DE2612914C2 - Vorrichtung zur stromgeregelten Ansteuerung von elektromagnetischen einer Brennkraftmaschine zugeordneten Einspritzventilen - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung nach der Gattung des Hauptanspruchs. Eine solche Vorrichtung, die allgemein zur stromgeregelten Ansteuerung von elektromagnetischen Schaltsystemen bestimmt ist, ist bekannt aus der US-PS 38 96 346. Die bekannte Vorrichtung umfaßt eine zweigeteilte Endstufe, bestehend jeweils aus Halbleiterschaltelementen oderTransistören zu beiden Seiten in Reihe mit der Spule des elektromagnetischen Schaltsystems zur Anschaltung an eine Stromversorgung oder Batterie. Während der sine Schalttransistor von dem jeweiligen Ansteuerimpuls unmittelbar durchgeschaltei wird und auch während der Dauer dieses Impulses durchgeschaltet bleibt, erfolgt die Ansteuerung des anderen Reihenschalttransistors über einen als Treiberstufe wirkenden vorgeschalteten Transistor, dessen Schaltzustand darüber hinaus bestimmt ist vom Schaltzustand eines den Istwert des Ventilsteuerstroms abtastenden Zweipunktreglers. Über eine Abtasteinrichtung zur Momentanwerterfassung des Ventilstroms, die ein in Reihe mit der Erregerwicklung des Ventils liegender und den Ventilstrom in eine proportionale Spannung umsetzender Meßwiderstand ist, gelangt dieser Istwert des Ventilsteuerstroms auf den einen Eingang des als Differenzverstärker ausgebildeten Zweipunktreglers. Dem anderen Eingang des Differenzverstärkers, der über Parallel- und ReihenwidersVände sowie Spannungskonstanthaiter abgesichert ist, wird der Ansteuerimpuls als Sollwertsignal zugeführt. In üblicher Weise ist der Auseane mit diesem, den Ansteuerimpuls empfangenden Eingang über einen Rückführwiderstand verbunden. Damit in der Anklingphase des Ventilstr.oms ein höherer Sollwert vorgegeben werden kann, läßt sich zu einem der Reihenwiderstände in dem den Ansteuerimpuls empfangenden Eingang ein Kondensator schalten unter Bildung eines Zeitgliedes, welches daher dafür sorgt, daß anfänglich ein stark überhöhter Ventilstrom eingesteuert wird, da über den Kondensator unter Überbrückung des Parallelwiderstands diesem Steuereingang des Zweipunktreglers ein zunächst schnell ansteigender und dann langsam abfallender Ansteuerimpuls jeweils zugeführt wird.

Problematisch kann bei dieser, höhere Sollwerte vorgebenden Schaltung der Umstand sein, daß der jeweils eingesteuerte Sollwert amplitudenabhängig vom Steuerimpuls ist mit der Folge, daß die Umschaltung des Zweipunktreglers nicht nur vom erfaßten Istwert des Ventilsteuerstroms abhängt, sondern von der Amplitude des Ansteuerimpulses; ein Umstand, der für Kraftstoffeinspritzanlagen nicht akzeptabel ist, d; die Dauer der Einspritzimpulse die Menge des zugefünrten Kraftstoffs festlegt und nicht die Amplitude der Einspritzimpulse, die mit der Bordnetzspannung erheblich schwanken kann.

Eine weitere Ansteuerschaltung für induktive Lasten, insbesondere zur Stromzuführung zu elektromagnetischen Kraftstoffeinspritzventilen einer Kraftstoffanlage, ist bekannt aus der US-PS 37 86 344. Die bekannte Schaltung verfügt über eine anfänglich eingesetzte Spannungsregelschaltung, die in analoger Form eine mehr oder weniger starke Ansteuerung der Endstufe mit kontinuierlicher Änderung ihrer Durchsteuerung bewirkt. Hat der durch die Erregerwicklungen fließende Strom dann einen bestimmten Grenzwert überschritten, geht die Schaltung in eine Stromregelung über zur Einstellung eines vorgegebenen Haltestroms in den Ventilen. Auch bei dieser Form der Regelung wird analog gearbeitet, wobei die Schaltung eines Zweipunktreglers entbehrt, der die Endstufe jeweils in ihren voll leitenden oder voll gesperrten Zustand umschaltet. Ferne·" ist keine Sollwertumschalteinrichtung vorgesehen, die die anfängliche Ansteuerung eines höheren Ventüstroms in der Anklingphase ermöglicht. Die beiden unterschiedlichen Regelformen machen ferner zwei unterschiedliche Istwertgeber erforderlich.

In ähnlicher Weise unterteilt die aus der DE-OS 21 32 717 bekannte Ansteuerschaltung für Einspritzventile die Regelung der Endstufe in eine anfängliche Spannungsregelung und in eine spätere Stromregelung zur Sicherstellung und Aufrechterhaltung des Ventilhaltestroms. Bei dieser Schaltung sowie bei der aus der DE-OS 22 15 325 bekannter. Ansteuerschaltung für Kraftstoffeinspritzventile fließt jeweils zu Beginn eines Einspritzimpulses durch das Einspritzventil ein hoher Einschaltstrom, der erschließend auf einem niedrigeren Wert (Haltestrom) konstant gehalten wird; der jeweilige Ventilstrom wird mit Hilfe eines Meßwiderstandes ermittelt.

Schließlich ist aus tier DE-OS 24 40 785 noch bekannt, zur Regelung des Anstiegs des Ventüstroms in der Anklingphase den am positiven Eingang eines Komparators anstehenden Sollwertspannungsver'aut entlang einer bestimmten Funktion zu verändern, derart, daß sich ein gewünschtes geregeltes Anstiegsverhalten des Ventüstroms auch in der Anklingphase ergibt, wobei eine funktionsmäßige Sollwertspannungsveränderung mit Hilfe einer einen Kondensator enthaltenden Energiespeichervorrichtung erzeugt wird.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur stromgesteuerten Ansteuerung von elektromagnetischen, einer Brennkraftmaschine zugeordneten Einspritzventilen mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß die Regelung des Einschaltverhaltens (Anklingphase) sowie des späteren Schaltverhaltens (Haltephase) des von einem Einspritzimpuls angesteuerten Einspritzventils ausschließlich durch eine einheitliche Stromregelschaltung, jedoch unabhängig von der Amplitude des Ansteuerimpulses erfolgt. Dabei wird die den Ventilstrom zu den Erregerwicklungen führende Endstufe entsprechend der Regelung jeweils voll in ihren leitenden bzw. ihren gesperrten Zustand umgeschaltet, wobei der zur Umschaltung eingesetzte Zweipunktregler von dem direkten Ansteuerimpuls nicht beeinflußt

Zur anfänglichen Stromerhöhung in der Anklingphase ist dem Zweipunktregler ein Kippglied nachgeschaltet, welches als .Sollwertumschaltstufe dient und bei zeitgleicher Ansteuerung mit dem Ansteuerimpuls wie die der Endstufe vorgeschaltete Treiberstufe seine Rückschaltung vom Ausgang des Zweipunktreglers erfährt.

Die Sollwertumschaltstufe liegt daher in einem Rückführkreis des Zweipunktreglers, an dessen Eingängen eine Mischung von den Sollwert jeweils beeinflussenden Signalen erfolgt, die sich aus drei unterschiedlichen Komponenten zusammensetzen.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Vorrichtung möglich. Besonders vorteilhaft ist die Ausbildung der Sollwertumschaltstufe als durch den jeweiligen Einspritzimpuls jeweils gesetzte monostabile oder bistabile Kippstufe, wobei das Rückkippverhalten sich zur Amplitude des Ansteuerimpulses unabhängig gestaltet. Vorteilhaft ist ferner die Anordnung einer gesteuerten Freilaufschaltung sowie einer Löschanordnung parallel zu den Spulenwicklungen der zu steuernden Einspritzventile, wodurch sich kurze Abschaltzeiten ergeben, da bei Ende des jeweiligen Ansteuerimpulses ein schnelles Abklingen des Ventilstroms erzielt wird.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert Es zeigt F i g. I ein schematisches Blockschaltbild einer Vorrichtung zur stromgeregelten Ansteuerung von Einspritzventilen bei einer Brennkraftmaschine, Fig.2 das Blockschaltbild der F i g. 1 in detaillierter Darstellung, F i g. 3 anhand eines Impulsdiagramms den Verlauf verschiedener Ströme und Spannungen über der Zeit, F i g. 4 eine erste Ausführungsform zur Gestaltung der Anklingphase des begrenzten Ventilstroms über der Zeit für unterschiedliche Batteriespannungen, Fig.5 eine zweite Ausführungsform zur Gestaltung der Anklingphase des begrenzten Ventilstroms über der Zeit für verschiedene Batteriespannungen, Fig.6 eine dritte Ausführungsform der Gestaltung der Anklingphase des begrenzten Ventilstroms und F ί g. 7 in Form eines Impulsdiagiamms den Spannungs- und Stromverlauf bei einem weiteren Ausführungsbeispiel einer stromgeregelten Ansteuerstufe, wobei auch die Anklingphase des Ventilstroms einer Regelung unterworfen ist.
s Die erfindungsgemäße Grundkonzeption läßt sich am besten im Blockschaltbild der F i g. I entnehmen, die eine schaltgeregelte Endstufe zur Ansteuerung von elektromagnetischen Ventilen 1 darstellt. Solche Ventile können, wie weiter vorn schon erwähnt, beliebiger Art

ίο und Aufbau sein, bei oem im folgenden bevorzugten Ausführungsbeispiel handelt es sich um Kraftstoffeinspritzventile bei einer einer Brennkraftmaschine zugeordneten Kraftstoffeinspritzanlage. Die Ventile 1 sind elektromagnetisch ausgebildet und lassen sich durch Zuführung einer Einspritzsteuerimpulsfolge schalten.

Diese Einspritzsteuerimpulsfolge wird der Endstufenschaltung der Fig. 1 extern von einer Kraftstoffeinspritzanlage zugeführt, auf deren Aufbau im folgenden nicht irf! einzelnen eingegangen ?v werden hraucht. da sie nicht Gegenstand vorliegender Erfindung ist. Es sei lediglich darauf hingewiesen, daß die Dauer der einzelnen, eine Impulsfolge bildenden Einspritzsteuerimpulse im wesentlichen abhängig ist von der von der Brennkraftmaschine angesaugten Luftmenge und ihrer jeweiligen Drehzahl. Die Folge der Einspritzsteuerimpulse ti wird der Schaltung der Fig. 1 am Punkt P\ zugeführt, wie dort schematisch angedeutet. Die Einsp· Insteuerimpulse ti gelangen zunächst über eint Treiber- und Logikstufe 2 auf die Endstufenschaltung 3, die beispielsweise von Leistungstransistoren gebildet sein kann und die bei Ansteuerung die nachgeschalteten Elektromagnetventile 1 an νοίίΐ Batteriespannung legt, so daß diese, nach Ablauf der Anspruchverzögerungszeit der Ventile, aufgesteuert werden.

Dieser in gerader Richtung wirkenden Steuerschaltung isi unter Bildung eines Rückkopplungsweges ein bevorzugt mit einer Hysterese behafteter Zweipunktregler 4 im Rückführzweig so zugeordnet, daß bei der dargestellten Schaltung bevorzugt der rückgeführte

■»o Eingriff des Zweipunktreglers 4 in die Regelstrecke an der Treiberschaltung 2 erfolgt. Der Zweipunktregler 4 erhält ein Istsignal S/und ein Sollsignal 5^-zugeführt. Das Istsignal S: gelangt auf den Zweipunktregler 4 über eine Stromwandlerschaltung 5, die den tatsächlich Ventil-

*5 strom Ivabtastet und dem Zweipunktregler 4 ein hierzu proportionales Istwertsignal 5/ als Spannung zuführt. Solange der tatsächlich fließende Ventilstrom Iv kleiner als der eingestellte Sollwert ist, greift der Ausgang des Zweipunktreglers 4 nicht in den jeweiligen Schaltzustand der Treiberschaltung 2 ein, so daß die Endstufe 3 eingeschaltet bleibt, falls zu diesem Zeitpu.,kt ein Einspritzsteuerbefehl i/an der Treiberstufe 2 anliegt.

Wird der eingestellte Sollwert überschritten, dann ergibt sich ein Eingriff des Reglerausgangs in das Schaltverhalten der Treiberstufe 2 in der Weise, daß es zu einem Abschalten der Endstufe 3 und somit des in dieser angeordneten Endtransistors kommt. Der Strom in den Ventilen 1 klingt ab, bis ein durch Hysterese bewirkter unterer Sollwert am Regler 4 unterschritten wird. Der Regler 4 schaltet dann erneut und gibt über die Treiberstufe 2 die Endtransistoransteuerung wieder frei, so daß die Ventile 1 wieder an Batteriespannung gelegt werden und der Ventilstrom wieder anklingt. Auf diese Weise gelingt es, durch die Reglerschaltung 4, die bevorzugt als Zweipunktregler mit Hysterese ausgebildet ist, den Ventilstrom Iv innerhalb eines bestimmten Bandes zu begrenzen, wie insbesondere auch der Darstellung der F i g. 3b entnommen werden kann, wo

gezeigt ist, daß der Ventilstrom Iv im stationären Betrieb zwischen der oberen Grenze Λ und der unteren Grenze h schwenkt, jedoch innerhalb des durch diese Grenzwerte vorgegebenen Bandes verbleibt.

Die Schaltung ist so ausgebildet, daß bei Fehlen eines Einspritzsteuerimpulses ti der Endtransitor der Endstufe 3 unabhängig von der Stellung des Reglers 4 gesperrt ist.

Entsprechend einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung Paßt sich, abgesehen von dieser Schaltregelung des Ventilstroms Iv, auch noch der dem Zweipunktregler 4 zugeführte Sollwert Ss in gewünschter Weise so verändern, daß zumindest für bestimmte Zeitbereiche während der Ansteuerung der Elektromagnetventile ein anderer Sollwert zugrunde gelegt werden kann. Dadurch läßt sich beispielsweise die Anklingphase des den Ventilen zugeführten Steuerstroms Iy in gewünschter Weise gestalten. Zu diesem Zweck ist eine Sollwertverstellschaltung oder eine Schaltung 6 zur Scüwcrturnschaitung vorgesehen, die über eine Leitung 7 das dem einen Eingang Pj der Regelschaltung 4 zugeführte Sollwertsignal entsprechend einer gewünschten Funktion verändert. In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, daß über eine weitere Leitung 8 dem Punkte Pi auch noch weitere Einflußgrößen zugeführt werden können, die eine gewünschte Sollwertverstellung bewirken. Auf diese Weise gelingt es, den von der Endstufe 3 geführten Ventilstrom l\ in gewünschter feinfühliger Weise zu steuern und diesem einen gewünschten Funktionsverlauf über der Zeit zu verleihen.

Die Schaltung 6 zur Sollwertumschaltung ist bevorzugt als Kippstufe ausgebildet, wobei bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel die gesamte Schaltung bevorzugt so ausgelegt ist. daß die Kippstufe 6 zur Sollwertumschaltung das dem Regler 4 zugeführte Sollwertsignal Ss so beeinflußt, daß der Strom Iv in dem Ventil oder in den Ventilen bei jedem ankommenden »-Impuls zuerst auf einen festgelegten hohen Wert /1 anklingt. Diese primäre hohe Stromamplitude ist für eine kurze Einschaltverzögerung des Ventils 1 maßgebend. Nachdem dann das Ventil angesprochen hat, d. h. beim Ausführungsbeispiel geöffnet hat. kann der Strom auf einen zweiten Wert /2 (s. die Darstellung der F i g. Jb) abgesenkt werden, der jedoch sicher über dem Haltestrom des Ventils 1 liegt, so daß das Ventil nicht abfällt. Ersichtlich wird daher nach F i g. 1 die Kippstufe 6 zur Sollwertumschaltung so gesteuert, daß ihr über eine Leitung 9 jeweils ebenfalls der Einspritzsteuerimpuls // zugeführt wird, so daß bei Beginn eines solchen Impulses ein erster vorgegebener Sollwert am Zweipunktregier 4 anliegt. Bevorzugt schaltet dann der Zweipunktregler 4 selbst über eine Steuerleitung 10 die Kippstufe 6 auf einen zweiten vorgegebenen Sollwert um, wenn die Anklingphase des Ventilsteuerstroms beendet ist.

Schließlich umfaßt die Schaltung der F i g. 1 noch Schaltungselemente 11 und 12, die den Ventilen 1 zugeordnet sind, jedoch teilweise in ihrem Schaltzustand ebenfalls von den Einspritzsteuerimpulsen ti bestimmt sind, wozu eine weitere Steuerleitung 13 ω vorgesehen ist. Es handelt sich hierbei um eine sogenannte Freilaufschaltung, auf deren Aufbau weiter unten noch eingegangen wird, sowie um ein Löschgüed, welches jeweils nach Abschalten des Ventilsteuerstroms Iv wirksam wird und einen Strom übernimmt, der auf eine Spannung zurückzuführen ist, die von dem bei Abschalten zusammenbrechenden Magnetfeld in den Ventilspulenwicklungen induziert ist Die Feilaufschaltung ist demgegenüber von einer Steuerlogik 11 selektiv einschaltbar und so ausgebildet, daß sie einen Strom übernimmt, der auf β'·κπ Abschaltvorgang der Endstufe 3 durch den Regler 4 zurückzuführen ist. Hierdurch wird eine niedrige Regelfrequenz und eine geringe Verlustleistung bewirkt. Jeweils mit dem Ende des Einspritzsteuerimpulses ti wiru dann von der Freilaufschaltung auf das Löschgüed umgeschaltet.

Mit der Schaltung der Fig. 1 läßt sich somit je nach Auswahl der einzelnen, soeben erwähnten Bausteine der Verlauf des die elektromagnetischen Ventile 1 steuernden Stromes über der Zeit in beliebiger Kurvenform gestalten, wobei besonderer Wert auf die Kurvenform während des Anklingvorgangs gelegt ist.

Ein detailliertes Ausführungsbeispiel als eine der möglichen Realisierungsformen für die Schaltung der Fig. 1 ist nunmehr in Fig. 2 gezeigt, wobei die wesentlichsten Schaltungsteile in strichpunktierter Umrandung durch Verwendung der gleichen Bezugszeichen wie in Fig. I zum besseren Verständnis auf diese bezogen sind.

Im folgenden wird zunächst auf den grundsätzlichen Aufbau der in F i g. 2 im einzelnen gezeigten stromgeregelten Endstufe zur Ansteuerung von elektromagnetischen Schaltventilen eingegangen, die Wirkungsweise der einzelnen Schaltungsstufen wird entweder jeweils im Anschluß an die Erläuterung des Aufbaus oder weiter hinten bei einer Gesamtbetrachtung in Verbindung mit den in den Fig.3 bis 7 gezeigten Funktionsverläufen erläutert.

Die die Endstufe austeuernde Treiber- und Logikschaltung 2 besteht aus zwei hintereinander geschalteten und von Transistoren Π und T2 gebildeten Inverterstufen. Der über einen Widerstand R1 dem ersten Transistor Ti zugeführte Einspritzsteuerimpuls ti wird von diesem und von dem nachgeschalteten Transistor Γ2 zweimal invertiert und gelangt vom Kollektor des Transistors T2 unmittelbar auf die Basis des als Darlington-Transistor TZ ausgebildeten Endstufentransistors. Beide Transistoren Π und T2 der Treiberschaltung 2 liegen mit ihren Emittern unmittelbar an Minusleitung 15, der Kollektor des Transistors TI ist über einen Widerstand RZ5 mit Plusleitung 16 verbunden. Der Kollektor des Transistors TX liegt über die Reihenschaltung einer Diode D1 und eines Widerstandes A3 ebenfalls an Plusleitung 16, wobei der Verbindungspunkt von Diode D1 und Widerstand R 3 über einen weiteren Widerstand R 5 mit der Basis des nachgeschalteten Transistors T2 verbunden ist, die über einen Widerstand R 6 an Minusleitung 15 liegt. Mit der Basis des Transistors T2 ist schließlich noch über einen Widerstand R 4 und die Leitung 17 der Ausgang P5 des Zweipunktreglers 4 verbunden. Ein weiterer Widerstand R 2 verbindet den Kollektor des Transistors TX mit dem Steuereingang der aus den beiden Transistoren T4 und TS gebildeten Freilaufschaltung 12.

Der Darlington-Transistor TZ der Endstufe 3 ist als Leistungsschalttransistor ausgebildet und liegt mit seinem Emitter an Minusleitung 15. Im Kollektorkreis des Leistungsschalttransistors TZ befinden sich die Wicklungen 18 der von diesen zu steuernden elektromagnetischen Ventile 1; die Wicklungen 18 sind parallel geschaltet und liegen insgesamt in Reihe mit einer den Momentanwert des Ventilstrorns erfassenden Einrichtung, beispielsweise einem Übertrager oder einem Meßwiderstand R10 an Plusleitung 16. Der Meßwiderstand R10 dient bei diesem Ausführungsbeispiel als Stromwandlerschaltung 5 und erzeugt an dem Verbin-

dungspunkt mit den Spulenwicklungen 18 einen Spannungsabfall, der dem jeweiligen Ventilstrom Iv präzise proportional ist. Dieser Spannungsabfall wird über eine Leitung 19 dem nachgeschalteten Zweipunktregler 4 als Istgröße zugeführt.

Parallel zu der Reihenschaltung der Spulenwicklungen 18 und aem Meßwiderstand R10 liegt die aus Löschglied und Freilaufschaltung gebildete Anordnung. Das Löschglied besteht aus dem Widerstand R 9, der in Reihe mit einer Diode D 2 an den Verbindungspunkt des Kollektors des Endstufenschalters 73 mit den Spulenwicklungen 18 geschaltet ist. Die Diode D 2 ist dabei so gepolt, daß sie nur dann leitend wird, wenn an diesem Verbindungspunkt ein Potential größer als Batteriespannung anliegt, was nur dann der Fall sein kann, wenn der Transistor 73 sperrt und von den Spulenwicklungen eine entsprechende, umgekehrte, induzierte Spannung erzeugt wird.

Der Emitter des Transistors 75 der Freilaufschaltung 12 liegt an Plusleitung, der Kollektor dieses Transistors ist, ebenso wie der Emitter des Transistors 74, an den Verbindungspunkt des Löschwiderstandes R 9 und der Diode D 2 angeschlossen. Da der Kollektor des Transistors 74 mit der Basis des Transistors 75 verbunden ist, wird dieser immer dann in seinen leitenden Zustand gesteuert, wenn das über den Widerstand R 2 der Basis des Transistors 74 vom Kollektor 71 zugeführte Potential so ist, daß der Transistor 74 über den Widerstand /?2 Basisstrom erhält. Dies ist immer dann der Fall, wenn am Eingang des Transistors 71 der Treiberschaltung 2 ein positiver Einspritzimpuls ti anliegt. Daher wird während der Dauer eines Einspritzsteuerimpulses ti auf die so beschaffene Freilaufschaltutig umgeschaltet, denn der dem Transistor 74 nachgeschaltete Transistor 75 wird von diesem durchgeschaltet und führt das an der Anode der Diode D 2 anliegende, noch über dem Potential der Piiislcitung ίδ befindliche positive Potential gegen Plusleitung 16 ab, so daß das Potential an der Diode D 2 jeweils bei gesperrtem Endtransistor 73 auf eine Spannung von bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ungefähr 2 V über der Batteriespannung bzw. der Spannung der Plusleitung 16 gehalten wird. Nach dem Ende des Einspritzsteuerimpulses //wird der Transistor 71 gesperrt und durch den Widerstand R 2 kann kein Basisstrom mehr für den Transistor 74 fließen. Dies wird insbesondere auch dadurch verhindert, daß die Steuerspannung am Kollektor des Transistors 71 über eine entsprechend gepolte Diode D1 auf die Basis des 1 ransistors 72 gelangt; diese Diode D1 verhindert das weitere Fließen eines Basisstroms für den Transistor 74, wenn der Transistor 71 gesperrt ist. Die die Freilaufschaltung bildenden Transistoren 74 und 75 bleiben daher dann, wenn infolge der Ventilabschaltspitze die Anode der Diode D 2 leitend wird, gesperrt und der Ventilstrom fließt über den Löschwiderstand R 9. Basis und Emitter der Transistoren 74 bzw. 75 der Freilaufschaltung sind zur sicheren Sperrung noch über einen Widerstand R 8 bzw. R 31 miteinander verbunden.

Es ist weiter vorn schon erwähnt worden, daß durch Eingriff über den Widerstand A4 an der Basis des Transistors 72 die gesamte, aus den Blöcken 2 und 3 gebildete Schaltung zrr Ansteuerung der Ventile 1 von dem Zweipunktregler 4 in ihren Sperrzustand, bzw. genauer gesagt in einen den Endtransistor 73 sperrenden Zustand gebracht werden kann, vorausgesetzt, daß überhaupt ein Einspritzimpuls ti vorliegt Liegt dieser nicht vor, dann ist die Treiberschaltung 2 so a'isgebildet, daß eine Beeinflussung über den Widerstand R 4 durcN das jeweilige Potential am Ausgang PS des Zweipunktreglers 4 nicht möglich ist.
Der Zweipunktregler 4 besteht vorzugsweise aus einem durch einen Operationsverstärker oder Komparator gebildeten Differenzverstärker B1, auf dessen einen Eingang der mit dem eingestellten Sollwert zu vergleichende Istwert vom Meßwiderstand R 10 gegeben wird. Das Spannungssignal dieses Istwertes liegt am

ίο Punkte P2 und wird wegen seiner Potentiailage nahe dem Pluspotential, nämlich Batteriespannung Ub bis Ug — 200 mV, zur besseren Auswertbarkeit mit Hilfe einer Teilerschaltung aus den Widerständen R 19 und R 20 gegen Minusleitung 15 heruntergeteilt und gelangt vom Verbindungspunkt der beiden Widerstände auf den invertierenden Eingang ( —) des Differenzverstärkers Bi. Ein in etwa gleich aufgebauter Teiler aus uen Widerständen R17 und R18 teilt dann das am Schaltungspunkt P3 anstehende Sollwertsignal, auf dessen Bildi'ng weiter unten noch eingegangen wird, herunter, welches vom Verbindungspunkt der Widerstände R\y und R18 auf den nicht invertierenden Eingang (+) gegeben wird. Je nachdem, ob nunmehr das Istwert-Signal positiver oder negativer als das Sollwert-Signal ist (der Ventilstrom Iv ist kleiner oder größer als der momentane Sollwert), liegt am Ausgang PS des Reglers 4 Minus- oder Pluspotential. Ist der Ventilstrom Κ größer als der momentane Sollwert, dann ist das Potential am Punkte Pl und damit am invertierenden Eingang (-) niedriger als am Schaltungspunkt P3 und am nicht invertierenden Eingang ( + ) des Differenzverstärkers. In diesem Fall liegt der Ausgang PS auf hohem Potential bzw. Pluspotential und über den Widerstand R 4 gelangt positives Potential auf die Basis des Transistors 72 in der Treiberschaltung 2, so daß dieser leitend wird und den Endstufentransistor 73 sperrt. Dadurch kommt es zu einem Abklingen des Ventilstrorns soweii, bis das Potential arn Schaltungspunkt P2 und am Minuseingang des Differenzverstärkers positiver wird als am Schaltungspunkt P3 und am Pluseingang des Differenzverstärkers; in diesem Fall geht der Reglerausgang PS auf Minuspou.ntial und der Transistor 72 wird über den Widerstand R 4 nicht mehr leitend gehalten. Der Transistor 72 sperrt daraufhin und der Transistor 73 wird wieder leitend, so daß der Ventilstrom Iv in den Ventilen wieder anklingt; dies geschieht während des Vorhandenseins eines Einspritzimpulses ti. Der Darlington-Transistor oder Endstufentransistor 73 steuert dabei im übrigen während des f/-Impulses bis auf Sättigungsspannung durch.

Dies ist die grundsätzliche Wirkungsweise der Schaltung, und sie erlaubt je nach dem Ausgangspotential des Reglers 4 eine präzise Führung des durch die Steuerwicklungen der Ventile 1 fließenden Stromes je nach Wunsch innerhalb eines gegebenen Bandes bzw. je nach Wunsch und je nach Änderung des am Zweipunktregler 4 anliegenden Sollwertes bis auf einen gewünschten oder noch zulässigen Spitzenwert. Es versteht sich, daß die Steuerung des Ventilstroms Iv in der beschriebenen Weise generell deshalb möglich ist, weil das Anklingen und Abklingen des von den Spulenwicklungen der Ventile 1 geführten Stroms sich aus der Zeitkonstante UR des so gebildeten Kreises bestimmt, & h. mit anderen Worten, der Strom folgt in seinem Verlauf beim Ein- und Abschalten einer ε-Funktion, so daß, über die Zeit gesehen, Eingriffe wie bisher beschrieben bei Erreichen von bestimmten unteren und oberen Stromwerten möglich sind.

Die Sollwertspannung für den Punkt PZ bzw. den Pluseingang des Differenzverstärken; B1 wird als über den Widerstand R 13 abfallende Spannung erzeugt. Bei -em in F i g. 2 gezeigten bevorzugten Ausführungsbeispiel können drei verschiedene Einflüsse au? die Sollwertverstellung eingreifen, es versteht sieh aber, daß im Grunde die Führung des Sollwerts am Punkte PZ, seine Verstellung und Beeinflussung, auch durch sonstige äußere Maßnahmen, beliebig ist. Der für den Sollwert maßgebende Spannungsabfall am Widerstand R 13 wird durch Einprägung von Strömen in diesen erzeugt, wozu bei einer ersten Schaltungsvariante eine Spannungsteilerschaltung vorgesehen ist, die aus der Reihenschaltung einer Zenerdiode D3, einer in Flußrichtung geschalteten Diode D4 und eines Wider-Standes RW besteht, die zwischen Plusleitung 16 und Minusleitung 15 geschaltet sind. Durch eine solche Anordnung erzielt man am Verbindungspunkt der Diode D 4 und des Widerstandes Λ 11 eine näherungsweise temperatur- und spannungsdriftfreie Spannung; ein mit der Kathode der Diode D 4 verbundener Widerstand R 12 prägt in den Widerstand R 13 eine Spannung ein, die eine erste Größe des Sollwertes für den Ventilstrom vorgibt.

Weiter vorn ist mit Bezug auf die Darstellung der F i g. 3b schon darauf hingewiesen worden, daß nach der Anklingphase des Ventilstroms Iv, auf die weiter unten noch gesondert eingegangen wird, der Ventilstrom innerhalb eines Bandes gehalten wird, der durch einen unteren Grenzwert h und einen ooeren Grenzwert /3 bestimmt ist. Die bisher erläuterte, sollwerterzeugende Schaltung aus den Elementen DZ, DA, RW und Λ 12 und R13 bestimmt den Sollwert für den unteren Grenzwert /₂ des Ventilstromes. Dieser Sollwert liegt vor, wenn der Ausgang P5 des Zweipunktreglers und ein weiterer Ausgang P6 einer nachgeschalteten Kippstufe 6 zur Sollwertumschaltung — auch hierauf wird weiter unten noch eingegangen — hoch liegen. Unterschreitet dann während des Vorliegens eines Einspritzimpulses // der tatsächlich fließende Ventilstrom Iv den Wert von /2, dann geht entsprechend der weiter vorn schon erläuterten Wirkungsweise der Ausgang P5 des Differenzverstärkers B1 auf Minuspotential bzw. auf Nullpotential. Dies wirkt sich auf die Sollwerispannung aus, denn der Reglerausgang P5 ist über die Reihenschaltung eines Widerstandes R21 und einer für negative Spannungen in Flußrichtung gepolten Diode Dl mit einem Schaltungspunkt PA verbunden, der über einen Widerstand R 16 mit dem sollwertbestimmenden Schaltungspunkt PZ verbunden ist. Das Potential am Punkt PZ wird dadurch in Richtung auf negative Werte verlagert, wobei eine Diode D 6, die mit dem Verbindungspunkt der Dioden DZ und Z?4 verbunden ist, einen solchen Potentialhub begrenzt, und zwar auf einen näherungsweise spannungs- und temperaturdriftfreien Wert, der der Summe der Spannungen über den Dioden D 3 und D 6, also jetzt Oca+ Üte, entspricht Über der. Widerstand R 16 prägt sich dann eine unterschiedliche Sollwertspannung am Widerstand R13 ein. Die so realisierte Differenz der Sollwertspannungen am Schaltungspunkt P3, jeweils bei den Reglerausgangsspannungen »Pluspotential bzw. Minuspotential« bestimmt die Hysterebreite des Zweipunktreglers und damit die Schwankungsbandbreite ///=/3—/2des Ventilstroms/v.

Da, wie weiter vorn schon erwähnt, sich die Potentialschwankungen des Reglerausgangs P5 über die Treiberstufe 2 auf den Schaltzustand des Endtransistors 73 auswirken, klingt bei Überschreiten des eingestellten Sollwertes der Strom in den Ventilen ab, bis der durch die Hysterese bewirkte untere Sollwert unterschritten wird. Der Zweipunktregler 4 schaltet dann wieder und gibt über die Treiberstufe 2 die Ansteuerung des Endtransistors 73 wieder frei, so daß die Ventile wieder an Batteriespannung gelegt werden und der Ventilstrom wieder anklingt (siehe F i g. 3b).

Bei einer solchen schaltgesteuerten Stromregelung für Magnetventile ist von besonderer Bedeutung das Anklingverhalten des Ventilstroms, da sich hieraus die Ansprechzeit des Gesamtsystems bestimmt.

Daher wird mit der Startflanke des Einspritzimpulses ti die weiter vor schon erwähnte Kippstufe 6 für die Soflwertumschaltung über die Leitung 20 gesetzt. Die gesetzte Kippstufe 6, auf deren Aufbau weiter unten noch im einzelnen eingegangen wird, beeinflußt dann das den Sollwert bestimmte Potential am Schaltungspunkt P 3 ergänzend als dritter, für den Sollwert maßgeblichen Einfluß so, daß der Strom in den Ventilen 1 bei jedem Einspritzimpuls zunächst auf einen festgelegten hohen Wert A anklingt. Dieser hohe Wert ist, wie schon erwähnt, für eine kurze Einschaltverzögerung des Ventils maßgebend. Nachdem das oder die Ventile dann einmal angezogen haben, kann der Ventilstrom abgesenkt werden, und zwar bis auf den schon erwähnten Wert I₂, ohne daß das Ventil abfällt. Dieser niedrige, batteriespannungsabhängige Strom stellt sicher, daß nur wenig Verlustleistung erzeugt wird und daß eine kurze, batteriespannungsunabhängige Abfallzeit des oder der Ventile realisiert werden kann.

Das Potential am Ausgang P6 der Kippstufe 6 liegt jeweils in der ersten Phase, d. h. zu Beginn des Einspritzimpulses ti auf negativen Werten oder auf Null (die genaue Erzeugung dieses Potentials wird weiter unten noch erläutert). Über die Reihenschaltung einer für negative Spannungen in Flußrichtung gepolten Diode D10, einen Widerstand R15 und einen Widerstand R14 gelangt der Einfluß des in der Anklingphase des Ventilstronis negativen Potentials am Schaltungspunkt P6 auf den Schaltungspunkt PZ, dessen Potential für die Sollwertspannung maßgebend ist. Durch Zuschalten dieser Anordnung der Elemente DlO, /?15 und Λ 14 wird in den Widerstand /??3 in gleicher Weise wie weiter vorn mit Bezug auf die Hystereseeigenschaften schon geschildert, eine Spannung eingeprägt, die für den Sollwert während der ersten Anklingphase des Ventilstroms maßgebend ist Auch hier ist der Verbindungspunkt der Widerstände Λ14 und Ä15 über eine Diode DS mit dem Verbindungspunkt der Dioden D Z und D 4 verbunden, so daß eine Begrenzung des Potentialhubs auf die Summe der Diodenspannungen erzielt wird. Es kommt somit bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel zu einer Paralleladdition von drei Einflüssen für den für /1 als oberen Grenzwert der Anklingphase maßgeblichen Sollwert Allerdings bestimmt sich die Sollwertvorgabe für diesen Strom Λ hauptsächlich aus den Elementen D10, R15, R 14, D 5.

Das Diagramm der Fig.3 zeigt genauer den Kurvenverlauf für bestimmte Spannungen und Ströme im Bereich der stromgeregelten Endstufenschaltung, wie sie bisher beschrieben worden ist

Die Fig.3a zeigt die der erfindungsgemäßen Schaltung extern zugeführte Einspritzimpulsfolge ti, die F i g. 3c zeigt den Spannungsverlauf am Kollektor des Endtransistors 73, die Kurve der Fig.3d gibt den Spannungsverlauf am Ausgang P 6 der Kippstufe 6 an,

während die Kurve 3e den Potentiaiverlauf am Ausgang PS des Zweipunktreglers 4 zeigt. Diese Kurvenverläufe bestimmen den Verlauf des in Fig.3b gezeigten Ventilstroms über der Zeit. Unmittelbar bei Eintreffen der Vorderflanke des Einspritzimpulses ti schaltet der Endtransistor 73 durch und verbindet, bis auf die Sättigungsspannung, die Ventile mit der Batteriespannung Uo. Zur gleichen Zeit ändert sich das Ausgangspotential am Schaltungspunkt P6 der Kippstufe 6 entsprechend dem Kurvenverlauf der Fig.3d auf negative Werte, so daß es zu der gewünschten Sollwertverschiebung in der Anklingphase kommt Auch der Ausgang PS des Zweipunktreglers 4 befindet sich zum Beginn des (/-Impulses auf Nullpotential oder negativem Potential Entsprechend der Kurve Fig.3b steigt der Strom A-nach einer e-Funktion an und nähert sich dem Spitzenwert Iu der begrenzt werden solL Sobald die Sollwertvorgabe für A erreicht ist (Zeitpunkt fiX schaltet der Zweipunktregler entsprechend Fig.3e um und sperrt den Endtransistor 73, so daß der Ventilstrom Iv entsprechend der für seinen Stromkreis maßgeblichen Zeitkonstante abzufallen beginnt, bis er zum Zeitpunkt f2 den unteren Sollwert h erreicht hat. Der Zweipunktregler schaltet wiederum um, und es ergibt sich nunmehr innerhalb der Bandbreite Ih ein ständiges, unter der Führung des Zweipunktreglers stehendes Umschalten des Endtransistors, so daß der Ventilstrom zwischen den beiden Grenzwerten /j und /> schwankt.

Zum Zeitpunkt fj endet der rAlmpuls und die Treiberstufe 2 schaltet den Endtransistor 73 endgültig ab, wodurch der Ventilstrom Iv auf seinen Nullwert abfällt. Der Ausgang PS des Zweipunktreglers fällt endgültig auf negatives Potential, da der Ventilstrom h auch den unteren Grenzwert h unterschreitet Ära Kollektor des Endtransistors 73 ergibt sich entsprechend F i g. 3c eine auf das Zusammenbrechen der von den Spulenwicklungen errichteten Magnetfelder zurückzuführende Spannungsüberhöhung, die mit Px bezeichnet ist. Diese Spannungsüberhöhung wird von der Diode D 2 über das Löschglied R9 aufgefangen und auf unschädlichen Werten gehalten.

Im folgenden wird nunmehr zunächst der schaltungsmäßige Aufbau der bistabilen Kippstufe 6 zur Sollwertumschaltung für die Anklingphase des Ventilstroms Iv genauer erläutert. Die Kippstufe 6 besteht aus einem Operations- bzw. Komparatorsystem und umfaßt einen Differenzverstärker B 2. Der invertierende Eingang ( —) des Differenzverstärkers B 2 liegt auf einem festen mittleren Konstantpotential, vorgegeben durch den Verbindungspunkt der zwischen Plusleitung und Minusleitung eine Spannungsteiierschaltung bildenden Widerstände /?27 und R 28. Vorzugsweise kann dieses Festpotential auf die Hälfte der Batteriespannung, also auf tV2, eingestellt werden. Eine stabile Schaltstellung für den Operationsverstärker B 2 ergibt sich dadurch, daß vom Ausgang P6 auf den nicht invertierenden Eingang ( + ) über einen Widerstand R 29 eine Mitkopplung gebildet ist. dabei liegt dieser Eingang gleichzeitig am Verbindungspunkt einer zwischen Plusleitung und Minusleitung gelegten Spannungsteilerschaltung der Widerstände R 24 und R 25, die so eingestellt ist, daß sich eine deutliche Mitkopplung ergibt, wobei die Spannung am Eingang ( + ) deutlich über der Spannung am Eingang ( —) liegt, so daß dieser Zustand stabil aufrecht erhalten werden kann. Durch kurzzeitiges Verziehen der Eingangspotentiale Spannung am Eingang (+) unter die Spannung am Eingang (—), läßt sich die Kippstufe 6 so beeinflussen, daß das Ausgangspotential am Ausgang P 6 auf Minusspannung schaltet In entsprechender Weise läßt sich die Ausgangsspannung auf Pluspotential bringen.

Der über die Leitung 20 über einen Kondensator C2 und eine in Flußrichtung gepolte Diode D 9 auf den invertierenden Eingang des Operationsverstärkers B 2 gelangende Einspriteimpuls r/wird über den Kondensator C2 und den gegen Masse geschalteten Widerstand R 26 differenziert und der positive Nadelimpuls zieht über die Diode D 9 kurzzeitig das Potential am invertierenden Eingang auf positive Werte, so daß die Kippstufe in dieser Phase mit ihrem Ausgangspotential auf negative Werte kippt Der Eingriff auf die Sollwertverstellung erfolgt dann über die Diode D10. wie schon erläutert

Sobald dann andererseits der Ventilstrom Λ den erhöhten Sollwert A erreicht hat. geht, wie schon erläutert, der Ausgang PS des Reglers 4 auf Pluspotentia¹ und über die Reihenschaltung der Diode DS und den Widerstand R23 wird die Spannung am nicht invertierenden Eingang (+) des Operationsverstärkers B 2 so weit erhöht, daß die Kippstufe 6 in ihren Ausgangszustand mit positivem Ausgangspotential zurückkippt. Die Sollwerterhöhung über die Diode DlO wird dann wirkungslos.

Die in den F i g. 4 bis 6 noch gezeigten, lediglich die Anklingphase des Ventilstroms Iv über der Zeit angebenden Kurvenverläufe zeigen verschiedene Ge-

* staltungsmögiichkeiten für die für den Stromwert h maßgebliche Sollwertführung und Sollwertumschaltung.

Der Darstellung der Fig.4 läßt sich die erste Anstiegsphase des Ventilstroms Iv über der Zeit für

unterschiedliche Spannungsverhältnisse entnehmen.

Die hauptsächlich durch die Schaltungselemente D 10. R 14, R 15 bestimmte Sollwertvorgabe für den Strom A in der Anklingphase ist im oberen Batteriespannungsbereich konstant, was bedeutet, daß in diesem Bereich unabhängig von der Batteriespannung Uo auf diesen Ventilstrom A begrenzt wird. Es sind drei verschiedene Kurvenverläufe der Anklingphase des Ventilstroms dargestellt, und zwar bei einer Batteriespnnnung bzw. Versorgungsspannung des Systems von LO= 16 V, Uo-12 V und LO = 8 V. Bei niedriger Batteriespannung

+5 wird, wie die F i g. 4 zeigt, der Anstieg des Stroms in der Anklingphase über der Zeit immer flacher, da sich der Endwert bei gleicher Zeitkonstante, die durch die materiellen, sich nicht ändernden Daten des Stromkreises bestimmt ist. abgesenkt wird. Ab einem bestimmten unteren Spannungswert zieht daher das Ventil bereits an, bevor noch der begrenzte Maximalstrom A erreichi ist In Fig.4 zeigt die dick durchgezogene Linie die

Funktion A = [(Uo)- Die Sollwertvorgabe für A wird deshalb zweckmii

ßigerweise so gewählt, daß entsprechend den verweil deten Ventilen auf einen Stromwert A begrenzt wird der bei normaler Batteriespannung, beispielsweise U₀= 14 V, gerade im Moment des Anziehens des Ventil; erreicht ist. Bei größeren Batteriespannungen wird dam ebenfalls auf diesen konstanten Wert begrenzt währenc bei kleineren Batteriespannungen, bezogen auf diese al: normal vorausgesetzte Batteriespannung, derart au kleinere Ströme begrenzt wird, daß die Begrenztin; immer erst bei einem Stromwert eintritt, der nach den Anziehen des Ventils erreicht wird, so daß man aticl hier die kürzest mögliche Anzugszeit /., erreicht. In de Fig;.4 sind auf der Abszisse die drei, den angeführtei Batteriespannungswerten entsprechenden Anzugs/ei

ten taibv, fciuv, t_asv angegeben.

Entsprechend einem weiteren Ausführungsbeispiel ist es auch möglich, die Schaltung so auszuführen, daß der Ventilstrom Iv bei allen möglichen Betriebsspannungen t/o stets erst nach dem Anziehen des Ventils oder der Ventile begrenzt wird. Zu diesem Zweck wird, wie die F i g. 2 gestrichelt zeigt in Reihe mit der Diodenstrecke D 5 noch ein Widerstand R_x geschaltet. In diesem Fall addiert sich zu den beiden, über den Anoden £>3 und D 5 abfallenden Spannungen noch die über den to Widerstand R_x abfallende Spannung, so daß die Begrenzung des Potentialhubs bei Sollwertumschaltung durch die Kippstufe 6 geringer wird. Dadurch wird, wie ersichtlich, ein größerer begrenzter Strom h als Maximalwert für die Anklingphase zugelassen, so daß is auch im oberen Batteriespannungsbereich, da hier nicht auf einen für alle oberen Batteriespannungswerte konstanten Maximalwert /ι begrenzt wird, die kürzest möglichen Anzugszeiten realisierbar sind. Drei Kurvenverläufe für die Anklingphase des Ventilstroms für drei verschiedene Batteriespannungen sind für dieses Ausführungsbeispiel in F i g. 5 dargestellt

Eine weitere mögliche Schaltungsvariante kann schließlich noch so ausgebildet werden, daß die Sollwertvorgabe, d. h. die Spannung am Punkte P3 der Schaltung der Fig.2 und damit die Begrenzung des Ventilstroms in der Anklingphase als kontinuierliche Funktion in Abhängigkeit zur Zeit verändert wird, wodurch es möglich ist, den Zweipunktregler 4 so zu beeinflussen, daß die Anklingphase des Ventilstroms entlang einer Kurve geregelt wird, die etwa dem normalen Anklingverhalten bei der niedrigsten, normalerweise vorkommenden Betriebsspannung entspricht. Zy diesem Zweck realisiert man, wie schon erwähnt, die Vorgabe des Sollwerts als Funktion der Zeit, und zwar in Form einer begrenzten e-Funktion. Ein solcher Kurvenverlauf ist in Fig.6 dargestellt, in welcher auch die hypothetischen Anstiegskurven des Ventilstroms strichpunktiert eingetragen sind, die sich ergeben würden, wenn der Ventilstrom nicht begrenzt wird. Diese beiden Kurvenverläufe sind in F i g. 6 als lv\ und Ivi gekennzeichnet. Der für sämtliche Batteriespannungswerte maßgebende Kurvenverlauf ist als Kurve Λ über der Zeit dick durchgezogen gekennzeichnet und ergibt für sämtliche Batteriespannungen eine einheitliche Anzugszeit Dies kann durchaus erwünscht sein, da sich auf diese Weise die Möglichkeit ergibt mit einer batteriespannungsunabhängigen Anzugszeit zu rechnen und entsprechende Maßnahmen für eine Kompensation zu treffen, falls erforderlich. Die Kurve der Fig. 7a zeigt wiederum die Einspritzimpulsfolge ti, die Kurve der Fi g. 7b den Verlauf des Ventilstroms, der hier schon in seiner Anklingphase geregelt ist da der Zweipunktregler 4 infolge des ihm zugeführten, sich kontinuierlich ändernden Sollwerts regelnd in den Betrieb der Endstufe 3 schon in der Anklingphase eingreift Die Fig.7c zeigt die Freilaufschaltung 12, die hier unbedingt zum Zeitpunkt fo eingeschaltet sein muß.

Vorteilhaft ist bei dieser Ausführungsform, daß nicht nur die Abfallzeit des Ventils, sondern auch die Anzugszeit spannungsunabhängig ist und daher zur Kompensation der Ventilverzugszeiten keine spnst übliche Spannungskorrektur vorgenommen werden muß, sondern lediglich eine spannungsdriftfreie Zusatzzeit oder Additivzeit hinzugenommen werden muß, jedoch nur dann, wenn die Anzugszeit t_a nicht gleich der Abfallzeit ist Wählt man das Löschglied in geeigneter Weise, dann kann man erreichen, daß die Anzugszeit /* gleich ist der Abfallzeit f_a&=const, so daß dann weder Spannungskorrektur noch die Hinzufügung einer konstanten Additivzeit notwendig ist

Das Löschglied ist erforderlich, da die Elektromagnetventile 1 wegen der endlichen Spannungsfestigkeit des Endtransistors T3 nicht ungelöscht geschaltet werden können. Die Freilaufschaltung ist während der Dauer des Einspritzimpulses ti eingeschaltet und bewirkt eine niedrige Regelfrequenz und Verlustleistung, da das Abklingen des Stromes entsprechend dem niederohmigen Freilaufweg mit einer großen Zeitkonstante fa*= — geschieht

R Freitauf

Der Meßwiderstand R10 zur Bestimmung eines ventilstromproportionalen Istwertsignals ist beim Ausführungsbeispiel der F i g. 2 auf der Seite der Plusleitung 16 angeordnet und erfaßt daher auch den Ventilstrom in der Freilauf- und Löschphase, wenn der Endtransistor 7"3 ausgeschaltet ist; er weist daher kein der Auswertung hinderliches Gleichtaktsignal auf.

Hierzu 7 Blatt Zeichnungen

Claims (16)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur stromgeregelten Ansteuerung von elektromagnetischen, einer Brennkraftmaschine zugeordneten Einspritzventilen, denen von einer Kraftstoffeinspritzanlage Einspritzsteuerimpulse zugeführt sind, deren Dauer im wesentlichen von der zugeführten Luftmenge und der jeweiligen Drehzahl der Brennkraftmaschine bestimmt ist, mit einer in ι ο Reihe mit den Spulenwicklungen der Einspritzventile liegenden Endstufe und einer nach Art eines Zweipunktreglers arbeitenden, den Schaltzustand der Endstufe derart bestimmenden Umschalteinrichtung, daß die Endstufe jeweils in einen voll leitenden is und in einen voll gesperrten Zustand umgeschaltet wird, ferner mit Mitteln zur Erfassung des Istwerts des durch die Spulenwicklungen fließenden Stromes und zur Rückführung auf die Umschalteinrichtung sowie rei» Mitteln, die die Umschalteinrichtung zu Beginn jedes Einspritzsteuerimpulses derart beeinflußt, daß anfänglich ein überhöhter Strom durch die Spulenwicklungen fließt, dadurch gekennzeichnet, daß der Endstufe (3) eine von den Einspritzsteuerimpulsen (ti) angesteuerte Treiberstufe (2) vorgeschaltet ist, daß der Ausgang der als Zweipunktregler (4) ausgebifdeten Umschalteinrichtung sowohl auf die Treiberstufe zurückgeführt ist als auch mit dem Eingang einer nachgeschalteten, die anfängliche Stromerhöhung bewirkenden, in ihrem Umrchaltverhalten von der Amplitude der Einspritzsteuerimpulse unabhängigen Kippstufe als SollwertKmschaltstuie (6) verbunden ist, der die Einspritzsteuerimpulsc (ti) zeitgieich mit der Treiberstufe zugeführt sind, und -_aß der Ausgang der Sollwertumschaltstufe mit dem Eingang des Zweipunktreglers (4) verbunden ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Treiberstufe (2) aus zwei hintereinander geschalteten Verstärkerstufen (Tu Ti) gebildet ist und daß der Ausgang (PS) des Zweipunktreglers (4) mit dem Eingang der zweiten Stufe (T2) der Treiberstufe (2) verbunden ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu den Spulenwicklungen (18) der zu steuernden Einspritzventile (1) eine gesteuerte Freilaufschaltung und eine Löschanordnung geschaltet sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Löschanordnung aus einer bei auftretenden Überspannungen in Flußrichtung gepolten Diode (D 2) und einem Widerstand (Λ9) besteht und daß die Freilaufschaltung (12) so mit dem Ausgang der ersten Stufe (T\) der Treiberstufe (2) verbunden ist, daß sie jeweils bei Vorhandensein eines Einspritzsteuerimpulses (^eingeschaltet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Freilaufschaltung aus mindestens einem mit seiner Kollektor-Emitterstrecke parallel zu den Erregerwicklungen (1) angeordneten Halbleiterschaltelement (Transistor Ti, T$, Thyristor) besteht.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Erfassung des Istwerts des durch die Spulenwickelungen (18) fließenden Stromes (Iv) ein in Reihe mit den Spulenwicklungen (18) der Einspritzventile (1) und vorzugsweise auf der Plusseite der Schaltung angeordneter, den Strom durch die Spulenwicklungen (18) in eine proportionale Spannung umsetzender Meßwiderstand (RiO) ist, der, vorzugsweise über eine Spannungsteilerschaltung (R 19, R 20) mit einem Eingang des als Differenzverstärker (Bi) ausgebildeten Zweipunktreglers (4) verbunden ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß dem anderen Eingang, vorzugsweise dem nicht invertierenden Eingang (+) ,jSes Differenzverstärkers (Bl) das Sollwertsignal (Ss) zugeführt ist

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung des jeweiligen Sollwerts mindestens drei verschiedene Schaltungsteile vorgesehen sind, deren Einflüsse additiv an einem Schaltungspunkt (P3) die momentane Sollwertspannung bilden, die über einen Spannungsteiler (R 17, RM) dem zweiten Eingang des Differenzverstärkers (B 1) zugeführt ist

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet daß eine erste, einen Sollwertanteil erzeugende Schaltung aus der Reihenschaltung einer Zenerdiode (D 3), einer Diode (D 4) und einem Widerstand (RW) über Plus- und Minusleitung (16, 15) besteht, wobei der Verbindungspunkt von Diode (D4) mit dem Widerstand (RW) über einen weiteren Wioferstand (R 12) an einen Widerstand (R 13) angeschlossen ist, der den Schaltungspunkt (P3) für die Sollwertvorgabe bildet und eine eingeprägte Spannung führt.

10. Vorrichtung nach Anpsruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß vom Ausgang (P5) des Differenzverstärkers (B 1) eine vorzugsweise aus der Reihenschaltung eines Widerstandes (R2i) mit einer Diode (D 7) gebildete Rückführschaltung vorgesehen ist, die über einen Widerstand (R 16) zur Erzeugung eineo Hystereseschaltverhaltens des Zweipunktreglers mit dem Schaltungspunkt (P3) für die Sollwertvorgabe verbunden ist und daß der Verbindungspunkt der Diode (D 7) im Rückführkreis des Differenzverstärkers (Sl)-mit dem Widerstand (R 16) zur Begrenzung des bei Umschaltung des Zweipunktreglers durchgeführten Potentialhubs über eine in Flußrichtung gepolte Diode (D 6) mit dem Verbindungspunkt der Zenerdiode (D 3) und der hiermit in Reihe geschalteten Diode (D 4) verbunden ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß zur Sollwertumschaltung in der Anklingphase des Stromes (Iv) durch die Spulenwicklungen (18) eine bistabile oder monostabile Kippstufe (6) vorgesehen ist. die von der Vorderflanke jedes Einspritzsteuerimpulses (ti) gesetzt ist und daß der Ausgang (P6) der Kippstufe über eine weitere Rückführschaltung zur ergänzenden Veränderung der Sollwertspannung, vorzugsweise über eine in Flußrichtung gepolte Diode (D 10) und die Reihenschaltung zweier Widerstände (R 14, R 15), mit dem Schaltungspunkt (P3) verbunden ist, an welchem der Sollwert gebildet ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungspunkt der in Reihe geschalteten und vom Ausgang der Kippstufe (6) herrührenden Widerstände (R 14, R 15) ebenfalls über eine in Flußrichtung gepolte Diode mit dem Verbindungspunkt der Zenerdiode (D3) und der nachgeschalteten Diode (D4) verbunden ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch

gekennzeichnet, daß zur Regelung des Stromanstiegs in den Spulenwicklungen (18) in der Anklingphase der Sollwertspannungsverlauf entlang einer e-Funktion veränderbar ist, derart, daß sich ein gewünschtes geregeltes Anstiegsverhalten des Stromes durch die Spulenwicklungen (18) auch in der Anklingphase ergibt.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die funktionsmäßige Soiiwertspannungsveränderung in der Anklingphase des Stromes durch die Spulenwicklungen (18) erzeugt wird mit Hilfe eines der Kippstufe (6) der sollwerterzeugenden Schaltung zugeordneten Energiespeichers (Kondensator, Spule).

15. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die die Sollwertumschaltstufe (6) bildende Kippstufe aus einem an seinen beiden Eingängen über Spannungsteilerschaltungen (R24, R25, R29; /?27, R28) mit Konstantspannungen versorgten Operationsverstärker (B 2) gebildet ist, dem über die Reihenschaltung eines aus Kondensator (C2) und Widerstand (R 16) gegen Masse gebildeten RC-Glieds und einer Diode (D9) der aus der Vorderflanke des Einspritzsteuerimpulses (ti) gebildete Umschaltimpuls zügeführt ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß bei bistabiler Ausbildung der Kippstufe (6) dessen anderer Eingang dera^rt mit dem Ausgang (P5) des Zweipunktreglers (4) verbunden ist, daß die Kippstufe beim ersten Umschalten (Zeitpunkt ti) des Zweipunktreglers in seine Ausgangsposition zurückkehrt.