dem Transistor (115) ein Widerstand (120) zu einer zweiten, entgegengesetztes Betriebspotential füh- ~>> renden Betriebsstromleitung (36) führt.

5. Kraftstoffeinspritzanlage nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Transistor (115) im gleichen Takt wie die Aufladestromquelle (A) des ersten Kondensators (Ci) t>o stromleitend gemacht und anschließend wieder gesperrt wird.

6. Kraftstoffeinspritzanlage nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Transistor (115) stromleitend gemacht wird, solange fv> die Aufladestromquelle (A) für den ersten Kondensatorgesperrt ist und umgekehrt.

7. Kraftstoffeinspritzanlage nach einem der

Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerelektrode des Transistors (115) über einen Widerstand (117) mit einer der Betriebsstromleitungen (35,36 oder UO) verbunden ist