DE19929749A1 - Stromsteuertreibersystem - Google Patents
StromsteuertreibersystemInfo
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Abstract
Es werden ein Treibersystem und eine Motorsteuerung vorgeschlagen, wobei die Motorgeschwindigkeit und eine Sollkraftstoffeinspritzmenge durch eine CPU eingelesen und dann der einer elektromagnetischen Spule zuzuführende Stromwert basierend auf einer vorbestimmteen Gleichung berechnet wird. Hierzu werden die an die elektromagnetische Spule angelegte Spannung und in einem Speicher abgelegte Berechnungskonstanten verwendet. Basierend auf diesen Daten wird ein pulsbreitenmoduliertes Signal mit vorzugsweiser fester Periode als Sollwert einer Rückkopplungsregelung ausgegeben. So wird der elektromagnetischen Spule der gewünschte Strom zugeführt.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Stromsteuertreibersystem, das die Stromversor
gung für bzw. Stromzuführung zu einer elektromagnetischen Spule, wie einem Sole
noid- bzw. Magnetventil o. dgl., die bzw. das verschiedentlich beispielsweise in ei
nem Fahrzeug o. dgl. eingesetzt wird, gemäß bzw. bei einem Puls-Breiten-Modula
tionssystem (PWM-System), das auf einem Rückkoppelsignal basiert, und insbeson
dere betrifft die vorliegende Erfindung ein Stromsteuertreibersystem, das es ermög
licht, den Zufuhrstromwert mit hoher Präzession zu steuern bzw. zu regeln.
Als Schaltung zur Steuerung bzw. Regelung einer Stromzufuhr für eine elektro
magnetische Spule kann beispielsweise eine Schaltung zur Zuführung von Strom zu
einer elektromagnetischen Spule eines Magnetventils bei einem Turbosteuersystem
genannt werden. Ein solches Turbosteuersytem wird verwendet, um beispielsweise
eine variable Düse zu steuern.
Für die elektromagnetische Spule, die in dem Magnetventil des Turbosteuersystems o. dgl.
vorgesehen ist, ist es erforderlich, den zugeführten Strom mit hoher Präzession zu
steuern bzw. zu regeln, da die Präzession des Zufuhrstromwertes einen großen Ein
fluß auf die Genauigkeit der Turbosteuerung hat.
Daher wird grundsätzlich eine Rückkopplungsregelung in einer solchen Schaltung
verwendet. Beim Stand der Technik ist bei einer eine derartige Rückkopplungsrege
lung als Basissteuerung einsetzenden Treiberschaltung für eine elektromagnetische
Spule eine hoch genaue Rückkopplung beabsichtigt, indem beispielsweise ein hoch
genauer, den Strom erfassender Differenzverstärker verwendet wird, um die Genauig
keit der Regelung des Stroms, der der elektromagnetischen Spule zugeführt wird, zu
erhöhen.
Außerdem können Variationen der elektromagnetischen Eigenschaften der elektro
magnetischen Spule o. dgl. sehr leicht individuell auftreten. Daher muß bei einer elek
tromagnetischen Spule, die in dem Magnetventil des Turbosteuersystems o. dgl. ver
wendet wird, wie oben beschrieben, der Treiberstrom individuell eingestellt werden,
da eine hohe Genauigkeit des Treiberstroms gebraucht wird. Daher ist z. B. ein Ein
stellwiderstand in einem Strompfad, durch den der Strom der elektromagnetischen
Spule zugeführt wird, vorgesehen, und es wird dann eine gewünschte Stromsteuer
charakteristik dadurch erreicht, daß der Widerstandswert des Einstellwiderstandes in
Abhängigkeit von der individuellen Variation der Eigenschaft(en) der elektromagne
tischen Spule eingestellt wird.
Da jedoch ein Differenzverstärker mit hoch genauer Stromdetektionsfunktion teuer
ist, besteht das Problem, daß das System höhere Kosten verursacht, wenn die Schal
tung unter Verwendung eines solchen Differenzverstärkers aufgebaut ist.
Bei dem Verfahren, bei dem Variationen bzw. Unterschiede der Eigenschaften der
einzelnen Produkte bzw. Komponenten dadurch ausgeglichen werden, daß der Ein
stellwiderstand, wie zuvor genannt, eingestellt wird, werden die erforderliche Zeit, die
Arbeitskosten u. dgl., um den Widerstand einzustellen, erhöht. Am Ende ergeben sich
höhere Kosten des Systems.
Die vorliegende Erfindung wurde im Lichte der obigen Umstände gemacht, und es ist
eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Stromsteuertreibersystem, ein Motor
steuersystem und ein Motorsteuerverfahren bereitzustellen, die es ermöglichen, mit
Variationen einzelner Produkte umzugehen bzw. diese zu kompensieren und eine
Stromsteuerung bzw. -regelung hoher Genauigkeit ohne teuere Schaltungselemente
zu erreichen, wobei eine große Toleranz für sogenannte individuelle Unterschiede
sowie eine hohe bzw. universelle Einsetzbarkeit bzw. Anpassungsfähigkeit ermög
licht werden.
Die obige Aufgabe wird vorschlagsgemäß durch ein System gemäß einem der unab
hängigen Ansprüche 1 bis 3 und 7 sowie ein Verfahren gemäß Anspruch 8 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Stromsteuertreiber
system vorgeschlagen, das aufgebaut ist, um einer elektromagnetischen Spule einen
Treiberstrom mittels einer Rückkopplungssteuerung bzw. Rückkopplungsregelung
zuzuführen, wobei das System aufweist:
ein Stromzufuhrmittel, das an- und ausgeschaltet wird in Abhängigkeit von einem ex ternen Signal, um die Zuführung von Strom zu der elektromagnetischen Spule zu steuern;
ein Ausgangsstromdetektionsmittel zur Ausgabe eines Signals in Abhängigkeit von bzw. Übereinstimmung mit der Größe des Stroms, der der elektromagnetischen Spule zugeführt wird;
ein Stromwertberechnungsmittel zur Berechnung eines Stromwerts, der der elektro magnetischen Spule zugeführt werden soll, basierend auf einer vorgegebenen Motor geschwindigkeit und einer vorgegebenen Kraftstoffeinspritzmenge;
ein Steuersignalausgabemittel zur Berechnung eines Verhältnisses der Einschaltzeit eines Pulssignals zu einer vorbestimmten, sich wiederholenden bzw. repetitiven Peri ode gemäß einer vorbestimmten Gleichung, die den von dem Stromwertberech nungsmittel berechneten Stromwert, eine an die elektromagnetische Spule angelegte Spannung und individuelle Differenzdaten als Parameter verwendet, und zur an schließenden Ausgabe eines vorbestimmten digitalen Signals in Abhängigkeit von dem Berechnungsergebnis;
ein Direktstrommittel zur Konvertierung des Ausgangssignals des Steuersignalausga bemittels in ein direktes Stromsignal;
ein Differenzberechnungsmittel zur Berechnung der Differenz zwischen dem Aus gangssignal des Direktstrommittels und dem Ausgangssignal des Ausgangsstromde tektionsmittels; und
ein Puls-Breiten-Modulationsmittel zur Ausgabe eines sich wiederholenden Puls signals, das eine Pulsbreite aufweist, die zu dem Berechnungsergebnis des Differenz berechnungsmittels korrespondiert, an das Stromzufuhrmittel.
ein Stromzufuhrmittel, das an- und ausgeschaltet wird in Abhängigkeit von einem ex ternen Signal, um die Zuführung von Strom zu der elektromagnetischen Spule zu steuern;
ein Ausgangsstromdetektionsmittel zur Ausgabe eines Signals in Abhängigkeit von bzw. Übereinstimmung mit der Größe des Stroms, der der elektromagnetischen Spule zugeführt wird;
ein Stromwertberechnungsmittel zur Berechnung eines Stromwerts, der der elektro magnetischen Spule zugeführt werden soll, basierend auf einer vorgegebenen Motor geschwindigkeit und einer vorgegebenen Kraftstoffeinspritzmenge;
ein Steuersignalausgabemittel zur Berechnung eines Verhältnisses der Einschaltzeit eines Pulssignals zu einer vorbestimmten, sich wiederholenden bzw. repetitiven Peri ode gemäß einer vorbestimmten Gleichung, die den von dem Stromwertberech nungsmittel berechneten Stromwert, eine an die elektromagnetische Spule angelegte Spannung und individuelle Differenzdaten als Parameter verwendet, und zur an schließenden Ausgabe eines vorbestimmten digitalen Signals in Abhängigkeit von dem Berechnungsergebnis;
ein Direktstrommittel zur Konvertierung des Ausgangssignals des Steuersignalausga bemittels in ein direktes Stromsignal;
ein Differenzberechnungsmittel zur Berechnung der Differenz zwischen dem Aus gangssignal des Direktstrommittels und dem Ausgangssignal des Ausgangsstromde tektionsmittels; und
ein Puls-Breiten-Modulationsmittel zur Ausgabe eines sich wiederholenden Puls signals, das eine Pulsbreite aufweist, die zu dem Berechnungsergebnis des Differenz berechnungsmittels korrespondiert, an das Stromzufuhrmittel.
Gemäß einer solchen Konfiguration bzw. eines solchen Aufbaus wird das vorbe
stimmte Digitalsignal basierend auf dem Berechnungsergebnis ausgegeben, das von
dem Steuersignalausgabemittel erhalten wird, wobei die individuellen Differenzdaten,
die die sogenannte Variation der Eigenschaften jedes Produkts bzw. Bauteils darstel
len, als Berechnungskonstanten in der vorbestimmten Gleichung verwendet werden.
Dieses digitale Signal wird dann in das Direktstromsignal durch das Direktstrommittel
konvertiert, und dann wird dieses Direktstromsignal als Sollwert in der Rückkoppel
steuerung bzw. Rückkopplungsregelung verwendet, die das Ausgangsstromdetek
tionsmittel, das Differenzberechnungsmittel und das Puls-Breiten-Modulationsmittel
umfaßt. Daher ist es unabhängig von der Variation in jedem Produkt bzw. Bauteil
möglich, den vom Stromwertberechnungsmittel berechneten Strom der elektro
magnetischen Spule zuzuführen.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Stromsteuertrei
bersystem vorgeschlagen, das aufgebaut bzw. ausgelegt ist, um einen Treiberstrom
einer elektromagnetischen Spule mittels einer Rückkoppelsteuerung bzw. einer
Rückkopplungsregelung zuzuführen, wobei das System aufweist:
ein Stromzuführmittel, das in Abhängigkeit von einem externen Signal zur Steuerung der Zuführung von Strom zu der elektromagnetischen Spule ein- und ausgeschaltet wird bzw. ein- und ausschaltbar ist;
ein Ausgangsstromdetektionsmittel zur Ausgabe eines Signals in Abhängigkeit von bzw. Übereinstimmung mit der Größe des Stroms, der der elektromagnetischen Spule zugeführt wird;
ein Stromwertberechnungsmittel zur Berechnung eines Stromwertes, der der elektro magnetischen Spule zugeführt werden soll, basierend auf bzw. in Abhängigkeit von einer gegebenen Motorgeschwindigkeit und einer gegebenen Kraftstoffeinspritz menge;
ein Steuersignalausgabemittel zur Berechnung eines Verhältnisses der Einschaltzeit eines Pulssignals zu einer vorbestimmten, repetitiven bzw. sich wiederholenden Peri ode gemäß einer vorbestimmten Gleichung, die den von dem Stromwertberech nungsmittel berechneten Stromwert, eine angelegte Spannung der elektromagneti schen Spule und individuelle Differenzdaten als Parameter verwendet, und zur an schließenden Ausgabe eines repetitiven Pulssignals mit einer Pulsbreite korrespondie rend zu bzw. in Abhängigkeit von dem Berechnungsergebnis;
ein Direktstrommittel zur Konvertierung des Ausgangssignals des Steuersignalausga bemittels in ein Direktstromsignal;
ein Differenzberechnungsmittel zur Berechnung der Differenz zwischen der Ausgabe bzw. dem Ausgangssignal des Direktstrommittels und der Ausgabe bzw. dem Aus gangssignal des Ausgangsstromdetektionsmittels; und
ein Puls-Breiten-Modulationsmittel zur Ausgabe eines repetitiven bzw. sich wieder holenden Pulssignals, das eine Pulsbreite korrespondierend zu bzw. in Abhängigkeit von dem Berechnungsergebnis des Differenzberechnungsmittels aufweist, an das Stromzufuhrmittel.
ein Stromzuführmittel, das in Abhängigkeit von einem externen Signal zur Steuerung der Zuführung von Strom zu der elektromagnetischen Spule ein- und ausgeschaltet wird bzw. ein- und ausschaltbar ist;
ein Ausgangsstromdetektionsmittel zur Ausgabe eines Signals in Abhängigkeit von bzw. Übereinstimmung mit der Größe des Stroms, der der elektromagnetischen Spule zugeführt wird;
ein Stromwertberechnungsmittel zur Berechnung eines Stromwertes, der der elektro magnetischen Spule zugeführt werden soll, basierend auf bzw. in Abhängigkeit von einer gegebenen Motorgeschwindigkeit und einer gegebenen Kraftstoffeinspritz menge;
ein Steuersignalausgabemittel zur Berechnung eines Verhältnisses der Einschaltzeit eines Pulssignals zu einer vorbestimmten, repetitiven bzw. sich wiederholenden Peri ode gemäß einer vorbestimmten Gleichung, die den von dem Stromwertberech nungsmittel berechneten Stromwert, eine angelegte Spannung der elektromagneti schen Spule und individuelle Differenzdaten als Parameter verwendet, und zur an schließenden Ausgabe eines repetitiven Pulssignals mit einer Pulsbreite korrespondie rend zu bzw. in Abhängigkeit von dem Berechnungsergebnis;
ein Direktstrommittel zur Konvertierung des Ausgangssignals des Steuersignalausga bemittels in ein Direktstromsignal;
ein Differenzberechnungsmittel zur Berechnung der Differenz zwischen der Ausgabe bzw. dem Ausgangssignal des Direktstrommittels und der Ausgabe bzw. dem Aus gangssignal des Ausgangsstromdetektionsmittels; und
ein Puls-Breiten-Modulationsmittel zur Ausgabe eines repetitiven bzw. sich wieder holenden Pulssignals, das eine Pulsbreite korrespondierend zu bzw. in Abhängigkeit von dem Berechnungsergebnis des Differenzberechnungsmittels aufweist, an das Stromzufuhrmittel.
Gemäß einer solchen Konfiguration bzw. eines solchen Aufbaus wird insbesondere
das repetitive bzw. sich wiederholende Pulssignal ausgegeben, das auf dem Berech
nungsergebnis basiert, das von dem Steuersignalausgabemittel erhalten wird, wobei
individuelle Differenzdaten, die eine sogenannte Variation der Eigenschaften jedes
Produkts bzw. Bauteils darstellen, als Berechnungskonstanten in der vorbestimmten
Gleichung verwendet werden. Dieses repetitive Pulssignal wird dann in den Di
rektstromwert durch das Direktstrommittel konvertiert, und dann wird dieses Di
rektstromsignal als Sollwert in der Rückkoppelsteuerung bzw. Rückkopplungsrege
lung verwendet, die aus dem Ausgangsstromdetektionsmittel, dem Differenzberech
nungsmittel und dem Puls-Breiten-Modulationsmittel besteht. Daher ist es unabhän
gig von der Variation jedes Produkts bzw. Bauteils möglich, den von dem Stromwert
berechnungsmittel berechneten Strom der elektromagnetischen Spule zuzuführen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein
Stromsteuertreibersystem vorgesehen, das ausgebildet ist, um einen Treiberstrom einer
elektromagnetischen Spule mittels einer Rückkoppelsteuerung bzw. Rückkopp
lungsregelung zuzuführen, wobei das System aufweist:
eine Stromzufuhrschaltung mit einer Halbleitereinrichtung, die in Abhängigkeit von einem externen Signal ein- und ausgeschaltet wird bzw. ein- und ausschaltbar ist, und zur Steuerung einer Zuführung von Strom zu der elektromagnetischen Spule durch Ein- bzw. Ausschalten der Halbleitereinrichtung;
eine Ausgangsdetektionsschaltung zur Ausgabe eines Signals in Übereinstimmung mit bzw. Abhängigkeit von der Größe des Stroms, der der elektromagnetische Spule zugeführt wird;
eine Zentralverarbeitungseinheit (CPU) zur Berechnung eines Stromwerts, der der elektromagnetischen Spule zugeführt werden soll, basierend auf bzw. in Abhängig keit von einer gegebenen Motorgeschwindigkeit und einer gegebenen Kraftstoffein spritzmenge und zur anschließenden Berechnung des Verhältnisses der Einschaltzeit eines Pulssignals zu einer vorbestimmten, repetitiven bzw. sich wiederholenden Peri ode gemäß einer vorbestimmten Gleichung, die einen berechneten Stromwert, eine an die elektromagnetische Spule angelegte Spannung und individuelle Differenzdaten als Parameter verwendet, und zur anschließenden Ausgabe eines repetitiven bzw. sich wiederholenden Pulssignals mit einer Pulsbreite, die zu dem Berechnungsergeb nis korrespondiert;
ein Tiefpaßfilter zur Konvertierung des repetitiven Pulssignals von der CPU in ein Di rektstromsignal;
eine Differenzberechnungsschaltung zur Berechnung der Differenz zwischen dem Ausgang bzw. dem Ausgangssignal des Tiefpaßfilters und dem Ausgang bzw. dem Ausgangssignal der Ausgangsdetektionsschaltung; und
eine Puls-Breiten-Modulationssteuerschaltung zur Ausgabe eines repetitiven bzw. sich wiederholenden Pulssignals mit einer Pulsbreite, die zu dem Berechnungsergeb nis der Differenzberechnungsschaltung korrespondiert, an die Stromzufuhrschaltung.
eine Stromzufuhrschaltung mit einer Halbleitereinrichtung, die in Abhängigkeit von einem externen Signal ein- und ausgeschaltet wird bzw. ein- und ausschaltbar ist, und zur Steuerung einer Zuführung von Strom zu der elektromagnetischen Spule durch Ein- bzw. Ausschalten der Halbleitereinrichtung;
eine Ausgangsdetektionsschaltung zur Ausgabe eines Signals in Übereinstimmung mit bzw. Abhängigkeit von der Größe des Stroms, der der elektromagnetische Spule zugeführt wird;
eine Zentralverarbeitungseinheit (CPU) zur Berechnung eines Stromwerts, der der elektromagnetischen Spule zugeführt werden soll, basierend auf bzw. in Abhängig keit von einer gegebenen Motorgeschwindigkeit und einer gegebenen Kraftstoffein spritzmenge und zur anschließenden Berechnung des Verhältnisses der Einschaltzeit eines Pulssignals zu einer vorbestimmten, repetitiven bzw. sich wiederholenden Peri ode gemäß einer vorbestimmten Gleichung, die einen berechneten Stromwert, eine an die elektromagnetische Spule angelegte Spannung und individuelle Differenzdaten als Parameter verwendet, und zur anschließenden Ausgabe eines repetitiven bzw. sich wiederholenden Pulssignals mit einer Pulsbreite, die zu dem Berechnungsergeb nis korrespondiert;
ein Tiefpaßfilter zur Konvertierung des repetitiven Pulssignals von der CPU in ein Di rektstromsignal;
eine Differenzberechnungsschaltung zur Berechnung der Differenz zwischen dem Ausgang bzw. dem Ausgangssignal des Tiefpaßfilters und dem Ausgang bzw. dem Ausgangssignal der Ausgangsdetektionsschaltung; und
eine Puls-Breiten-Modulationssteuerschaltung zur Ausgabe eines repetitiven bzw. sich wiederholenden Pulssignals mit einer Pulsbreite, die zu dem Berechnungsergeb nis der Differenzberechnungsschaltung korrespondiert, an die Stromzufuhrschaltung.
Die vorliegende Erfindung schlägt gemäß einem dritten Aspekt ein Stromsteuertrei
bersystem vor, das weiter ein Speichermittel zur Speicherung der Berechnungskon
stanten aufweist, wobei das Steuersignalausgabemittel die Berechnungskonstanten
aus dem Speichermittel bei der Berechnung bei den obigen ersten und zweiten
Aspekten der vorliegenden Erfindung liest.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Spei
chermittel derart ausgebildet, daß die Berechnungskonstanten in Abhängigkeit von
einer externen Steuerung neu geschrieben bzw. geändert werden können.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand der Zeichnung bevorzugter
Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 eine Ansicht einer Konfiguration eines Stromsteuertreibersystems gemäß
einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 ein Flußdiagramm der Prozeduren der Betriebssteuerung, die durch eine
CPU ausgeführt wird, die in dem in Fig. 1 gezeigten Stromsteuertreiber
system verwendet wird;
Fig. 3 ein Wellenform-Diagramm, das schematisch ein Steuersignal Vcont zeigt,
das von der CPU ausgegeben wird, die in dem in Fig. 1 gezeigten Strom
steuertreibersystem verwendet wird;
Fig. 4 ein Flußdiagramm der Prozeduren der Betriebssteuerung, die von der
CPU ausführt wird, die in dem in Fig. 1 gezeigten Stromsteuertreiber
system verwendet wird, gemäß einer anderen Ausführungsform der vor
liegenden Erfindung;
Fig. 5 ein Flußdiagramm, das den detaillierten Inhalt einer Unterbrechungspro
zeßunterroutine zeigt, die bei der in Fig. 4 gezeigten Betriebssteuerung
ausgeführt wird.
Details der vorliegenden Erfindung werden unter Bezugnahme auf die beigefügte
Zeichnung nachfolgend erläutert.
Teile, Elemente, Anordnungen u. dgl., die nachfolgend beschrieben werden, sollen
nicht als Beschränkung der vorliegenden Erfindung angesehen werden. Vielmehr
können diese in verschiedener Weise innerhalb des Bereichs oder Sinns der vorlie
genden Erfindung modifiziert werden.
Zunächst wird eine Konfiguration bzw. ein Aufbau eines Stromsteuertreibersystems
(nachfolgend als das "vorliegende System" bezeichnet) gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf Fig. 1 näher
erläutert.
Das vorliegende System ist zur Steuerung bzw. Regelung der Zuführung von Strom
zu einer elektromagnetischen Spüle 20 geeignet, die in einem (nicht dargestellten)
Magnetventil verwendet wird, das beispielsweise in einem Turbosteuersystem eines
Fahrzeugs, einem Einspritzsystem o. dgl. enthalten ist. Das vorliegende System weist
eine CPU (Zentralverarbeitungseinheit) 1, einen Speicher 2, ein Tiefpaßfilter 3, eine
Differenzdetektionsschaltung 4, eine Puls-Breiten-Modulationssteuerschaltung 5,
eine Stromzufuhrschaltung 6, eine Ausgangsdetektionsschaltung 7 und einen Ana
log/Digital-Wandler 8 (in Fig. 1 als "A/D" abgekürzt) auf.
Die CPU 1 ist durch einen allgemeinen bekannten IC, also eine integrierte Schaltung
gebildet, um den Betrieb des vorliegenden Systems zu steuern, wie später beschrie
ben. Der Speicher 2 ist an die CPU 1 angeschlossen. Verschiedene in dem später nä
her erläuterten Speicher 2 gespeicherte Konstanten u. dgl. werden in den Speicher 2
geladen und für die Betriebssteuerung verwendet. Z. B. ist ein beschreibbarer IC-
Speicher, wie ein sogenannter EEPROM (elektrisch löschbarer, programmierbarer
Festwertspeicher) o. dgl., als Speicher 2 geeignet.
Die CPU 1 ist auch an eine externe Leit- bzw. Kommandoeinrichtung 21 beispiels
weise über eine Kommunikationsleitung 9 angeschlossen.
Die Modifikation, Zuführung u. dgl. von Daten, wie verschiedener Konstanten, die
später näher beschrieben werden, kann durch die externe Kommandoeinrichtung 21
oder eine sonstige geeignete Einrichtung verwirklicht werden.
Bei dem vorliegenden System wird gemäß der Größe eines gewünschten, der elektro
magnetische Spule 20 zuzuführenden Treiberstroms IR ein Kontrollsignal Vcont von
der CPU 1 in Form eines PWM-Pulssignals (pulsbreitenmoduliertes Pulssignal) ausge
geben (Details werden später näher erläutert). Dieses Steuersignal Vcont wird in ein Di
rektstromsignal durch das Tiefpaßfilter 3 konvertiert bzw. umgewandelt. Das Di
rektstromsignal wird dann mit einer detektierten Ausgangsspannung VIL von der
Ausgangsdetektionsschaltung 7 in der Differenzdetektionsschaltung 4 verglichen.
Die Differenzdetektionsschaltung 4 detektiert die Differenz zwischen der detektier
ten Ausgangsspannung VIL von der Ausgangsdetektionsschaltung 7 und dem Steu
ersignal Vcont, das über das Tiefpaßfilter 3 eingegeben wird, und gibt dann ein Signal
aus, das zu der Differenz korrespondiert. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel
gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt die Differenzdetektionsschaltung 4 einen
Addierer 4a. Wenn der Addierer 4a verwendet wird, wird die detektierte Ausgangs
spannung VIL von der Ausgangsdetektionsschaltung 7 zu dem Steuersignal Vcont als
negativer Wert addiert und so das Ausgangssignal (Vcont - VIL) von dem Addierer 4a
berechnet.
Die Puls-Breiten-Modulationssteuerschaltung 5 erzeugt einen repetitiven bzw. sich
wiederholenden Puls, der eine Pulsbreite in Abhängigkeit von der Größe des Aus
gangssignals der Differenzdetektionsschaltung 4 aufweist, und gibt diesen dann an
die Stromzufuhrschaltung 6 aus. Bei der bevorzugten Ausführungsform gemäß der
vorliegenden Erfindung weist die Puls-Breiten-Modulationssteuerschaltung 5 einen
(in Fig. 1 als "INT" abgekürzten) Integrator 10, einen (in Fig. 1 als "OSC" abgekürz
ten) Oszillator 11 und einen (in Fig. 1 als "COMP" abgekürzten) Komparator bzw.
Vergleicher 12 auf.
Der Integrator 10 ist vorgesehen, um das Ausgangssignal von der Differenzdetek
tionsschaltung 4 zu glätten. Der Integrator 10 ist durch eine gut bekannte Schal
tungskonfiguration gebildet.
Der Oszillator 11 ist beispielsweise durch eine gut bekannte Schaltungskonfiguration
gebildet, um mit einem dreieckigen Wellenformsignal zu oszillieren bzw. zu schwin
gen.
Der Vergleicher 12 vergleicht das Ausgangssignal der Differenzdetektionsschaltung
4, das über den Integrator 10 eingegeben wird, mit dem dreieckigen Wellenformsignal
vom Oszillator 11 in seiner Höhe. Der Ausgang des Vergleichers 12 ändert sich zu
Hoch ("High") bzw. auf einen hohen Wert, wenn die Ausgangssignalhöhe des Oszil
lators 11 die Ausgangssignalhöhe des Integrators 10 übersteigt. Umgekehrt fällt der
Ausgang des Vergleichers 12 auf Niedrig ("Low") bzw. auf einen niedrigen Wert,
wenn die Ausgangssignalhöhe des Oszillators 11 geringer als die Ausgangssignal
höhe des Integrators 10 wird. Im Ergebnis wird das repetitive bzw. sich wiederho
lende Pulssignal, das eine Pulsbreite in Abhängigkeit von dem Ausgangssignallevel
bzw. der Ausgangssignalhöhe des Integrators 10 hat, von dem Vergleicher 12 ausge
geben.
Die Stromzufuhrschaltung 6 führt einen Strom der elektromagnetischen Spule 20 zu.
Die Stromzufuhrschaltung 6 umfaßt als Hauptkomponente einen Treibertransistor 13,
der gemäß dem Treiberpulssignal von der Puls-Breiten-Modulationssteuerschaltung 5
betrieben bzw. geschaltet wird. Bei der bevorzugten Ausführungsform gemäß der
vorliegenden Erfindung wird ein FET (Feldeffekttransistor) als Treibertransistor 13
verwendet. Natürlich ist der Treibertransistor 13 nicht auf einen derartigen FET be
schränkt, sondern es können auch andere Arten von insbesondere Halbleitereinrich
tungen verwendet werden.
Das von der Puls-Breiten-Modulationssteuerschaltung 5 zugeführte Treiberpulssignal
wird an das Gate bzw. die Steuerelektrode des Treibertransistors 13 angelegt. Der
Source-Anschluß der Treibertransistors 13 ist an Masse angeschlossen. Der Drain-An
schluß des Treibertransistors 13 ist an ein Ende bzw. einen Anschluß der elektro
magnetischen Spule 20 über einen Stromdetektionswiderstand 14 angeschlossen. Die
Stromversorgungsspannung VB ist an das andere Ende bzw. den anderen Anschluß
der elektromagnetischen Spule 20 angeschlossen.
Wenn der Treibertransistor 13 dann in seinen leitenden Zustand durch ein von der
Puls-Breiten-Modulationssteuerschaltung 5 zugeführtes Signal geschaltet wird, wird
der elektromagnetischen Spule 20 Strom aufgrund des leitenden Zustands zugeführt.
Um einen Strom fließen zu lassen, der durch die entgegengerichtete elektromotorische
Kraft verursacht wird, die in der elektromagnetischen Spule 20 erzeugt wird, wenn
der Treibertransistor 13 in seinen nicht leitenden Zustand umgeschaltet wird, sind ein
Widerstand 15 und eine Diode 16 in Serie zwischen dem Ende bzw. Anschluß der
elektromagnetischen Spule 20 auf der Seite, an die die Stromversorgungsspannung
VB angelegt wird, und einem Verbindungspunkt des Treibertransistors 13, des Strom
detektionswiderstands 14 und einem invertierenden Eingangsanschluß eines Opera
tionsverstärkers 17 angeschlossen. Mit anderen Worten wird die Stromversorgungs
spannung VB an die Kathodenseite der Diode 16 angelegt, wobei ein Ende bzw. An
schluß des Widerstands 15 an die Anodenseite der Diode 16 angeschlossen ist.
Die Ausgangsdetektionsschaltung 7 ist vorgesehen, um den der elektromagnetischen
Spule 20 zugeführten Treiberstrom IL zu detektieren, so daß sie die detektierte, zu der
Größe des Treiberstroms IL korrespondierende Ausgangsspannung VIL an die Diffe
renzdetektionsschaltung 4 ausgeben kann. Die Ausgangsdetektionsschaltung 7
weist den Operationsverstärker 17 und den Stromdetektionswiderstand 14 als
Hauptkomponenten auf.
Insbesondere ist der invertierende Eingangsanschluß des Operationsverstärkeis 17 an
einen Verbindungspunkt zwischen dem Stromdetektionswiderstand 14 und dem
Treibertransistor 13 angeschlossen. Der nicht invertierende Eingangsanschluß des
Operationsverstärkers 17 ist an seinen Verbindungspunkt zwischen dem Stromdetek
tionswiderstand 14 und der elektromagnetischen Spule 20 angeschlossen.
Der Spannungsabfall über den Stromdetektionswiderstand 14 wird daher in Abhän
gigkeit von der Größe des der elektromagnetischen Spule 20 zugeführten Treiber
stroms IL verursacht. Dieser Spannungsabfall wird von dem Operationsverstärker 17
in Abhängigkeit von seinem Verstärkungsfaktor verstärkt und dann an die Differenz
detektionsschaltung 4 als detektierte Ausgangsspannung VIL ausgegeben.
Als nächstes werden Prozeduren, die von der CPU 1 ausgeführt werden, zur Steue
rung bzw. Regelung des der elektromagnetischen Spüle 20 zugeführten Treiber
stroms unter Bezugnahme auf das in Fig. 2 gezeigte Flußdiagramm näher erläutert.
Zuerst, wenn der Betrieb der CPU 1 gestartet wird, werden Daten, hier Motorge
schwindigkeit und Sollkraftstoffeinspritzmenge, eingegeben (siehe Schritt 100 in Fig.
1).
In dem Fall, daß das vorliegende System in einem (nicht dargestellten) Motor- bzw.
Turbosteuersystem eines Fahrzeugs verwendet wird, kann auch ein Signal, das von
einem Sensor detektiert wird bzw. worden ist, der normalerweise vorgesehen ist, um
das Motor- bzw. Turbosteuersystem zu steuern und die Motorgeschwindigkeit zu
detektieren, als eine solche Motorgeschwindigkeit oder andererseits eine Motorge
schwindigkeit, die bereits in das Motor- bzw. Turbosteuersystem eingelesen worden
ist und dann in digitale Daten konvertiert bzw. umgewandelt worden ist, als eine sol
che Motorgeschwindigkeit verwendet werden. Daher ist es nicht erforderlich,
zwangsweise einen bestimmten Sensor bei dem vorliegenden System vorzusehen.
Auch kann die genannte Kraftstoffeinspritzmenge von dem (nicht dargestellten) Mo
tor- bzw. Turbosteuersystem eingelesen werden, um so die von dem Motor- bzw.
Turbosteuersystem berechneten Daten zu verwenden.
In der Praxis kann das (nicht dargestellte) Motor- bzw. Turbosteuersystem im we
sentlichen durch die CPU und eine entsprechende Software verwirklicht werden.
Wenn die CPU 1 des vorliegenden Systems gemeinsam als die in dem Motor- bzw.
Turbosteuersystem verwendete CPU verwendet wird, kann daher die Dateneingabe
in Schritt 100 durch Lesen der betroffenen Daten von einem Datenspeicherabschnitt
der CPU des Motor- bzw. Turbosteuersystems ausgeführt werden. Wenn die betrof
fenen Daten beispielsweise in einem Speicherbereich der CPU 1 gespeichert sind,
können die Daten insbesondere von diesem Speicherbereich gelesen werden. Wenn
die betroffenen Daten andererseits in einer Speichereinrichtung, wie einem außerhalb
der CPU 1 angeordneten (nicht dargestellten) RAM (Schreib-Lese-Speicher), gespei
chert sind, können die Daten von dieser Speichereinrichtung gelesen werden.
Unter Verwendung der Motorgeschwindigkeit und der Sollkraftstoffeinspritzmenge,
die wie oben beschrieben als Parameter eingegeben sind, wird dann der der elektro
magnetischen Spule 20 zuzuführende Treiberstrom IL gemäß einer Gleichung berech
net, die vorher festgelegt bzw. eingegeben worden ist (siehe Schritt 102 in Fig. 2).
Dann werden die Daten der Stromversorgungsspannung VB eingegeben bzw. einge
lesen (siehe Schritt 104 in Fig. 2). Mit anderen Worten werden diese Daten der
Stromversorgungsspannung VB in die CPU 1 über den Analog/Digital-Wandler 8, der
bei der Berechnung des Tastverhältnisses bzw. der relativen Einschaltzeit Di ver
wendet wird, was später erläutert wird, eingegeben.
Dann werden die zuvor bereits in dem Speicher 2 gespeicherten Berechnungskon
stanten C und d in die CPU 1 eingelesen (siehe Schritt 106 in Fig. 2).
Dann wird eine Berechnung ausgeführt, um das Tastverhältnis Di des Steuersignals
Vcont, das von der CPU 1 ausgegeben wird, zu bestimmen (siehe Schritt 108 in Fig. 2).
Wenn eine Periode (Zeitdauer) eines von der CPU 1 ausgegebenen, repetitiven bzw.
sich wiederholenden Pulssignals als eins angenommen wird (siehe Fig. 3) dann be
zeichnet dieses Tastverhältnis Di mit anderen Worten eine Rate bzw. ein Verhältnis
einer Periode (Einschaltzeit), während der das Pulssignal seinen logischen Wert hoch
(high) hat.
Der Wert des Tastverhältnisses Di wird dann durch folgende Gleichung (1) berechnet:
Di=C.IL+d.VB (1).
Diese Gleichung (1) wird erhalten basierend auf dem folgenden Gesichtspunkt.
Zunächst stellt der in Schritt 100 berechnete Treiberstrom IL einen Stromwert dar, der
eindeutig von der Rotation des Motors und dergleichen bestimmt werden kann, un
abhängig von einer Variation der elektrischen Eigenschaften der elektromagneti
schen Spule 20, der elektrischen Eigenschaften der Stromversorgungsschaltung 6
und dergleichen. Mit anderen Worten stellt der Treiberstrom IL einen Stromwert dar,
der unter der Bindung bzw. Annahme erhalten werden kann, daß die verschiedenen
Eigenschaften der elektromagnetischen Spule 20 u. dgl. als ideal eingestellt anzuse
hen sind.
Tatsächlich existieren jedoch Variationen der elektrischen Eigenschaften, d. h. indivi
duelle Differenzen bzw. Unterschiede, bei jedem System. Wenn das Steuersignal Vcont
unter Verwendung einer Pulsbreite ausgegeben wird, die basierend auf dem Treiber
strom IL unter vorbestimmten Bedingungen ohne Berücksichtigung solcher Variatio
nen bestimmt wird, verhält sich daher der durch die elektromagnetische Spule 20 flie
ßende Strom nicht so wie der (gewünschte) Treiberstrom IL.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben ernsthaft untersucht, welche Ele
mente der Schaltung einen Einfluß auf den Treiberstrom IL und andere haben. Als Er
gebnis wurde der Näherungsausdruck IL = a.Vcont + b.VB gefunden. Hier ist "a"
eine Berechnungskonstante, die dem Stromdetektionsverstärkungsfaktor bei der
Ausgangsdetektionsschaltung 7 entspricht, und "b" eine Berechnungskonstante, die
aufgrund der Variation der elektrischen Eigenschaften bei jedem System vorgegeben
ist. Dieser Näherungsausdruck bedeutet, daß der Treiberstrom IL im wesentlichen
durch IL = a.Vcont bei einer idealen Schaltung dargestellt werden kann, aber tatsäch
lich der erforderliche bzw. gewünschte Treiberstrom IL durch Addition eines durch b.
VB dargestellten Verschiebungsfaktors bzw. -wertes erhalten werden kann.
Daher kann die obige Gleichung (1) als eine Berechnungsgleichung zur Bestimmung
der Pulsbreite des Steuersignals Vcont, die eingestellt wird, um den gewünschten Trei
berstrom IL zu erhalten, basierend auf diesem Näherungsausdruck unter Berücksichti
gung der Variation der elektrischen Eigenschaften jedes System erhalten werden.
In der Gleichung (1) sind "C" und "d" Berechnungskonstanten, die von dem Speicher
2 im vorangehenden Schritt 106 gelesen werden. Diese Berechnungskonstanten "C"
und "d" sind bei jedem Produkt bzw. Bauteil in Übereinstimmung mit bzw. Abhän
gigkeit von der Variation der Eigenschaften der elektromagnetischen Spule 20, der
Stromzufuhreigenschaften der Stromzufuhrschaltung 6 und dergleichen unterschied
lich. Aus diesem Grund werden die Berechnungskonstanten "C" und "d" sozusagen
als individuelle Differenzdaten bezeichnet. Die Berechnungskonstanten "C" und "d"
können vorher basierend auf experimentellen Daten u. dgl. bestimmt und dann in
dem Speicher 2, wie oben erwähnt, gespeichert werden.
Nachdem das Tastverhältnis Di, wie oben erwähnt, bestimmt worden ist, wird das
Steuersignal Vcont mit einer Pulsbreite, die zu dem bestimmten Tastverhältnis Di kor
respondiert, von der CPU 1 ausgegeben (siehe Schritt 110 in Fig. 2). In diesem Fall
wird die repetitive Periode des von der CPU 1 ausgegebenen Steuersignals Vcont vor
eingestellt auf einen vorbestimmten Wert. Daher kann die repetitive Periode auf einen
konstanten Wert gehalten werden, auch wenn das Tastverhältnis Di durch den Trei
berstrom IL und die Stromversorgungsspannung VB geändert wird.
Wenn das Steuersignal Vcont ausgegeben wird, das eine Pulsbreite aufweist, die zu
dem Tastverhältnis Di, das in dieser Art bestimmt wird, korrespondiert, dann wird die
ses Steuersignal Vcont in ein Direktstromsignal durch das Tiefpaßfilter 3 gefiltert und
dann an die Differenzdetektionsschaltung 4 angelegt. Außerdem wird die detektierte
Ausgangsspannung VIL, die zu der Größe des der elektromagnetischen Spule 20
zugeführten Stroms korrespondiert, an die Differenzdetektionsschaltung 4 angelegt.
In dem Fall, daß der der elektromagnetischen Spule 20 zugeführte Strom mit dem ge
wünschten, durch die Motorgeschwindigkeit und dergleichen bestimmten Strom IL
übereinstimmt, stimmt das Ausgangssignal bzw. der Ausgang des Tiefpaßfilters 3 auch
mit der detektierten Ausgangsspannung VIL überein.
Dann wird die Differenz zwischen dem Ausgang des Tiefpaßfilters 3 (zur Vereinfa
chung wird dieser Ausgang bzw. dieses Ausgangssignal als Vcont (DC) hier bezeich
net) und der detektierten Ausgangsspannung VIL, d. h. Vcont (DC) - VIL, von der Diffe
renzdetektionsschaltung 4 ausgegeben.
Dann wird Vcont (DC) - VIL als Ausgang der Differenzdetektionsschaltung 4 in die
Puls-Breiten-Modulationssteuerschaltung 5 eingegeben, dann durch den Integrator
10 integriert, und dann an den Komparator bzw. Vergleicher 12 angelegt. Zwischen
zeitlich wird das von dem Oszillator 11 ausgegebene dreieckige Wellenformsignal an
den anderen Eingangsanschluß des Vergleichers 12 angelegt. So kann von dem Ver
gleicher 12 ein repetitives bzw. sich wiederholendes Pulssignal ausgegeben werden,
das eine Pulsbreite aufweist, die zu der Größe von Vcont (DC) - VIL, korrespondiert
und die gleiche repetitive Periode wie das von dem Oszillator 11 ausgegebene drei
eckige Wellenformsignal aufweist. Mit anderen Worten, da die Größe des der elek
tromagnetischen Spule 20 zugeführten Stroms an die Differenzdetektionsschaltung 4
durch die Ausgangsdetektionsschaltung 7 in Form der detektierten Ausgangsspan
nung VIL rückgekoppelt wird, kann die Breite des von der Puls-Breiten-Modulations
steuerschaltung ausgegebenen Pulssignals geändert werden, so daß die Größe des der
elektromagnetischen Spule 20 zugeführten Stroms rückgekoppelt geregelt werden
kann.
Dadurch, daß der Treibertransistor 13 basierend auf bzw. in Abhängigkeit von dem
repetitiven Pulssignal an- und ausgeschaltet wird, wird folglich der elektromagneti
schen Spule 20 ein Strom zugeführt, der proportional zu der Einschaltzeit des Treiber
transistors 13 ist.
Dementsprechend wird gemäß der obengenannten Rückkopplungsregelung und dem
von der CPU 1 unter Berücksichtigung der Variationen der Schaltungen u. dgl. aus
gegebenen Steuersignal Vcont der gewünschte Strom IL der elektromagnetischen
Spule 20 zugeführt.
Nachfolgend wird eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter
Bezugnahme auf Fig. 4 und 5 erläutert.
Die zweite Ausführungsform ermöglicht es, die Berechnungskonstanten unter Ver
wendung einer externen Kommando- bzw. Steuereinrichtung 21, die an die CPU 1
über eine Kommunikationsleitung 9 angeschlossen ist, neu zu schreiben bzw. zu
modifizieren.
Die zweite Ausführungsform wird nun im Detail beschrieben.
Das Flußdiagramm gemäß Fig. 4 zeigt zunächst den Ablauf der Steuerprozeduren im
Überblick. Jedoch wird im wesentlichen derselbe Prozeß wie in Fig. 2 gezeigt bei der
zweiten Ausführungsform ausgeführt mit der Ausnahme, daß ein Unterbrechungspro
zeß durch die externe Kommando- bzw. Steuereinrichtung 21 ausgeführt bzw. initi
iert werden kann. Da in Fig. 4 die gleichen Schrittnummern wie in Fig. 2 für die glei
chen Prozesse verwendet werden, wird deren wiederholte detaillierte Erläuterung
weggelassen. Daher werden nachfolgend im wesentlichen nur die Unterschiede zwi
schen den Prozeduren erläutert.
Wenn die Unterbrechungsanfrage zum Neuschreiben bzw. zur Neueingabe der Daten
von der externen Kommandoeinrichtung 21 an die CPU 1 über die Kommunikations
leitung 9 eingegeben wird, schaltet bzw. wechselt die CPU 1 zu dem Unterbrech
ungsprozeß an einer vorab bestimmten Stelle im Verlauf des Flusses des Steuerungs
betriebs. Z. B. ist in Fig. 4 gezeigt, daß der Prozeß zu dem Unterbrechungsprozeß
nach dem Prozeß in Schritt 102 gewechselt wird.
Nachdem der Prozeß in den Unterbrechungsprozeß umgeschaltet hat, wird der Unter
routinen-Prozeß zum Neuschreiben bzw. zur Neueingabe der Daten gestartet.
Zunächst wird entschieden, ob die Anfrage bzw. das Signal zum Neuschreiben der
Daten von der externen Kommandoeinrichtung 21 ausgegeben worden ist (siehe
Schritt 200 in Fig. 5).
Wenn entschieden worden ist, daß die Anfrage bzw. das Signal zum Neuschreiben
der Daten vorliegt (falls JA in Schritt 200), setzt sich der Prozeß mit dem folgenden
Schritt 202 fort. Wenn jedoch entschieden wird, daß keine Anfrage bzw. kein Signal
zum Neuschreiben der Daten ausgegeben worden ist bzw. vorliegt (falls NEIN in
Schritt 200), dann endet dieser Unterroutinen-Prozeß und das Verfahren bzw. der
Ablauf kehrt zu der in Fig. 4 gezeigten Hauptroutine zurück. In diesem Fall wird der
Ablauf in der Hauptroutine fortgesetzt.
In Schritt 202 werden die neuzuschreibenden Daten von der externen Kommando
einrichtung 21 in die CPU 1 eingegeben.
Dann werden die betroffenen, in dem Speicher 2 gespeicherten Daten durch die neu
zuschreibenden Daten ersetzt, die wie oben beschrieben geladen bzw. eingelesen
werden (siehe Schritt 204 in Fig. 5). Anschließend kehrt der Ablauf bzw. das Verfah
ren zu der in Fig. 4 gezeigten Hauptroutine zurück, und dann wird das Verfahren
bzw. der Ablauf wieder in der Hauptroutine fortgesetzt.
Bei den obigen Ausführungsformen werden ein Stromzufuhrmittel, ein Ausgangs
stromdetektionsmittel, ein Stromwertberechnungsmittel und ein Steuersignalausga
bemittel durch die Stromzuführschaltung 6, die Ausgangsdetektionsschaltung 7, die
durch die CPU 1 ausgeführten Schritte 100, 102 bzw. die durch die CPU 1 ausgeführ
ten Schritte 104, 106, 108, 110 verwirklicht. Ähnlich werden ein Direktstrommittel, ein
Differenzberechnungsmittel und ein Puls-Breiten-Modulationsmittel durch das Tief
paßfilter 3, die Differenzdetektionsschaltung 4 bzw. die Puls-Breiten-Modulations
steuerschaltung 5 verwirklicht.
Weiter wird ein Speichermittel durch den Speicher 2 verwirklicht, und eine
Neuschreib-Operation der Berechnungskonstanten im Speichermittel wird durch die
von der CPU 1 ausgeführten Schritte 200 bis 204 verwirklicht.
Bei der obigen Ausführungsform wird das repetitive bzw. sich wiederholende Puls
signal von der CPU 1 ausgegeben und dann in den Direktstrom durch das Tiefpaßfil
ter 3 umgewandelt und dann in die Differenzdetektionsschaltung 4 eingegeben bzw.
eingelesen. Jedoch besteht keine Notwendigkeit, die vorliegende Erfindung auf eine
solche Schaltungsanordnung bzw. Schaltungskonfiguration zu beschränken. Natür
lich kann eine Anordnung eingesetzt werden, bei der z. B. ein Digitalsignal als Soll
wert von der CPU 1 ausgegeben, dann in ein Direktstromsignal durch einen wohl be
kannten Analog/Digital-Wandler konvertiert und dann in die Differenzdetektions
schaltung 4 eingegeben bzw. eingelesen wird.
Im Falle, daß eine solche Anordnung verwendet wird, sollte das Direktstrommittel
durch den Analog/Digital-Wandler gebildet sein.
Da gemäß der vorliegenden Erfindung Variationen bzw. Unterschiede in den elektri
schen Eigenschaften bei jedem Produkt bzw. Bauteil durch die Berechnungskon
stanten berücksichtigt werden, wenn die Rückkopplungsregelung ausgeführt wird,
ist es möglich, mit den Variationen bzw. Unterschieden in den Eigenschaften jedes
Produkts bzw. Bauteils zurecht zu kommen, ohne teuere Schaltungsteile bzw.
-elemente, wie hoch genaue Differenzverstärker u. dgl., beim Stand der Technik vor
zusehen. Folglich wird das vorliegende Steuertreibersystem bereitgestellt, das eine
Stromsteuerung bzw. -regelung mit hoher Genauigkeit bei niedrigeren Kosten er
möglicht. Insbesondere im Falle, daß die in dem Speichermittel gespeicherten Daten
durch die externe Einrichtung geändert werden können, können die Berechnungs
konstanten von der externen Einrichtung neugeschrieben bzw. neueingelesen wer
den. Daher kann ungleich des Standes der Technik zusätzlich zu dem vorgenannten
Effekt der Vorteil erreicht werden, daß das System eine hohe bzw. universelle Ein
setzbarkeit aufweist, ohne die Zeit, Arbeitskosten und dergleichen, um die Variatio
nen bzw. Unterschiede in den Eigenschaften der einzelnen Produkte bzw. Bauteile
auszugleichen, zu erhöhen.
Es werden ein Treibersystem und eine Motorsteuerung vorgeschlagen, wobei die
Motorgeschwindigkeit und eine Sollkraftstoffeinspritzmenge durch eine CPU einge
lesen und dann der einer elektromagnetischen Spule zuzuführende Stromwert basie
rend auf einer vorbestimmten Gleichung berechnet wird. Hierzu werden die an die
elektromagnetische Spule angelegte Spannung und in einem Speicher abgelegte Be
rechnungskonstanten verwendet. Basierend auf diesen Daten wird ein pulsbreiten
moduliertes Signal mit vorzugsweise fester Periode als Sollwert einer Rückkopplungs
regelung ausgegeben. So wird der elektromagnetischen Spule der gewünschte Strom
zugeführt.
Claims (8)
1. Stromsteuertreibersystem, das ausgebildet ist, um einen Treiberstrom bzw. An
triebsstrom einer elektromagnetischen Spule (20) über eine Rückkopplungsre
gelung zuzuführen, wobei das System aufweist:
ein Stromzufuhrmittel (6), das in Abhängigkeit von einem externen Signal ein- und ausschaltbar ist, um einen Zufuhrstrom zu der elektromagnetischen Spule (20) zu steuern;
ein Ausgangsstromdetektionsmittel (7) zur Ausgabe eines Signals in Überein stimmung bzw. Abhängigkeit von der Größe des der elektromagnetischen (20) zugeführten Stroms;
ein Stromwertberechnungsmittel (100, 102) zur Berechnung eines der elektro magnetischen Spule (20) zuzuführenden Stromwertes basierend auf einer gege benen Motorgeschwindigkeit und einer gegebenen Kraftstoffeinspritzmenge;
ein Steuersignalausgabemittel (104, 106, 108, 110) zur Berechnung eines Ver hältnisses der Einschaltzeit eines Pulssignals zu einer vorbestimmten, repetitiven bzw. sich wiederholenden Periode gemäß einer vorbestimmten Gleichung unter Verwendung des von dem Stromwertberechnungsmittel (100, 102) berechneten Stromwertes, einer eingelegten Spannung (VB) der elektromagnetischen Spule (20) und individueller Differenzdaten als Parameter und zur anschließenden Ausgabe eines vorbestimmten Digitalsignals in Abhängigkeit vom Berech nungsergebnis;
ein Direktstrommittel (3) zur Konvertierung des Ausgangssignals des Steuer signalausgabemittels (104, 106, 108, 110) in ein Direktstromsignal;
ein Differenzberechnungsmittel (4) zur Berechnung der Differenz zwischen dem Ausgang bzw. Ausgangssignal des Direktstrommittels (3) und dem Ausgang bzw. Ausgangssignal des Ausgangsstromdetektionsmittels (7); und
ein Puls-Breiten-Modulationsmittel (5) zur Ausgabe des repetitiven Pulssignals mit einer Pulsbreite, die zu dem Berechnungsergebnis des Differenzberech nungsmittels (4) korrespondiert, an das Stromzufuhrmittel (6).
ein Stromzufuhrmittel (6), das in Abhängigkeit von einem externen Signal ein- und ausschaltbar ist, um einen Zufuhrstrom zu der elektromagnetischen Spule (20) zu steuern;
ein Ausgangsstromdetektionsmittel (7) zur Ausgabe eines Signals in Überein stimmung bzw. Abhängigkeit von der Größe des der elektromagnetischen (20) zugeführten Stroms;
ein Stromwertberechnungsmittel (100, 102) zur Berechnung eines der elektro magnetischen Spule (20) zuzuführenden Stromwertes basierend auf einer gege benen Motorgeschwindigkeit und einer gegebenen Kraftstoffeinspritzmenge;
ein Steuersignalausgabemittel (104, 106, 108, 110) zur Berechnung eines Ver hältnisses der Einschaltzeit eines Pulssignals zu einer vorbestimmten, repetitiven bzw. sich wiederholenden Periode gemäß einer vorbestimmten Gleichung unter Verwendung des von dem Stromwertberechnungsmittel (100, 102) berechneten Stromwertes, einer eingelegten Spannung (VB) der elektromagnetischen Spule (20) und individueller Differenzdaten als Parameter und zur anschließenden Ausgabe eines vorbestimmten Digitalsignals in Abhängigkeit vom Berech nungsergebnis;
ein Direktstrommittel (3) zur Konvertierung des Ausgangssignals des Steuer signalausgabemittels (104, 106, 108, 110) in ein Direktstromsignal;
ein Differenzberechnungsmittel (4) zur Berechnung der Differenz zwischen dem Ausgang bzw. Ausgangssignal des Direktstrommittels (3) und dem Ausgang bzw. Ausgangssignal des Ausgangsstromdetektionsmittels (7); und
ein Puls-Breiten-Modulationsmittel (5) zur Ausgabe des repetitiven Pulssignals mit einer Pulsbreite, die zu dem Berechnungsergebnis des Differenzberech nungsmittels (4) korrespondiert, an das Stromzufuhrmittel (6).
2. Stromsteuertreibersystem, das ausgebildet ist, um einen Treiberstrom bzw. An
triebsstrom einer elektromagnetischen Spule (20) über eine Rückkopplungsre
gelung zuzuführen, wobei das System aufweist:
ein Stromzufuhrmittel (6), das in Abhängigkeit von einem externen Signal ein- und ausschaltbar ist, um einen Zufuhrstrom zu der elektromagnetischen Spule (20) zu steuern;
ein Ausgangsstromdetektionsmittel (7) zur Ausgabe eines Signals in Überein stimmung bzw. Abhängigkeit von der Größe des der elektromagnetischen (20) zugeführten Stroms;
ein Stromwertberechnungsmittel (100, 102) zur Berechnung eines der elektro magnetischen Spule (20) zuzuführenden Stromwertes basierend auf einer gege benen Motorgeschwindigkeit und einer gegebenen Kraftstoffeinspritzmenge;
ein Steuersignalausgabemittel (104, 106, 108, 110) zur Berechnung eines Ver hältnisses der Einschaltzeit eines Pulssignals zu einer vorbestimmten, repetitiven bzw. sich wiederholenden Periode gemäß einer vorbestimmten Gleichung unter Verwendung des von dem Stromwertberechnungsmittel (100, 102) berechneten Stromwertes, einer eingelegten Spannung (VB) der elektromagnetischen Spule (20) und individueller Differenzdaten als Parameter und zur anschließenden Ausgabe eines repetitiven bzw. sich wiederholenden Pulssignals mit einer Puls breite, die zu dem Berechnungsergebnis korrespondiert,
ein Direktstrommittel (3) zur Konvertierung des Ausgangssignals des Steuer signalausgabemittels (104, 106, 108, 110) in ein Direktstromsignal;
ein Differenzberechnungsmittel (4) zur Berechnung der Differenz zwischen dem Ausgang bzw. Ausgangssignal des Direktstrommittels (3) und dem Ausgang bzw. Ausgangssignal des Ausgangsstromdetektionsmittels (7); und
ein Puls-Breiten-Modulationsmittel (5) zur Ausgabe des repetitiven Pulssignals mit einer Pulsbreite, die zu dem Berechnungsergebnis des Differenzberech nungsmittels (4) korrespondiert, an das Stromzuführmittel (6).
ein Stromzufuhrmittel (6), das in Abhängigkeit von einem externen Signal ein- und ausschaltbar ist, um einen Zufuhrstrom zu der elektromagnetischen Spule (20) zu steuern;
ein Ausgangsstromdetektionsmittel (7) zur Ausgabe eines Signals in Überein stimmung bzw. Abhängigkeit von der Größe des der elektromagnetischen (20) zugeführten Stroms;
ein Stromwertberechnungsmittel (100, 102) zur Berechnung eines der elektro magnetischen Spule (20) zuzuführenden Stromwertes basierend auf einer gege benen Motorgeschwindigkeit und einer gegebenen Kraftstoffeinspritzmenge;
ein Steuersignalausgabemittel (104, 106, 108, 110) zur Berechnung eines Ver hältnisses der Einschaltzeit eines Pulssignals zu einer vorbestimmten, repetitiven bzw. sich wiederholenden Periode gemäß einer vorbestimmten Gleichung unter Verwendung des von dem Stromwertberechnungsmittel (100, 102) berechneten Stromwertes, einer eingelegten Spannung (VB) der elektromagnetischen Spule (20) und individueller Differenzdaten als Parameter und zur anschließenden Ausgabe eines repetitiven bzw. sich wiederholenden Pulssignals mit einer Puls breite, die zu dem Berechnungsergebnis korrespondiert,
ein Direktstrommittel (3) zur Konvertierung des Ausgangssignals des Steuer signalausgabemittels (104, 106, 108, 110) in ein Direktstromsignal;
ein Differenzberechnungsmittel (4) zur Berechnung der Differenz zwischen dem Ausgang bzw. Ausgangssignal des Direktstrommittels (3) und dem Ausgang bzw. Ausgangssignal des Ausgangsstromdetektionsmittels (7); und
ein Puls-Breiten-Modulationsmittel (5) zur Ausgabe des repetitiven Pulssignals mit einer Pulsbreite, die zu dem Berechnungsergebnis des Differenzberech nungsmittels (4) korrespondiert, an das Stromzuführmittel (6).
3. Stromsteuertreibersystem, das ausgebildet ist, um einen Treiberstrom bzw. An
triebsstrom einer elektromagnetischen Spule (20) über eine Rückkopplungsre
gelung zuzuführen, wobei das System aufweist:
eine Stromzufuhrschaltung (6) mit einer Halbleitereinrichtung, die in Abhängig keit von einem externen Signal ein- und ausschaltbar ist, zur Steuerung der Stromzufuhr zur der elektromagnetischen Spule (20) durch Ein- und Ausschal ten der Halbleitereinrichtung;
eine Ausgangsdetektionsschaltung (7) zur Ausgabe eines Signals in Überein stimmung mit bzw. Abhängigkeit von der Größe des der elektromagnetischen Spule (20) zugeführten Stroms;
eine CPU (1) zur Berechnung eines der elektromagnetischen Spule (20) zuzu führenden Stromwerts basierend auf einer gegebenen Motorgeschwindigkeit und einer gegebenen Kraftstoffeinspritzmenge, zur anschießenden Berechnung eines Verhältnisses der Einschaltzeit eines Pulssignals zu einer vorbestimmten, repetitiven bzw. sich wiederholenden Periode gemäß einer vorbestimmten Glei chung unter Verwendung eines berechneten Stromwerts, einer angelegten Spannung (VB) der elektromagnetischen Spule (20) und individueller Differenz daten als Parameter und zur anschließenden Ausgabe eines repetitiven bzw. sich wiederholenden Pulssignals mit einer Pulsbreite, die zu dem Berechnungser gebnis korrespondiert;
ein Tiefpaßfilter (3) zur Konvertierung des repetitiven Pulssignals von der CPU (1) in ein Direktstromsignal;
eine Differenzberechnungsschaltung (4) zur Berechnung der Differenz zwi schen dem Ausgang bzw. Ausgangssignal des Tiefpaßfilters (3) und dem Aus gang bzw. Ausgangssignal der Ausgangsdetektionsschaltung (7); und
eine Puls-Breiten-Modulationssteuerschaltung (5) zur Ausgabe eines repetitiven Pulssignals mit einer Pulsbreite, die dem Berechnungsergebnis der Differenzbe rechnungsschaltung (4) entspricht, an die Stromzufuhrschaltung (6).
eine Stromzufuhrschaltung (6) mit einer Halbleitereinrichtung, die in Abhängig keit von einem externen Signal ein- und ausschaltbar ist, zur Steuerung der Stromzufuhr zur der elektromagnetischen Spule (20) durch Ein- und Ausschal ten der Halbleitereinrichtung;
eine Ausgangsdetektionsschaltung (7) zur Ausgabe eines Signals in Überein stimmung mit bzw. Abhängigkeit von der Größe des der elektromagnetischen Spule (20) zugeführten Stroms;
eine CPU (1) zur Berechnung eines der elektromagnetischen Spule (20) zuzu führenden Stromwerts basierend auf einer gegebenen Motorgeschwindigkeit und einer gegebenen Kraftstoffeinspritzmenge, zur anschießenden Berechnung eines Verhältnisses der Einschaltzeit eines Pulssignals zu einer vorbestimmten, repetitiven bzw. sich wiederholenden Periode gemäß einer vorbestimmten Glei chung unter Verwendung eines berechneten Stromwerts, einer angelegten Spannung (VB) der elektromagnetischen Spule (20) und individueller Differenz daten als Parameter und zur anschließenden Ausgabe eines repetitiven bzw. sich wiederholenden Pulssignals mit einer Pulsbreite, die zu dem Berechnungser gebnis korrespondiert;
ein Tiefpaßfilter (3) zur Konvertierung des repetitiven Pulssignals von der CPU (1) in ein Direktstromsignal;
eine Differenzberechnungsschaltung (4) zur Berechnung der Differenz zwi schen dem Ausgang bzw. Ausgangssignal des Tiefpaßfilters (3) und dem Aus gang bzw. Ausgangssignal der Ausgangsdetektionsschaltung (7); und
eine Puls-Breiten-Modulationssteuerschaltung (5) zur Ausgabe eines repetitiven Pulssignals mit einer Pulsbreite, die dem Berechnungsergebnis der Differenzbe rechnungsschaltung (4) entspricht, an die Stromzufuhrschaltung (6).
4. Stromsteuertreibersystem nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die vorbestimmte Gleichung gegeben ist durch
Di=C.IL+d.VB,
wobei Di das Verhältnis der Einschaltzeit des Pulssignals zu einer vorbestimmten repetitiven Periode ist, IL der der elektromagnetischen Spule (20) zuzuführende, von dem Stromwertberechnungsmittel (100, 102) bzw. der CPU (1) berechnete Stromwert ist, VB eine an die elektromagnetische Spule (20) angelegte Span nung ist und C und d basierend auf gemessenen Daten für individuelle Produkte bzw. Bauteile als individuelle Differenzendaten festgelegte Berechnungskon stanten sind.
Di=C.IL+d.VB,
wobei Di das Verhältnis der Einschaltzeit des Pulssignals zu einer vorbestimmten repetitiven Periode ist, IL der der elektromagnetischen Spule (20) zuzuführende, von dem Stromwertberechnungsmittel (100, 102) bzw. der CPU (1) berechnete Stromwert ist, VB eine an die elektromagnetische Spule (20) angelegte Span nung ist und C und d basierend auf gemessenen Daten für individuelle Produkte bzw. Bauteile als individuelle Differenzendaten festgelegte Berechnungskon stanten sind.
5. Stromsteuertreibersystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das
System des weiteren ein Speichermittel (2) zur Speicherung der Berechnungs
konstanten aufweist, wobei das Steuersignalausgabemittel (104, 106, 108, 110)
bzw. die CPU (1) die Berechnungskonstanten von dem Speichermittel (2) vor
der Berechnung lesen bzw. liest.
6. Stromsteuertreibersystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das
Speichermittel (2) die Berechnungskonstanten in Abhängigkeit von bzw. ge
mäß einer externen Steuerung (21) neuschreiben bzw. ändern kann.
7. Motorsteuervorrichtung zur Steuerung bzw. Regelung des Stroms, der einer
elektromagnetischen Spule (20) eines Magnetventils eines Verbrennungsmotors,
insbesondere des Magnetventils eines Turbosteuersystems oder eines Kraft
stoffeinspritzsystems des Verbrennungsmotors, zuführbar ist, gekennzeichnet
durch ein Stromsteuertreibersystem nach einem der voranstehenden Ansprüche.
8. Verfahren zur Steuerung bzw. Regelung des Stroms, der einer elektromagneti
schen Spule (20) eines Magnetventils eines Verbrennungsmotors, insbesondere
eines Magnetventils eines Turbosteuersystems oder eines Kraftstoffeinspritz
systems des Verbrennungsmotors, pulsbreitenmoduliert zugeführt wird, dadurch
gekennzeichnet, daß der Sollwert des Tastverhältnisses des Stroms in Abhän
gigkeit von Motorparametern, wie Motorgeschwindigkeit und Kraftstoffein
spritzmenge, sowie von individuellen, vorbestimmten Konstanten und der an der
elektromagnetischen Spule (20) anliegenden Spannung bestimmt und zur Rege
lung des der elektromagnetischen Spule (20) zuzuführenden Stromes verwendet
wird.
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DE1999129749 Expired - Fee Related DE19929749C2 (de) | 1998-07-01 | 1999-06-30 | Stromsteuertreibersystem |
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Families Citing this family (1)
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