DE2558114A1 - Schaltungsanordnung zur gewinnung eines ungestoerten rechteck-signals - Google Patents

Description

25581H

19. 12.1975 Lr/Do

Anlage zur
Patentanmeldung

ROBERT BOSCH GMBH, 7 Stuttgart 1

Schaltungsanordnung zur Gewinnung eines ungestörten Rechteck-Signals

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Gewinnung eines ungestörten Rechteck-Steuersignales und zur Ableitung desselben von der mit einem nockengesteuerten Unterbrecher in Reihe liegenden Primärwicklung der Zündspule einer Brennkraftmaschine.

Bei den bekannten, elektrisch gesteuerten Benzin-Einspritzanlagen für Brennkraftmaschinen wird während eines festgelegten Kurbelwellendrehwxnkels ein"Meß-Kondensator mit kon-

709827/0393 ~²~

2 5581 T4^J

stantem Strom auf eine Spannung aufgeladen, welche umgekehrt proportional zur Drehzahl der Brennkraftmaschine ist und bei der anschließenden Entladung des Kondensators auf einen vorgegebenen Wert eine die jeweilige Einspritzmenge bestimmende Öffnungsdauer für die Einspritzventile der Brennkraftmaschine liefert. Bei bekannten Einspritzanlagen wird Beginn und Ende des jeweiligen Ladevorgangs des Meßkondensators durch von der Nockenwelle der Brennkraftmaschine gesteuerte elektrische Schalter bestimmt. Es ist auch bereits bekannt, hierfür Rechteck-Steuersignale zu verwenden, welche an der Primärwicklung bzw. dem Unterbrecher der Zündspule der Brennkraftmaschine abgenommen werden. Die an der Zündspule abgenommenen Steuersignale sind jedoch von starken Schwingungen überlagert, die bei jedem ÖffnungsVorgang des Unterbrechers entstehen. Außerdem können vor allem bei hohen Drehzahlen und bei Brennkraftmaschinen mit vielen Zylindern zusätzliche Störungen auftreten, welche durch Prellen der Unterbrecherkontakte verursacht werden. Durch diese Störungen wird die Gewinnung eines in eindeutiger Weise dem Motortakt zugeordneten ·Rechtecksignals erschwert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein störsicheres Rechteck-Signal von der Zündanlage ableiten zu können, dessen Dauer von den genannten Störungen unbeeinflußt ist und bei allen Drehzahlen genau umgekehrt proportional zu derjenigen Zeit ist, die zu einem festgelegten Kurbelwellendrehwinkel von beispielsweise 180 Grad gehört. Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einer Schaltungsanordnung der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß eine an die Primärwicklung anschließbare Impulsformerstufe vorgesehen ist, die eine zur Erzeugung einer Einschalthysterese dienende rückgekoppelte Eingangsstufe, eine verriegelte Verzögerungsstufe mit einem Ladekondensator und einen an diesen angeschlossenen Schwellwertschalter enthält, dessen Schaltschwelle zusammen mit dem Ladestrom für den Ladekondensator so eingestellt ist, daß die Kondensatorspannung erst dann die Schaltschwelle erreicht, wenn der Unterbrecher mindestens 0,6 bis 1,0 Millisekunden lang dauernd geschlossen war.

709827/0393 - 3 -

Ausgestaltungen und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus dem nachstehend beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbexspielen.

Es zeigen:

Fig. 1 die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung in ihrem Blocks chaltbild ,

Fig. 2 in ihrem ausführlichen Schaltbild und

Fig. 3 ein Schaubild für verschiedene in der Anordnung nach Fig. 2 auftretende Spannungen, die zur besseren Erklärung der Wirkungsweise in ihrem zeitlichen Ablauf wiedergegeben sind.

Die Schaltungsanordnung enthält eine Eingangsstufe 11, die gemäß Fig. 2 an den Verbindungspunkt 12 zwischen der Primärwicklung P und dem Zündunterbrecher Z der im übrigen nicht näher dargestellten Zündanlage einer Brennkraftmaschine angeschlossen ist. Die Eingangsstufe gehört zu einem Impulsformer 13a an dessen Ausgang die störungsfreien, von der Zündanlage abgeleiteten Rechteck-Steuersignale U. für einen Phasenschieber

14 und einen an diesen angeschlossenen Frequenzteiler 15 abgenommen werden. Der Frequenzteiler enthält einen oder mehrere bistabile Multivibratoren und liefert Rechteck-Impulse, deren Frequenz infolge entsprechender Wahl des Teilerverhältnisses gleich der Drehzahl der Kurbelwelle ist. An den Frequenzteiler

15 ist ein Divisions-Steuermultivibratar 16 angeschossen, der einen nicht dargestellten Meßkondensator enthält, welcher über die Dauer tp der von den Frequenzteiler 15 gelieferten Steuerimpulse mit konstantem Strom geladen wird und dabei eine um so höhere Ladespannung erreicht, je langsamer die Brennkraftmaschine läuft und je langer die sich über einen festgelegten Teil einer Kurbelwellenumdrehung erstreckende Dauer tp der Steuerimpulse ist. Am Ende jedes Steuerimpulses wird eine Lei-

7Ü9827/0393

sfcungsstufe 17 eingeschaltet, welche über vier Einzelleitungen l8 an jedes von vier nicht dargestellten elektromagnetischen Einspritzventilen so lange einen öffnungsstrom liefert, bis die Spannung an dem Meßkondensator des Steuermultivibrators l6 auf einen festgelegten Mindestwert abgesunken ist, wenn der Meßkondensator mit einem von der jeweiligen Ansaugluftmenge der Brennkraftmaschine abhängigen Entladestrom entladen wird.

Die für die Aufladung des Meßkoridensators im St euermul ti vibrator 16 vorgesehene Ladezeit t ,. darf durch in der Zündanlage infolge von Störschwingungen und Prellvorgängen auftretende Störungen nicht beeinflußt werden. Um dies zu erreichen, ist erfindungsgemäß im Impulsformer 13 ein Verzögerungskreis 20 und ein Schwellwertschalter 21 sowie eine Verriegelungsstufe 22 vorgesehen. Der Schwellwertschalter 21 bildet zusammen mit dem Verzögerungskreis 20 eine monostabile Kippstufe 23· Die Verriegelungsstufe 22 liegt mit einem ihrer beiden Eingänge am Schwellwertschalter 21 und mit ihrem zweiten Eingang am Verzögerungskreis 20, auf welchen sie mit ihrem Ausgang einwirkt. Vom Ausgang des Schwellwertschalters 21 führt außerdem eine Rückführleitung zur Eingangsstufe 11.

Im Einzelnen ist der Impulsformer I3 gemäß dem ausführlichen Schaltbild nach Fig. 2 in monolithischer Technik folgendermaßen aufgebaut: ' '

Die Eingangsstufe besteht aus einer von den Transistoren Tl, T2j Τ4, T5 und einer Diode Dl gebildeten Schutzschaltung und einem dreistufigen, von den Transistoren T6, Τδ und T9 gebildeten Verstärker, der über die Rückführungsleitung 24 mit den beiden Emitterwiderständen R24 und R25 des zum Schwellwertschalter gehörenden Äusgangstransistors T22 verbunden ist. Die Basis des Eingangstransistors T6 dieses Verstärkers liegt an einem aus den Widerständen Rl, R2, R3 und der Basis-Emitter-Strecke des Transistors TlO gebildeten Spannungsteiler. Durch

709827/0393 , " ⁵ ~

den zwischen dem Verbindungspunkt der Widerstände R2 und R3 und der gemeinsamen Masseleitung 25 liegenden Transistor T7 kann die Schaltschwelle des Verstärkers so verändert werden, daß Schwingungen in der Nähe seines Umschaltpunktes vermieden werden.

Die Eingangsstufe soll einwandfrei arbeiten, wenn die Eingangsspannung nur 6 V erreicht, wie dies bei einem an den Zündunterbrecher Z angeschlossenen Schalttransistor bei einer Transistorspulenzündeinrichtung der Fall ist, als auch dann, wenn die Primärspannung bei einer unmittelbar durch den Zündunterbrechex² gesteuerten Spulenzündanlage bis zu 600V erreicht. Da der Transistor T6 den bei derart hohen Eingangsspannungen auftretenden Strom von ca. 60 niA nicht schalten kann und da außerdem die zulässige Kollektor-Emitter-Spannung nicht überschritten werden darf, wei&t der Transistor T6 einen zweiten Kollektor K2 auf, welcher die Transistoren T5 und T4 ansteuert und dabei so viel Strom ableitet, daß der Verbindungspunkt 12 festgehalten und der Transistor T8 nicht mit einem zu hohen Basisstrom beaufschlagt wird. Die Fläche des ersten Kollektors Kl ist fünfmal größer als die Fläche des zweiten Kollektors K2 des Transistors T6. Demzufolge werden 5/6 des Kollektorstromes zur Ansteuerung des Transistors T8 und nur 1/6 zur Ansteuerung der Transistoren T5 und T4 verwendet. Die von den Transistoren T5 und T4 gebildete Stromableitstrecke wirkt jedoch nur bei den oben genannten hohen Eingangsspannungen U„, wobei die Ansprechempfindlichkeit niedrig liegt.

Wenn negative Spannungen am Verbindungspunkt 12 auftreten, werden die beiden Transistoren Tl und T2 leitend. Dies hat zur Folge, daß der Verbindungspunkt 12 auf einem Potential festgehalten wird, welches nur zwei Diodenspannungen unter dem Potential der Masseleitung 25 liegt.

70982 7/0393

Verzögerungsstufe 20 und Schwellwertschalter 21

Im Ruhezustand sei der Unterbrecher Z geschlossen, die Spannung Ug gemäß dem zweiten Kurvenzug in Fig. 3 U_ß = 0 sowie der Transistor TIl durch den gesperrten Ausgangstransistor T22 des Impulsformers über den Transistor TlO gesperrt gehalten. Gleichzeitig befindet sich die über den veränderbaren Ladewiderstand RL an die Plusleitung 26 angeschlossene Elektrode des Kondensators C auf dem durch die Transistoren T3, Tl4 und T15 konstant gehaltenen Potential der Plusleitung 26. Der zum Schwellwertschalter gehörende Eingangstransistor T19 ist dann stromleitend und hält den Transistor 20 sowie die beiden Transistoren T21 und T22 gesperrt.

Sobald die Spannung U_n am Verbindungspunkt 12 positive Werte erreicht, wird über die Transistoren T6 und T8 der Transistor T9 gesperrt und der Transistor T12 demzufolge leitend. Der aufgeladene Kondensator C entlädt sich mit einer Zeitkonstante *Z" = 20 yiis über die Transistoren T 13 und T12 sowie den Widerstand R12. Sobald im weiteren Verlauf des Entladevorgangs die von den beiden Widerständen R17 und R19 bestimmte Triggerschwelle des Schwellwertschalters 21 unterschritten wird, kippt der Schwellwertschalter, wobei seine Transistoren T20, T21 und T22 stromleitend werden. Gleichzeitig wird über die Rückkopplungsleitung 24, den Transistor T7 und den Transistor TlO auch der Transistor TIl leitend, der dann parallel zu den Transistoren TI3 und T12 einen zweiten Entladekreis bildet, dessen Zeitkonstante f 2 = 1 μ-s beträgt. Dieser schnelle Entladekreis ist wirksam vom Auslösezeitpunkt bis nach Ablauf der Standzeit der monostabilen, durch den Verzögerungskreis 20 und den Schwellwertschalter 21 gebildeten Kippstufe 23.

Sobald im Schließzeitpunkt des Unterbrechers Z die Spannung Ug unter 2 V abfällt, wird der Transistor T9 leitend und die

70982 7/0393

beiden Entladetransistoren TIl und T12 werden beide gesperrt. Dann kann sich der Kondensator C über den Ladewiderstand RL aufladen, bis seine Spannung U_ß nach Ablauf einer Ladezeit t» von etwa 0,8 ms die dann durch die Widerstände R17 und R20 festgelegte Rückschaltschwelle erreicht, was zur Folge hat, daß der seither gesperrte Transistor T19 erneut stromleitend wird.

Wenn innerhalb der in der geschilderten Weise auf t. = 0,8 ms begrenzten monostabilen Standzeit infolge von Prellern des Unterbrechers Z kurze positive Impulse der in Pig. 3 bei 28 angedeuteten Art während der Schließzeit des Unterbrechers auftreten, die länger als 4 jas dauern, so werden die Transistoren TIl und T12 kurzzeitig wieder leitend, wodurch der Kondensator C mit einer Zeitkonstanten von 4 jis entladen wird. Auf diese Weise wird erreicht, daß die monostabile Standzeit ■ψοη jedem Prellimpuls 28 von neuem in Gang gesetzt wird, was zur Folge hat, daß der Schwellwertschalter 21 erst dann umkippt, wenn vorher der Unterbrecher Z mindestens Ο,δ ms lang ununterbrochen geschlossen war. Auf diese Weise wird erreicht, daß Preller den Ausgangsimpuls U, nicht beeinflussen können.

Yerriegelungsstufe 22

Spannungseinbrüche an der zur Stromversorgung der Schaltungsanordnung dienenden, in Fig. 2 bei B angedeuteten Batterie bleiben unwirksam, solange die Spannung oberhalb des von der Stabilisierungsstufe (Transistoren T3, Tl4, T15) konstant gehaltenen Wertes bleibt. Wird jedoch dieser zu stabilisierende Wert unterschritten, so besteht die Möglichkeit, daß die aus dem ohmsehen Spannungsteiler durch die Widerstände R17/R19 gebildete TriggerschwelIe um die als starr anzusehende Spannung des Kondensators C pendeln und zu einem Fehlimpuls führen kann.

Um dies zu vermeiden, wird der Eingang des Schwellwertschalters sofort nach Ablauf der monostabilen Standzeit t nieder-

709 827/0393

-Jt- : ό : r.

ohmig über den Transistor Tl6 mit Hilfe des an den Transistor T21 angeschlossenen Transistors T17 an die stabilisierte Spannung der Plusleitung 26 gelegt. Gleichzeitig wird der Kondensator C sehr schnell auf diese stabilisierte Spannung aufgeladen. Dies hat gleichzeitig eine schnelle Wiederbereitschaftszeit bezüglich der Einschaltverzögerung zur Folge. Diese Verriegelung wird durch die normalen Eingangsimpulse aufgehoben. Tritt nämlich am Eingang 12 ein positiver Impuls auf, so wird der Transistor T12 leitend. Zusammen mit diesem wird auch der Transistor TI8 leitend, tier die Transistoren TI6/TI7 sperrt und so die Verriegelung aufhebt.

Durch die geschilderten Maßnahmen wird sichergestellt, daß am Ausgang der Impuls forme rs tufe, nämlich am Emitter des Transistors T22, zündungssynchrone, störfreie Rechteckimpulse TJ. abgenommen und für die ooen geschilderte Steuerung von drehzahlsynchronen und sich über einen festgelegten Drehwinkei der Kurbelwelle erstreckenden Vorgängen verwendet werden können.

709827/0393

Claims (2)

25581U Ansprüche

1./ Schaltungsanordnung zur Gewinnung eines ungestörten Rechteck-Steuersignales und zur Ableitung desselben von der mit einem nockengesteuerten Unterbrecher in Reihe liegenden Primärwicklung der Zündspule einer Brennkraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, dafe eine an die Primärwicklung (P) anschließbare Impulsformerstufe (13) vorgesehen ist, die eine zur Erzeugung einer Einschalthysterese dienende rückgekoppelte Eingangsstufe (11), eine verriegelte Verzögerungsstufe (20) mit einem Ladekondensator (C) und einen an diesen angeschlossenen Schwellwertschalter (21) enthält, dessen Schaltschwelle zusammen mit dem Ladestrom für den Ladekondensator-so eingestellt ist, daß die Kondensatorspannung erst dann die Schaltschwelle erreicht, wenn der Unterbrecher (Z) mindestens 0,6 bis 1,0 Millisekunden lang dauernd geschlossen war.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch I₃ dadurch gekennzeichnet, daß der Ladekondensator (C) dauernd über einen Ladewiderstand (RL) an eine spannungsstabilisierte Betriebsstromleitung (26) angeschlossen und mit den Kollektoren zweier Entladetransistoren (TIl, T12) sowie - vorzugsweise über wenigstens einen Widerstand (R13, Rl4)-mit der Basis eines Transistors (T19) verbunden ist, der zusammen mit einem zweiten Transistor (T20) den Schwellwertschalter (21) bildet und hierbei ebenso wie der zweite Transistor (T20) an einen gemeinsamen Emitterwiderstand (R19) angeschlossen ist.

709827/0393 - io -

3, Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Transistor (T20) des Schwellwertschalters (21) an seinem Kollektor mit der.Basis eines Ausgangstransistors (T21) der Anordnung verbunden ist, der sowohl einen die Schaltschwelle des Schwellwertschalters beeinflussenden zusätzlichen Transistor (T17) als auch einen zur Eingangsstufe {11) gehörenden, über eine Rückfuhrungsleitung (24) an die Ausgangsspannung (U.) der Anordnung angeschlossenen Transistor (T₇) steuert, von dein einer {TU) der beiden Entladetransistoren 111, T12) geschaltet wird.

7098 27/0 39 3