DE2250628B2 - Schaltungsanordnung zur Steuerung von Kraftstoff-Einspritzventilen an einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Steuerung von Kraftstoff-Einspritzventilen an einer Brennkraftmaschine mit einem Kondensator, an wel-

•i(i chem eine Signalwellenform mit mehreren Pegeln erzeugt wird, indem von einer Stromversorgungseinrichtung der Kondensator auf eine bestimmte Spannung aufgeladen wird, mit einer Entladestufe, über welche der Kondensator selektiv entladen wird, mit einem Komparator, welcher mit dem Kondensator und mit den Kraftstoff-Einspritzventilen verbunden ist, mit einer Schalterstufe, welche mit der Stromversorgungseinrichtung und dem Kondensator verbunden ist, und mit einer Zeitsteuerstufe, welche mit der Schalterstufe

V) verbunden ist und zur Steuerung derjenigen Zeitpunkte dient, an denen die Pegel der Signalwcllenform jeweils verändert werden.

Derartige Schaltungsanordnungen sind aus dem älteren Patent 21 63 108 zu entnehmen. Bei dieser

Ti älteren Schaltungsanordnung besteht vor allem das Problem, daß die Schaltung praktisch nicht dazu in der Lage ist, die Spannungen an den Kondensatoren über größere Temperaturbereiche auf einem exakten Pegel zu halten. Dieses Problem wird zumindest zum Teil

w) durch eine Temperaturabhängigkeit der Basis-Emitter-Spannungen der Transistoren hervorgerufen.

Weiterhin ist bei der älteren Schaltung auch die Anzahl der Spannungspegel begrenzt, und zwar praktisch auf zwei verschiedenen Spannungspegel. Die

tv) Schaltung nach dem älteren Patent erzeugt temperaturabhängige Spannungspegel, welche dazu führen, daß Kraftstoff-Einspritzimpulse geliefert werden, deren Dauer nicht exakt steuerbar ist, so daß die Menge des

eingespritzten Kraftstoffes nicht mit der gewünschten Genauigkeit dimensioniert werden kann. Weiterhin v/ird durch die ältere Schallung nicht nur der Wirkungsgrad der Maschine herabgesetzt, sondern es bleibt auch die Abgasverunreinigung verhältnismäßig hoch.

Weiterhin ist es aus der DE-OS 19 44 878 grundsätzlich bekannt, an einem Kondensator eine Spannung mit einer Wellenform zu erzeugen, die eine Vielzahl von unterschiedlichen Spannungsniveaus hat, von denen wenigstens eines niedriger ist als das vorhergehende und von denen wenigstens eines höher ist als das vorhergehende Niveau. Bei dieser bekannten Anordnung wird die Drehzahl abhängig veränderbare Öffnungsdauer für das Einspritzventil von einem Unterdruck hinter der Drosselklappe abgeleitet, woraus sich ein erheblicher Nachteil für die Genauigkeit durch die Umwandlung der physikalischen Größe in eine elektrische Spannung ergibt. Dieser elektrischen Spannung wird eine sich zeitabhängig ändernde Sttaerspannung überlagert, deren Potentialverlauf durch eine Vielzahl von /?C-Zeitkonstanten bestimmt wird. Diese aus ÄC-Zeitlionstanten abgeleitete Steuerspannung ändert sich zwischen einzelnen Spannungsniveaus nach einer e-Funktion, was als nachteilig anzusehen ist. Noch empfindlicher ist jedoch der Nachteil, daß die Notwendigkeit besteht, flC-Zeitkonstanten zu verwenden, da die Kapazitäten der /?C-Glieder in einer Größe notwendig werden, welche die Verwirklichung der Steuerschaltung als integrierte Schaltung ausschließt. Dadurch ergeben sich im Hinblick auf die wirtschaftliche Herstellung eines Massenartikels erhebliche Nachteile.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Öffnungsdauer der Einspritzvenlile auch bei Brennkraftmaschinen, deren Drehzahlbereich in einem weiten Umfang verändert werden kann, mit besonders hoher Präzision zu steuern.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß ein Spannungsregler mit einem Differenzverstärker vorgesehen ist, welcher mit dem Kondensator verbunden ist, daß weiterhin eine Bezugsschaltung vorhanden ist, welche eine Mehrzahl von Bezugsspannungen liefert, die im wesentlichen den Spannungspegeln der Wellenform entsprechen, daß weiterhin eine Bezugsspannungs-Auswahlstufe vorhanden ist, welche zwischen der Bezugsschaltung und dem Spannungsregler angeordnet ist, um eine Auswahl zu treffen, welche Bezugsspannung dem Spannungsregler zuzuführen ist, daß der Spannungsregler die Spannung am Kondensator selektiv auf einem der Bezugspegel während ausgewählter Zeitperioden hält, daß der Spannungsregler die Entladestufe steuert, um den Kondensator von einem Spannungspegel während weiterer Zeitperioden linear auf einen anderen Spannungspegel zu entladen, wobei die Stromversorgungseinrichtung den Kondensator von einem Spannungspegel linear während eines noch weiteren Zeitintervalls auflädt, so daß eine Wellenform an dem Kondensator entsteht, welche eine Mehrzahl von exakten Spannungspegeln aufweist.

Vorteilhafte Weiterbildungen und bevorzugte Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Gemäß der Erfindung ist der wesentliche Vorteil erreichbar, daß die Spannungen an den Kondensatoren auch bei größeren Temperaturschwankungen exakt auf einem vorgegebenen Pegel gehalten werden können.

Weiterhin erweist sich bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung der Umstand als besonders vorteilhaft, daß eine Bezugsspannungs-Auswahlschaltung vorhanden ist, welche eine geeignete Auswahl trifft, welche Bezugsspannung dem Regler zuzuführen ist.

Durch die erfindungsgemäße Möglichkeil, eine größere Anzahl von Spannungspegeln zu verwenden, läßt sich die Drehzahl-Charakteristik einer Brennkraftmaschine mit höherer Genauigkeit annähern, so daß dadurch die Leistung der Maschine verbessert wird.

Die erfindungsgemäße Schaltung ist auch dazu in der Lage, die gewünschte Steuerung der Öffnungszeiten der Einspritzventile in einer von der Motordrehzahl unabhängigen Weise vorzunehmen.

Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert; in dieser zeigt

Fig. 1 die Wellenform, die von der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung erzeugt wird,

F i g. 2 ein Blockschaltbild der Schaltungsanordnung, und

Fig. 3 die Schaltungsanordnung nach Fig. 2 im einzelnen.

Die F i g. 1 zeigt eine Wellenform zur Steuerung der Zeit, während der die Einspritzventile in einem Brennstoff- Einspritzsystem geöffnet sind. Die gezeigte Wellenform stellt die Spannung an einem Kondensator dar. Die Einspritzventile sind zu Beginn einer Spannungsänderung offen, und die Spannungsänderung wird mit einer Spannung verglichen, die sich aus dem Ladedruck ergibt, um die Ventile im richtigen Zeitpunkt zu schließen.

Die Wellenform nach der Fig. 1 hat einen ersten konstanten Spannungsteil 10, innerhalb dem eine Spannung B 1 am Kondensator liegt, wobei dieser Teil nur z. B. 3 Millisekunden dauert. Am Ende dieser Periode, im Zeitpunkt G1 sinkt die Spannung am Kondensator während eines Abnahmeteils 12 auf einen niedrigeren Wert B 2, auf einen zweiten tieferen konstanten Spannungsteil 14. Dieser Spannungsteil 14 setzt sich fort bis zum Zeitpunkt C 2, der etwa 20 Millisekunden nach dem Startzeitpunkt liegen kann. In diesem Zeitpunkt beginnt ein Spannungsanstieg 16, der sich fortsetzt, bis die Spannung ß3 erreicht ist. Diese Spannung wird bis zum Zeitpunkt G 3 gehalten, um den dritten konstanten Spannungsteil 18 der Wellenform zu bilden. Der Zeitpunkt G 3 kann etwa 60 Millisekunden nach dem Startzeitpunkt liegen. Im Zeitpunkt G 3 beginnt ein zweiter Spannungsabfall 20. Dieser erstreckt sich über eine längere Periode und drückt die Spannung auf einen unteren Wert B 4, um den vierten konstanten Spannungsteil 22 zu schaffen.

Die beschriebenen und in F i g. 1 gezeigten Spannungswerte und die Zeitdauer sind unabhängig von der Drehzahl des Motors.

Bei dem Brennstoff-Einspritzsystem wird an einem besonderen Punkt der Drehung des Motors der Kondensator aufgeladen, um die gezeigte Wellenform zu erzeugen, und in einem weiteren Punkt der Motordrehung wird am Kondensator ein Spannungsanstieg 25 erzeugt. Dies kann in irgendeinem Zeitpunkt nach etwa 3 Millisekunden nach dem Beginn der Drehperiode erfolgen, abhängig von der Drehzahl des Motors. Der Spannungsanstieg 25 begi"nt kurz nach dem Zeitpunkt G 1, was z. B. bei sehr hohen Drehzahlen der Fall wäre. Ein zweiter gestrichelt dargestellter Spannungsanstieg 25a stellt den Betrieb bei einer Zwischendrehzahl dar, während der Spannungsanstieg

25b (strichpunktiert), der im Spannungsteil 22 der Wellenform beginnt, den Betrieb bei sehr geringer Drehzahl oder im Leerlauf darstellt. Der Punkt längs des Spannungsanstieges 25, in dem das Ventil schließt, hängt von dem Ladedruck ab, wobei diese Spannung nicht unter allen Bedingungen konstant bleibt. In dem Zeitpunkt, in dem der Spannungsanstieg 25 beginnt, ist der Schaltungsteil, der die Wellenform erzeugt, vom Kondensator getrennt. Wenn der Spannungsanstieg 25 im Spannungsteil 12 der Wellenform beginnt, wird der übrige Teil der Wellenform nicht erzeugt. Mit dem Beginn des Spannungsanstieges 25 wird am zweiten Kondensator eine neue Wellenform erzeugt, um dieselben Spannungen z'i den Zeitpunkten G 1, C 2 und G 3 zu erzeugen, wie unten erläutert wird.

In der Fig. 2 ist schematisch ein System zur Erzeugung der in der F i g. 1 gezeigten Wellenform an einem Kondensator 30 dargestellt. Es sind vier Spannungsteiler 31, 32, 33 und 34 zur Erzeugung der Spannungen Sl, S2, S3 und S4 gezeigt. Die alternierenden Perioden werden durch Schalter 26 und 27 getriggert, die ein Flip-Flop 28 steuern. Die Schalter können mit der Verteilerwelle des Motors gekoppelt sein, und sie können bei Null Grad und bei 180 Grad betätigt werden. Da die Verteilerwelle bei jeder vollen Umdrehung der Kurbelwelle sich um 180° dreht, führt die Kurbelwelle zwischen den Schaltoperationen eine volle Umdrehung aus. Die Drehung, die der Betätigung eines Schalters, z. B. 26 folgt, ist der Arbeitshub für einige Zylinder, und die Drehung, die der Betätigung des nächsten Schalters 27 folgt, ist der Ausstoßhub für diese Zylinder.

Zu Beginn der Periode des Ausstoß-Hubes wird der Kondensator 30 auf einen hohen Wert durch einen Strom aufgeladen, der von einer Stromquelle 52 über einen Schalter 50 angelegt wird und der während der vorhergehenden Periode den Spannungsanstieg 25 erzeugt hatte. Zu Beginn der Periode ist der Schalter 35 geschlossen, um den Entladekreis 36 mit dem Kondensator 30 zu verbinden, während der Schalter 50 geöffnet ist, um die Verbindung zur Stromquelle 52 zu unterbrechen. Ferner ist der Schalter 45 geschlossen, um eine Stromquelle 44 mit dem Kondensator 30 zu verbinden. Die Schalter 35, 45 und 50 werden durch das Flip-Flop 28 gesteuert. Der Kondensator 30 entlädt sich Zunächst (ud ucf CntläucSirorn gföucf ist als uci" Stfüttl von der Stromquelle 44), bis er die Spannung SI erreicht, wobei die Steuerung durch den Spannungsregler 38 erfolgt. Dieser Regler spricht zunächst auf den Spannungsteiler 31 an, um die Ladung am Kondensator 30 genau auf der Höhe B 1 zu halten, indem der Strom der Stromquelle 44 über den Entladekreis geshuntet wird, so daß ein Null Strom aus dem Kondensator gezogen werden kann.

Der Kondensator 30 wird auf dem Niveau G1 gehalten, bis die Zcitgeberschaltung an der Klemme G 1 umsteuert, die die Zeit Cl in der Fig. 1 darstellt. Im Zeitpunkt G 1 fällt die Steuerung der Spannung B 1 durch den Zeitgeberkreis 40 und den Regler 38 weg und geht über auf den Regler 42, der die Spannung S2 steuert. Der Entladckreis 36 wird ebenfalls durch den Regler 38 im Zeitpunkt G I aktiviert und er reduziert die Spannung am Kondensator 30, um den Spannungsabfall 12 zu erzeugen, bis die Spannung S2 erreicht ist. Der Kniladestrom ist dann durch Strom vom B2 Regler gesättigt, wodurch kein Strom mehr vom Kondensator gezogen werden kann. Die Spannung wird dann auf den konstanten Wert S 2 gehalten, der den Spannungsteil 14 der Wellenform bildet.

Die Spannung S 2 bleibt bis zum Zeitpunkt G 2, in welchem der Zeitgeberkreis 40 ein Potential auf den Regler 38 gibt, um diesen auf ß3-Betrieb zu schalten. Gleichzeitig wird der S2-Regler inaktiv, und der Entladekreis 36 zieht keinen Strom mehr vom Kondensator 30. Die Spannung am Kondensator 30 steigt aufgrund des Ladestroms von der Stromquelle 44, wodurch der Spannungsanstieg 16 entsteht, der sich fortsetzt, bis die Spannung S3 erreicht ist. Zu diesem Zeitpunkt schaltet der Regler 38 den Entladekreis 36 so, daß der von der Stromquelle 44 zugeführte Strom um den Kondensator 30 umgeleitet wird, der genau auf der konstanten Spannung S3 bis zum Zeitpunkt GZ gehalten wird.

Im Zeitpunkt Gi gibt die Zeitgeberschaltung 40 ein Potential auf den Schalter 45, um die Stromquelle 44 abzutrennen, so daß kein Strom mehr zum Kondensator 30 fließt. Dieses Steuerpotential wird auch an den Regler 46 gelegt, durch den der Entladekreis 36 geschaltet wird, um den Kondensator 30 zu entladen und den Spannungsabstieg 20 zu erzeugen. Dieser setzt sich fort, bis die Spannung auf die Höhe S4 gefallen ist, wobei in diesem Punkt der Regler 46 den Kondensator 30 genau auf dieser Höhe hält. Der Regler 46 steuert auch den Entladekreis 46, so daß kein Strom vom Kondensator 30 gezogen wird.

Der Kondensator 30 wird geladen, um abhängig von der Drehzahl des Motors während der Erzeugung der Wellenform einen Spannungsanstieg zu erzeugen. Das Flip-Flop 28 betätigt die Schalter 35 und 45 und gibt ein Rückstell-Signal an die Zeitsteuerstufe 40, wenn der Motor sich an einem Punkt befindet, in dem die Wellenform am Kondensator 30 eingeleitet wird und er betätigt in der nächsten Stellung des Motors den Schalter 50, um den Spannungsanstieg einzuleiten. Die Schalter 35 und 45 sind dabei geöffnet, und der Schalter 50 ist geschlossen, um die Stromquelle 52 mit dem Kondensator 30 zu verbinden, um an diesen einen Strom anzulegen, um den Spannungsanstieg 25 nach der F i g. 1 zu erzeugen. Dies kann in irgendeinem Punkt längs der Wellenform nach etwa 3 Millisekunden erfolgen. Die Spannung am Kondensator 30 kann an einen Komparator 55 gelegt werden, der diese Spannung mit einer anderen Spannung des Motors vergleicht, die an der Klciiiiiic 56 hegt, z. B. einer Spannung, die auf ilen Ladedruck bezogen ist. In der nächsten Position des Motors ändern alle Schalter ihre Stellung, um die Wellenform nach der F i g. I zu erzeugen.

Jedesmal dann, wenn der Schalter 26 oder 27 betätigt wird, wird die Zeitsteuerstufe 40 zurückgestellt, um eine neue Reihe von Zeitabschnitten Cl, G2 und G3 beginnen zu lassen. Der die Wellenform erzeugende Schaltkreis wird an einen anderen Kondensator geschaltet, und zwar in dem Zeitpunkt, in welchem die Arbeitsspannung an den Kondensator 30 gelegt wird. Die Regler beeinflussen daher die Spannung am Kondensator 30 während der Zeit nicht, in der die Stromquelle 52 mit dem Kondensator verbunden ist, um den Spannungsanstieg zu erzeugen.

Das Steuersystem für die Einspritz-Ventile ist in der Fig.3 dargestellt. Es umfaßt zwei Kondensatoren Cl und C2, an denen die in der F i g. I gezeigte Wellenform abwechselnd bei alternierenden Drehperioden des Motors entsteht. Am Ende einer Periode des Motors, während der eine Kondensator aufgeladen worden ist, um die Wellenform zu erzeugen, entsteht der Spannungsanstieg an diesem Kondensator, um die Zeit zu

steuern, während der die Hälfte der Einspritzventile offen sind. Während dieser Arbeitsperiode des einen Kondensators wird der zweite Kondensator geladen, so daß die in der Fig. 1 gezeigte Wellenform an ihm entsteht. Der Kondensator Ci ist mit 60, und der Kondensator C2 ist mit 62 bezeichnet. Es wird nun die Periode zur Erzeugung der Wellenform am Kondensator 60 beschrieben, wobei die Periode für den anderen Kondensator 62 dieselbe ist, außer, daß die Wellenform auf andere Zeitperioden fällt.

Die in der F i g. 3 gezeigten Schalter 64 und 65 können Reed-Schalter sein, die mit dem Motor gekoppelt sind und abwechselnd in den Drehpositionen von 0 Grad und 180 Grad der Verteilerwelle schalten (volle Umdrehungen der Kurbelwelle). Sie können kurzzeitige Kontakte schließen, und sie sind mit einem Flip-Flop 66 gekoppelt, das als Speicher dient, um zu registrieren, welcher Schalter zuletzt betätigt war. Das Flip-Flop 66 erzeugt ein Ausgangssignal, das seinen Wert während einer Umdrehung des Motors behält und einen anderen Wert während der folgenden Umdrehung annimmt. Das Flip-Flop 66 steuert eine Differenzschaltung 70, die wahlweise die Transistoren 72 und 73 leitend macht. Der Kollektor des Transistors 72 ist mit der Hochpotential-Seite des Kondensators 60 verbunden, und sein Emitter ist über einen eine Stromquelle bildenden Transistor 75 an das Bezugspotential gelegt. Der Transistor 73 ist in derselben Weise mit dem Kondensator 62 verbunden.

Für die Differenzschaltung 70 ist ein Bezugspotential vorgesehen durch einen Spannungsteiler, der Widerstände 67 und 68 und eine Diode 69 aufweist, die zwischen den Kollektor des Transistors 84 und Erde geschaltet sind. Die Spannung des Flip-Flops 66 wird gegen die von dem Spannungsteiler gelieferte Bezugsspannung angelegt, so daß die Differenzschaltung 70 schaltet, wenn die Größe des Ausganges des Flip-Flops 66 von einem Niveau zum anderen wechselt.

Der Transistor 84 ist in Form von drei Transistoren 84, 84a und 84b dargestellt, deren Emitter und deren Basen jeweils miteinander verbunden sind. Es kann effektiv ein einziger Transistor sein mit einer Basis und einem Emitier und einer Vielzahl von Kollektoren. Die Leitfähigkeit des Transistors 84 wird über den Transistor 79 durch den durch die Widerstände 67 und 68 fließenden Strom gesteuert.

Das Flip-Flop 66 ist ferner mit der Stromquelle 76 verbunden sowie mit der Stromquelle 81 und der Zeitsteuerstufe 80. Diese erzeugt drei Zeitperioden G 1, G 2 und G 3, die bei jedem Wechsel des Ausgangssignals des Flip-Flops 66 beginnen, entsprechend jeder Umschaltung der Schalter 64 und 65. Die Zeitperioden GI, G 2 und G3 sind unabhängig von dem Motorbetrieb und die Reihenfolge beginnt nach jeweils 180 Grad Drehung der Verteilerwelle.

Das Ausgangssignal des Flip-Flops 66, das mit der Stromquelle 76 verbunden ist, steuert den Spannungsanstieg 25 in der F i g. 1. Dieser beginnt bei jedem Wechsel des Ausgangssignals des Flip-Flops 66, und er wird alternativ an die beiden Kondensatoren 60 und 62 gelegt. Die Stromquelle 76 hat Schalteinrichtungen zum Steuern des Ausgangssignals, um abwechselnd den Strom zu dem mit dem Kondensator 60 verbundenen Leiter 77 und zu dem mit dem Kondensator 62 verbundenen Leiter 78 zu führen, abhängig vom Zustand des Flip-Flops 66. bo

Gleichzeitig wird die Diffcrcnzschaltung 70 betätigt, um eine Verbindung zum Kondensator 60 (oder zum Kondensator 62) herzustellen, wobei dieser Kondensator auf seine höchste Spannung aufgeladen ist, da er während der vorhergehenden Halbperiode aufgeladen wurde, um den Arbeits-Spannungsanstieg 25 zu erzeugen. In diesem Zeitpunkt wird die Stromquelle 81 angeschlossen, um dem Kondensator Strom zuzuführen, der mit dem Transistor 72 oder 73 verbunden ist, welcher leitend ist. Die Steuerung der Stromquelle 81 erfolgt ebenfalls durch das Flip-Flop 66. Wenn der Transistor 72 leitend ist, schließt er einen Kreis vom Kondensator 60 zum Kollektor der Transistoren 75 und 98, die parallel geschaltet sind. Die Transistoren 75 und 98 sind nie gleichzeitig leitend. Wenn entweder der Transistor 75 oder der Transistor 98 leitet, wird ein Weg für den Kondensator 60 an Masse gebildet.

Der Spannungsteiler mit den Widerständen 82 und 83, die zwischen der geregelten Spannung und Masse liegen, liefert die Spannung B1, auf die der Kondensator 60 anfangs aufgeladen wird. Diese Spannung macht den Transistor 85 leitend, worauf die Spannung an die Basis des Transistors 86 gelegt wird, der mit dem Transistor 87 einen Differenzverstärker bildet. Der Kondensator 60 ist über einen Transistor 89 mit dem Transistor 87 verbunden. Da der Kondensator 60 auf einer hohen Spannung ist, ist der Transistor 86 des Diffenzverstärkers voll leitend, um Strom vom Kollektor 90 des Transistors 84a zu liefern. Dieser Strom fließt hauptsächlich durch einen Leiter 91, um den Transistor 92 leitend zu machen. Ein Transistor 94, der in Reihe mit dem Transistor 86 an Masse geschaltet ist, wird durch den Strom durch eine Diode 95 gesteuert, die in Reihe mit dem Transistor 87 an Masse liegt. Da der Transistor 87 durch die Spannung vom Kondensator 60 abgeschaltet worden ist, fließt nur ein kleiner oder kein Strom durch die Diode 95, wodurch der Transistor 94 abgeschaltet wird, so daß der Strom vom Transistor 86 durch den Transistor 92 fließt. Der Transistor 92 macht den Transistor 98 stark leitend, um einen Weg zur Entladung des Kondensators 60 durch den Transistor 72 zu schaffen.

Der Kondensator 60 entlädt sich daher schnell. Wenn er die Spannung B1 erreicht hat, wird der Differenzverstärker, der aus den Transistoren 86 und 87 besteht, abgeglichen, um dadurch die Leitfähigkeit der Transistoren 92 und 98 zu reduzieren, um den Entladungsweg zu unterbrechen. Falls sich der Kondensator 60 auf eine Spannung unterhalb des Wertes öl entlädt, wird hierdurch der Transistor 87 des Differenzverstärkers leitend, worauf dieser die Diode 95 und den Transistor 94 leitend macht. Hierdurch wird die Ansteuerung der Basis des Transistors 92 beseitigt, der seinerseits die Leitfähigkeit des Transistors 98 beendet. Als Folge hiervon erhöht der Ladestrom, der von der Stromquelle 81 geliefert wird, die Spannung am Kondensator 60 auf das Potential B1. Der Regler, der den Differenzverstärker 86, 87 enthält, und der Spannungsteiler 82, 83 steuern somit in Verbindung mit der Stromquelle 81 die Spannung am Kondensator 60, um diese auf der Höhe B1 zu halten.

Im Zeitpunkt G 1 gibt die Zeitsteuerstufe 80 einen Strom von der Klemme G1 (F i g. 2) über eine Diode 99 an Masse. Dies führt dazu, daß der Transistor 100 einen Kollektorstrom derselben Stärke wie der von der G1-Klemme kommende führt. Hierdurch wird ein Transistor 101 eingeschaltet, der seinerseits einen Transistor 102 leitend macht. Der Transistor 102 bildet eine Stromquelle und hat drei Kollektoren 104,105 und 106. Der Kollektor 104 ist an die Basis des Transistors 101 geschaltet, um eine Rückkopplung zu schaffen, so

daß der Kollektorstrom des Transistors 100 annähernd derselbe ist wie der Strom im Kollektor 104. Ferner sind die Ströme in den Kollektoren 105 und 106 des Transistors 102 identisch mit dem im Kollektor 104. Der Kollektor 105 ist mit einer Zenerdiode 108 verbunden, die zwischen die Basis eines Transistors 110 und die Masse geschaltet ist. Wenn der Transistor 102 leitet, wird der Zenerdiode Strom zugeführt, wodurch der Transistor UO leitend gemacht wird. Dies führt zu einem Anstieg der an der Basis des Transistors 85 liegenden Spannung auf einen hohen Wert, so daß der Transistor 85 den Differenzverstärker 86,87 nicht mehr steuert. Hierdurch ist die Steuerung durch den B !-Spannungsteiler beendet.

Der Kollektor 106 des Transistors 102 ist mit dem Emitter eines Transistors 112 verbunden. Wenn der Transistor 102 im Zeitpunkt G1 leitend ist, wird hierdurch auch der Transistor 112 leitfähig. Die Basis des Transistors 112 ist mit einem Spannungsteiler verbunden, der Widerstände 113 und 114 aufweist, die zwischen der geregelten Spannung und der Masse liegen. Dieser Spannungsteiler erzeugt die Spannung B 2, die an die Basis des Transistors 112 gelegt ist. Der Emitter des Transistors 112 ist ebenfalls mit den Basen der Emitter-Folger-Transistoren 116 und 117 verbunden, die ihrerseits entsprechend mit den Kondensatoren 60 und 62 verbunden sind. In dem Kollektorkreis des Transistors 112 liegt eine Diode 118 in Reihe mit einem Widerstand 119. Die Spannung an der Diode 118 und am Widerstand 119 wird über einen Leiter 120 an die Basis eines Transistors 122 gelegt. Der Transistor 122 liegt in einem Kreis zur Steuerung des Transistors 75, der in Reihe mit dem Transistor 72 am Kondensator 60 liegt.

Der Kollektorstrom des Transistors 122, der durch das Verhältnis des Widerstandes 119 zum Widerstand 123 bestimmt ist, steuert die Leitfähigkeit eines Transistors 124, der ein PNP-Transistor ist und dessen Basis an den Emitter eines NPN-Transistors 125 geschaltet ist. Dieser Kollektorstrom muß größer sein als der Strom von Kollektor 109 des Transistors 84f>, um die Leitfähigkeit der Transistoren 124 und 125 zu gewährleisten. Ein Spannungsteiler, bestehend aus Widerständen 126, 127 und 128, legt ein geregeltes Potential an die Basis des Transistors 125, das eine Größe von etwa 3 Volt haben kann. Wenn der Transistor 122 leitend ist, liefert er einen Basisstrom zum Transistor 124, um diesen leitend zu machen, entsprechend dem Potential, das vom Transistor 125 an seine Basis gelegt wird. Der Transistor 124 schließt einen Kreis über einen Widerstand 129 und eine Diode 130, um ein Potential an der Diode 130 zu erzeugen, das an die Basis des Transistors 75 gelegt ist. Hierdurch wird der Transistor 75 auf Durchgang geschaltet, wodurch ein Entladeweg für den Kondensator 60 gebildet wird.

Die Stromstärke im Kollektor des Transistors 72 ist bestimmt durch die Spannung am Widerstand 129 und durch den Widerstandswert selbst. Die Spannung an diesem Widerstand ist im wesentlichen dieselbe wie die Spannung an der Basis des Transistors 125, da durch den Basis-Emitter-Spannungsabfall des Transistors 125 der Basis-Emitter-Spannungsabfall des Transistors 124 aufgehoben wird. Die Stärke des Entladestroms ist gleich der Stärke des Stroms von der Stromquelle 81, minus dem Strom im Kollektor des Transistors 72.

Der Kondensator 60 entlädt sich dann, wie durch den Spannungsabfall 12 in der Fig. 1 gezeigt ist, bis er die Spannung 52 erreicht, zu welchem Zeitpunkt der Transistor 117 leitend wird (bzw. der Transistor 116 beim Kondensator 62), um die Spannung auf der Höhe B2 zu halten. Dies tritt ein, da die Basis-Emitter-Spannung der Transistoren 112 und 117 unwirksam wird, und der Transistor 117 liefert den am Kondensator erforderlichen Strom, damit der Entladestrom des Kondensators auf Null zurückgehen kann. Falls der Kondensator 60 sich auf einen Wert unterhalb von ß2 entlädt, wird der Transistor 117 stärker leitend, um Strom von der Quelle B+ zu liefern und den Kondensator auf den Wert Ö2 zurückzubringen. Der Transistor 117 wirkt daher in Verbindung mit dem Transistor 112 und dem Spannungsteiler als Regler, der die Spannung am Kondensator 60 auf der Größe B 2 hält, wobei die Spannung auf diesem Wert, der in der Fig. 1 mit 14 bezeichnet ist, bis zu Zeitpunkt C 2 bleibt.

Im Zeitpunkt G 2 wird ein Strom von der Klemme G 2 (F i g. 2) des Zeitgeberkreises 80 an die Basis eines Transistors 135 gelegt. Der Transistor 135 leitet und macht einen Transistor 136 leitend, während ein Transistor 138 abgeschaltet wird. Der Transistor 138 ist normalerweise leitend, da er durch einen Strom von einem Kollektor des Transistors Mb, der zu einer Zenerdiode 139 fließt, gespeist wird. Diese Zenerdiode erzeugt eine Spannung, die an die Basis eines Transistors 138 gelegt wird, um diesen leitend zu machen und um die an der Basis eines Transistors 140 liegende Spannung auf einen hohen Wert zu steigern. Der Transistor 140 hat demzufolge normalerweise eine solche Spannung, daß er keinen Einfluß auf den

M Differenzverstärker 86, 87 hat, wenn der Transistor 110 nicht leitend ist. Wenn der Transistor 138 abgeschaltet ist, steuert ein Spannungsteiler, der aus Widerständen 142 und 143 gebildet ist, die zwischen der geregelten Spannung und Masse liegen, die an die Basis des

>5 Transistors 140 gelegte Spannung.

Die Spannung B3 vom Spannungsteiler 142, 143 an der Basis des Transistors 140 steuert nunmehr den Differenzverstärker 86, 87, der wiederum mit dem Kondensator 60 über den Transistor 89 verbunden ist

■tu (bzw. an den Kondensator 62 über den Transistor 88). Im Hinblick darauf, daß der Transistor 135 ebenfalls leitend ist, sättigt sein Kollektorstrom den Strom vom Kollektor 106 des Transistors 102 und zieht die Spannung am Emitter des Transistors 112 herab, so daß die Transistoren 112,117 und 116 nicht leitend sind. Das heißt, die Spannung B2 steuert nicht langer die Spannung am Kondensator 60. Ferner wird der durch die Diode 118 fließende Strom auf Null reduziert und demzufolge auch der Kollektorstrom des Transistors

122. Der Strom vom Kollektor 109 des Transistors Mb fließt nun durch die Diode 133, die eine Sperrspannung an dem Basis-Emitter-Übergang des Transistors 124 erzwingt. Hierdurch schaltet der Transistor 124 den Transistor 75 ab, wodurch der Strom durch den Kollektor des Transistors 72 beendet wird. Der durch die Diode 133 fließende Strom fließt über den Transistor 132 an Masse, so daß die Transistoren 131, 132 und die Diode 133 die Spannung an der Basis des Transistors 124 auf drei Basis-Emitter-Spannungsabfälle über der

bo Spannung an der Verbindungsstelle der Widerstände 127 und 128 festlegen. Hierdurch wird die Sättigung des Kollektors 109 verhindert, was nachteilige Auswirkungen auf die übrige Schaltung haben könnte.
In Abwesenheit des Koliektorstromes vom Transistor 72 liefert die Stromquelle 81 einen Strom an den Kondensator 60 (oder 62), um diesen vom Zeitpunkt G 2 an aufzuladen, Um den Spannungsanstieg 16 der Wellenform nach der F i g. I zu erzeugen. Die

Stromquelle 81 ist ebenfalls mit dem Flip-Flop 66 verbunden, so daß sie nur dem Kondensator 60 einen Strom zuführt, an dem die Wellenform erzeugt wird. Die Stromquelle 81 kann in bekannter Weise eingestellt sein, um den Kondensator 60 aufzuladen, um die gewünschte s Steigung des Teiles 16 der Wellenform zu erhalten. Die Stromquelle 81 sct^t ihre Tätigkeit fort während der Pdriode vom Beginn der Erzeugung der Wellenform bis zum Zeitpunkt C 3, und sie wird in diesem Zeitpunkt durch Verbindung mit dem Ausgang G 3 der Zeitsteuer- in stufe 80 abgeschaltet.

Wenn die Spannung am Kondensator 60 den Wert S3 erreicht hat, ist der Differenzverstärker 86, 87 abgeglichen. Da die Spannung am Kondensator 60 dazu neigt, über die Höhe B 3 anzusteigen, wird der r; Transistor 86 auf Durchgang geschaltet, um über den Leiter 91 einen Strom an den Transistor 92 anzulegen, der den Transistor 98 einschaltet. Hierdurch wird ein Weg gebildet, um den von der Stromquelle 81 an den Kondensator 60 geführten Strom über die Transistoren 72 und 98 zu shunlen. Obwohl die Stromquelle 81 dem Kondensator 60 weiterhin Strom zuführt, über die gesamte Periode von C 2 bis C 3, wird, wenn die Spannung ß3 am Kondensator 60 erreicht ist, der Stromweg durch die Transistoren 72 und 98 ergänzt, durch die der Ladestrom fließen kann, so daß der Kondensator 60 auf der Spannung B 3 bleibt und keinen Ladestrom mehr erhält. Hierdurch wird die konstante Spannung 18 der Wellenform nach der Fig. 1 erzeugt. Der Regler, der den Differenzverstärker 86, 87 und den Spannungsteiler 142, 143 enthält, steuert die Spannung am Kondensator 60, um diese genau auf der gewünschten Höhe S3 zu halten.

Die Spannung am Kondensator 60 bleibt auf der Höhe S3 bis zum Zeitpunkt G3. In diesem Zeitpunkt r> legt die Zeitsteuerstufe 80 die Klemme G 3 an Masse, die mit der Stromquelle 81 verbunden ist, um diese unwirksam zu machen, so daß sie keinen Strom mehr an den Kondensator 60 liefert. Der Massenanschluß der Klemme G 3 vervollständigt ferner einen Weg über die Diode 145 zum Kollektor 146 des Transistors 84a. Der durch die Diode 145 fließende Strom lenkt Strom von dem durch die Diode 147 führenden Weg zur Basis des Transistors 148 um, wodurch der Transistor 148 abgeschaltet wird. Der Umstand, daß der Transistor 148 ·τ> vor dem Zeitpunkt G 3 leitend war, hat die Transistoren 150, 154 und 155 abgeschaltet gehalten. Dies gewährleistet, daß die Spannung Ö4, die durch die Widerstände 151 und 152, die zwischen der geregelten Spannung und Masse liegen, erzeugt wird, die Spannung am Kondensa- w tor 60 (oder 62) nicht steuert. Wenn nun der Transistor 148 abschaltet, werden die Transistoren 150 und 154 (bzw. 155 beim Kondensator 62) leitend gemacht und legen die Spannung B4 vom Spannungsteiler 151, 152 an den Kondensator 60.

Wenn der Transistor 148 leitend ist, erzeugt er ferner eine Spannung an der Diode 156 und dem Widerstand 157, die zwischen dem Emitter des Transistors 148 und Masse liegen. Die Spannung wird über einen Leiter 158 an die Basis eines Transistors 160 gelegt, wodurch der Transistor 160 leitfähig gehalten wird. Hierdurch wird ein Spannungsabfall an einem Widerstand 163 erzeugt, wodurch eine Sperrspannung an dem Emilter-Basis-Übergang des Transistors 162 gelegt wird, wodurch dieser gesperrt wird. Wenn nun im Zeitpunkt G 3 der Transistor 148 abgeschaltet wird, wird das positive Potential von der Basis des Transistors 160 getrennt, so daß dieser abschaltet. Hierdurch wird die an den Emitter des Transistors 162 gelegte Klemmschaltung beseitigt, der über einen Widerstand 163 an die geregelte Spannung angeschlossen ist. Die Basis des Transistors 162 ist mit dem Emitter des Transistors 164 verbunden, dessen Basis mit dem Spannungsteiler verbunden ist, do·· aus den Widerständen 126, 127 und 128 besteht. Die Basis des Transistors 162 ist ferner mit dem Kollektor eines Transistors 165 verbunden, dessen Basis über die Diode 69 mit dem Spannungsteiler 67, 68 und dem Transistor 84 verbunden ist. Der Transistor 165 liefert einen Basisstrom für den Transistor 162, wodurch die Transistoren 162 und 164 leitfähig gemacht werden, und die Basis des Transistors 162 wird auf dem Potential gehalten, das vom Transistor 164, der mit dem Spannungsteiler verbunden ist, an sie angelegt wird. Wegen der Beseitigung der Spannung am Basis-Emitter-Übergang der Transistoren 164 und 165 ist die Spannung am Emitter des Transistors 162 diesselbe wie die Spannung an der Basis des Transistors 164. Diese Spannung und die Größe des Widerstandes 163 bestimmen die Stärke der Leitfähigkeit des Transistors 162.

Da der Transistor 162 leitend ist, fließt ein Strom durch die Diode 130, wodurch der Transistor 75 eingeschaltet wird, um den Weg durch den Transistor 72 zu vervollständigen, wie es oben beschrieben wurde. Im Zeitpunkt G 3 entlädt sich daher der Kondensator 60 über die Transistoren 72 und 75 auf, bis seine Spannung den Wert B 4 erreicht. Fällt die Spannung des Kondensators 60 unter die Spannung Ö4 ab, so wird der Transistor 154 leitend, um den Kondensator 60 Strom zuzuführen, bis die Spannung Ö4 erreicht ist. Der Transistor 154 liefert im wesentlichen den Strom, der vom Kollektor des Transistors 72 benötigt wird, so daß dieser Kollektor keinen Strom vom Kondensator 60 zieht. Die Transistoren 150 und 154 und der Spannungsteiler 152,151 wirken somit als Regler, der die Spannung am Kondensator 60 auf dem Wert BΛ hält, und zwar während des Spannungsteils 22 der Wellenform nach der Ki g. 1.

Die Stromquelle 76 wird eingeschaltet, um einen geregelten Strom entweder an den Leiter 77 oder an den Leiter 78 zu legen, abhängig von der Stellung des Flip-Flops 66. Wenn sich daher der Ausgang des Flip-Flops ändert, wird der Kondensator 60, an dem die Wellenform erzeugt worden ist, von der Schaltung, die die Wellenform erzeugt, getrennt, da der Transistor 72 durch die Differenzschaltung 70 gesperrt wird. In derselben Zeit wird durch die Stromquelle 76 die Arbeitsspannung an diesem Kondensator aufgebaut.

Während der Zeit, in der die Arbeitsspannung am Kondensator 60 entsteht, entwickelt sich die Wellenform nach der Fig. 1 am Kondensator62. Der Ablauf ist derselbe wie vorstehend beschrieben, außer, daß die Transistoren 88, 116 und 155, die mit dem Kondensator 62 verbunden sind, nunmehr die Spannung an diesem Kondensator regeln, während die Transistoren 89, 117 und 154 nicht in Betrieb sind. Die Transistoren 88, 116 und 155 waren unwirksam, als die Wellenform am Kondensator 60 erzeugt worden ist, weil die Spannung am Kondensator 62 auf die hohe Spannung 25 angestiegen war, wie in der F i g. 1 gezeigt ist. Hierdurch erhalten alle Basis-Emitter-Übergängc dieser Transistoren eine Sperr-Vorspannung, wodurch sie gesperrt werden. Außerdem erfolgt die Entladung am Kondensator 62 durch den Transistor 73 und entweder durch den Transistor 75 oder den Transistor 98, abhängig von der erzeugten Wellenform. Die Stromquelle 81 ist angc-

schlossen, um dem Kondensator 62 anstatt dem Kondensator 60 Strom zuzuführen, um den Spannungsanstieg 16 der Wellenform zu erzeugen.

Die oben beschriebene Schaltung ermöglicht die Erzeugung einer Spannungswellenform mit äußerst hoher Genauigkeit, die über einen Temperaturbereich von etwa —46 bis +60°C innerhalb von etwa 1% liegt. Dies ist möglich, indem verschiedene Transistoren, z. B. die Transistoren 86 und 87 des Differenzverstärkers im wesentlichen identisch ausgebildet sind, was durch Konstruktion der Schaltung als integrierte Schaltung auf einem Halbleiter-Plättchen erreichbar ist. Ferner hängen während des Betriebes der Schaltung die Spannungen nicht von einer Kondensatorladung ab, da die Spannung ständig durch Bezugsspannungen gesteuert werden, die durch die Spannungsteiler erzeugt werden und weil die Regler-Schaltungen die Spannungen an den Kondensatoren auf den gewünschten Werten halten.

Die obige Schaltung bildet in der Ausführung als integrierte Schaltung auf einem Halbleiter-Plältchen eine kompakte und billige Einheit. Die Spannungsteiler können außerhalb des Plättchens angeordnet sein, se daß die Spannungsniveaus nach Wunsch unabhängig eingestellt werden können. Die Widerstände 126 und 163 können ebenfalls außerhalb des Plättchens angeordnet sein, wodurch die Spannungsteile 12 und 20 nach dei F i g. 1 ebenfalls bestimmt werden können. Für die Stromquellen 81 und 76 können äußere Komponenter vorgesehen werden, um eine vollständige Einstellung von jedem Teil der Wellenform zu ermöglichen einschließlich der Spannungsniveaus B, der Neigung dei Spannungszunahmen und der Spannungsabnahmen, unc der Knickpunkte Gl, G 2 und C 3. Auch wenn diese Komponenten außerhalb des Plättchens angeordne werden, kann trotzdem eine integrierte Schaltung verwendet werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Steuerung von Kraftstoff-Einspritzventilen an einer Brennkraftmaschine mit einem Kondensator, an welchem eine Signalwellenform mit mehreren Pegeln erzeugt wird, indem von einer Stromversorgungseinrichtung der Kondensator auf eine bestimmte Spannung aufgeladen wird, mit einer Entladestufe, über welche der Kondensator selektiv entladen wird, mit einem Komparator, welcher mit dem Kondensator und mit den Kraftstoff-Einspritzventilen verbunden hl, mit einer Schalterstufe, welche mit der Stromversorgungseinrichtung und dem Kondensator verbunden ist, und mit einer Zeitsteuerstufe, welche mit der Schalterstufe verbunden ist und zur Steuerung derjenigen Zeitpunkte dient, an denen die Pegel der Signalwellenfoim jeweils verändert werden, dadurch gekennzeichnet, daß ein Spannungsregler (38,42,46) mit einem Differenzverstärker (86, 87) vorgesehen ist, welcher mit dem Kondensator (60, 62) verbunden ist, daß weiterhin eine Bezugsschaltung (82,83 und 142,143) vorhanden ist, welche eine Mehrzahl von Bezugsspannungen liefert, die im wesentlichen den Spannungspegeln der Wellenform entsprechen, daß weiterhin eine Bezugsspannungs-Auswahlstufe (85, 140) vorhanden ist, welche zwischen der Bezugsschaltung und dem Spannungsregler (38,42,46) angeordnet ist, um eine Auswahl zu treffen, welche Bezugsspannung dem Spannungsregler (38, 42, 46) zuzuführen ist, daß der Spannungsregler die Spannung am Kondensator (60, 62) selektiv auf einem der Bezugspegel während ausgewählter Zeitperioden hält, daß der Spannungsregler (38, 42, 46) die Entladestufe (92, 98) steuert, um den Kondensator (60,62) von einem Spannungspegel während weiterer Zeitperioden linear auf einen anderen Spannungspegel zu entladen, wobei die Stromversorgungseinrichtung {81) den Kondensator (60, 62) von einem Spannungspegel linear während eines noch weiteren Zeitintervalls auflädt, so daß eine Wellenform an dem Kondensator (60, 62) entsteht, welche eine Mehrzahl von exakten Spannungspegeln aufweist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitsteuerstufe (80) mit dem Spannungsregler (38, 42, 46) verbunden ist, um vorgegebene Bestandteile desselben in einer vorgegebenen zeitlichen Beziehung aktiv werden zu lassen.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungsregler (38, 42, 46) die Spannung an dem Kondensator (30) in Reaktion auf einen ersten Bezugspegel auf einem ersten Spannungspegel (B\) hält und daß die Zeitsteuerstufe (80) danach dem Spannungsregler (38, 42, 46) ein Steuerpotential zuführt, um den Regler zu veranlassen, daß er auf eine andere Bezugsspannung (Bi) anspricht und die Spannung an dem Kondensator (30) auf einen anderen Pegel bringt.

4. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungsregler (38,42,46) weiterhin eine Emitterfolgerstufe (112) aufweist, welche zwischen der Bezugsschaltung (113, 114) und dem Kondensator (60,62) angeordnet ist und auf die Spannung an dem Kondensator anspricht, daß die Zeitsteuerstufe (80)

den Spannungsregler derart steuert, daß die Emittererfolgerschaltung (112) auf ein bestimmtes Bezugspotential (Bi) anspricht und die Entladestufe derart betätigt, daß der Kondensator entladen wird, so daß seine Spannung auf den bestimmten Bezugspegel (B2) absinkt, wobei die Emitterfolgerschaltung (112) so arbeitet, daß die Spannung an dem Kondensator (60,62) auf dem bestimmten Bezugspegel (B2) gehalten ist

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schalterstufe (72, 73) vorgesehen ist, um den Spannungsregler, die Entladestufe und die Stromversorgungseinrichtung selektiv mit einem ersten Kondensator (60) zu verbinden, damit dieser während eines ersten Zyklus die Spannungswellenform liefert, bzw. mit einem zweiten Kondensator (62), damit dieser während eines zweiten Zyklus die Spannungswellenform liefert.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Spannungsquelle (76) vorgesehen ist, welche einen ansteigenden Strom liefert, daß weiterhin eine Schaltung vorhanden ist, welche dazu dient, in selektiver Weise die Stromquelle (76) mit dem ersten bzw. dem zweiten Kondensator (60 bzw. 62) zu verbinden, damit an dem ersten Kondensator während des zweiten Zyklus der Spannungswellenform eine ansteigende Spannung überlagert wird und damit der Spannungswellenform an dem zweiten Kondensator (62) während eines dritten Zyklus eine ansteigende Spannung überlagert wird.