DE1944878A1 - Steuereinrichtung fuer eine Benzineinspritzanlage mit elektronischer,drehzahlabhaengiger Spritzdauer-Korrektur - Google Patents
Steuereinrichtung fuer eine Benzineinspritzanlage mit elektronischer,drehzahlabhaengiger Spritzdauer-KorrekturInfo
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Description
R. 9573 ·
29.8.1969 Lr/Sz
29.8.1969 Lr/Sz
Anlage zur
Pat entanme ldung
ROBE RT BOSGH GMBH, Stuttgart W, Breitseheidstr. 4-
Steuereinrichtung für eine Benzineinspritzanlage mit
elektronischer, drehzahlabhängiger Spritzdauer-Korrektur
Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung zum Betrieb der mindestens ein elektromagnetisches Einspritzventil umfassenden
Einspritz anlage einer Brennkraftmaschine mit einem einen Eingangstransistor und einen Ausgangstransistor enthaltenden, monostabilen
Multivibrator zur Erzeugung von rechteckförmigen, die Öffnungsdauer des Einspritzventils bestimmenden Schaltimpulsen,
deren jeweilige Dauer durch eine Steuerspannung drehzahlabhängig veränderbar ist, die eine im Takt der Schaltimpulse
periodisch sich ändernde Kurvenform hat und durch eine Steuerschalteinrichtung erzeugt wird, die wenigstens einen als
Integrier glied wirkenden Speicherkondensator enthält.
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In Einspritzanlagen dieser Art erfolgt die Zumessung des für 1 jeden nachfolgenden Arbeitstakt in eine Brennkraftmaschine gelangenden
Kraftstoff durch die jeweilige Öffnungsdauer des zugehörigen Einspritzventils, dem der Kraftstoff unter praktisch
konstantem Druck zugeführt wird. Zur Veränderung der Dauer der Schaltimpulse enthält der Rückkopplungskreis des monostabilen
Multivibrators einen elektrischen Energiespeicher, bestehend aus einer Eisendrossel, deren Größe durch den im Ansaugrohr
hinter der Drosselklappe herrschenden Druck verstellt wird. Um zusätzliche drehzahlabhängige Korrekturen der Impulsdauer
zu erzielen,-kann man eine bei sonst unveränderten Rückkopplungsbedingungen die Dauer des instabilen Kippzustandes verkürzende
oder verlängernde, zeitabhängig sich ändernde Steuerspannung vorsehen, die jeweils am Ende eines Schaltimpulses
ausgelöst und durch eine Steuerschalteinrichtung erzeugt wird, die zwei oder mehr, wie eingangs angegeben, arbeitende Schalttransistoren
enthält.
Bei einer aus der deutschen Patentschrift 1 231 954- bekannten
Steuereinrichtung dieser Art sind zwei über Widerstände zu einer Kette verbundene Speicherkondensatoren vorgesehen land die am
Ende der Kette sich einstellende Spannung ist in den Emitter-Basis-Kreis des zum monostabilen Multivibrator gehörenden Eingangstransistors
über einen Widerstand eingekoppelt. Infolge dieser Art der Einkopplung ist es notwendig, verhältnismäßig
große Speicherkondensatoren zu verwenden, da die mit ihnen zusammenarbeitenden
Widerstände nur kleine Werte haben dürfen. Außerdem tritt bei der Anpassung dieser bekannten Steuereinrichtung
an einen durch die Bauart der Brennkraftmaschine festgelegten
drehzahl abhängigen Verlauf der Öffnungsdauer die Schwierigkeit auf, daß bei der Änderung, einzelner Widerstandswerte
sich ziemlich komplexe und daher nur schwer überschaubare Auswirkungen auf die Kurvenform der Steuerspannung und die
Dauer der Öffnungsimpulse einstellen.
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Um diese Schwierigkeiten zu umgehen, wird bei einer Steuerein-.richtung
der eingangs beschriebenen Art die eine selbsttätige, drehzahlabhängige Korrektur der Öffnungsimpulslänge bewirkende
Steuerspannung von einer Steuerschalteinrichtung erzeugt, bei
welcher erfindungsgemäß für den Speicherkondensator mindestens
zwei Aufladestromquellen von verschiedenem Innenwiderstand vorgesehen sind, die dem Speicherkondensator nacheinander zugeschaltet
werden, wobei vorzugsweise Jeweils die vorher wirksame Aufladungsstromquelle beim Zuschalten der nächsten Aufladestromquelle
abgeschaltet wird.
Weiterbildungen und zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung
ergeberi sich aus den Unteransprüchen in Verbindung mit den nachstehend beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispielen.
Es zeigen:
Fig. 1 eine elektrisch gesteuerte Saugrohr-Einspritzanlage für eine Brennkraftmaschine in ihrem elektrischen
Schaltbild und teilweise in schematischer Darstellung,
Fig. 2 ein Schaubild für die zeitabhängige Änderung der in der Anlage nach Fig. 1 erzeugten, zur drehzahlabhängigen
Korrektur der Öffnungsdauer der Einspritzventile dienenden Steuerspannung,
Fig. 3 zeigt eine abgewandelte Steuerschalteinrichtung,
Fig. 4- die zugehörige S teuer spannung,
Fig. 5 zeigt als drittes Ausführungsbeispiel eine weitere
Steuerschalteinrichtung sowie
Fig. 6 den zeitlichen Yerlauf der von der Steuerschalteinrichtung
nach Fig. 5 erzeugten Steuerspannung.
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Die Krafts toff einspritz anlage nach Fig. 1 ist zum Betrieb einer
Vierzylinderbreimkraftmaschine 1 bestimmt, deren Zündkerzen 2
an eine nicht dargestellte HochspannungsZündanlage angeschlossen
sind. In unmittelbarer Nähe der nicht dargestellten Einlaßventile der Brennkraftmaschine sitzt auf den zu den einzelnen Zylindern
führenden Verzweigungsstutzen des Ansaugrohi-es 3 je ein
elektromagnetisch betätigbares Einspritzventil 4. Jedem Ventil wird über eine der bei 5 angedeuteten Kraftstoff leitungen aus
einem Verteiler 6 Kraftstoff zugeführt. Der Kraftstoff wird im Verteiler und in den Leitungen 5 durch eine elektromotorisch
angetriebene Pumpe 7 unter annähernd gleichbleibendem Druck
von etwa 2 Atmosphären (2 atü) gehalten.
Jedes der Einspritzventile 4 enthält eine nicht dargestellte
Magnetisierungswicklung, deren eines Ende an Masse liegt, während das andere Ende jeder der Wicklungen über Anschlußleitungen
8 mit einem von vier Widerständen 9 verbunden ist. Jeweils zwei der Widerstände 9 sind zusammen an den Kollektor eines der
beiden bei 10 und 11. dargestellten Leistungstransistoren angeschlossen,
die zu einem im folgenden näher beschriebenen elektronischen Eegel- und Steuergerät gehören.
Dieses Regel- und Steuergerät enthält außer den Leistungstransistoren
10 und 11 einen zur Erzeugung von elektrischen Impulsen dienenden, mit einem gestrichelten Linienzug umrandeten monostabilen
Transistor-Multivibrator 12, zu dem ein Eingangs transistor 13 und ein Ausgangstransistor 14 sowie als zeitbestimmendes
Glied eine Eisendrossel 15 gehören.
Die Eisendrossel 15 ist als Transformator ausgebildet und weist
einen verstellbaren Anker 16 auf. Dieser sitzt an einer Stellstange 17, die mit der nicht dargestellten Membran einer Druckdose
18 verbunden ist. Die Druckdose ist mit ihrer Saugseite an
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den Ansaugkanal 3 der Brennkraftmaschine unmittelbar hinter der .mit einem Fußhebel 19 verstellbaren Drosselklappe 20 der Brennkraftmaschine
angeschlossen und hebt bei abfallendem Druck den Anker 16 in der mit einem Pfeil bezeichneten Richtung so an,
daß ein sich dann vergrößernder Luftspalt in dem nicht darge-'stellten Eisenkern die Induktivität der Primärwicklung 21 des
Transformators um so mehr verkleinert, je niedriger der Druck
im Ansaugrohr 3 wird.
Die Sekundärwicklung 22 der Eisendrossel 15 ist mit einem ihrer
beiden Wicklungsenden an die Basis des Eingangstransistors 13
und einen mit einer gemeinsamen Plusleitung 23 verbundenen Widerstand 24 angeschlossen, während das andere Wicklungsende an
einem Verbindungspunkt H liegt. Vom Punkt H führt ein Widerstand 25 zu der Plusleitung 23 und ein Widerstand 26 zur gemeinsamen
Minusleitung 30, die an Masse und an den Minuspol
einer nicht dargestellten 12-Volt-Batterie angeschlossen ist.
Die Transistoren 13 und 14, die beide vom npn-Typ sind, liegen
mit ihren Emittern direkt an der Minusleitung 30. Der Kollektor des Eingangstransistors 13 ist über einen Widerstand 27 und der
Kollektor des Transistors 14 über die Primärwicklung 21 der Eisendrossel 15 und über einen zu dieser in Reihe liegenden
Widerstand 28 an die Plusleitung 23 angeschlossen. Die Basis des Transistors 14 ist über einen Kopplungswiderstand 21 mit
dem,Kollektor des Eingangstransistors 13 verbunden. Von der Basis dieses Transistors führt eine Steuerleitung über einen Differenzierkondensator
31 zum feststehenden Kontakt 32 eines Schalters, dessen Schaltarm 33 an die Minusleitung 30 angeschlossen
ist und durch einen zweihöckrigen, über die nicht dargestellte Nockenwelle mit der Kurbelwelle 34 der Brennkraftmaschine
gekuppelten Nocken 35 bei jeder Kurbelwellenumdrehung
einmal geschlossen wird und dabei den Transistor 13 sperrt. Zur Auf- und Entladung des Kondensators 31 ist seine mit dem Kontakt
32 verbundene Elektrode über einen Widerstand an die Plus-
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leitung 23 angeschlossen, während seine andere Elektrode über den Widerstand 24 an der Plus leitung 23 und über die Sekundärwicklung
22 am Abgriff H liegt.
Bevor auf die weiteren Schaltelemente des Steuergeräts eingegangen
wird, soll im folgenden zunächst beschrieben werden, wie sich die bei jeder Schließung der Schaltkontakte 32, 33 entstehenden, die Öffnungsdauer der Einspritzventile 4 bestimmenden
Impulsströme J ändern, wenn sich der Druck im Ansaugrohr 3 und damit die Induktivität der Primärwicklung 21 ändert.
Unmittelbar vor den einzelnen Schließungszeitpunkten des Schaltarms
23 ist der Eingangstransistor 13 stromleitend und hält den
Ausgangstransistor 14 in seinem Sperrzustand. Sobald der Schaltarm 33 durch den Nocken 35 gegen den Kontakt 32 gedrückt wird,
senkt die im Kondensator 31 gespeicherte Ladung das Basispotential des Eingangstransistors 13 unter das Potential der Minusleitung
30 hinaus ins Negative ab. Dadurch wird der Transistor 13 gesperrt und der Multivibrator 12 kippt in seinen instabilen
Betriebszustand, bei welchem der Transistor 14 stromleitend ist. Der Transistor 14 vermag dann einen exponentiell ansteigenden
Kollektorstrom zu führen, welcher die Primärwicklung 21 durchfließt
und in dem nicht dargestellten Eisenkern und in dem Anker 16 des Transformators ein ebenfalls wachsendes magnetisches
Feld erzeugt. Der Anstieg des Stromes erfolgt um so rascher, je größer der Luftspalt und je kleiner die mit wachsendem
Luftspalt abfallende Induktivität der Primärwicklung 21 ist. Bei diesem Stromanstieg wird in der Sekundärwicklung 22 eine
Rückkopplungsspannung induziert, die mit einer durch die Größe der Induktivität festgelegten Geschwindigkeit von ihrem im
Schließungsaugenblick der Schaltkontäkte 32, 33 entstehenden Höchstwert exponentiell abnimmt und so gepolt ist, daß sie den
Eingangstransistor 13 gesperrt zu halten versucht und dabei der
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durch die Widerstände 24, 25 j 26 eingestellten, positiven Basisvorspannung
entgegenwirkt, die "bestrebt ist, den Eingangstransistor 13 in seinen stabilen, stromleitenden Betriebszustand zurückzuführen.
Dies tritt dann ein, wenn die in der Sekundärwicklung 22 induzierte Rückkopplungsspannung ihrem Betrage nach
kleiner als die Basisvorspannung wird.
Solange der Transistor 13 gesperrt ist, hält der stromleitende
Transistor 14 die über einen Verstärker 38 angeschlossenen Leistungstransistoren
10 bzw. 11 ebenfalls in stromleitendem Zustand. Sobald jedoch der Transistor 13 in seinen stabilen,
stromleitenden Betriebszustand zurückkehrt, werden die Transistoren 14, 10 und 11 wieder gesperrt. Die Dauer der die Ventile
4 in ihre Öffnungsstellung bringenden Impulse J reicht daher von dem SchließungsZeitpunkt des Schalters 33 "bis zu demjenigen
Zeitpunkt, in welchem der Ausgangstransistor 14 gesperrt und der Eingangstransistor 13 wieder stromleitend wird.
Wenn die Induktivität der Primärwicklung 21 bei abfallendem Druck im Ansaugrohr 3 kleiner wird und demzufolge der Kollektorstrom
des Transistors 14 rascher ansteigen kann, fällt die in der Sekundärwicklung 22 induzierte Rückkopplungsspannung
ebenfalls rascher ab und der Eingangstransistor 13 kehrt bereits
zu einem früher liegenden Zeitpunkt wieder in seinen stromleitenden Zustand zurück. Die Ventile 4 werden in diesem Fall wesentlich
früher geschlossen als in dem vorher geschilderten Fall großer Induktivität und großen Drucks.
Durch die beschriebene Änderung der Induktivität der Primärwicklung
21 wird zwar die Länge der öffnungsimpulse J der Einspritzventile
an den jeweiligen Druck der Brennkraftmaschine angepaßt. Versuche im Fährbetrieb und auf dem Prüfstand haben
jedoch ergeben, daß die einzuspritzenden Kraftstoffmengen außer
von dem Unterdruck auch noch in Abhängigkeit von der Drehzahl
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geändert werden müssen. Da die.durch den jeweiligen Druck ein-1
gestellten Impulslängen für jeden Wert des Drucks eine von der Drehzahl unabhängige gleiche Größe haben, enthält das Regel-
und Steuergerät nach lig. 1 zusätzlich eine Steuerschalteinrichtung
A, mit welcher die zwischen dem Punkt H und der Minusleitung 30 anstehende Spannung periodisch im Takt der Einspritzvorgänge
geändert wird. Hierzu wird von der Steuerschalteinrichtung eine in Fig. 2 in ihrem zeitlichen Verlauf wiedergegebene
Steuerspannung Ug erzeugt, die ausschließlich aus Teilstücken
von e-3?unktionen und aus Abschnitten mit konstantbleibenden
Augenblickswerten besteht.
Die Steuerschalteinrichtung A enthält einen ersten Schalttransitor
T1, dessen Basis über einen Widerstand B1 mit der gemeinsamen
Plusleitung 23 verbunden und im Punkt G über einen Koppelkondensator C1 und einen Vorwiderstand 39 an den mit dem Kollektor
des Eingangs trans is tors 13 verbundenen Arbeitswiderstand angeschlossen ist. Ebenso wie der erste Schalttransistor T1
liegt ein zweiter Transistor T2 mit seinem Emitter an der Minusleitung
30, mit seiner Basis hingegen über einen Koppelwiderstand 40 am Kollektor des Transistors T1.
Zwischen dem Kollektor des Transistors T2 und der Plusleitung sind zwei Widerstände R4, R5 angeordnet, die mit der Kathode
einer ersten Diode D1 verbunden sind. Vom Kollektor dieses Transistors führt außerdem ein Leitungszug, welcher einen Widerstand
41 und einen mit diesem in Reihe liegenden zweiten Koppelkondensator C2 umfaßt, zur Basis eines dritten Transistors
T3, der ebenso wie der vierte Transistor T4 zum pnp-Typ
gehört und mit seinem Emitter unmittelbar an die Plusleitung angeschlossen ist. Die Basis des Transistors T3 steht über dem
Widerstand R2 mit der Minusleitung 30 in Verbindung. Der Transistor
T3 hat daher ebenso wie der an seiner Basis über den
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Widerstand R3 an die Minusleitung angeschlossene Transistor T4 das Bestreben, im Ruhezustand der Steuereinrichtung stromleitend
zu sein. Beide Transistoren bilden Aufladequellen von untereinander verschiedenem Innenwiderstand und speisen einen gemeinsamen
Speicherkondensator 04, an welchem die in Fig. 2 wiedergegebene
Steuerspannung U entsteht. Diese wird über einen als Emitterfolger arbeitenden Transistor T5 am Fußpunkt H der
Sekundärwicklung 22 zur Wirkung gebracht.
Zwischen dem Kollektor des Transistors TJ und der Minusleitung
sind zwei Widerstände RIl und R12 angeordnet, zwischen denen ein Widerstand Rl 3 abzweigt, der zu den beiden Anoden zweier
Dioden D4 und D5 führt. Die Kathode der Diode D4 ist zusammen
mit der Anode der Diode D1 an den Speicherkondensator 04 angeschlossen,
wohingegen die Kathode der Diode D5 am Abgriff eines aus zwei Widerständen R14 und Rl5 gebildeten Spannungsteilers
liegt. Unmittelbar an den Kollektor des Transistors T3 ist die Anode einer Diode D6 angeschlossen, deren Kathode mit
einem an der Minusleitung 30 liegenden Widerstand R19 und mit einem zur Basis des Transistors T4 führenden Kondensator 03
verbunden ist. Analog zum Transistor T3 ist zwischen dem Kollektor des Transistors T4 und der Minusleitung 30 die Reihenschaltung
aus zwei Widerständen R16 und R17 vorgesehen, zwischen denen ein Widerstand R18 abzweigt, welcher mit den Anoden
zweier Dioden D7 und D8 verbunden ist. Die Kathode der Diode D7 liegt zusammen mit der Kathode der Diode D4 an der Basis des
Transistors TJ? und an dem Speicherkondensator 04, wohingegen die Kathode der Diode D8 unmittelbar an den Kollektor des
Transistors T3 angeschlossen iat. Die Steuerschalteinrichtung A
enthält außerdem noch zwei Spannungsteiler, von welchen der erste aus den Widerständen R6 und R7 besteht und mit seinem
Abgriff über einen Widerstand R8 zu den Anoden zweier Dioden D 3 und D2 geführt ist. Der andere Spannungsteiler besteht aus
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den Widerständen R9 und RIO und ist an seinem Abgriff mit der
Kathode der Diode D 3 verbunden. Die Kathode der Diode D2 ist an den Speicherkondensator 04 angeschlossen.
Die Steuerschalteinrichtung A arbeitet folgendermaßen: Wenn von dem Steuermultivibrator 12 an dem in Fig. 2 bei t =
angedeuteten Ende eines Einspritzimpulses ein negativer Spannungsstoß über den Koppelkondensator 01 an die Basis des Transistors
T1 gelangt, so itfird dieser Transistor so lange gesperrt,
bis sich der Koppelkondensator 01 über den Widerstand R1 so weit
aufgeladen hat, daß ein Basisstrom für den Transistor T1 fließen kann. Während dieser sich an den Zeitpunkt t = 0 anschließenden
Sperrzeit des Transistors T1 leitet der Umkehrtransistor T2 und entlädt den Speicherkondensator 04 über die Diode D1 bis auf
eine Restspannung JJ0 , die durch den aus den Widerständen R4
und R5 bestehenden Spannungsteiler bestimmt ist. Wenn der
Transistor T1 infolge der dann erreichten Wiederaufladung des Kondensators 03 im Zeitpunkt T1 erneut stromleitend wird
und dabei den Transistor T2 sperrt, dann gelangt auch die Diode D1 in ihren Sperrzustand und die Entladung des Speicherkondensators
04 ist beendet. Bei der Rückkehr des Transistors T2 in seinen Sperrzustand entsteht an seinem Kollektor ein positiver
Spannungssprung, welcher von dem Koppelkondensator 02 auf
die Basis des Transistors T3 übertragen wird und den Transistor T3 so lange sperrt, bis sich der Kondensator 02 über den
Widerstand R2 soweit aufgeladen hat, daß wieder ein Strom über die Basis des Transistors T3 fließen kann. Dies geschieht im
Zeitpunkt t2. Während des bis zu diesem Zeitpunkt reichenden Sperrzustandes des Transistors T3 liegt dessen Kollektor über
die Widerstände RIl und R12 an Minuspotential, wobei die Diode D4 gesperrt ist. Gleichzeitig wird über die Diode D8
der Verbindungspunkt P des Widerstandes R18 und der Diode D7
ebenfalls auf Minuspotential gehalten und die Diode D? somit
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ebenfalls gesperrt. Die Aufladung des Speicherkondensators 04
kann demzufolge vom Zeitpunkt ti ab nur über den Widerstand R8 und die Diode D2 erfolgen. Die Spannung U am Speicherkondensator
04 strebt dann mit einer Zeitkonstanten τ ^, welche
etwa dem Produkt aus der Kapazität des Speicherkondensators 04
und dem Wert des Widerstands R8 entspricht, gegen einen Spannungsendwert XL· , welcher durch, das Verhältnis der Spannungsteilerwiderstände
R6 und R7 bestimmt wird. Wenn die Spannung U0
im Zeitpunkt tl.O den durch die Spannungsteilerwiderstände R9 und RIO bestimmten Wert V^ Q erreicht, wird die Diode D 3 leitend
und verhindert dann, daß weiterhin Strom über die Diode D2 in den Kondensator 04 fließen kann. Die Steuerspannung U am Speicherkondensator
04 bleibt deshalb bis zu dem vorher erwähnten Zeitpunkt t2, in welchem der Transistor T3 erneut stromleitend
wird, auf dem Wert U. Q konstant.
Sobald im Zeitpunkt t2 der Transistor T3 erneut stromleitend
wird, tritt an seinem Kollektor ein positiver Spannungssprung auf, welcher mit Hilfe des Koppelkondensators CJ auf die Basis
des Transistors T4 gegeben wird und diesen bis zu dem bei t,
angegebenen Zeitpunkt sperrt, in welchem sich der Kondensator über den Widerstand R3 so weit aufgeladen hat, daß über die
Basis des Transistors T4 erneut Strom fließen kann. Im Sperrzustand des Transistors T4 liegt dessen Kollektor über die Widerstände
R16 und RI7 auf Minuspotential, so daß de Diode D7
auch weiterhin gesperrt bleibt.
Zum Speicher kondensator 04 kann demzufolge vom Zeitpunkt t2 ab
Aufladestrom nur über den Widerstand RI3 und die Diode D4 sowie
den Widerstand RIl und den dann stromleitenden Transistor T3
fließen, wobei die Spannung U13 am Speicherkondensator 04 mit
einer Zeitkonstanten τ. „ (ungefähr gleich 04 mal R13) gegen
einen Spannungs end wert U2 strebt, welcher durch die als Span-
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nungsteiler wirkenden Widerstände RIl und R12 im Kollektorkreis
des Transistors TJ "bestimmt wird. Wenn die Spannung U3
bei ihrem weiteren Anstieg im Zeitpunkt t2.0 den Wert V^ q
erreicht, welcher durch das Verhältnis der Spannungsteilerwiderstände R]A, Rl5- festgelegt ist, wird die Diode D5 stromleitend
und verhindert dann, daß dem Speicherkondensator über die Diode D4· weiterhin Ladestrom zufließen kann. Vom Zeitpunkt
t2.0 ab bis zum Zeitpunkt t3, an welchem der Transistor T4· erneut stromleitend wird, weil sich dann sein Koppelkondensator
CJ genügend weit aufgeladen hat, bleibt die Spannung
TJ am Speicherkondensator C4 auf dem konstanten Wert TJg q·
Vom Zeitpunkt tj ab kann über den dann stromleitenden Transistor T4-J über dessen Kollektorwiderstand R16, über den Widerstand
R18 und über die Diode D7 dem Speicherkondensator C4 ein
Aufladestrom zufließen, welcher ebenfalls einen exponent!eilen
Anstieg der Spannung U am Speicher kondensator C4- zur Folge hat.
Die Ansteigsgeschwindigkeit richtet sich nach der Zeitkonstanten τ.- 7, welche etwa dem Produkt aus der Kapazität des Speicherkondensators"
C4 und dem Wert des Widerstands R18 entspricht. Wie bei den beiden vorher beschriebenen, jeweils einer e-Funktion
entsprechenden Abschnitten strebt dabei die Spannung U einem Endwert zu, welcher in Fig. 2 nicht näher bezeichnet ist, sich
aber aus dem Verhältnis der als Spannungsteiler wirkenden
Widerstände Rl 6 und RI7 im Kollektorkreis des Transistors T4
ergibt.
Wenn die Brennkraftmaschine sehr langsam lauft und daher die
vom Ende des vorausgehenden öffnungs impuls es bis zum Ende des
nachfolgenden öffnungsimpulses reichende Periodendauer größer
ist als die im Schaubild nach Fig. 2 vom Zeitpunkt _t.= 0 bis t3
vergehende Zeit, wird das Ende des nächsten öffnungsimpulses
durch den im Zeitpunkt t3 beginnenden Teil T^ , der Steuer-
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spannung U bestimmt. Für diesen Fall sehr niedriger Drehzahl
' ist das Ende des nachfolgenden Öffnungsimpulses durch den Zeitpunkt
t4 angedeutet. In diesem Zeitpunkt beginnt dann eine neue
Periode, in welcher die Steuerspannung in gleicher Weise wie vom Zeitpunkt t beginnend bis zum Zeitpunkt t4· verläuft, sofern
diese niedrige Drehzahl beibehalten wird. Je höher jedoch die Drehzahl gesteigert wird, desto näher rückt der Zeitpunkt t4
an den Zeitpunkt ti heran, dessen Abstand von dem bei t = 0
liegenden Periodenbeginn so klein gewählt ist, daß er kleiner ist als die bei der höchsten Drehzahl vorkommende, kürzeste
Periodendauer der Einspritzvorgänge.
Während die in Fig. 2 über der Zeit t dargestellte Kurve der Steuerspannung IJ eine ausschließlich steigende Tendenz hat und
daher mit höheren Drehzahlen bei sonst gleichbleibenden Betriebsbedingungen länger werdende Einspritzimpulse liegert,
ist in Fig. 3 eine abgewandelte Steuerschalteinrichtung dargestellt, welche an die Stelle der Steuerschalteinrichtung A
in Fig. 1 treten kann und dann eine Steuerspannung liefert,
die sowohl eine steigende als auch eine fallende Charakteristik aufweist. Die Steuerspannungskurve der Einrichtung nach Fig.
ist in Fig. 4 über der Zeit t dargestellt. Soweit die Einzelteile der Steuerschalteinrichtung nach Fig. 3 mit denjenigen
der Steuerschalteinrichtung A nach Fig. 1 übereinstimmen, sind sie mit gleichen Bezugszeichen versehen. Es ist ohne weiteres
erkennbar, daß zusätzlich zu dem in Fig. 1 verwendeten Bauteilen noch ein zweiter Speicherkondensator 05 verwendet ist; er
bewirkt die fallende Charakteristik am Beginn der Steuerspannungskurve
nach Bild 4·. Dieser zweite Speicherkondensator C5 ist über eine Diode DIl an die Basis des Emitter-Folger-Transistors
Q?5 angeschlossen und arbeitet daher parallel zum Kondensator
04, welcher über eine zusätzliche Diode D13 an der
Basis dieses Transistors liegt. Zusätzlich zu den beiden von
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dem jeweiligen Ladungszustand abhängigen Spannungen an den Kon-•
densatoren 04- und 05 kann am Transistor T5 über eine Diode D12
eine dritte Spannung wirksam werden, welche an den zusammen mit einem Widerstand R22 einen Spannungsteiler bildenden Widerstand R23 abfällt.. Durch die gegenseitige Entkopplung mittels
der Dioden DIl, D12 und Dl 3 wird erreicht, daß immer diejenige
der genannten drei Spannungen zur Steuerung des Transistors T5
dient, welche das positivere Potential aufweist. Im einzelnen wirkt sich dies folgendermaßen aus:
Sobald der Transistor T1 im Zeitpunkt t = 0 am Ende eines Öffnungsimpulses
über den Kondensator 01 gesperrt wird, gelangt die an den Kollektor des Transistors T1 angeschlossene Diode D9
in ihren Sperrzustand. Dann kann sich der Kondensator 05 über
die Diode DlO nach Fig. 4- exponentiell auf eine Spannung aufladen,
deren Höchstwert U3 durch das Verhältnis der beiden Spannungsteilerwiderstände
R19 und R20 bestimmt ist. Durch Wahl genügend kleiner Widerstandswerte für die Spannungsteilerwiderstände
R19 und R20 kann man es erreichen, daß sich während dieses Aufladevorgangs am Kondensator 05 schon sehr rasch Spannungswerte
ergeben, die. größer sind als die rasch absinkende Restspannung an dem sich vom Zeitpunkt t » 0 ab entladenden
Kondensator 04. Dieser Zeitpunkt ist in Fig. 4 mit t0.1 markiert.
Von diesem Zeitpunkt ab bestimmt, zunächst die die größeren positiven Potentialwerte aufweisende Elektrode des zweiten
Speicherkondensators 05 die Steuerspannung U .
Der Sperrzustand des Transistors T1 hält, wie beim vorher beschriebenen
Ausführungsbeispiel, bis zum Zeitpunkt ti an, in welchem sich der Kondensator 01 soweit entladen hat, daß erneut
ein ausreichender Strom über die Emitter-Basis-Strecke des Transistors T1 fließen kann und diesen stromleitend machen
kann. Der stromleitende Transistor T1 schließt über die dann
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ebenfalls stromleitende Diode D9 den Spannungsteilerwiderstand
R20 kurz, so daß die Diode DlO sperrt und der zweite Speicherkondensator sich vom Zeitpunkt ti ab über den parallel liegenden
Widerstand R21 entladen kann. Dieser Entladevorgang findet mit der vom Kapazitätswert des Kondensators C5 und dem Wert des
Widerstandes R21 abhängigen Zeitkonstanten τ statt. Vom Zeitpunkt
t1.1 ab sinkt die Spannung am Kondensator C5 unter den
durch die Spannungsteilerwiderstände R22 und R23 festgelegten Wert EL Q ab, so daß vom Zeitpunkt t1.1 ab die Steuerspannung
diesen Wert beibehält.
In der anhand des ersten Ausführungsbeispiels erläuterten Weise wird vom Zeitpunkt ti ab der erste Speicherkondensator C4· über
den Widerstand R8 und die Diode D2 aufgeladen. Die Spannung am Speicherkondensator erreicht dann in der oben beschriebenen
Weise im Zeitpunkt t1.2 den von den Spannungsteilerwiderständen R22, R23 eingestellten Spannungswert XS1. Q. Von diesem Zeitpunkt
ab bleibt die Spannung am Kondensator C4 gegenüber dieser und der Spannung am Kondensator 05 positiver und bestimmt daher
über die jetzt stromleitende Diode Dl3 den weiteren Verlauf
der am Transistor T5 wirksamen Steuerspannung U .
Am Ausführungsbeispiel der Steuerschalteinrichtung nach Fig. 5
ist gezeigt, wie man mit einem einzigen Speicherkondensator C6
eine Steuerspannungskurve TJ der in Fig. 6 dargestellten Art
erzielen kann, welche sowohl steigende als auch fallende Abschnitte aufweist.
Die in Fig. 5 dargestellte Schalteinrichtung ist dazu bestimmt,
anstelle der in Fig. 1 mit unterbrochenen Linien umrahmten Schalteinrichtung am Fußpunkt H der Sekundärwicklung des Transformators
15 die in Fig. 6 dargestellte Steuerspannung U zur Wirkung zu bringen. Sie enthält im einzelnen einen Eingangstransistor T1, welcher wie beim ersten Ausführungsbeispiel
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über einen Kondensator 01 mit dem Kollektor des Eingangstransistors
13 des Steuermultivibrators 12 über den in Fig. 5 nicht
dargestellten Koppelwiderstand 35 angeschlossen werden kann und
mit der Plusleitung 23 über den Widerstand R1 in Verbindung steht. An dem über einen Widerstand R31 mit der Plusleitung
verbundenen Kollektor dieses Transistors ist mit einem Koppelkondensator C7 die Basis eines Transistors T6 angeschlossen,
welcher im Ruhezustand der Schaltung durch den seine Basis mit der Plusleitung verbindenden Widerstand R32 in stromleitendem
Zustand gehalten wird. An den über die beiden Widerstände R4-0
und R41 mit der Plus leitung 23 verbundenen Kollektor des Transistors
T6 ist die Kathode einer Diode D24- angeschlossen, deren
Anode mit dem Verbindungspunkt zweier als Spannungsteiler geschalteter
Widerstände R37 u&cl R38 und außerdem mit einem Widerstand
R39 verbunden ist. Dieser Widerstand bildet zusammen mit der Diode D23 einen der verschiedenen Ladestromkreise für
den Speicherkondensator G6, welcher parallel zu der Basis-Emitter-Strecke des Transistors T5 und den mit dieser in Reihe
geschalteten Emitterwiderstand R20 angeordnet ist. Ein weiterer Ladestromkreis wird von dem mit dem Kollektor des Transistors T1
verbundenen Widerstand R36 und der mit ihm in Reihe liegenden
Diode D22 gebildet. An den Speicherkondensator C6 ist außerdem eine Diode D25 mit ihrer Anode angeschlossen, deren Kathode mit
einem am Verbindungspunkt der Widerstände R4-1 und R40 angeschlossenen
Widerstand R42 und außerdem mit der Kathode einer
Diode D26 verbunden ist, deren Anode am Kollektor des Transistors T8 liegt. Dieser ist mit seiner Basis über einen Koppelkondensator
C8 und einen Koppelwiderstand R48 an den Kollektor des Transistors T7 angeschlossen. Vom Kollektor des Transistors T8 zur Minusleitung 30 führen zwei Widerstände R43 und
R44, welche beide mit einem Widerstand R45 verbunden sind,
welcher zu den Anoden zweier Dioden D27 und D28 führt. Von diesen liegt die Diode D27 mit ihrer Kathode am Speicher-
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kondensator 06, während die Diode D28 mit ihrer Kathode am Verbindungspunkt
zweier Widerstände R4-6 und.R4-7 liegt. Mit dem
Speicherkondensator 06 ist außerdem die Anode einer Diode D21 verbunden, deren Kathode an den Yerbindungspunkt zweier im
Kollektorkreis des Transistors T7 liegender Serienwiderstände
R35 und R34- angeschlossen ist.
Die Schalteinrichtung nach Fig. 5 arbeitet gemäß dem Schaubild
nach Fig. 6 folgendermaßen: Wenn in dem bei t = 0 angedeuteten
Zeitpunkt ein vom Steuermultivibrator 12 gelieferter Einspritzimpuls
endigt, wird der Transistor T1 von der auf dem Koppelkondensator
C1 sitzenden Ladung für eine bis zum Zeitpunkt ti
reichende Zeitdauer gesperrt. Während dieses Sperrzustandes des
Transistors T1 befindet sich der Transistor T7 im stromleitenden
Zustand, so daß über die Widerstände R 34-, S35>
R36 und über die Dioden D21 und D22 die Spannung U0 am Speicherkondensator 06
• s
auf den Anfangswert Uq gebracht werden kann. Wenn im Zeitpunkt
ti der Transistor T1 wieder stromleitend wird, sperrt
die Diode D22, der Transistor T7 geht in seinen Sperrzustand
und deshalb auch die Diode D21. Der am Kollektor des Transistors T7 entstehende positive Spannungssprung wird über den
Koppelkondensator 08 auf die Basis des Transistors T8 gegeben,
so daß dieser solange gesperrt gehalten wird, bis sich der Kondensator C8 über den Widerstand R33 so weit aufgeladen hat, daß
der Transistor T8 wieder Basisstrom führen und daher im Zeitpunkt
t3 stromleitend werden kann.
Während der bis zum Zeitpunkt tj reichenden Sperrzeit des Transistors
T8 liegt dessen Kollektor über die Widerstände R4-3,
R44 auf Minuspotential, so daß die Dioden D26 und D27 ebenfalls
sperren.
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Wenn im Zeitpunkt ti der Transistor T1 erneut stromleitend wird,
.überträgt der Kondensator 07 den an seinem Kollektor entstehenden
negativen Spannungsstrom auf die Basis des Transistors T6;
dieser sperrt solange, bis sich der Kondensator C7 über den Widerstand R 32 so weit aufgeladen hat, daß erneut im Transistor
T6 Basisstrom fließen und dieser Transistor daher stromleitend werden kann. Dieser erneute Leitungszustand tritt im
Zeitpunkt t2 ein. Während der Sperrzeit des Transistors T6 liegt dessen Kollektor über die Widerstände R40 und R41 am
Pluspotential der Plusleitung 23· Dann sperrt die Diode D25
" sowie auch die Diode D24-, die während des Leitungszustandes
des Transistors T6 den Widerstand R37 mi"k d-er Minusleitung 30
leitend verbindet und dabei die Diode D23 sperrt., Im Sperrzustand
kann die Diode D23 leitend werden und über den Widerstand R39 dem Speicherkondensator 06 Ladestrom zuführen. Die
Spannung U_ am Speicherkondensator 06 strebt dann mit einer
s
Zeitkonstanten τ ., weiche dem Produkt aus der Kapazität des
Speicherkondensators 06 und dem Widerstand R 39 ungefähr entspricht, einem Spannungsendwert zu, welcher durch das Verhältnis
der Spannungsteilerwiderstände R37 und R38 bestimmt ist.
Wenn im Zeitpunkt t2 der Transistor T6 erneut stromleitend wird, wird die Diode D23 gesperrt, so daß kein Aufladestrom
mehr über den Widerstand R39 und die Diode D23 fließen kann. Dagegen wird jetzt die Diode D25 leitend, so daß dann über die
Widerstände R4-2, R4-1 und die stromleitende Kollektor-Emitter-Strecke
des Transistors T6 Entladestrom fließen kann. Die Spannung U am Speicherkondensator 0.6 sinkt dann exponentiell mit
der Zeitkonstanten TV ο (ungefähr 06 χ R42) gegen einen sehr
niedrigen Spannungsendwert ab, der durch die Spannungsteilerwiderstände
R40 und R41 bestimmt ist.
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Wenn im Zeitpunkt t3 der Koppelkondensator 08 sich genügend
weit aufgeladen hat, wird der Transistor T8 erneut stromleitend. Dann wird auch die Diode D26 leitend und bringt den Verbindungspunkt des Widerstandes R4-2 und der Diode D25 auf Pluspotential,
so daß auch die Diode D25 nunmehr sperrt. Hierdurch wird eine weitere Entladung des Speicherkondensators C6 verhindert. Bei
leitendem Transistor T8 leitet die Diode D27 und führt dem Speicherkondensator Ladestrom über den Widerstand R4-5 zu. Die
Spannung U am Speicherkondensator C6 wird jetzt mit einer Zeitkonstanten TV welche ungefähr dem Produkt aus der Kapazität
des Kondensators G6 und dem Wert des Widerstandes R4-5
entspricht, gegen einen Spannungsendwert streben, der durch das Verhältnis der Spannungsteilerwiderstände R43, R44- bestimmt
ist. Sobald die Spannung jedoch eine durch die Spannungsteilerwiderstände R46 und R4-7 festgelegte, in Fig. 6 mit U6 angedeutete
Spannungsschwelle erreicht, wird die Diode D28 stromleitend
und verhindert dann, daß weiterhin Strom über die Diode D27 auf den Speicherkondensator C6 fließen kann. Die Spannung U am '
Speicherkondensator C6 bleibt dann konstant. Erwünschtenfalls
kann der dargestellte Kurvenzug der Steuerspannung U fortgesetzt
werden, indem man weitere Schaltstufen hinzufügt, wie sie im ersten Ausführungsbeispiel in Fig. 1 von den Transistoren T3
und T4 und ihren zugehörigen Koppelkondensatoren C2 und C3 gebildet
werden.
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Claims (15)
1. ^Steuereinrichtung zum Betrieb der mindestens ein elektromagnetisches
Einspritzventil umfassenden Einspritzanlage einer Brennkraftmaschine mit einem einen Eingangstransi-
. stör und einen Ausgangstransistor enthaltenden, monostabi-■
len Hultivibrator zur Erzeugung von rechteckförmigen, die
Öffnungsdauer des Einspritzventils bestimmenden Schaltimpulsen, deren jeweilige Dauer durch eine Steuerspannung
drehzahlabhängig veränderbar ist, die eine im Takt der Schaltimpulse periodisch sich ändernde Kurvenform hat und
durch eine Steuerschalteinrichtung erzeugt wird, die wenigstens einen als Integrierglied wirkenden Speicherkondensator
enthält, dadurch gekennzeichnet, daß in der Steuerschalteinrichtung
für den Speicherkondensator (04, 05, 06)
mindestens zwei AusladeStromquellen von verschiedenem Innenwiderstand
vorgesehen sind, die dem Speicherkondensator nacheinander zugeschaltet werden, wobei vorzugsweise jeweils
die vorher wirksame' Aufladestromquelle beim Zuschalten
der nächsten Aufladestromquelle abgeschaltet wird. -
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Aufladestromquellen mit dem Speicherkondensator
durch je eine getrennte Diode (D2, D4, D7) verbunden ist.
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3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
mindestens eine in Entladungsrichtung gepolte Entladediode
(D1, D21, D25) vorgesehen ist, die zusammen mit der Emitter-Kollektor-Strecke eines Transistors (12, T6) einen
Entladungsstromkreis für den Speicherkondensator (C4 bzw.
C6) bildet.
4·. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet,
daß der Speicherkondensator (C4-, 06) über eine Begrenzerdiode
(D3) an einen Spannungsteiler (R9> RIO) angeschlossen
ist, mit welchem die am Speicherkondensator durch Aufladung
erreichbare Spannungswerte (U,, q, Up «) begrenzt
werden.
5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
die vom Spannungsteiler abgekehrte Elektrode der Begrenzerdiode (D3) mit der zweiten Elektrode einer mit ihrer ersten
Elektrode an den Speicherkondensator (C4-) angeschlossenen
Ladestromdiode (D2) und außerdem mit einem den Ladestrom
begrenzenden Widerstand (R8) verbunden ist, der an einen zweiten Spannungsteiler (R6, R?) angeschlossen ist, der
auf einen höheren Spannungswert als der erste Spannungsteiler (R9v RIO) eingestellt ist.
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6. Einrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß
die mit einer Elektrode an den Speicherkondensator (C4-) angeschlossene
Entladediode (D1) an den Verbindungspunkt zweier im Kollektorkreis des Entladetransistors (T2) angeordneter
Widerstände (R4, R5) angeschlossen ist, von denen einer (R5) die Entladungsgeschwindigkeit bestimmt.
7.. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß wenigstens eine der Aufladestromquellen
aus einer in Ladestromriehtung gepolten, mit dem Speicherkondensator
verbundenen Diode (D4, B7) und einem Lade-Transistor
(T3, T4·) besteht, der über einen als Zeitglied wirkenden
Koppelkondensator (02, CJ) steuerbar ist und an dessen
Kollektorkreis die Diode angeschlossen ist.
8. Einrichtung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß
im Kollektorkreis des Ladetransistors (T3» T4-) zvxei Serienwiderstände
(RIl, R12 bzw. R16, Rl?) angeordnet sind, an
deren Verbindungspunkt die Diode (D4 bzw. D7) über einen den Ladestrom begrenzenden Widerstand (Rl 3 bzw. R18) angeschlossen
ist.
9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch, gekennzeichnet, daß
an den Verbindungspunkt des begrenzenden Widerstandes (R15) ■
und der Diode (D4) mit ihrer gleichartigen Elektrode (Anode)
. eine weitere Diode (B$) angeschlossen ist, deren zweite
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Elektrode (Kathode) an den Abgriff eines Spannungsteilers B14, RI5) angeschlossen ist.
10. Einrichtung nach Anspruch 9j dadurch gekennzeichnet, daß
zwei Ladetransistoren (T$ und T4·) vorgesehen sind, von
denen der zweite Ladetransistor (T4) an seiner Basis mit
dem Kollektor des ersten Ladetransistors (T3) durch einen
als Zeitglied wirkenden Koppelkondensator (C3) verbunden ist.
11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß
der Koppelkondensator (C3) an den Verbindungspunkt einer an den Kollektor des ersten Ladetransistors (T3) angeschlossenen
Schaltdiode (D6) und eines Widerstandes (R19) angeschlossen ist, der zusammen mit dieser Schaltdiode
einen Parallelstromkreis zu den im Kollektorkreis des ersten Ladetransistors liegenden Serienwiderständen (RIl,
R12) bildet.
12. Einrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen dem Kollektor des ersten Ladetransistors
(T3) und der an den Speicherkondensator (C4) angeschlossenen,
zum zweiten Ladetransistor (T4) gehörenden
Diode (D7) eine Sperrdiode (D8) vorgesehen ist, wobei die verbundenen Elektroden beider Dioden gleichartige Elektroden,
insbesondere deren Anoden sind.
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13. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet,
daß der Speicherkondensator (04) im Baiskreis eines Emitter-Folger-Transistors (T5) liegt, der über einen·
Emitterwiderstand (42) an eine der Betriebsstromleitungen (30) und - vorzugsweise über einen weiteren Widerstand (43)—
an einen im Steuermultivibrator (12) befindlichen Schaltungspunkt (H) angeschlossen ist, dessen Potential das Ende der
" instabilen Betriebslage dieses Multivibrators und demzufolge
das Ende eines laufenden Schaltimpulses beeinflußt.
14. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, .dadurch gekennzeichnet,
daß zwei Speicherkondensatoren (04 und 05)
vorgesehen sind, welche über jeweils eine Entkopplungsdiode (DIl, DI3) miteinander so verbunden sind, daß jeweils
nur eine der von ihnen erreichten Speicherspannungen - vorzugsweise die jeweils positivere - als Steuerspannung (U )
wirksam wird.
15. Einrichtung nach den Ansprüchen 13 und 14, dadurch gekennzeichnet,
daß beide Speicherkondensatoren (04, 05) über
ihre Entkopplungsdioden (DIl, D13) mit der Basis des für beide gemeinsamen Emitter-Folger-Transistors (T5) verbunden
sind.
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Priority Applications (5)
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