DE2558114C3

DE2558114C3 - Schaltungsanordnung für Brennkraftmaschinen zur Gewinnung eines ungestörten Rechteck-Steuersignales, insbesondere für die Verwendung in einer elektrisch gesteuerten Benzin-Einspritzanlage

Info

Publication number: DE2558114C3
Application number: DE2558114A
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz Dipl.-Ing. 7250 Leonberg Adler; Ulrich Dipl.-Ing. 7143 Vaihingen Drews; Heinz 7302 Nellingen Kammerer; Heinz Moeller; Peter Dipl.-Ing. Werner
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1975-12-23
Filing date: 1975-12-23
Publication date: 1980-10-02
Also published as: DE2558114B2; FR2336724B3; BR7608621A; JPS5279857A; FR2336724A1; US4088927A; DE2558114A1; IT1065750B; JPS61126625U

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Schaltungsanordnung für Brennkraftmaschinen zur Gewinnung eines ungestörten Rechteck-Steuersignals nach der Gattung des Hauptanspruchs. Bekannt (DE-OS 1 537328) ist eine Schaltungsanordnung, bei der ausgehend von einem Unterbrechersignal eine monostabile Kippstufe getriggert wird und deren Ausgangssignal die Aufladung eines Kondensators bestimmt. Abhängig vom Ladezustand dieses Kondensators wird über ein weiteres Integrierglied die Kondensatorentladung beeinflußt. Ein mit dem Kondensator mittelbar gekuppelter Schwellwertschalter gibt ein von bestimmten Störungssignalen befreites Ausgangssignal ab.

Die bekannte Schaltungsanordnung weist vor allem dann gravierende Nachteile auf. wenn an ihrem Eingang langwellige Einschwingsignale auftreten. Darüber hinaus reagiert die bekannte Schaltungsanordnung auch auf jeden kurzzeitigen L'törimpuls, sofern er nur die Triggerschwelle des eingangsseitigen monostabilen Multivibrators überschreitet.

Aufgabe der Erfindung ist es. eine Schaltungsanordnung zu schaffen, der;n Ausgangssignal von Störsignalen nicht beeinflußt wird.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung für Brennkraftmaschinen zur Gewinnung eines ungestörten Rechteck-Steuersignals hat demgegenüber den Vorteil, daß auch äußerst kurzzeitige Störimpulse keinen Wechsel im Ausgangssignal der Schaltungsanordnung bewirken und eine einmal erfolgte Auslösung des Schwellwertschalters so lange bestehen bleibt, bis mindestens für eine definierte Zeitspannung kein Eingangs- bzw. Störsignal auftritt.
,-■ Durch die in den Unteranspriichen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Häüptansprüch angegebenen Schaltungsanordnung mögliche Besonders vorteilhaft ist, wenn mit dem Schwellwertschalter eine Verriegelungsstufe in Verbindung steht, die am Ende des Rechteck-Steuersignals den Eingang des Schwellwertschalters auf ein definiertes Spannungspotential legt und die erst wieder mit Beginn des nächsten Unterbrechersignals abhängig von einem Signal des Ver-■> zögerungskreises lösbar ist.

Zeichnung und Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Bein Schreibung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung in ihrem Blockschaltbild,

Fig. 2 in ihrem ausführlichen Schaltbild, und
Fig. 3 ein Schaubild für verschiedene in der Anis Ordnung 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 n^her dargestellten Zündanlage einer Brennkraftmascivne angeschlossen ist. Die Eingangsstufe gehört zu einem Impulsformer 13, an dessen Ausgang die störungsfreien, von der Zündanlage abgeleiteten Rechteck-Steuersignale U_A 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-Steuermultivibrator 16 angeschlossen, der einen nicht dargestellten Meßkondensator enthält, welcher J5 über die Dauer φ der von dem 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 wirH eine Leistungsstufe 17 eingeschaltet, welche über vier Einzelleitungen 18 an jedes von vier nicht dargestellten elektromagnetischen Einspritzventilen so lange einen Öffnungsstrom liefert, bis die Spannung andern Meßkondensator des Steuermultivibrators 16 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 Meßkondensators im Steuermultivibratoi' 16 vorgesehene Ladezeit t darf durch in der Zündanlage infolge von Störschwmguiigen und Prellvorgängen auftretende Störungen nicht beeinflußt werden. Um dies zu erreichen, ist 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 13. Die Verriegelungsstufe 22 liegt mit einem ihrer beiden Eingänge am Schwellwertschalter 21 und mit ihrem zweiten Eingang am Verzögerungskreisj2O,3aüf \yelchen sie mit ihren/ Ausgang einwirkt. Vom Ausgang des Schwellwertschalters 21 führt außerdem eine Rückführleitung zur Eingangsstüfe 11.

Im einzelnen ist der Impulsformer 13 gemäß dem ausführlichen Schaltbild nach Fig, 2 in monolithischer

Teermik folgendermaßen aufgebaut!

Die Eingangsstufe besteht aus einer voii den Transistoren 71, Tl, 74, TS Und einer Diode Dl gebildeten Schutzschaltung und einem dreistufigen, von den Transistoren 76. 78 und 79 gebildeten Verstärker, der über die Rückführungsleiturig 24 mit den beiden Emitterwiderständen /?24 und R2S des zum Schwellwertschalter gehörenden Ausgangstransistors 722 verbunden ist. Die Basis des Eingangstransistörs 76 dieses Verstärkers liegt an einem aus den Widerständen! Rh RIi Λ3 und der Basis-Emitter-Strecke des Transistors 710 gebildeten Spannungsteiler. Durch den zwischen dem Verbindungspunkt der Widerstände Rl und /?3 und der gemeinsamen Masseleitung 25 liegenden Transistor 77 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 nicht nur 6 V erreicht, wie dies bei einem an den Zündunterbrecher Z angeschlossenen Schalttransistor bei einer Transistorspulenzündeinrichtung der Fall ist, sondern auch dann, wenn die Primärspannung bei einer unmittelbar durch den Zündunterbrecher gesteuerten Spulenzündanlage bis zu 600 V erreicht. Da der Transistor 76 den bei derart hohen Eingangsspannungen auftretenden Strom von ca. 60 mA nicht schalten kann und da außerdem die zulässige Kollektor-Emitter-Spannung nicht überschritten werden darf, weist der Transistor 76 einen zweiten Kollektor Kl auf, welcher die Transistoren 75 und 74 ansteuert und dabei so viel Strom ableitet, daß der Verbindungspunkt 12 festgehalten und der Transistor 78 nicht mit einem zu hohen Basisstrom beaufschlagt wird. Die Fläche des ersten Kollektors Kl ist fünfmal größer als die Fläche des zweiten Kollektors Kl des Transistors 76. Demzufolge werden ⁵/_A des Kollektorstromes zur Ansteuerung des Transistors 78 und nur V₆ zur Ansteuerung der Transistoren 75 und 74 verwendet. Die von den Transistoren 75 und 74 gebildete Sromableitstrecke wirkt jedoch nur bei den obengenannten hohen Eingangsspannungen

π ι: j: ιr:ii:li: :j: i:

ι : j:_ a ι r: ii:_

*ji uiv rliiupiCiiiiipilim

7 pp g g

Wenn negative Spannungen am Verbindungspunkt 12 auftreten, werden die beiden Transistoren 71 und 72 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.

Verzögerungsstufe 20 und Schwellwertschalter 21

Im Rahezustand sei der Unterbrecher Z geschlossen, die Spannung U_B gemäß dem zweiten Kurvenzug in Fig. 3 U_B = 0 sowie der Transistor 711 durch den gesperrten Ausgangstransistor 722 des Impuisforrners über den Transistor 710 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 73, 714 und 715 konstant gehaltenen Potential der Plusleitung 26. Der zum Schwellwertschalter gehörende Eingangstransistor 719 ist dann stromleitend und hält den Transistor 20 sowie die beiden Transistoren 721 und 722 gesperrt.

Sobald die Spannung U_B am Verbindungspunkt 12 positive Werte erreicht, wird über die Transistoren 76 und 78 der Transistor 79 gesperrt und der Transistor 712 demzufolge leitend. Der aufgeladene Kondensator C entlädt sich mit einer Zeitkonstante f = 20 (is über die Transistoren 713 Und 712- sowie den Widerstand Λ12. Sobald im weiteren Verlauf des Entladevorgangs die von den beiden Widerständen Λ17 und R19 bestimmte Triggerschweite des Schwellwertschajters 21 unterschritten wird, kippt der Schwellwertschalter, wobei seine Transistoren 720, 721 urid 722 strörnteitehd werden, Gleichzeitig wird über die Riickkopplüngsleitung24, den Transistor 77 und den Transistor 710 auch der Transistor 711 lei-

iö tend, der dann parallel zu den Transistoren 713 und 712 einen zweiten Eritlädekreis bildet, dessen Zeitkonstante τ 2 = I us beträgt. Dieser schnelle En ladekreis 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 U₀ unter 2 V abfällt, wird der Transistor 79 leitend, und die beiden Entladetransistoren 711

2ö und 712 werden beide gesperrt. Dann kann sich der kondensator C über den Ladewiderstand RL aufladen, bis seine Spannung U^ nach Ablauf einer Ladezeit l. von etwa 0,8 ms die dann durch die Widerstände RIl und R19 festgelegte Rückschaltschwelle erreicht, was zur Folge hat, daß der seither gesperrte Transistor 719 erneut stromleitend wird.

Wenn innerhalb der in der geschilderten Weise auf ι, = 0,8 ms begrenzten monostabilen Standzeit infolge von Prallem d :s Unterbrechers Z kurze positive

jo Impulse der in Fig. 3 bei 28 angedeuteten Art während der Schließzeit des Unterbrechers auftreten, die langer als 4 us dauern, so werden die Transistoren 711 und 712 kurzzeitig wieder leitend, wodurch der Kondensator C mit einer Zeitkonstanten von 4 us entlass den wird. Auf diese Weise wird erreicht, daß die monostabile Standzeit von jedem Preliimpuls 28 von neuem in Gang gesetzt wird, was zur Folge hat, daß der Schwellwertschalter 21 erst dann umkippt, wenn vorher der Unterbrecher Z mindestens 0,8 ms lang ununterbrochen geschlossen war. Auf diese Weise wird erreicht, daß Preller den Ausgangsimpuls U_A

nicht beeinflussen können.
\r_n„..:„„_rti..„„,.«.*,.ff_n ii

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 73, 714, 715) konstant gehaltenen Wertes bleibt. Wird jedoch dieser zu stabilisierende Wert unterschritten, so besteht die Möglichkeit, daß die aus dem ohmschen Spannungsteiler durch die Widerstände R n/R 19 gebildete Triggerschwelle 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 ς niederohmig über den Transistor 716 mit Hilfe des an den Transistor 721 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 712 leitend. Zusammen mit diesem wird auch der Transistor 718 leitend, der die

Transistoren Τΐ6/ΓΪ7 sperrt und so die Verriegelung aufhebt-

Durch die geschilderten Maßnahmen wird sichergestellt, daß am Ausgang der impuisförrhdrstufe, nämlich am Emitter des Transistors T22* zünduhgssyhchrönes stöfffeie Rechteckimpülse V_A abgenommen und für die oben geschilderte Steuerung von drehzahtaynchronen und sich über eitlen festgelegten prehwitikei der Kurbelsyelle erstreckenden Vorgängen verwendet werden können.

Zusammenfassung

Es wird zur Gewinnung eines ungestörten Rechteck-Steuersignals eine Schaltungsanordnung für Brennkraftmaschinen vorgeschlagen, wobei die Schaltungsanordnung eine Eingangsstufe; eine Verzögefungsstufes einen Schweflwertschalter sowie eine Verriegelungssfufe umfaßt. Ferner sind zwei unterschiedlich schnelle Ehtiadekreise für einen Kondensator vorgesehen; Während der langsame Entlade-

ί kreis zu Beginn eines Eingangssignal!; wirksam wird, sorgt der schnelle Entladekfeis erst im Anschluß an das Auftreten des Schwellwertausgangssignais für eine weitergehende Und rasche Entladung des Kondensators. Zweck dieses Teils der Schaltungsanordnung ist

ίο es, daß kurzzeitige Störsignale mit unter Umständen hohen Spannungswerten nicht zum Tragen kommen. Eine Rückschaltschwelle des Schwellwertschalter soll erst dann erreicht werden, wenn das Eingangssignal von einem Unterbrecher mindestens 0,6 bis 1,0 MiIIi-Sekunden beendet war.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung für Brennkraftmaschinen zur Gewinnung eines ungestörten Rechteck- ' Steuersignals, insbesondere für die Verwendung in einer elektrisch gesteuerten Benzin-Einspritzanlage, und zur Ableitung desselben von einem störungsbehafteten Unterbrechersignal, wobei der in Abhängigkeit von der Drehzahl einer Maschi- m nenwelle gesteuerte Unterbrecher in Reihe zur Primärwicklung der Zündspule der Brennkraftmaschine angeordnet ist, mit einer Eingangsstufe sowie einer Verzögerungsstufe mit einem Lade-Kondensator und einem an diesen angeschlosse- ü nen Schwellwertschalter, dadurch gekennzeichnet, daß zum einen der zusammen mit dem Schwellwertschalter (21) in der Impulsformerstufe (13) angeordneten Verzögerungsstufe (20) eingangsseitig eine ebenfalls zur Impulsformel stufe (13) gehcii--nde, mit dem Ausgang des Schwellwertschalters (21) rückgekoppelte Eingangsstufe (11) zugeordnet ist, daß zum anderen die Impulsformerstufe (13) mit der Abgabe des Rechteck-Steuersignals (UA) beginnt, wenn beim Auftreten des Unterbrechersignals durch Entladung des Kondensators (C) über einen langsamen Entladekreis (712, 713) dessen Spannung (UC) die Schaltschwelle des Schwellwertschalters (21) unterschreitet und die Abgabe des Rechteck-Steuer- jo Signals (UA) beendet, wenn nach dem Ende des UnterbrechTr.ignals durch Aufladung des Kondensators (C) dessen Spannung (UC) die Rückschaltschwelle des Schwulwertschalters (21) Überschreitet, wobei die Rückschaltschwelle und » der Kondensatorladestrom so eingestellt ist, daß die Kondensatorspannung (UC) erst dann die Rückschaltschwelle erreicht, wenn das Unterbrechersignal mindestens 0,6 bis 1,0 Millisekunden beendet war und daß schließlich für die Dauer des Rechteck-Steuersignals (UA) über die Rückkopplung vom Schwellwertschalter (21) zur Eingangsstufe (11) in der Verzögerungsstufe (20) ein Schneller Entladekreis (711) für den Kondensator (C) wirksam gemacht wird, über den der Konden- αί sator (C), dessen Aufladung am Anfang jedes während der Dauer des Unterbrechersignals auftretenden Störimpulses und am Ende jedes nach dem Ende des Unterbrechersignals auftretenden Störimpulses (28) beginnt, am Ende jedes Störimpulses während der Dauer des Unterbrechersignals und am Anfang jedes Störimpulses (28) nach Ende des Unterbrechersignals schnell entladen Wird.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 da- π durch gekennzeichnet, daß die Rückkopplung des Ausgangssignals des Schwellwertschalters (21) der Erzeugung einer Einschalthysterese dient.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Schwellwert- bo Schalter eine Verriegelungsstufe (22) in Verbindung steht, die am Ende des Rechteck-Steuersignals den Eingang des Schwellwertschalters (21) auf ein definiertes Spannungspotential legt und mit Beginn des nächsten Untcrbrechcrsignals abhängig von einem Signal des Verzögerüngskreises (20) lösbar ist.

4. Schaltungsanordnung nach wenigstens einem

der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ladekondensator (C) dauernd über einen Ladewiderstand (RL) an eine spannungsstabilisierte Betriebsstromleitung (26) angeschlossen und mit den Kollektoren zweier Entladetransistoren (711, 712) sowie - vorzugsweise über wenigstens einen Widerstand (R 13, R14) - mit der Basis eines Transistors (719) verbunden ist, der zusammen mit einem zweiten Transistor (720) den Schwellwertschalter (21) bildet und hierbei ebenso wie der zweite Transistor (720) an einen gemeinsamen Emitterwiderstand (Ä19) angeschlossen ist.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Transistor

(720) des Schwellwertschalters (21) an seinem Kollektor mit der Basis eines Ausgangstransistors

(721) der Anordnung verbunden ist, der sowohl einen die Schaltschwelle des Schwellwertschalters beeinflussenden zusätzlichen Transistor (717) als auch einen zur Eingangsstufe (11) gehörenden, über eine Rückführungsleitung (24) an die Au*- gangsspannung (UA) der Anordnung angeschlossenen Transistor (77) steuert, von dem einer

(711) der beiden Entladetransistoren (711, 712) geschaltet wird.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennz; -ichnet, daß der zweite Entladetransistor (712) mit seiner Basis an den Kollektorwiderstand (RS) eines Vortransistors (78) angeschlossen ist, der von einem mit seinem Emitter an den Unterbrecherkontakt (12) des Zündunterbrechers (Z) angeschlossenen Transistor (76), vorzugsweise einem Doppelkollektor-Transistor gesteuert wird.

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6. dadurch gekennzeichnet, daß der vorzugsweise als Doppelkollektor-Transistor ausgebildete Transistor (76) mit seiner Basis an den Kollektorstromkreis des mit seiner Basis an dr^r Rückführungsleitung liegenden Transistors (77) angeschlossen ist.

8. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß an den Kollektor des Ausgangstransistors (721) die Basis eines ersten Hilfstransistors (717) angeschlossen ist. ler mit seinem Kollektor an die Basis eines zweiten Hilfstransistors (716) angeschlossen ist, dessen Emitter über einen ersten Widerstand (R13) mit dem Ladekondensator (C) und über einen zweiten Widerstand (/?14) mit der Basis des ersten, /um Schwellwertschalter (21) gehörenden Transistors (719) verbunden ist.

9. Schaltungsanordnung nach Anspruch H. dadurch gekennzeichnet, daß ein dritter Hilfstransistör (718) vorgesehen und mit seinem Emitter an die gleiche Betriebsstromleitung (26) angeschlossen ist. an welcher auch die Emitter des Ausgangstransistors (721) und des ersten Hilfstransistors (17) sowie der Kollektor des zweiten Hilfstransistors (16) angeschlossen ist, wobei die Basis des dritten Hilfstransistors am Abgriff eines aus zwei Widerstanden (RlS, R16) gebildeten Spannungs-

; teilers liegt, der einerseits mit der vorhergenannten Betriebsstromleitung und andererseits mit dem Kollektor des zweiten Entladetransistörs

(712) verbunden ist.

iÖi Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der

Ausgangstransistor (721) als Doppelkollektortransistor ausgebildet ist und an seinem ersten Kollektor mit der Basis des ersten Hilfstransistors (T17) und an seinem zweiten Kollektor über einen Widerstand (R22) mit der Rückfiihrungsleitung (24) verbunden ist.

11. Schaltungsanordnung nach Anspruch IU, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Kollektor des Ausgangstransiston; (7*21) an die Basis eines zum entgegengesetzten Leitungstyp gehörenden Leistungstransistors (722) angeschlossen ist, der an seinem Kollektor mit dem Emitter des Ausgaagstransistors (Γ21) und mit einer der beiden Betriebsstromleitungen (26) und an seinem Emitter über zwei Spannungsteilerwiderstände (/?24, R2S) mit der zweiten Betriebsstromleitung (Minusleitung 30) verbunden ist. wobei der Verbindungspunkt der beiden Spannungsteilerwiderstänüe den Abgriff für das zu bildende Rechteck-Steuersignal (UA) bildet und über einen Widerstand (R22) mit der Basis des Leistungstransistors und - vorzugsweise über einen Widerstand (R 23) - mit der Rückführungsleitung (24) verbunden ist.