DE3544564A1

DE3544564A1 - Schaltung zum steuern und anzeigen des betriebes von treibstoffinjektoren

Info

Publication number: DE3544564A1
Application number: DE19853544564
Authority: DE
Inventors: Glen Carl Greentown Ind. Hamren
Original assignee: Motors Liquidation Co
Current assignee: Motors Liquidation Co
Priority date: 1984-12-19
Filing date: 1985-12-17
Publication date: 1986-06-26
Also published as: US4612597A; JPS61145343A

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltung zum Steuern und Anzeigen des Betriebes eines elektromagnetischen Treibstoffstoffinjektors für eine Brennkraftmaschine.

Elektromagnetische Treibstoffinjektoren werden typischerweise dadurch beaufschlagt, daß Strom durch die Spule des Treibstoff in jektors geschickt wird, und zwar mit ausreichender Amplitude, um den Anker zu veranlassen, sich zu bewegen und die Treibstoffeinspritzung einzuleiten. Es besteht eine Verzögerungszeit zwischen dem Beginn des Spulenstromes durch den Magneten und dem Zeitpunkt, bei dem der Anker sich von seiner Ruhestellung in seine Anschlagstellung bewegt, in der volle Einleitung der Treibstoffeinspritzung angenommen wird. Da diese Verzögerung beträchtlich werden kann und sich bei den einzelnen Treibstoffinjektoren bei einem Mehrzylindermotor stark unterscheiden kann, kann die Treibstoffzufuhr zu jedem Zylinder das Motors, die Emission und die Motorzeitgebung schädlich beeinflußt werden. Es ist erwünscht, den Zeitpunkt zu messen, bei dem der Anker jedes Treibstoff in jektors seine Anschlagstellung erreicht, bei welcher die Treibstoffeinspritzung eingeleitet wird, so daß die Treibstoffsteuerung die Verzögerungszeit ausgleichen kann, um so die Unterschiede der Treibstoffzufuhr zu den Zylindern klein zu halten, die Emissionen zu verringern und eine übereinstimmende Motorzeitgabe der einzelnen Zylinder zu schaffen.

Eine bekannte Anordnung zum Erfassen des Zeitpunktes, an dem der Anker eines Treibstoffinjektors seine Anschlagstellung erreicht hat, um Treibstoffeinspritzung einzuleiten, benutzt Linear - Stromsteuerung des Magnetstromes für den Treibstoffinjektor. Wenn der Anker seine Anschlagstellung erreicht, tritt eine plötzliche Stromänderung auf. Diese Änderung wird erfaßt, um eine Anzeige für den Treibstoffeinspritzbeginn zu schaffen. Eine lineare Steuerung des Treibstoffinjektor-Magnetstromes ergibt jedoch einen hohen Leistungsverlust bei den seriell geschalteten Strombegrenzungsbestandteilen.

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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Schaltung zum Erfassen des Zeitpunktes geschaffen, bei dem der Anker des Treibstoff injektor s seine Anschlagstellung zum Einleiten der Treibstoffeinspritzung erreicht in Verbindung mit einem impulslängenmodulierten Stromregelsystem. Das impulslängenmodulierte Stromregelsystem ergibt eine wesentliche Verbesserung der Wirksamkeit des Treibstoffeinspritz-Steuersystems. Durch Benutzung des Betriebsfühlers der Treibstoffeinspritzung in Verbindung mit impulslängenmodulierter Steuerung des Treibstoffinjektorstromes können beträchtliche Einsparungen und Größenverringerungen bei Treibstoffinjektor-Ansteuersystemen realisiert werden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung an einem bevorzugten Ausführungsbeispiel näher erläutert; die einzige Figur der Zeichnung zeigt ein schematisches Schaltbild der Schaltung zum Steuern und Anzeigen des Betriebes eines elektromagnetischen Treibstoffinjektors.

In der Zeichnung wird eine Spule 10 eines Treibstoffinjektors (der einer aus mehreren Treibstoffinjektoren bei einem Mehrzylindermotor sein kann) selektiv zum Zumessen einer bestimmten Treibstoffmenge zu einem Zylinder einer Brennkraftmaschine beaufschlagt. Die Spule 10 bewirkt im Beaufschlagungszustand die Be wegung eines Ankers von seiner Ruhelage zu einer Anschlagstellung zum Einleiten von Treibstoffeinspritzung. Bei einer Ausführung kann die Ankerbewegung in die Anschlagstellung die Öffnung einer Düse zum Zumessen von Treibstoff bewirken. Bei einer anderen Ausführung, wie beispielsweise bei einem Diesel-Treibstoffinjektor, bewirkt der Anker bei seiner Bewegung in seine Anschlagstellung das Verschließen einer Ablauföffnung zum Einleiten von Treibstof feinspritzung.

Eine Seite der Spule 10 ist mit der positiven Klemme einer Spannungsquelle wie einer 12-V-Fahrzeugbatterie und die andere Seite mit dem Drain-Anschluß D eines Feldeffekt-Transistors 12 verbunden. Der Source-Anschluß S des Feldeffekt-Transistors 12 liegt an Masse. Der EIN/AUS-Zustand des Feldeffekt-Transistors 12 wird

so gesteuert, daß die Beaufschlagung der Spule 10 gesteuert wird. Ein Stromladeweg für die Spule 10 ist dann geschaffen, wenn der Feldeffekt-Transistor 12 eine solche Vorspannung erhält, daß er eingeschaltet ist, um die Spule 10 an die 12-Volt-Spannungsquelle zu legen. Ein Stromentladungsweg für die Spule 10 ist dann vorgesehen, wenn der Feldeffekt-Transistor 12 in seinen Sperrzustand gesetzt wird, durch zwei Zener-Dioden 14 und 16, die in Reihe verbunden parallel zu den Drain- und Source-Anschlüssen ac^ 7 -Z*- effekt-Transistors 12 liegen.

Ein durch einen (nicht dargestellten) Einspritzcomputer f^euil es Einspritz-Befehls-^Signal steuert den Feldeffekt-Transistor 12 ■■"ber einen Schalter 18 und eine Ansteuerschaltung 20. Wenn das Einspritzbefehlssignal an dem positiven Eingang des Schalters 18 "hoch" wird, reagiert die Ansteuerschaltung 20 auf das sich ergebende Ausgangssignal des Schalters 18 mit hoher Spannung und legt eine Ansteuerspannung an. den Gate-Anschluß G des Feldeffekt-Transistors 12, der dadurch zur Schaffung eines Stromladeweges für die Spule 10 eingeschaltet wird. Wenn das Einspritzbefehlssignal "tief" wird, reagiert die Ansteuerschaltung 20 auf die sich ergebende niedrige Eingangsschaltung vom Schalter 18 und erdet den Gate-Anschluß des Feldeffekt-Transistors 12, der so ausgeschaltet wird. Die Spule beginnt sich dann schnell durch den durch die Zener-Dioden 3 4 und 16 geschaffenen Entladeweg zu entladen.

Die Ansteuerschaltung 20 enthält einen PNP-Transistor 22 und einen NPN-Transistor 24, die mit einem Widerstand 26 in Reihe zwischen der positiven Klemme der 12-Volt-Spannungsquelle und Masse liegen. Der Gate-Anschluß G des Feldeffekt-Transistors 12 ist mit den Emittern sowohl des PNP-Transistors 22 als auch des NPN-Transistors 24 verbunden. Das Signal zum Steuern der Leitzustände des PNP-Transistors 22 und des NPN-Transistors 24 wird an die jeweiligen Basisanschlüsse über eine Diode 28 und ein aus einem Widerstand 30 und einem Kondensator 32 bestehendes Filter angelegt. Ein Hochziehwiderstand 34 ist zwischen der 12-Volt-Spannungsquelle und dem Ausgang des Schalters 18 angeschlossen.

Wenn das Einspritzbefehlssignal an den positiven Eingang des Schalters 18 angelegt ist wird der NPN-Transistor 24 leitend (EIN) und der PNP-Transistor 22 nicht leitend (AUS), um ein Ansteuersignal an den Gate-Anschluß G des Feldeffekt-Transistors anzulegen, der so eingeschaltet ist. Wenn umgekehrt das Einspritzbefehlssignal am positiven Eingang des Schalters 18 beendet ist, geht dessen Ausgang "tief" und schaltet den NPN-Transistor 24 aus und den PNP-Transistor 22 ein, um so den Gate-Anschluß des Feldeffekt-Transistors 12 an Masse zu legen, so daß dieser ausgeschaltet ist.

Wenn der Strom durch die Spule 10 einen vorbestimmten Pegel erreicht, der zur Bewegung des Ankers von seiner Ruhestellung in seine Anschlagstellung zum Einleiten von Brennstoffeinspritzung ausreicht, wird der durch die Spule 10 fließende Strom während der restlichen Dauer des Einspritzbefehlssignals dadurch reguliert, daß der Feldeffekt-Transistor 12 nacheinander ein- und ausgeschaltet wird, um den durchschnittlichen Spulenstrom im wesentlichen beim vorbestimmten Pegel zu halten. Das wird durch eine Stromfühlerschaltung 36 und eine Strombegrenzerschaltung 28 erreicht, der die Ansteaerschaltung 20 in Abhängigkeit von dem erfaßten Strompegel in der Spule 10 steuert.

Die Stromfühlerschaltung 36 enthält einen Stromfühlerwiderstand 40, der mit der Spule 10 so in Reihe liegt, daß die daran abfallende Spannung ein Maß für den Strompegel in der Spule 10 ist. Die an höherer Spannung liegende Seite des Stromfühlerwiderstandes 40 ist mit dem positiven Eingang eines Verstärkers 42 über ein aus Widerständen 44 und 46 und einem Kondensator 48 bestehendes Filter gekoppelt. Die an niedrigerer Spannung liegende Seite des Stromfühlerwiderstandes 40 liegt an dem negativen Eingang des Verstärkers 42 über einen Widerstand 49 an. Der Verstärker 42 besitzt eine Rückkoppe1-Beschaltung aus einem Kondensator 50 und Widerständen 52 und 54.

Der Strombegrenzerschalter 38 enthält einen Komparatorschalter 56, an dessen positivem Eingang eine von einem Potentiometer 58 abge-

griffene Referenzspannung über einen Widerstand 60 angelegt ist. Das Potentiometer 58 liegt zwischen der positiven Klemme einer geregelten Spannungsquelle, beispielsweise einer 8-V-Quelle und Masse und ergibt ein Signal, das die Spannung am Ausgang der Stromfühlerschaltung 36 repräsentiert, wenn der durch den Stromfühlerwiderstand 40 erfaßte Strom durch die Spule 10 eine vorbestimmte Grenze erreicht. Das Ausgangssignal der Stromfühlerschaltung 36 wird an den negativen Eingang des Komparatorschalters 56 durch ein aus einem Widerstand 62 und einem Kondensator 64 bestehendes Filter angelegt. Ein Rückkoppelwiderstand 66 des Komparatorschalters 56 ergibt eine Hysterese an seinem Schaltpunkt. Das •Ausgangssignal des Strombegrenzerschalters 38 wird an den Eingang der Ansteuerschaltung 20 angelegt.

Während das Einspritzbefehlssignal an dem Schalter 18 anliegt, um den Feldeffekt-Transistor 12 über die Ansteuerschaltung 20 einzuschalten, bewirkt der Strombegrenzerschalter 38 ein Ausschalten des Feldeffekt-Transistors 12 dann, wenn der Strom durch die Spule 20 den Begrenzungswert übersteigt, indem der Eingang zur Ansteuerschaltung 20 an Masse gelegt wird. Wenn während anliegenden Einschaltbefehlssignals der Feldeffekt-Transistor 12 durch Auswirkung der Stromfühlerschaltung 36 und des Strombegrenzerschalters 38 ausgeschaltet ist, entlädt die Spule 10 nur durch die Zener-Diode 14. Das wird durch einen parallel zur Zener-Diode 16 liegenden Feldeffekt-Transistor 68, einen Komparatorschalter 70 und einen zugehörigen Hochziehwiderstand 72 erzielt. Der Feldeffekt-Transistor 68 wird zum Kurzschließen der Zener-Diode 16 eingeschaltet durch die aus dem Komparatorschalter 70 während des Zeitraums eines Einspritzbefehlsimpulses ausgegebene hohe Spannung.

Wenn im Betrieb das Einspritzbefehlssignal zum ersten Mal an den Schalter 18 gelegt wird, wird der Feldeffekt-Transistor 12 zum Einleiten der Ladung der Spule 10 eingeschaltet. Während der Strom durch die Spule 10 ansteigt, steigt auch die Spannung über den Stromfühlerwiderstand 40 an, bis das Ausgangssignal der Stromfühlerschaltung 36 gleich dem Referenzstrom ist, der durch das

Potentiometer 58 erhalten wird, plus dem Hystereseversatz durch den Rückkoppelwiderstand 66. Bei diesem Strompegel fällt das Ausgangssignal des Strombegrenzerschalters 38 auf Massepotential ab, um den Feldeffekt-Transistor 12 über die Ansteuerschaltung auszuschalten. Die Spule 10 entlädt sich dann durch die Zener-Diode 14, den Feldeffekt-Transistor 68 und den Stromfühlerwiderstand 40. Wenn der Strom auf einen Pegel abfällt, bei dem das Ausgangssignal der Stromfühlerschaltung 36 gleich dem durch das •Potentiometer 58 erzeugten Referenzstrom ist, ändert sich das Ausgangssignal des Strombegrenzerschalters 38 wieder zu seinem hohen > -;^r Spannungspegel, um den Feldeffekt-Transistor 12 über die Ansteuerschaltung 20 einzuschalten. Der Strom durch die Spule 10 nimmt wieder zu und der eben beschriebene Zyklus wird fortwährend wiederholt, um den Strom durch die Spule im wesentlichen bei dem durch das Potentiometer 58 vorgegebenen Pegel zu halten.

Wenn das Einspritzbefehlssignal zum ersten Mal an den Schalter 18 "f¹ angelegt ist und der Feldeffekt-Transistor 12 eingeschaltet ist, um das Laden der Spule 10 zu beginnen, baut der Strom sich bis zu f dem vorbestimmten Pegel auf, bei welchem der Anker von seiner Ruhestellung gegen die Anschlagstellung hin bewegt wird. Dies tritt eine gewisse Zeit vor dem Erreichen der Anschlagstellung durch den Anker auf. Wenn der Strom den vorbestimmten Maximalpegel annimmt, tritt die beschriebene Stromregelung durch Ein- und Ausschalten des Feldeffekt-Transistors in Kraft.

Während des Zeitraumes, in dem der Anker sich zu seinem Anschlag hinbewegt, ist die Stromladegeschwindigkeit der Spule 10 niedrig und nimmt infolge der Rück-EMK ab, die durch den sich in der Spule 10 beschleunigenden Anker und die sich dadurch ändernde Induktivität der Spule erzeugt wird. Dadurch ergibt sich ein Einschaltverhältnis des Feldeffekt-Transistors 12 mit einem hohen Wert, da der Feldeffekt-Transistor ja zum Regeln des Stromes auf seinen Maximalwert gesteuert wird. Das Einschaltverhältnis ist der Prozentsatz der vollen Dauer eines EIN/AUS-Schaltzyklus des Feld-

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effekt-Transistors 12, der durch den EIN-Zustand des Feldeffekt-Transistors 12 eingenommen wird. Wenn der Anker an der Anschlagstellung aufschlägt und die durch die Bewegung des Ankers erzeugte Gegen-EMK aufhört, nimmt die Laderate der Spule 10 während des Zeitraumes zu, indem der Feldeffekt-Transistor 12 eingeschaltet ist. Dadurch ergibt sich eine plötzliche Änderung des Einschaltverhältnisses des Feldeffekt-Transistors 12 auf einen geringeren Wert. Diese Eigenschaft des Einschaltverhältnisses des Feldeffekt_iir' ,,transistors 12 wird benutzt, um das Erreichen der Anschlagstellung idurch den Anker und damit den Einspritzbeginn zu erfassen.

Das Einschaltverhältnis des Feldeffekt-Transistors 12 wird allgemein durch ein Filter 74 erfaßt, das aus Kondensatoren 76 und 78 "und Widerständen 80 und 82 besteht. Der Drain-Anschluß des Feldeffekt-Transistors 12 ist über Widerstände 84 und 86 mit dem Filter 74 verbunden, und die Spannung an der Verbindung dieser beiden Widerstände wird durch eine Zener-Diode 88 begrenzt. Wie zu -sehen ist, liegt der Eingang des Filters 74 im wesentlichen auf Massepotential, wenn der Feldeffekt-Transistor 12 eingeschaltet ist. Wenn dagegen der Feldeffekt-Transistor 12 abgeschaltet ist, wächst die Eingangsspannung des Filters 74 auf eine durch die Zener-Diode 88 bestimmte Spannung an. Das Spannungsausgangssignal des Filters 74 ist ein Maß des Einschaltverhäitnisses des Feldeffekt-Transistors 12.

Das Spannungsausgangssignal des Filters 74 wird zunächst auf einen hohen Spannungspegel gebracht und danach freigegeben, um eine Spannung anzunehmen, die von dem Einschaltzyklus des Feldeffekt-Transistors 12 abhängt, wenn der Ausgang des Strombegrenζerschalters 38 zum ersten Mal "tief" wird, wodurch angezeigt wird, daß der Strom in die Spule 10 zum ersten Mal den vorbestimmten Maximalpegel erreicht hat. Das wird mittels eines D-Flip-Flop 90 bewirkt, dessen Q-Ausgang über einen Widerstand 94 mit der Basis eines PNP-Transistors 92 verbunden ist. Wenn der PNP-Transistor 92 eingeschaltet ist, wird über ein aus einem Kondensator 96 und einem Widerstand 98 gebildetes Filter durch eine Diode 100 eine

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8 V-Quelle über eine Diode 100 an das Filter 74 angelegt, um das Filter 74 auf einen Anfangs-Spannungspegel aufzuladen. Wenn danach der PNP-Transistor 92 abgeschaltet ist, kann das Filter 74 den Spannungspegel annehmen, der durch den Einschaltzyklus des Feldeffekt-Transistors 12 bestimmt wird.

Das D-Flip-Flop 90 wird anfangs so gesetzt, daß der Q-Ausgang sich bei einem tiefen Spannungspegel befindet, um das Filter 74 über den PNP-Transistor 92 auf den Anfangs-Pegel aufladen zu lassen, und zwar geschieht es durch einen Impulsgenerator, der einen Kondensator 102, einen Widerstand 104 und eine Diode 106 enthält und mit dem Ausgang des Komparatorschalters 70 verbunden ist. Wenn der Ausgang des Komparatorschalters 70 zum ersten Mal in Abhängigkeit von dem Einspritzbefehlssignal "hoch" wird, wird ein Impuls zum Setzen des D-Flip-Flops 90 erzeugt, um die Anfangsbeaufschlagung oder Initialisierung des Filters 74 zu erreichen. Wenn danach der Strom durch die Spule 10 zum ersten Mal den vorbestimmten geregelten Pegel erreicht, wird das D-Flip-Flop 90 durch das Ausgangssignal des Strombegrenzerschalters 38 über eine Ansteuerschaltung aus einem Transistor 108 und Widerständen 110, 112 und 114 getaktet. Der Q-Ausgang des D-Flip-Flop 90 wird beim Takten auf einen hohen Pegel geschoben, um den PNP-Transistor 92 auszuschalten und danach dem Filter 74 zu erlauben, die durch das Einschaltverhältnis des Feldeffekt-Transistors 12 bestimmte Spannung anzunehmen.

Das Ausgangssignal des Filters 74 nimmt ab, wenn der PNP-Transistor 92 gesperrt wird, und zwar auf einen Spannungswert, der durch das Einschaltverhältnis des Feldeffekt-Transistors 12 bestimmt wird, während sich der Anker zu seiner Anschlagstellung hin bewegt, und nimmt abrupt zu, wenn das Einschaltverhältnis beim Anhalten der Ankerbewegung und dem Aufhören der durch den bewegten Anker erzeugten Gegen-EMK plötzlich abfällt. Der Zeitpunkt, bei dem das Einschaltverhältnis seine Größe ändert und dementsprechend die Ausgangsspannung des Filters 74 einen Minimalwert annimmt und wieder zu wachsen beginnt, ist der Zeitpunkt, bei dem der Anker

seine Anschlagstellung erreicht hat und die Treibstoffeinspritzung eingeleitet wird. Dieses Charakteristikum des Ausgangssignals des Filters 74 wird erfaßt und ein Signal geschaffen, um
die Einleitung einer Treibstoffeinspritzung anzuzeigen.

Ein Minimalspannungsfühler 116 und ein Zeitgabe-Flip-Flop 119
wirken zusammen, um den Zeitpunkt zu erfassen, bei dem das Ausgangssignal des Filters 74 einen Minimalwert erreicht und zu
wachsen beginnt. Dieser Minimalspannungsfühler 116 enthält einen Komparatorschalter 118, der die Ausgangsspannung des Filters 74 an seinem positiven Eingang aufnimmt und die Ladespannung eines Kondensators 120 an seinem negativen Eingang erhält. Ein Hochziehwiderstand 122 ist zwischen der geregelten 8 V-Quelle und dem Ausgang des Komparatorschalters 118 angeschlossen.

Der Kondensator 120 wird anfangs aus der 8 V-Quelle über einen
PNP-Transistor 124, einen Widerstand 126 und eine Diode 128 aufgeladen. Der Leitzustand des Transistors 124 wird in zu beschreibender Weise so gesteuert, daß der Ladeweg bei einem vorbestimmten Einschaltverhältnis des Feldeffekt-Transistors 12 unterbrochen
wird, welcher bei normal arbeitendem Treibstoffinjektor immer
erreicht wird, während sich sein Anker zu der Anschlagstellung
hin beschleunigt.

Wenn das Ausc,angssignal des Filters 74 größer als die Ladung im Kondensator 120 ist, ist das Ausgangssignal des Komparatorschalters 118 "hoch" und der Kondensator 120 wird geladen (unter der Annahme, daß der PNP-Transistor 124 leitet). Wenn das Ausgangssignal des Filters 74 geringer als die Ladung des Kondensators ist, ist das Ausgangssignal des Komparatorschalters 11.8 "tief", und der Kondensator 120 entlädt sich über eine Diode 130 und
einen Widerstand 132. Der Komparatorschalter 118 oszilliert deshalb und läßt die Spannungsladung des Kondensators 120 der Ausgangsspannung des Filters 74 folgen. Wenn das Ausgangssignal
des Filters 74 abnimmt, während der Anker des Treibstoffinjektors zu seiner Anschlagstellung hin beschleunigt, wird die

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Spannung des Kondensators 120 periodisch entladen, um seine Ladung im wesentlichen gleich dem Ausgangssignal des Filters 74 zu halten.

Während der PNP-Transistor 124 eingeschaltet ist, folgt die Ladung des Kondensators 120 dem Ausgangssignal des Filters 74 beim Ansteigen oder Abnehmen. Während der PNP-Transistor 124 abgeschaltet ist, folgt die Ladung des Kondensators 120 dem Ausgangssignal des Filters 74 nur dann, während das Ausgangssignal des Filters 74 abnimmt infolge eines wachsenden Einschaltvörhältnisses des Feldeffekt-Transistors 12, da kein Ladeweg für den Kondensator 120 besteht. Wie vorher angedeutet, und nachfolgend beschrieben wird, wird der PNP-Transistor 124 abgeschaltet, wenn das Ausgangssignal des Filters 74 zu einem vorbestimmten Wert abnimmt, der ein Einschaltverhältnis des Betriebes des Feldeffekt-Transistors 12 repräsentiert, welches immer bei einem normal arbeitenden Treibstoffinjektor erreicht wird, während der Anker zu dem Anschlag hin beschleunigt. Danach, während das Einschaltverhältnis weiter ansteigt und dadurch das Ausgangssignal des Filters 74 abnimmt, setzt der Komparatorschalter 118 sein Oszillieren fort wegen der größeren Entladungsrate des Kondensators 120, wenn das Ausgangssignal des Komparatorschalters 118 "tief" ist. Wenn jedoch der Anker am Anschlag aufschlägt und die durch seine Bewegung durch die Spule 10 erzeugte Gegen-EMK aufhört, nimmt das Einschaltverhältnis des Feldeffekt-Transistors abrupt ab, wodurch sich ein Anstieg der Ausgangsspannung des Filters 74 ergibt. Das Ausgangesignal des Komparatorschalters 118 geht auf einen hohen Pegel und verbleibt bei diesem.Pegel, da der Kondensator 120 nicht weiter durch den PNP-Transistor 124 aufgeladen wird.

Der nicht oszillierende Zustand des Komparatorschalters 118, der sich dann ergibt, wenn der Anker des Treibstoffeinspritzers die Anschlagstellung erreicht, wird durch das Zeitgabe-Flip-Flop 119 erfaßt. Das Zeitgabe-Flip-Flop 119 beginnt seine Zeitgabe bei jedem positiven übergang des Aüsgangssignals des Komparatorschal-

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ters 118, wenn dieser oszilliert. Falls das Ausgangssignal des Komparatorschalters 118 während einer vorbestimmten Zeitdauer "hoch" bleibt, verschiebt sich der Q-Ausgang des Zeitgabe-Flip-Flops 119 von einem tiefen zu einem hohen Pegel, um ein P-Flip-Flop 136 zu takten. Die durch das Zeitgabe-Flip-Flop 119 vorgegebene Zeitlänge wird durch einen Widerstand 138 und einen Kondensator 140 bestimmt, deren Vierte so aus:gewählt sind, daß der Q-Ausgang des Zeitgabe-Flip-Flop 119 bei osziiliere/iat.., ftComparatorschalter 118 "tief" gehalten wird, weil der Kondensator 120 zum Verfolgen des Ausgangssignales des Filters 74 veranlaßt wird.

{Das D-Flip-Flop 136 wird anfangs zurückgestellt, wenn der Einspritzbefehlsimpuls an den Komparatorschalter 70 angelegt wird, und zwar durch den durch den Differenzier-Kondensator 102 erzeugten Impuls. Der Q-Ausgang des D-Flip-Flop 136 wird danach durch das Zeitgabe-Flip-Flop 119 von "hoch" auf "tief" verschoben, wenn der Anker des Treibstoffinjektors, wie vorher beschrieben, auf seinen Anschlag aufschlägt. Dieser übergang des Q-Ausgangssignals des D-Flip-Flop 136 ergibt die Anzeige des Beginns des Treibstoffeinspritzung.

Wie vorher angeführt, wird der PNP-Transistor 124 abgeschaltet, wenn das Ausgangssignal des Filters 74 ein vorbestimmtes Einschaltverhältnis des Feldeffekt-Transistors 12 repräsentiert, welches bei der Steuerung eines normal arbeitenden Treibstoffinjektors erreicht wird. Die Steuerung des PNP-Transistors wird durch einen Komparatorschaiter 142 geschaffen, an dessen negativen Eingang die das Einschaltverhältnis des Feldeffekt-Transistors 12 repräsentierende Ausgangsspannung des Filters 74 anliegt. Der positive Eingang des Komparatorschalters 142 ist anfangsauf Massepotential gesetzt, wenn das Einspritzbefehlssignai zum ersten Mal an den Komparatorschalter 118 angelegt ist, und zwar mittels eines NPN-Transistors 143, dessen Basis über einen Widerstand 144 mit dem Q-Ausgang des D-Flip-Flop 90 verbunden ist. Das Ausgangssignal hoher Spannung des Q-Ausgangs des D-Flip-

Flop 90 beim ersten Anlegen des Einspritzbefehlssignals spannt den NPN-Transistor 143 leitend vor, und dadurch wird der positive Eingang des Komparatorschalters 142 auf Masse gelegt. Wenn danach, da der Strom durch die Spule 10 zum ersten Mal den regulierten Pegel erreicht hat, das D-Flip-Flop 90 getaktet wird, wird der Q-Ausgang des D-Flip-Flop 90 auf Massepotential geschoben, und schaltet den NPN-Transistor 143 ab. Die Spannung am positiven Eingang des Komparatorschalters 142 wird dann durch die in Reihe zwischen der 12 V-Spannungsquelle und Masse liegenden Widerstände 146 und 148 bestimmt. Diese Spannung repräsentiert den bereits erwähnten Einschaltverhältniswert, der bei einem normal arbeitenden Treibstoff injektor auftritt, währendcsein Anker zu seiner Anschlagstellung beschleunigt wird. Wenn das Einschaltverhältnis diesen Pegel erreicht, wird die Ausgangsspannung des Filters 74 geringer als die Referenzspannung am positiven Eingang des Komparatorschalters 142, und dessen Ausgangssignal wird eine positive Spannung, die den PNP-Transistor 124 über die Transistorbeschaltung mit den Widerständen 150 und 152 abschaltet. Zur gleichen Zeit wird ein NPN-Transistor 154 angeschaltet, um eine Rückkoppelung über einen Widerstand 156 zu schaffen zur Verriegelung des Komparatorschalters 142 in seinem Zustand mit hohem Ausgangssignal .

Falls der Treibstoffinjektor gestört sein sollte, so daß das durch das Filter 74 gemessene Einschaltverhältnis den an den positiven Eingang des Verstärkers 142 angelegten Referenzpegel nicht erreicht, so bleibt dessen Ausgangssignal bei einem niedrigen Spannungspegel und hält den PNP-Transistor 124 eingeschaltet. Bei diesem Zustand oszilliert das Ausgangssignal des Komparatorschalters 118 weiter und sperrt dadurch das Zeitgeber-Flip-Flop 119 gegen Zeitausgabe.

Geeignete Widerstands- und Kapazitätswerte sind als Ausführungsbeispiel in der Zeichnung angegeben, sind jedoch nicht als begrenzend einzusehen. Falls nicht anders angezeichnet, sind die Widerstandswerte in Ω und die Kapazitätswerte in \ιΈ angegeben.

Claims

- Patentansprüche -

Schaltung zum Steuern und Anzeigen des Betriebes eines elektromagnetischen TreibstoffInjektors mit einer Spule (10)
und einem beim Beaufschlagen der Spule von einer Ruhestellung zu einer Anschlagstellung zum Steuern von Treibstoffeinspritzung bewegten Anker, wobei die Schaltung eine Spannungsquelle enthält, gekennzeichnet durch ein in Serie
mit der Spule (10) über die Spannungsquelle verbundenes
Schaltelement (12), das einen Leitzustand besitzt, in welchem die Spule (10) durch die Spannungsquelle aufgeladen wird, und einen nichtleitenden Zustand, durch ein bei erhöhter Spannung durchbrechendes Gerät (14) zur Schaffung eines Entladeweges
für die Spule (10), wenn das Schaltelement (12) in seinem nichtleitenden Zustand ist, durch Mittel (36, 38, 20), die in Ab-

MANlTZ ■ rlNSTERWALD - HEYN · MORGAN ■ 8000 MÜNCHEN 22 · ROBERT-KOCH-STRASSE 1 · TEL. (089) 224211 · TELEX 329872 PATMF ■ FAX (089) 297575 HANNS JÖRG ROTERMUND · 7000 STUTTGART 50 (BAD CANNSTATT) · SEELBERGSTR. 2^/25· TEL. (0711) 5672 61

BAYER. VOLKSBANKEN AG · MÜNCHEN· BlZ 700 900 00 · KONTO /270· POSTSCHECK: MÜNCHEN 77062-805
BAYER. VEHEINSBANK · MÜNCHEN · BLZ 70020270 · KONTO 578351 · BAYER. HYPO- U. WECHSELBANK · MÜNCHEN · BLZ 70020001 · KONTO 6880119980

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hängigkeit von einem Einspritz-Befehlssignal und dem Pegel des Stromes durch die Spule (10) das Schaltelement (12) in seinen Leitzustand zur Ladung der Spule versetzen, wenn der Strompegel geringer als ein erster Wert ist, und das Schaltelement (12) in seinen nichtleitenden Zustand zur Entladung der Spule (10) versetzen, wenn der Strompegel höher als ein zweiter Wert ist, der höher als der erste Wert liegt, 'wobei die für den Strom zum erstmaligen Erreichen des zwei+ =ai Wertes in Abhängigkeit von einem Einspritzbefehlssignal erforderliche "/"sZeit geringer ist als die für die Bewegung des Ankers von

--seiner Ruhestellung zu seiner Anschlagstellung erforderliche ' Zeit, durch Mittel (74) zum überwachen des Einschaltverhältnisses der Leit- und Nichtleitzustände des Schaltelementes - (12), wobei sich das Einschaltverhältnis in einer Richtung ändert, während der Anker von seiner Ruhelage in seine beaufschlagte Lage beschleunigt und in der entgegengesetzten Richtung nach dem Erreichen der Anschlagstellung durch den Anker, und durch Mittel (116, 119) zur Erzeugung eines Signales, das den Betriebszustand des Treibstoffinjektors zu dem Zeitpunkt -anzeigt, bei dem die Einschaltzyklus-Änderung ihre Richtung !wechselt.

2'. ^Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich-η et, daß das Schaltelement einen Transistor (12) umfaßt, daß das bei erhöhter Spannung durchbrechende Gerät eine parallel zu dem Transistor (12) angeschlossene Zenerdiode (14) umfaßt, daß die Schaltung auch einen in Reihe mit der Spule (10) angeschlossenen Stromfühlerwiderstand (40) enthält, wobei die an dem Stromfühlerwiderstand (40) abfallende Spannung ein Maß für den Pegel des durch die Spule (10) fließenden Stromes ist, daß die in Abhängigkeit arbeitenden Mittel (36, 38, 20) in Abhängigkeit von einem Einspritzbefehlssignal und der an dem Stromfühlerwiderstand (40) abfallenden Spannung wirken zum Steuern des Transistors (12) in seinen EIN-Zustand zum Aufladen der Spule (10) , wenn die an dem Stromfühlerwiderstand (40)

abfallende Spannung einen Stromwert durch die Spule (10) repräsentiert/ der geringer als sein erster Wert ist und zum Steuern des Transistors (12) in seinen AüS-Zustand zum Entladen der Spule (10), wenn die an dem Stromfühlerwiderstand (40) abfallende Spannung einen Stromwert durch die Spule repräsentiert, der größer als ein zweiter Wert ist, der höher als der erste Wert liegt, wobei die für den Strom zum anfänglichen Erreichen des zweiten Wertes in Abhängigkeit von einem Einspritzbefehlssignal erforderliche Zeit geringer als die für die Bewegung des Ankers von seiner Ruhestellung zu seiner Anschlagstellung erforderliche Zeit ist, daß die Uberwachungsmittel (74) die EIN- und AUS-Zustände des Transistors (12) überwachen, wobei der EIN-Zustand sich relativ zu dem AUS-Zustand in einer Richtung ändert, während der Anker von seiner Ruhestellung in seine beaufschlagte Stellung beschleunigt, und in der entgegengesetzten Richtung, nachdem der Anker die Anschlagstellung erreicht hat/ und daß die Signalerzeugungsmittel (116, 119) ein Signal erzeugen, das den Betriebszustand des Treibstoffeinspritzers zu dem Zeitpunkt anzeigt, an dem die Änderung des EIN-Zustandes relativ zu dem AUS-Zustand ihre Richtung wechselt.