DE2445317A1 - Elektrische kraftstoffeinspritzanlage mit steuerung durch die ansaugluftmenge und mit einer vorrichtung zur verhinderung von drehzahlschwingungen - Google Patents

Description

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Lr/Lm 24-. 7-1974

Anlage zur
Patentanmeldung

ROBERT. BOSCH GMBH, 7 Stuttgart 1

Elektrische Kraftstoffeinspritzanlage mit Steuerung durch die Ansaugluftmenge und mit einer Vorrichtung zur Verhinderung von Drehzahlschwingungen

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 liegenden,
wenigstens einen Transistor enthaltenden Leistungsstufe sowie mit einem dieser vorgeschalteten Steuermultivibrator, der

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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 Kurbelwellendrehvinkels geladen wird, und ferner mit einem in der Ansaugleitung der Brennkraftmaschine angeordneten Luftmengenmesser, der eine dem .zeitlichen Mittelwert der Ansaugluftmenge 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 Drehzahlschwingungen einstellen, weil das Kraftfahrzeug als grosse Masse zusammen mit der die Antriebskraft liefernden Brennkraftmaschine aufgrund 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 eingangs genannten, ersten Kondensator über eine Diode ein zweiter Kondensator angeschlossen ist, der vorzugsweise eine grössere Kapazität als der erste Kondensator hat und mit einer zusätzlichen Ladestromquelle verbunden ist, jedoch während des Aufladevorgangs des ersten Kondensators einen Grossteil von dessen Ladestrom übernimmt und dadurch die Aufladung des ersten

+ elastischen Motoraufhängung und der - 3 -

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Kondensators stark verlangsamt, sobald die am ersten Kondensator entstehende Spannung diejenige am zweiten Kondensator übersteigt.

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

Im einzelnen zeigen:

!Fig. 1 eine Kraftstoffeinspritzanlage und ihre

zugehörige Brennkraftmaschine in einem Übersichtsbild und in teilweise schematischer Darstellung ihres Signalgebers, ihrer Impulsformerstufe, ihrer Frequenzteilerstufe, ihres Steuermultivibrators, ihrer Impulsverlängerungsstufe und ihrer mit dem Steuermultivibrator zusammenarbeitenden Anti-Ruckel-Stufe,

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

Fig. 5 ein Zeitdiagramm für die sich im Steuermultivibrator abspielenden Lade- und Entladevorgänge ohne Einfluß der Anti-Ruckel-Schaltung.

Fig. 4· zeigt das Schaltbild einer ersten Ausführungsform der in Fig. 2 angedeuteten Anti-Ruckel-Schaltung und

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Pig. 5 ein Zeitdiagramm für diese Schaltung. In

Fig. 6 ist eine zweite Ausführungsvariante der

Anti-Ruckel-Schaltung in ihrem Schaltbild und in

Pig. 7 ein zugehöriges Zeitdiagramm für diese Schaltung wiedergegeben.

Fig. 8 zeigt eine dritte AusfuhrungsVariante für die Anti-Ruckel-Schaltung und

Fig. 9 ein zugehöriges Zeitdiagramin. In

Fig.10 ist ein Zeitdiagramm wiedergegeben, welches den dynamischen Einfluss der dargestellten Anti-Ruckel-Schaltungen bei Drehzahländerungen erkennen lässt.

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Die dargestellte Benzineinspritzanlage ist zum Betrieb einer mit Batterie-Zündung arbeitenden Vierzylinder-Viertakt-Brennkraftmaschine 1 bestimmt und umfasst als wesentliche Bestandteile vier elektromagnetisch betätigbare Einspritzventile 2, denen aus einem Verteiler 3 über je eine Rohrleitung 4 der einzuspritzende Kraftstoff zugeführt wird, eine elektromotorisch 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 Brennkraftmaschine 1 einmal in der weiter unten näher beschriebenen Weise ausgelöst wird und dann je einen rechteckförr migen, elektrischen Öffnungsimpuls Jv für die Einspritzventile 2 liefert. Die in der Zeichnung angedeutete zeitliche Dauer Tv der' Öffnungsimpute Jv bestimmt die Öffnungsdauer der Einspritzventile 2 und demzufolge diejenige Kraftstoffmenge, welche während des Öffnungszustandes aus den Einspritzventilen 2 austritt .

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Die Magnetwicklungen 7 eier 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 Magnetwicklungen 7 geschaltet und mit seinem Emitter an Masse und den Minuspol einer nicht dargestellten Batterie angeschlossen ist.

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Zur Messung der Ansaugluftmenge ist im Ansaugrohr 12 der Brennkraftmaschine vor der mit einem Gaspedal 13 betätigbaren Drosselklappe 14 eine Stauklappe 15 vorgesehen, die sich entgegen der Kraft einer nicht dargestellten Rückstellfeder umso weiter verschwenkt, je grosser 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.

Die Steuereinrichtung enthält einen Auslöse-Signalgeber 20, eine Impulsformerstufe 21, eine Frequenzteilerstufe 22 sowie einen Steuer-Multivibrator 23, an welchen eine Impulsverlangerungsstufe

24 sowie eine Spannungskorrektur-Stufe 25 angeschlossen ist, mit welcher die bei Batteriespannungsschwankungen auftretenden Einflüsse auf die jeweilige Öffnungsdauer der Einspritzventile 2 kompensiert werden. Der Steuermultivibrator 23 liefert an seinem Ausgang Steuerimpulse Jo, deren Impulsdauer tp sich in Abhängigkeit von der am Potentiometer 17 eingestellten, luftmengenabhängigen Steuerspannung*ändert. Diese Steuerimpulse Jo werden in der nachfolgenden Impuls-Verlängerungsstufe 24 um e,inen Faktor f verlängert, der in Abhängigkeit von der Drosselklappenstellung durch einen Lastgeber 26, zur Start- und Nachstart-Anreicherung durch einen Startgeber 27 und während der V/armlauf-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 Einspritzventile um einen festen Betrag verlängert, welcher durch die Spannungskorrektur-Stufe

25 bereitgestellt wird und umso grosser wird, je weiter die

* und der Drehzahl „

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Batteriespannung absinkt.

Die Auslösung der einzelnen Öffnungsimpulse Jv und der gleichzeitig mit diesen beginnenden Steuerimpulse Jo erfolgt synchron zu den Kurbelwellenumdrehungen 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 Unterbrecher-■ kontakt 32, welcher mit der in Pig. 2 bei 33 angedeuteten Primärwicklung der Zündspule verbunden ist.

Wie das in Fig. 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 ^un-d der gemeinsamen Minusleitung beim Betrieb von anderen Stromverbrauchern entstehen können. Die Sicherungsstufe besteht im wesentlichen aus einem'lateralen - pnp-Transistor 37₅ 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 abgehoben wird. Dann entsteht in der Primärwicklung 33 eine hohe induktive Spannungsspitze, die ein'Mehrfaches der

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Spannung der mit der Plusleitung 35 und der Minusleitung 36 verbundenen Batterie 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 3O₅ 32 entstehenden Spannungsspitzen den Transistor 37 kurzzeitig stromleitend machen können. An den Kollektor des Transistors 37 ist 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 45 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 Koppelkondensators 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 Standzeit des monostabilen Multivibrators ergibt, wenn dieser kurz nach seinem Zurückkippen in den stabilen Zustand erneut beim nächsten Zündvorgang getriggert wird. Ausserdem ist ein als Zenerdiode 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 verbunden ist. Der Transistor 52 stellt in Verbindung mit dem Transistor 51 sicher, dass der Koppelkondensator 46 ungeachtet der möglichen Batteriespannungsschwankungen stets auf den gleichen Spannungswert aufgeladen wird und dann jeweils im instabilen Kippzustand des Multivibrators eine konstante Standzeit ergibt.

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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 des monostabilen Multivibrators durch einen einstellbaren, an den Emitter des Transistors 52 ang&schlossenen Widerstand 54 stromleitend gehalten und sperrt dann nicht nur den Transistor 45 über den Rückkopplungswiderstand 55 _? sondern auch den Ausgangstransistor 56 der Impulsformerstufe 21. Dieser ist an seiner Basis über einen ersten Spannungsteilerwiderstand mit dem Kollektor des Transistors 44 und über einen zweiten Spannungsteilerwiderstand 58 mit der Minusleitung 36 verbunden.

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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 Arbeits\dLderstand 63 bzw. 64 mit der Plusleitung 35 in Verbindung stehen. Ihre Basen sind über Kreuz durch je einen Rückkopplungswiderstand 65 bzw. 66 mit dem Kollektor des anderen Transistors verbunden und ausserdem über je einen Basisablei twiderstand 67 bzw. 68 an die Minusleitung 36 angeschlossen. Darüberhinaus 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 5& 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-Basis-Strecke durch jeweils eine in der Gegenrichtung leitfähige Diode 75 bzw. 76 überbrückt ist. 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 Sehaltspannung 81 liefernden Transistors 74 ein mit der Diode 70 und dem Koppelkondens.ator 72 verbundener V/iderstand 78 sowie ein V/iderstand 79 angeschlossen ist, der über eine Diode 82 diese Schaltspannung dem weiter unten beschriebenen Steuermultivibrator 23 zuführt.

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Die beiden Transistoren 61 und 62 "befinden sich jeweils in zueinander entgegengesetztem Leitungszustand. 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 Zündvorgang 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 Sehaltspannung 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 beruht darauf, dass der als Zeitglied dienende Kondensator 01 über einen festgelegten, konstant bleibenden Drehwinkel der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine hinweg aus einer Konstantstrom-Quelle aufgeladen und anschliessend über eine zweite Konstantstrom-Quelle entladen wird, wobei während des Entladevorgangs ein Steuerimpuls Jo der in Fig. 1 angedeuteten Art entsteht. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel wird dem Kondensator G1 aus einer Aufladestromquelle A ein konstanter, von der Ansaugluftmenge unabhängiger Ladestrom Ia 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.

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Der Steuexmultivibrator 23 enthält über den Speicherkondensator C1 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 \tferden. 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 führenden 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 Kollektorstromkreis der Lin-Schaltung 102, 112 angeordneten Widerständen 93 und 94 und ist über einen Widerstand 95 mit der Leitung 84 und deren Schaltspannung 80 verbunden. An den Kollektor des Transistors 103 ist ausserdem die Basis eines Transistors 105 über einen Koppelwiderstand 96 angeschlossen und über einen Widerstand 97 mit der Minusleitung 36 verbunden. Vom Transistor 105 wird^v ein weiterer Transistor 106 gesteuert, an dessen Kollektor die luftmengen-* und drehzahlabhängigen Steuerimpulse Jo abgenommen werden können.

Bei der Erzeugung dieser Steuerimpulse Jo arbeitet der Steuermultivibrator ohne die in Fig. 2 mit stark ausgezogenen Linien angedeutete, erfindungsgemässe-Anti-Ruckel-Schaltung folgendermassen:

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Zunächst wird der Speicherkondensator C1 über einen festgelegten Kurbelwellen-Drehwinkel KW von 180° mit konstantem Aufladestrom Ia aufgeladen; die jeweiligen Aufladeperioden erstrecken sich von 180° KW bis 360° KV/ und von 540° bis zur Vollendung der zweiten Kurbelwe 11 enumdrehung bei 720° KW. Während dieser Aufladeperioden hat die Schaltspannung 80 positive Wert.e, wohingegen die zur Steuerung der Aufladestromquelle A dienende SehaltSpannung 81 während der Aufladeperioden ITuIl-Potential hat. Der .während der Aufladeperiode vom Zeitpunkt T1 bis zum Zeitpunkt T3 fliessende Ladestrom Ia erzeugt am Speicherkondensator 01 eine linear ansteigende Spannung Uc1, deren Endwert im Zeitpunkt T3 bei 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 stromleitend_en 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 auf der Plusleitung 35 entstehende Spannungseinbrüche dazu führen könnten, den Ladevorgang vorzeitig zu beenden.

Der Ladevorgang wird erst dann beendet, wenn im Zeitpunkt T3 bei 360° oder 720° die Schaltspannung 80 von den seitherigen Pluswerten auf Hull-Pοtential zurückspringt. Dann überträgt der Differenzierkondensator 87 einen negativen Trigger-Impuls K auf die Basis des Transistors 101 und macht diesen leitend.

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Gleichzeitig sperrt die zweite Schaltspannung 81 die Ladestromquelle A. Durch die auf dem Speicherkondensator C1 sitzende Ladung werden die seither stromleitenden Transistoren 102 und 112 gesperrt, so dass auch der Transistor in den Sperrzustand übergeht und der Transistor 104 stromleitend wird. Während des hierbei beginnenden Entladevorgangs liefert die Entladestromquelle E einen konstanten Entladestrom Ie, welcher bewirkt, dass die Spannung TJd 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 ITuIl-Werte der Schaltspannung 80 mit Hilfe seines über den Widerstand 94 fliessenden Kollektorstromes den Transistor 103 in stromleitenden Zustand, der dann den Rückkopplungskreis zur Wirkung bringt und den Transistor 104 sperrt. In diesem in Fig. 3 bei T4· 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 Fig. 2 in ihrem Prinzip dargestellte und mit stark ausgezogenen Linien hervorgehobene Anti-Ruckel-Schaltung vorgesehen, die an der Aufladestromquelle A angreift und einen zweiten Kondensator 02 mit einer wesentlich grösseren Kapazität sowie eine zusätzliche Ladestromquelle L und eine Diode D1 umfasst, über welche der zweite Kondensator C2 vom ersten Kondensator C1 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 Fig. 2 ist durch

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eine schwach ausgezogene Steuerleitung 99 die Möglichkeit angedeutet, die Stromquelle L im Takt der Steuerspannung ein- und auszuschalten. Vondieser Möglichkeit ist jedoch nur bei äen beiden Anti-Ruckel-Schaltungen nach den Fig. 6 und 8 Gebrauch gemacht, wohingegen bei der ersten Ausführungsvariante nach Fig. 4 ein zeitunabhängiger Konstantstrom Il eingespeist wird.

Im einzelnen enthält die Anti-Ruckel-Schaltung nach Fig. 4· ausser dem bereits erwähnten zweiten Kondensator C2 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 D1 verbunden, deren Kathode an dem ersten Kondensator C1, 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 Fig. 4· bzw. Fig. 5 der DT-OS 2 24-2 795 ausgebildet sein und zweckmässig in IC-Technik hergestellt werden.

Damit der vom Transistor 115 gelieferte Strom Il weitgehend unabhängig von der Betriebstemperatur konstant gehalten v/erden 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 liegt ausserdem über einen Vorwiderstand 118 an einem Spannungsteiler, dessen erster Zweig aus einanmit der Plusleitung 35 verbundenen Widerstand 119 und zwei zu diesem

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in Reihe liegenden Dioden D2 und D3 besteht, während der zweite Zweig von dem Festwiderstand 120 gebildet wird.

Diese Anti-Ruckel-Schaltung arbeitet nach Fig. 5 folgendermassen:

Während der vom Zeitpunkt T1 bis zum Zeitpunkt T2 reichenden Zeit to wird der Kondensator C1 mit einem aus der Summe der Ströme Ia und Iz gebildeten Gesamtstrom aufgeladen. Im Zeitpunkt T2 übersteigt die am Kondensator C1 entstehende Spannung Uc1 den Wert der Spannung Uc2 am zweiten Kondensator G2. Dadurch wird die Diode D1 leitend und der Gesamtstrom Ia + Iz verteilt sich nunmehr auf die beiden parallelgeschalteten Kondensatoren C1 und 02. Dadurch verlangsamt sich der Spannungsanstieg am Kondensator C1. Der Zeitpunkt T2 ist bestimmt durch die Bedingung

^UEB ^{+ U}C1 = ^UD1 ^{+ U}C2 (¹⁾

wobei mit U-g-g der Spannungsabfall "an der Emitter-Basis-Strecke des Transistors 102 und mit TL.,, die Schwell spannung der Diode D1 bezeichnet ist. Die Dauer to des mit grosser Steilheit erfolgenden ersten Ladungsabschnitts zwischen den Zeitpunkten Q?1 und T2 ergibt sich dann aus

Ia + Iz - Il (2 + Sl)

to = —J . ⁰^ (2)

*^u Ia + Iz + Il

Im Zeitpunkt TJ wird die Aufladestromquelle A mit Hilfe der Steuerspannung 81 abgeschaltet und durch den Auslöseimpuls K der Entladevorgang des Kondensators C1 eingeleitet, wobei der konstante Entladestrom Ie fliesst. Das Ende der Ent-

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ladung ist in Fig. 5 mit Τ4 gekennzeichnet. Die für die Dauer der Impulse Jo maßgebliche Entladedauer tp ergibt sich aus folgender Beziehung:

. 1 Ia + Iz - 2 Il

^tp =

η ' Ie

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

Im Zeitpunkt Tj5 sperrt die Diode Dl ebenfalls. Der zweite Kondensator C2 wird mit dem vom Transistor 115 gelieferten Strom Il bis zum Zeitpunkt Τβ im nächsten Aufladezyklus entladen. Vom Zeitpunkt T5 ab wird der erste Kondensator Cl ■wieder mit dem Gesamtstrom Ia + Iz aufgeladen. Im Zeitpunkt Τ6 wird die Diode Dl erneut leitend, so daß nun die Parallelschaltung beider Kondensatoren Cl und C2 mit einem Strom I = Ia + Iz - Il geladen wird. Vom Zeitpunkt T7 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 Il 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. loa ist der stationäre Betrieb vor einem Drehzahlsprung dargestellt.

Fig. 10b gibt den Spannungsverlauf am Kondensator Cl wieder, der unmittelbar nach dem Drehzahlsprung auftritt, wenn die Drehzahl vom Wert no auf einen etwa J5O$ höheren Wert nl gesprungen ist.

Fig. 10c stellt das Verhalten dar, wenn die Drehzahl vom Wert no auf einen etwa 20$ kleineren Wert n2 gesprungen ist.

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In den Zeitdiagrammen Fig, 10a, Pig. 10b und Fig.10c ist der Anstieg der Spannung am ersten Kondensator C1 mit unterbrochenen Linien für den Fall wiedergegeben, dass der Steuermultivibrator 2J in der seither bekannten Weise ohne Anti-Ruckel-Schaltung betrieben wird', während der am Kondensator G1 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 n1 ergibt sich, dass sich ohne Anti-Ruckel-Schaltung infolge der dann kürzeren Aufladeperiode tn1 eine wesentlich kürzere Impulszeit tp 1 einstellen würde als dies für die mit der Anti-Ruckel-Schaltung sich ergebende impulslänge tp giltο Daher wird beim Übergang auf höhere Drehzahl ein fetteres Kraftstoff-Luft-Gemisch erzeugt. Beim Übergang auf eine niedrigere Drehzahl, für welche die Fig. 10c gilt, stellt sich eine Impulsdauer tp ein, welche infolge des in Fig. 2 zwischen den Zeitpunkten T2 und TJ wiedergegebenen, verlangsamten Spannungsanstiegs am Kondensator C1 xtfesentlich kürzer ist als die ohne Anti-Ruckel-Schaltung sich ergebende Impulsdauer tp2. In allen drei Darstellungen der Fig. 10 ist unterstellt, dass für die einzelnen Drehzahlen während des Aufladevorgangs jeweils gleiche Ladeströme fliessen und dalier die Spannungskennlinien gleiche Steigung aufweisen. Femer ist unterstellt, dass bei den drei verschiedenen Geschwindigkeiten jeweils ein gleich grosser Entladestrom Ie fliesst.

Für die angestrebte Wirkung der Anti-Ruckel-Schaltung, die beim Übergang auf höhere Drehzahlen eine Anfettung_s beim Übergang auf niedrigere Drehzahlen jedoch eine Abmagerung

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des Kraftstoff-Luft-Gemisches bewirkt, ist es von Vorteil, wenn der zweite Kondensator 02 eine grossere Kapazität als der erste Kondensator 01 hat und verglichen mit der Gesamtaufladezeit 0? bzw. Tn ο bzw. Tn1 bwz. Tn2 nur während eines kleinen Zeitraumes geladen wird. Um daher den zweiten Kondensator 02 auf ein höheres, einer neuen niedrigeren Drehzahl entsprechendes Ladepotential zu bringen, sind daher mehrere Aufladezyklen erforderlich. Andererseits ist der vom Transistor 115 gelieferte Sntladestrom II, 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 Fig. 6 und 8 ist gemeinsam, dass dort der als zusätzliche Ladestromquelle L dienende Transistor 115 nicht dauernd nach Fig. 4 leitend gehalten wird, sondern im Takt der vom Frequenzteiler 22 gelieferten Sehaltspannungen 80 bzw. 81 aus-und eingeschaltet wird.

In der Schaltung nach Fig. 6 ist der mit der Basis des Transistors 115 verbundene Widerstand 120 mit der Leitung verbunden und liegt demgemäss an der Sehaltspannung 80. Der Transistor 115 wird daher stromleitend gehalten solange die Aufladestromquelle A ausgeschaltet ist, er wird jedoch gesperrt, wenn die Ladestromquelle den Aufladestrom Ie + Iz liefert. Die Spannung Uq2 am zweiten Kondensator 02 bleibt somit jeweils zwischen den Zeitpunkten T1 und T2 sowie zwischen T5 und T6 konstant.

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Bei der Ausfiilirungsvariante nach. ]?ig. 8 wird der Transistor 115 jeweils dann stroraleitend gehalten und liefert dann den Entladestrom Il 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 8 0 ausgeschaltet. Hierzu ist der. Emitter des Transistors 115 über einen Widerstand 121 und eine Diode D4- an die Leitung 84 angeschlossen.

Wenn die Ladestromquelle L bwz. der Transistor 115 im Takt der Schaltspannung 80 . betrieben wird, kann der Strom Il der Stromquelle höher eingestellt werden, als in der-ungetakteten Version der Anti-Ruckel-Schaltung nach Fig. 4-. In der dargestellten Ausführungsform der Ladestromquelle bestehendaus dem Transistor 115> den beiden Dioden D2 und D3 sowie den Widerständen. 116 - 120 ergibt sich ein Strom II, der ebenso wie die Ströme Ia + Iz und Ie proportional zur Versorgungsspannung an der Plusleitung 35 und ausserdem temperaturkompensiert ist, so dass nach der Gleichung (3) die Impulsdauer tp von der Batteriespannung und von der Umgebungstemperatur unabhängig ist.

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Claims (7)

Robert Bosch GmbH R. Stuttgart Ansprüche

1. !Elektrisch gesteuerte Kraftstoffeinspritzanlage für eine zum Antrieb eines Kraftfahrzeuges dienende Brennkraftmaschine, mit wenigstens einem elektromagnetisch betätigbaren und mit einem zur Magnetisierungswicklung des Ventils in Reihe liegenden, wenigstens einen Transistor enthaltenden Leistungsstufe sowie mit einem dieser vorgeschalteten Steuemultivibrator, 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 geladen wird, und
ferner mit einem in 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 Konden-

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sator (C1) über eine Diode (D1) ein zweiter Kondensator (C2) mit vorzugsweise grösserer Kapazität angeschlossen ist, dem eine zweite Ladestromquelle (L) zuge-

der
ordnet ist und'den Ladevorgang am ersten Kondensator (01) verlangsamt, sobald die am ersten Kondensator entstehende Spannung diejenige am zweiten Kondensator übersteigt.

2. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladestromquelle (L) einen an seinem Emitter über einen Vorwiderstand (116) an eine Betriebsstromquelle (Plusleitung 35) angeschlossenen Transistor (115) umfasst, dessen Kollektor mit der Diode (D1) und einer Elektrode des zweiten Kondensators (C2) verbunden ist, dessen zweite Elektrode ebenfalls an der Betriebsstromquelle liegt.

3· Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 2, dadurch ge-

Steuerelektrode des

kennzeichnet, dass äie/2«ransistois(115) -vorzugsweise über einen Widerstand (11S)- mit einer an die gleiche Betriebsstromleitung me der zweite Kondensator (C2) angeschlossenen Reihenschaltung verbunden ist, die mindestens eine weitere Diode (B2₅ B3) und einen Widerstand (119) umfasst.

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4. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 2 oder 3₅ dadurch gekennzeichnet, daß vom Verbindungspunkt der Reihenschaltung (D2, DjJ, 11) mit dem Transistor (115) ein

Widerstand (120)- zu einer zweiten, entgegengesetztes Betriebspotential führenden Betriebsstromleitung (3>6) führt.

5- Kraftstoff einspritzanlage nach einem der Ansprüche 2-4·, dadurch gekennzeichnet, dass der Transistor (115) im gleichen Takt wie die Aufladestromquelle (A) des ersten Kondensators (01) stromleitend gemacht und anschliessend wieder gesperrt wird.

6. Kraftstoff einspritzanlage nach einem der Ansprüche 2 - 4-, dadurch gekennzeichnet, dass der Transistor (115) stromleitend gemacht wird, solange die Aufladestromquelle (A) für den ersten Kondensator gesperrt 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 (j55i 36 oder 110) verbunden ist.

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