DE2517697A1 - Verfahren und vorrichtung zur drehzahlbegrenzung bei brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

1140/ot/wi
24. 3. 1975

Firma

Robert Bosch GmbH

7000 Stuttgart 1

Verfahren und Vorrichtung zur Drehzahlbegrenzung bei Brennkraftmaschinen

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Drehzahlbegrenzung bei Brennkraftmaschinen, denen die pro Hub benötigte Kraftstoffmenge von einer Kraftstoffeinspritzanlage oder einer gemischbildenden Anordnung (Vergaser) in Abhängigkeit zur Drehzahl und der angesaugten Luftmenge zugeführt wird.

Die meisten Brennkraftmaschinen sind in der aage, beispielsweise wenn sie mit Vollgas in unteren Gängen gefahren werden oder beim Bergabfahren Vollgas stehen gelassen wird, in Drehzahlbereiche zu gelangen, für die sie aufgrund ihres Aufbaus nicht ausgelegt sind, so daß es allgemein zu Motorschädigungen kommen kann, beispielsweise Abreißen von Ventilen, Überhitzung und dergleichen. Zum Schutz der Brennkraftmaschine ist daher eine Drehzahlbegrenzung erforderlich.

Es ist bekannt, die Drehzahl einer Brennkraftmaschine dadurch zu begrenzen, daß die Zündung mit einem Fliehkraftschalter kurz-

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geschlossen oder unterbrochen wird, der üblicherweise Bestandteil des Vertexlerfingers ist. Dies ist jedoch ein Eelativ grobes Verfahren, denn wegen der notwendigen mechanischen Toleranzen und aufgrund des Umstandes, daß es zu einer mechanischen Bewegung vor Auslösung kommen muß, kann hier im wesentlichen nur ein Drehzahlbereich vorgegeben werden, bei welchem die Zündung unterbrochen wird. Die Unterbrechung der Zündung verhindert jedoch lediglich die Entzündung des entflammbaren Gemisches in den Zylinderköpfen, jedoch nicht dessen Entstehung, so daß sich bei dieser Art einer Drehzahlbegrenzung beträchtliche Mengen an unverbranntem, jedoch zündfähigem Gemisch im Auspuffsystem ansammeln und ausgestoßen werden. Setzt dann die Zündung wieder ein, kann es zu Explosionen auch im Auspufftrakt kommen. Besonders nachteilig ist jedoch die Drehzahlbegrenzung durch Einflußnahme über die Zündung dann, wenn die Brennkraftmaschine aus Gründen der Umweltverschmutzung mit einem Nachbrenner oder einem Katalysator ausgestattet ist, da das unverbnanntn, in den Katalysator gelangende Kraftstoff-/ Luftgemisch zu einer unzulässig hohen Erwärmung des Katalysators und dessen Zerstörung führen kann.

Aufgabe vorliegender Erfindung ist es daher, eine wirksame Drehzahlbegrenzung durch Beschneidung der Kraftstoffzufuhr zu schaffen, ohne daß es zu einer gefährlichen überhitzung des Katalysators kommt und wobei Maßnahmen auf der Zündungsseite vollständig entfallen können.

Von Bedeutung ist weiterhin, daß im Interesse eines sauberen Fahrverhaltens zu starke Drehmomentsprünge der Brennkraftmaschine beim Erreichen und wieder Unterschreiten der Drehzahlgrenze vermieden werden müssen; auch soll die Katalysatortemperatur bei ständigem Betrieb an der Drehzahlgrenze nicht oder nur wenig ansteigen.

Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung aus von dem eingangs erwähnten Verfahren und besteht erfindungsgemäß darin.

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daß die Kraftstoffzufuhr bei einmaliger Überschreitung der vorgegebenen Grenzdrehzahl lediglich für eine bestimmte, wählbare Zeitdauer, vorzugsweise für die Dauer von zwei bis vier Impulsen bei einer Kraftstoffeinspritzanlage völlig abgeschnitten wird und daß bei ständigem überschreiten der Grenzdrehzahl sämtliche Impulse zuzüglich der zwei bis vier folgenden bei Unterschreiten der Grenzdrehzahl abgeschnitten werden.

Eine zur Durchführung dieses Verfahrens besonders geeignete Vorrichtung besteht erfindungsgemäß darin, daß ein erstes, von einem drehzahlsynchronen Impuls getriggertes, durch seine Standzeit im instabilen Zustand ein Maß für die Grenzdrehzahl, an welcher Begrenzung eintreten soll,.bestimmendes monostabiles Kippglied vorgesehen ist, dem ein UND-Gatter nachgeschaltet ist, dessen anderem Eingang der Örehzahlsynchrone Triggerimpuls direkt zugeleitet ist und daß der Ausgang des UND-Gliedes mit einer nachgeschalteten monostabilen Speicherkippstufe und diese wiederum mit einer weiteren, jederzeit ansteuerbaren, monostabilen und mit der die Einspritzsteuerbefehle führenden Leitung verknüpften Kippstufe verbunden ist.

Bei der Erfindung ist von besonderem Vorteil, daß nicht bei Überschreiten einer vorgegebenen Drehzahl völlig abgeriegelt und bei Erreichen einer unteren, wieder zulässigen Drehzahl das Kraftstoff-/Luftgemisch wieder voll zugeführt wird, was zu einem starken ruckartigen Betrieb im Grenzdrehzahlbereich führen würde, sondern es wird die Zufuhr des Kraftstoff-/Luftgemisches bei einmaliger Annäherung an die Grenzdrehzahl nur für einen vorgegebenen bestimmbaren Zeitraum, der relativ kurz ist und beispielsweise bei Zuführung des Kraftstoffs durch Einspritzung nur etwa zwischen 2-4 Impulse, bevorzug*3 Impulse beträgt, unterbunden; liegt dann die auslösende Grenzdrehzahlbedingung, die äußerst präzise erfaßt wird, nicht mehr vor, erfolgt auch keine weitere Reaktion mehr, insbesondere liegt bei der Erfindung also nicht die eine Schalthysfeerese bewir-

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kende Bedingung vor, daß erst dann wieder zum Normalzustand zurückgekehrt wird, wenn eine bestimmte, wieder zulässige Maximaldrehzahl erreicht wird.

Durch die kurzzeitige Unterbindung der Kraftstoff zufuhr ergibt sich ein Drehmomentsverlust der Brennkraftmaschine und ein dadurch bedingter Drehζahlabfall, wobei die Brennkraftmaschine auch bei ständigem Vollgas an der Drehzahlgrenze verbleibt und die Drehzahl mit einer von der Zahl der jeweils abgeschnittenen Einspritzimpulse, wenn mit Kraftstoffeinspritzung gearbeitet wird, abhängigen Frequenz um die Grenzdrehzahl herum pendelt.

Die erfindungsgemäße Schaltung ist so ausgelegt, daß erst dann, wenn die Grenzdrehzahl ständig überschritten wird, was etwa beim Fahren in niedrigen Gängen oder beim Bergabfahren möglich ist, die Kraftstoffzufuhr völlig abgeschnitten wird und erst dann wieder, jedoch mit einer einstellbaren Verzögerung (bei einer Kraftstoffeinspritzanlage von beispielsweise 3 Impulsen) einsetzt, wenn die Grenzdrehzahl unterschritten ist.

Die folgende Erläuterung bezieht sich im wesentlichen auf die verfahrensmäßige Ausführung und eine Schaltung, die einer Kraftstoffeinspritzanlage zugeordnet ist; es versteht sich jedoch, daß die Schaltung auch sonstigen gemischbildenden Anordnungen mit nur geringfügigen Änderungen angepaßt werden kann und dann in entsprechender Weise arbeitet.

Bei einer Kraftstoffeinspritzanlage ist für andere Schaltungskomponenten dieses Systems schon ein Schaltungsblock vorhanden, der eine sogenannte Auslöseimpulsfolge erzeugt, die drehzahlbezogen ist und das Tastverhältnis o,5 (Tastverhältnis = ^ aufweist. Die-Auslöseimpulsfolge ist in Fig. 3a und 3b als Impulsfolge 1) dargestellt. Diese Auslöseimpulsfolge läßt sich im übrigen auch von den Zündimpulsen ableiten, worauf weiter unten noch ge-

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nauer eingegangen wird.

Im folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren sowie Aufbau und Wirkungsweise eines Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zur Drehzahlbegrenzung anhand der Figuren im einzelnen näher erläutert. Dabei zeigen:

Fig. 1 die erfindungsgemäße Vorrichtung in Form eines Blockschaltbildes,

Fig. 2 eine detaillierte Darstellung der Schaltung zur Drehzahlbegrenzung und

die Figuren 3a und 3b

Impulsdiagramme an verschiedenen Schaltungspunkten.

Die weiter vorn schon erwähnte Auslöseimpulsfolge t wird dem Eingang eines monostabilen Kippgliedes 1 zugeführt, welches auf eine präzise Standzeit, d. h. auf eine präzise Verweildauer t. - abgestimmt ist, die mit der maximal erlaubten Grenzdrehzahl in Bezug steht. Befindet sich das monostabile Kippglied 1 noch in seinem instabilen Zustand, wenn bei Erreichen der Grenzdrehzahl und dadurch kleiner werdender Impulsdauer die Auslöseimpulsfolge schon wieder einen anderen Zustand erreicht hat, dann ergibt sich an einem, dem monostabilen Kippglied nachgeschalteten UND-Gatter 2 Koinzidenz und ein weiteres monostabiles Kippglied, welches im folgenden als monostabile Speicherkippstufe 3 bezeichnet wird, wird angestoßen. Diese Speicherkippstufe 3 verriegelt sich dann für einen vorge-

danach gebenen Zeitraum in ihrem instabilen Zustand und triggert eine weitere nachgeschaltete monostabile Kippstufe 4, die an ihrem Ausgang ein Signal erzeugt, welches ein Abschneiden der Einspritzsteuerbefiehle bewirkt, vorzugsweise wird der nachgeschaltete Transistor T8 so angesteuert, daß er leitend ist und die Ausgangsklemme 6 der Schaltung daher praktisch auf Massepotential liegt, wodurch es zu einem Kurzschluß der mit diesem Punkt verbundenen Einspritzsteuerbefehle kommt.

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Die der Eingangsklemme 7 der Schaltung der Fig. 1 zugeführte Auslöseimpulsfolge ist drehzahlbezogen und daher in ihrer Impulsdauer veränderlich; bei einer Vierzylinderviertakt-Brennkraftmaschine erzeugt die Zündanlage pro Umdrehung zwei Zündimpulse, d.h. pro jeweils zwei Umdrehungen der Kurbelwelle vier Zündimpulse, wodurch, wie bekannt, jeder Zylinder der Vierzylinder-Brennkraftmaschine bei zwei Kurbelwellenumdrehungen einen Arbeitshub durchführt. Verwendet man die Zündimpulse zur Triggerung einer bistabilen Kippstufe, dann ergibt sich im speziellen Fall einer Vierzylinderviertakt-Brennkraftmaschine die in Fig. 3a und Fig. 3b unter 1) dargestellte Auslöseimpulsfolge, wobei jede Impulsflanke einem Zündimpuls entspricht. Bei Brennkraftmaschinen mit anderer Zylinderanzahl erfolgt eine Anpassung in entsprechender Weise.

Die detaillierte Schaltung ist in Fig. 2 dargestellt; an der Eingangsklemme 7 wird die Auslöseimpulifolge zugeführt; die Ausgangsklemme 6 liefert den Schaltzustand, der unmittelbar auf die Einspritzsteuerbefehle einwirkt und diese für einen, von der Schaltung der Fig. 2 erzeugten Zeitraum austastet, beispielsweise also gegen Masse ableitet.

Die Stromversorgung der Schaltung erfolgt wegen der Präzision, mit der hier gearbeitet werden muß, über eine von einem Transistor T3 gebildete Konstantspannungsquelle; der Transistor T3 liegt mit seinem Kollektor an der üblichen Plus leitung 11 einer den Spannungsschwankungen des Bordnetzes unterworfenen Stromschiene und mit seinem Emitter an einer Versorgungsleitung 12, die die eigentliche Plusleitung für die Schaltung der Fig. 2 bildet. Die Minusleitung ist mit 13 bezeichnet; bei Verwendung dieser Begriffe versteht es sich, daß diese lediglich der Erläuterung dienen und entsprechenderweise bei Verwendung anderer Halbleiterschaltelemente a.uch eine Spannung der jeweils anderen Polarität führen können. Der Basis des Transistors T3 wird über eine gesonderte Eingangsklemme 14 eine bevorzugt mit-

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tels einer Zenerdiode stabilisierte Spannung zugeführt.

Es ist wesentlich, daß die Schaltung in der Lage ist, die jeweilige Grenzdrehzahl mit hoher Präzision festzulegen und auch über längere Zeit festzuhalten, denn einmal ist es sinnvoll, die zulässige Drehzahlspanne bei einer Brennkraftmaschine voll auszunutzen, zum anderen ist es jedoch gerade bei Automatikwagen von Bedeutung, daß die Grenzdrehzahl, bei der der Motor abriegelt, auf jeden Fall höher liegt als die Drehzahl, welche bei vollem Ausfahren der Gänge eines eine SchaItautomatik aufweisenden Kraftfahrzeugs (kick-down-Stellung) jeweils die Umschaltung in den nächst höheren Gang veranlaßt. Diese 'Schaltpunkte sind im Automatikgetriebe fest vorgegeben, und es ist einzusehen, daß auch bei längerem Betrieb die Grenzdrehza&l diese Schaltdrehzahl nicht untersehreitan darf, da sonst der jeweils nächste Gang nicht erreicht werden kann, weil schon vorher abgeriegelt wird.

Das monostabile Kippglied 1 besteht aus zwei Transistoren T1 und T2, die in üblicher Weise so geschaltet sind, daß im Normalzustand der Transistor T2 sich im leitenden Zustand befindet und der Transistor T1 gesperrt ist. Zu diesem Zweck liegt die Basis des Transistors T2 über die Reihenschaltung eines Widerstandes R25, einer Widerstandsparallelgruppe R6 und R7 und eines weiteren Widerstandes R5 an der Plusleitung, die Basis des Transistors T1 ist über einen Widerstand R8 mit dem Kollektor des Transistors T2 verbunden und wird dadurch im Sperrzustand gehalten. Die Emitter beider Transistoren T1 und T2 liegen unmittelbar an der Minusleitung, der Kollektor des Transistors T2 liegt über einen Widerstand R9 an der Stromschiene 11 mit positivem Potential. Der Kollektor des Transistors T1 liegt über die Reihenschaltung einer Diode D2 und eines Widerstandes R3 an der Plusleitung 12; parallel hierzu ist die Reihenschaltung eines weiteren Widerstandes R29 und eines Widerstandes R4 geschaltet. Der Verbindungspunkt der Widerstände R29 und R4 geht

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über einen Widerstand R12 auf die Basis eines nachgeschalteten Transistors T4,· der im wesentlichen das UND-Gatter 3 bildet und auf den weiter unten noch eingegangen wird.

Das monostabile Kippglied 1 wird durch jeweils die negative Flanke der Auslöseimpulsfolge, die über einen Kondensator C1 in Reihe mit einem Widerstand R1 und einem gegen Masse geschalteten Widerstand R2 differenziert wird, in den instabilen Zustand gekippt, da der so gebildete negative Impuls über die Diode D1 und den Kondensator C2 sowie den Widerstand R25 auf die Basis des Transistors T2 gelangt und diesen sperrt. Bis zur Umladung des Kondensators C2, die über die einstellbare Widerstandskombination der Widerstände R6 und R7 in Parallelschaltung in Reihe mit dem Widerstand R5 erfolgt, verbleibt das monostabile Kippglied 1 in seinem instabilen Zustand und gibt präzise eine Referenzzeit t _f vor. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist das monostabile Kippglied auf eine Standzeit entsprechend einer halben Kurbelwellenumdrehung bei Grenzdrehzahl abgeglichen. In Zahlenwerten bedeutet dies, daß bei einer Grenzzahl von η = 5500 Upm die Standzeit 5,45 ms beträgt.

Während dieser Standzeit legt das monostabile Kippglied 1 vom Kollektor des Transistors T1 über die Widerstände R29 und R12 im wesentlichen negatives Potential an die Basis des Transistors T4 und dauert die Standzeit des Kippgliedes 1 noch an, wenn die Spannung an der Eingangsklemme 7, die durch die Auslöseimpulsfolge bestimmt ist, wieder auf positives Potential springt, dann ist der Transistor T4 leitend und es gelangt ein positiver Impuls von allerdings nur sehr kurzer Dauer auf die Basis eines nachgeschalteten Transistors T5, der Teil der schon erwähnten monostabilen Speicherkippstufe 3 ist. Der das UND- . Gatter 2 bildende Transistor T4 liegt mit seinem Emitter über einen Widerstand R11 an der Eingangsklemme 7 und ist mit seinem Kollektor über einen Widerstand R13 mit der Basis des Transistors T5 verbunden. Zwischen Basis und Emitter ist ein weiterer Widerstand R28 geschaltet, der Emitter liegt weiterhin noch über einen Widerstand R14 an der Minusleitung.

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Die im Kollektorzweig des Transistors T1 des Kippgliedes 1 angeordnete Diode D2 dient zur Kompensation der Basisemitterspannung des Transistors T2, die sonst die Standzeit des monostabilen Kippgliedes 1 beeinflussen würde; außerdem gewinnt man durch die Auskopplung des über den Widerstand R29 und dem Widerstand R12 zur Basis des Transistors T4 geleiteten Signals über der Diode D2 eine steile Schaltflanke, da der Kollektor des Transistors T1 rasch nach Plus springt, wenn das Kippglied in seinen stabilen Zustand zurückkehrt; auf diese Weise ist die Schaltflanke nicht durch die Umladung des Kondensators C2 beeinträchtigt.

Die Anordnung des Widerstandes R29 ist zur Potentialerhohung der Basis des Transistors T4 sinnvoll, wenn sich das Kippglied in seinem instabilen Zustand befindet und der Transistor T1 leitend geschaltet ist, denn bei Fehlen dieses Widerstandes würde bei entsprechend kleiner Sattigungsspannung des Transistors T1 der Basisanschlußpunkt praktisch auf Minuspotential gezogen sein, wodurch es zu Schwierigkeiten beim Betrieb des Transistors T4 kommen kann, insbesondere wenn dieser eine hohe Stromverstärkung aufweist, denn der Emitter des Transistors T4 liegt lediglich um die Basisemitter- Flußspannung über dem Potential der Basis, so daß der Kollektor praktisch keinen Strom oder doch einen irgendwie unbestimmten Strom ziehen würde. Durch das Höherlegen der Basis des Transistors T4 über den Widerstand R29 entschärft sich dieses Problem, im übrigen aber auch durch die Anordnung des Widerstandes R28 zwischen Basis und Emitter des Transistors T4. Über dem Widerstand R28 liegt die Basisemitter- Flußspannung des Transistors, wodurch dieser einen Strom führt, der über den Widerstand R12 fließen muß, so daß sich auch dort ein entsprechender Spannungsabfall ergibt und die Basis des Transistors T4 höhergelegt wird. Die Reihenschaltung der Widerstände R28 und R12 hat jedoch auch noch eine andere Funktion, und zwar dann, wenn sozusagen im "Normalfall" das Kippglied 1 wieder in seinen stabilen Zustand zurückkippt - und dadurch das Potential am Kollektor T1 auf praktisch

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das Potential der Plusleitung 12 zurückkehrt, andererseits jedoch der Emitter des Transistors T4 über die Klemme 7 noch mit Nullpotential versorgt wird. Dies könnte zu einer gefährlich hohen Spannungs in Sperrichtung über der Basisemitterstrecke des Transistors T4 führen, der dadurch so stark "verpolt" wird, daß eine Schädigung auftritt. Die Spannungsteilerschaltung der Widerstände R28 und R12 ist so ausgelegt, daß die auftretenden Spannungen innerhalb der zulässigen Werte verbleiben.

Die Verbindung der Basisanschlüsse der beiden Transistoren T1 und T2 über einen Kondensator C3 - und im übrigen auch der Basen der Transistoren T5 und T6 über einen Kondensator C5 macht die Schaltung weniger störanfällig, denn beim Eintreffen eines negativen Impulses an der Basis des Transistors T2, der das Kippglied in seinen instabilen Zustand wirft, tritt dieser Impuls kurzzeitig auch an der Basis des Transistors T1 auf, wodurch zunächst beide Transistoren verriegelt werden; die Verriegelung bestimmt sich durch die Zeitkonstante des Kondensators C3 und des Widerstandes R8, was andererseits bedeutet, daß Storimpulse kleinerer Dauer das System nicht zum Kippen bringen.

Eine weitere Maßnahme zur Vermeidung von Störeinflüssen wird durch das Vorhandensein des Widerstandes R25 im Basiskreis des Transistors T2 - und im übrigen auch des WiderstandesR26 im Basiskreis des Transistors T6 sowiedes Widerstandes R27 im Basiskreis des Transistors T7, auf die weiter hinten noch eingegangen wird - erzielt. Der Kondensator C2, über den der negative Triggerimpuls auf die Basis des Transistors T2 zur Einleitung des Kippvorganges des Kippgliedes 1 gelangt, ist an dem Verbindungspunkt des Widerstandes R3 und der Dioden D1 und D2 angeschlossen und damit den, a.uch bei stabilisierter Spannung möglicherweise immer noch vorhandenen Spannungsschwankungen der Plusleitung 12 unterworfen, die sich bei fehlendem Widerstand R25 unmittelbar auf die Basis des Transistors T2 auswirken und wegen der Rundumverstärkung der Kippstufe ein Umkippen in den

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metastabilen Zustand bewirken könnten. Durch die Einführung des Widerstandes R25 wird in Verbindung mit den Widerständen R5 und R6 sowie R7 erreicht, daß sich solche Störungen nicht mehr auswirken können. Dies ergibt sich dadurch, daß der Verbindungspunkt der Widerstände R6 und R7 mit dem Kondensator C2 sowie mit dem Widerstand R25 infolge des über die Widerstandskette R5, R6, R7 und R25 fließenden Stromes um den Spannungsabfall am Widerstand R25 angehoben wird.

Die dem UND-Glied 2 nachgeschaltete monostabile Speicherkippstufe 3 ist im wesentlichen ähnlich aufgebaut wie das Kippglied 1, so daß hierauf nicht genauer eingegangen zu werden braucht; lediglich die Ansteuerung erfolgt an der Basis des Transistors T5 unmittelbar durch das positive Potential vom Transistor T4, wodurch der Transistor T5 leitend gesteuert wird und die Speicherkippstufe 3 in ihren metastabilen Zustand gelangt. Durch diese Maßnahme läßt sich der Einfluß des sonst vorhandenen Triggerkondensators auf die Standzeit eliminieren. Die Diode D3 kompensiert wieder, ähnlich wie die Diode D4, den Einfluß der Basisemitterspannung des Transistors T6 bzw. des Transistors T7; die Standzeit der Speicherkippstufe 3 ist bestimmt durch den Kondensator C4, der sich über die Parallelschaltung der einstellbaren Widerstände R19 und R2o in Reihe mit einem Widerstand R18 gegen Plusleitung 12 entlädt. Dieser Speicherkippstufe 3 ist dann noch eine weitere monostabile Kippstufe 4 nachgeschaltet, die als sogenannter "Sparmono" ausgebildet ist und aus einem Transistor T7 besteht, der mit seinem Emitter unmittelbar an Masseleitung, mit seinem Kollektor über einem Widerstand R24 an der positiven Stromschiene 11 und mit seiner Basis über die Reihenschaltung eines Widerstandes R22 mit dem schon erwähnten Widerstand R27 an Plusleitung 12 liegt. Die Ansteuerung dieses "Sparmonos" erfolgt über einen Kondensator C6 am Verbindungspunkt der beiden Widerstände R22 und R27; der Kondensator C6 liegt mit seinem anderen Anschluß im Kollektorkreis des Transistors T6 am Verbindungspunkt eines Widerstandes R21 und der schon erwähnten Diode D4. Im Normalzustand ist der Transistor T5 der Speicherkippstufe 3 gesperrt und der Transistor T6 leitend; wird bei überschreiten

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der Grenzdrehzahl die Speicherkippstufe 3 in ihren metastabilen Zustand gekippt, dann sperrt der Transistor T6 und führt der Basis des nachgeschalteten Transistors T7 über den Kondensator C6 einen negativen Impuls zu, der diesen Transistor sperrt, wodurch ein weiterer, vom Transistor T7 bzw. von dieser monostabilen Kippstufe angesteuerter Endtransistor T8 leitend wird und beispielsweise bei einer Einspritzanlage die Einspritzsteuerimpulse abschneidet.

Der Darstellung der Fig. 3b lassen sich die dabei entstehenden Impulsfolgen entnehmen. Bei der Impulsfolge 1) handelt es sich um die schon erwähnte Auslöseimpulsfolge, die Impulsfolge 2) ist die durch die Triggerung der monostabilen Kippstufe 1 am Kollektor des Transistors T 2 entstehende Impulsfolge, wobei die Impulsdauer t ^ fest vorgegeben ist. Bei Überlappung entsteht, wie weiter vorn schon erläutert, mindestens ein Ausgangsimpuls am Kollektor des Transistors T4 (entsprechend der Impulsfolge 3) und triggert die nachgeschaltete monostabile Speicherkippstufe, deren Standzeit so bemessen ist, daß diese auf jeden Fall noch innerhalb des die Auslösung bewirkenden positiven Impulses der Auslöseimpulsfolge 1) verbleibt; mit der negativen Rückflanke des Impulses der Speicherkippstufe wird dann die monostabile Kippstufe 4 angestoßen und es ergibt sich am Kollektor des Transistors T7 ein Ausgangsimpuls der Dauer t„ entsprechend der Impulsfolge 5). Die Dauer des Impulses t jj ist so bemessen, daß die drei nächstfolgenden Einspritzimpulse, die durch die Impulsfolge 6) dargestellt sind, unterdrückt werden. Bei der Impulsfolge 6) kann es sich im speziellen Ausführungsbeispiel um die Ausgangsimpulse einer sogenannten Steuermultivibratorschaltung handeln, die jeweils von der negativen Flanke der Auslöseimpulsfolge 1) ausgelöst werden und deren Dauer sich bestimmt als Funktion der jeweiligen Drehzahl der Brennkraftmaschine und der angesaugten Luftmenge. Wie dem Impulsdiagramm der Fig. 3b entnommen werden kann, werden bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel jeweils die nächstfolgenden drei Impulse der Impulsfolge 6), die

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stellvertretend für die Einspritzsteuerbefehle stehen kann, abgeschnitten. Danach fällt das System wieder in die ursprüngliche Arbeitsweise zurück, es sei denn die Grenzdrehzahl ist noch immer überschritten, worauf weiter unten noch eingegangen wird.

Die Arbeitsweise der monostabilen Speicherkippstufe 3 und der monostabilen Kippstufe 4 in Form eines Sparmonos ist so, daß bei einmaliger Überschreitung der Grenzdrehzahl der Transistor T4 für einen, wie einzusehen ist, sehr kurzen Zeitranm leitend wird, der jedoch ausreicht, um die ein echtes Speicherverhalten aufweisende monostabile Speicherkippstufe zu setzen. Dadurch sperrt dann der Transistor T6 und der Kondensator C6 wird während dieses Zeitraums über den Widerstand R21 voll aufgeladen, so daß nach dem relativ schnell erfolgenden Rückkippen der Kondensator C6 eine Ladung aufweist, die, wie schon erläutert, zum Abschneiden der nächsten drei folgenden Einspritzimpulse führt.

An sich steht die Information hinsichtlich einer Drehzahlüberschreitung schon am Ausgang des UND-Gliedes 2 bzw. genauer gesagt am Kollektor des Transistors T4 an; die nachfolgend gestuften 3 und 4 sind jedoch erforderlich, um den Regelvorgang bei Erreichen der Grenzdrehzahl weich einsetzen und abklingen zu lassen, eben dadurch, daß nur eine vorgegebene Anzahl von

Drehmomentschwan-Impulsen abgeschnitten wird, wodurch zu starke Drehzahl- undY kungen und ein dadurch hervorgerufenes Rucken im Fahrablauf vermieden werden kann.

Begünstigt kann das geschilderte Regelverhalten bei einmaliger Überschreitung der Drehzahl noch dadurch werden, daß der Zündzeitpunkt selbst Schwingungen unterworfen sein kann, wodurch bei Annäherung an die Grenzdrehzahl schon ein Triggerimpuls Äir die monostabile Speicherkippstufe 3 entstehen kann, was ein besonders weiches Einsetzen der Drehzahlbegrenzung sicherstellt, da es durch die Wegnahme der im Ausführungsbeispiel 3 folgenden

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Einspritzeteuerimpulse zu einem Drehmomentabfall kommt und die Grenzdrehzahl dann nicht mehr erreicht wird. Dies entspricht dem Impulsfolgeverhalten der Fig. 3b; ein unterschiedliches Schaltverhalten der Schaltung der Fig. 2 ergibt sich dann, wenn die Grenzdrehzahl ständig überschritten wird, denn in diesem Falle liefert das UND-Gatter 2 jeweils zu Beginn der positiven Flanke der Auslöaeimpulse der Impulsfolge 1) einen kurzen Triggerimpuls, der der Impulsfolge 3) der Fig. 3a entspricht. Das bedeutet, daß die Speieherkippstufe 3 konti-

wird
nuierlich gesetzt und innerhalb der Impulsdauer des positiven Auslöseimpulses, der diesen Triggerimpuls erzeugt hat, wieder rückkippt, wodurch zwar in der weiter vorn schon geschilderten Weise der Impuls t_H entsprechend der Impulsfolge 5) entsteht, der jedoch beim erneuten Setzen der Speicherkippstufe 3 wieder abgebrochen wird, denn es kommt erneut zur Sperrung des Transistors T6 und damit zu einem positiven Spannungssprung am Kondensator C6, wodurch dieser Kondensator in gewünschter Weise wie bei der einmaligen Auslösung geladen, gleichzeitig der Transistor T7 jedoch leitend gesteuert wird, wodurch der Transistor T8 sperrt. Der Transistor T8 sperrt dann immer so lange (und entwickelt an seinem Kollektor, sofern dieser über einen Widerstand mit positivem Potential verbunden ist, die Impulsfolge 5) der Fig. 3a, wie die Standzeit der Speicherkippstufe andauert. Diese Standzeit liegt jedoch, wie den Plusdiagrammen der Figuren 3a und 3b entnommen werden kann, innerhalb des Zeitraumes zwischen den Einsprχtzsteuerimpulsen. Die Speicherkippstufe 3 kippt rechtzeitig vor Eintreffen des nächsten Einspritzsteuerimpulses wieder zurück (diese Einstellung kann beispielsweise durch Justierung an den Widerständen Ri9 und R20 vorgenommen werden, da die jeweils zutreffende Grenzdrehzahl und damit der Abstand der Einspritzsteuerimpulse ja bekannt ist), so daß bei ständiger Grenzdrehzahlüberschrextung sämtliche Einspritzsteuerimpulse, wie die Impulsfolge 7) zeigt, abgeschnitten werden, d. h. den Einspritzventilen werden keine Einspritzsteuerbefehle zugeführt. Dies ist durch die gestrichelten Impulse in der Impulsfolge 7} in. Fig/ 3a und Fig. 3b dargestellt.

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Der aus einem Transistor T7 bestehende Sparmono ist daher in der Lage, den ihm über den Kondensator C6 zugeführten Impulssignalen unmittelbar zu folgen; bleiben diese jedoch aus, dann ergibt sich eine fest einstellbare Zeitdauer (bei leitendem Transistor T6, d.h. Speicherkippstufe im Ruhezustand) während der die Umladung des Kondensators C6 über den einstellbaren Widerstand R22 erfolgt, bis das negative Potential an der Basis des Transistors T7 abgeklungen ist und die Einspritzsteuerbefehle nicht mehr abgeschnitten werden. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel beträgt diese Zeitdauer bevorzugt drei Impulse, wie der Impulsfolge 7) der Fig. 3b entnommen werden kann. Im übrigen spielt sich der gesamte TriggerVorgang für die Schaltung innerhalb des Zeitraumes des positiven Impulses der Auslöseimpulsfolge ab, wie deutlich der Darstellung der Fig. 3b entnommen werden kann, denn die positive Vorderflanke des ersten Impulses erzeugt durch ihre Koinzidenz mit dem noch nicht zurückgekippten Zustand des ersten Monoflops 1 den Triggerimpuls für die Speicherkippstufe, diese kippt entsprechend der Impulsfolge 4) zurück und stößt den Monoflop 4 an, bevor noch die negative Impulsflanke des Auslöseimpulses, die gleichzeitig den Einspritzsteuerbefehl erzeugt, eingetroffen ist.

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Claims (15)

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   PATENTANSPRÜCHE

   /1.)Verfahren zur Drehzahlbegrenzung bei Brennkraftmaschinen, denen die pro Hub benötigte Kraftstoffmenge von einer Kraftstoffeinspritzanlage oder einer gemischbildenden Anordnung (Vergaser) in Abhängigkeit zur Drehzahl und der angesaugten Luftmenge zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftstoffzufuhr bei einmaligem überschreiten der vorgegebenen Grenzdrehzahl lediglich für eine bestimmte wählbare.Zeitdauer, vorzugsweise für die Dauer von 2 bis Impulsen bei einer Kraftstoffeinspritzanlage völlig abgeschnitten wird und daß bei ständigem Überschreiten der Grenzdrehzahl sämtliche Impulse zuzüglich der 2 bis 4 folgenden Impulse nach Unterschreiten der Grenzdrehzahl abgeschnitten werden.
2. 2. Vorrichtung zur Drehzahlbegrenzung bei Brennkraftmaschinen, denen die pro Hub benötigte Kraftstoffmenge von einer Kraftstoffeinspritzanlage oder einer gemischbildenden Anordnung (Vergaser) in Abhängigkeit zur Drehzahl und der angesaugten Luftmenge zuführbar ist, vorzugsweise zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein erstes, von einem drehzahlsynchrorien Impuls getriggertes und durch seine Standzeit (t f) i™ instabilen Zustand ein Maß für die Grenzdrehzahl, an welcher Begrenzung eintreten soll, bestimmendes monostabiles Kippglied (1) vorgesehen ist, dem ein UND-Gatter (2) nachgeschaltet ist, dessen anderem Eingang der drehzahlsynchrone Triggerimpuls direkt zugeleitet ist und daß der Ausgang des UND-Gatters (2) mit einer nachgeschalteten monostabilen Speicherkippstufe (3) und diese wiederum mit einer weiteren., jederzeit ansteuerbaren monostabilen und mit der die Einspritzsteuerbefehle führenden Leitung verknüpften Kippstufe (4) verbunden ist.

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3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das monostabile Kippglied (1) aus zwei Transistoren (T1, T2) gebildet ist, deren Emitter unmittelbar mit dem einen

   * Pol (13) der Versorgungsspannung verbunden sind, daß der Kollektor des im Ruhezustand sperrenden Transistors (T1) über die Reihenschaltung einer Diode (D2) zur Kompensation der Basisemitterspannung des anderen Transistors (T2) und einem Widerstand (R3) an dem anderen Pol (12) der Versorgungsspannung liegt, daß der Kollektor dieses Transistors (T1) über die Reihenschaltung zweier Widerstände (R29, R12) mit der Basis eines nachgeschalteten und das UND-Gatter (2) bildenden Transistors (T4) verbunden ist und daß der Verbindungspunkt der beiden Widerstände (R29, R12) über einem weiteren Widerstand (R4) ebenfalls am anderen Pol (12) der Versorgungsspannung liegt.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungspunkt der Diode (D2) mit dem Widerstand (R3) im Kollektorkreis des im Ruhezustand sperrenden Transistors (T1) des ersten monostabilen Kippglieds (1) über einem durch seine Umladung die Standzeit der Kippstufe bestimmenden' Kondensator (C2) in Reihenschaltung mit einem Widerstand (R25) mit der Basis des anderen Transistors (T2) verbunden ist und daß dem Verbindungspunkt über einen weiteren Kondensator (C1) in Reihe mit einem Widerstand (R1) und einem gegen Minusleitung (13) geschalteten Widerstand (R2) die Auslöseimpulsfolge zugeführt ist.
5. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Emitter des das UND-Gatter (2) bildenden Transistors (T4) über einen Widerstand (R11) mit der Eingangsklemme (7),der die Auslöseimpulsfolge zugeführt ist, verbunden ist, derart, daß an seinem Kollektor dann, wenn die nächste positive Flanke der Auslöseimpulsfolge vor Beendigung der Standzeit des monostabilen Kippgliedes (1) ein-

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   trifft, an seinem Kollektor ein Triggerimpuls erzeugbar ist.
6. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die monostabile Speicherkippstufe aus zwei Transistoren (T5, T6) gebildet ist, die mit ihren Emittern unmittelbar"an dem einen Pol (13) der Versorgungsspannung liegen und mit ihren Kollektoren über die Reihenschaltungen jeweils einer Diode (D3_f D4) und eines Widerstandes (R15, R21) am anderen Pol (12) der Versorgungsspannung angeschlossen sind.
7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6 ^ dadurch gekennzeichnet, daß die Basis des im Normalzustand sperrenden Transistors (T5) über einaiWiderstand (R13) mit dem Kollektor des das UND-Gatter (2) bildenden Transistors (T4) und damit mit dem Ausgang des UND-Gatters verbunden ist.
8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kollektor des im Normalzustand leitenden Transistors (T6) der Speicherkippstufe (3). über einen Kondensator (C6) in Reihe mit einem Widerstand (R27) mit der Basis eines nachgeschalteten, die monostabile Kippstufe (4) in Sparschaltung bildenden Transistor (T7) verbunden.ist, der mit seinem Emitter unmittelbar an dem einen Pol (13) und mit seinem Kollektor über einen Widerstand (R24) mit einer in ihrer Polarität dem anderen Pol der Versorgungsspannung entsprechenden Stromschiene (11) verbunden ist.
9. 9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Kollektor des die letzte monostabile Kippstufe (4) bildenden Transistors (T7) die Basis eines weiteren Transistors CT8) verbunden ist, d.er mit seinem Emitter unmittelbar an Masse liegt und an dessen Kollektor die die Einspritzsteuerbefehle der Kraftstoffeinspritzanlage führende Leitung angeschlossen ist. >

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10. 10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 9_r dadurch gekennzeichnet, daß die Basen der die monostabilen Kippstufen bildenden Transistoren (T1, T2; T5, T6) über Kondensatoren (C3, C5) miteinander verbunden sind.
11. 11. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der jeweils die Standzeit der monostabilen Kippstufen (1_f 3) bestimmende Kondensator (C2, C4) mit seinem der Basis des im Normalzustand jeweils leitenden Transistors (T2, T6) zugewandten Ende über die Standzeit weiterhin bestimmende Widerstände (R5, R6, R7; R18, R19, R20) mit dem anderen Pol (12) der Versorgungsspannung verbunden ist.
12. 12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die die Kondensatoren (C2, C4) mit dem anderen Pol der Versorgungsspannung (12) verbindenden Widerstände bestehen-.l aus der Parallelschaltung zweier einstellbarer Widerstände (R6, R7; R19, R20) mit einem weiteren Widerstand (R5, R18).
13. 13. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis

    12, dadurch gekennzeichnet, daß zur Stabilisierung der die Kippstufen versorgenden Spannung ein an seiner Basis mit einem konstanten Potential (Zenerdiode) beaufschlagter Transistor (T3) mit seinem Emitter an den anderen Pol der Versorgungsspannung (12) und mit seinem Kollektor an die gegebenenfalls SpannungsSchwankungen aufweisende Stromschiene (11) angeschlossen ist.
14. 14. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis

    13, dadurch gekennzeichnet, daß Basis und Emitter des das UND-Gatter (2) bildenden Transistors (T4) über einen Widerstand (R28) verbunden sind.

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15. 15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 1o, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils die Basis-Anschlüsse der Transistoren (T2,T6,T7) über zur Erhöhung der Störfestigkeit der Kippstufen (1,3,4) dienende Widerstände (R25,R26,R27) mit den Verbindungspunkten der zeitbestimmenden Kondensatoren (C2,C4,C6) und Widerstände
    (R6,R7*R19,R2o,R22) verbunden sind.

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