DE2440785B2 - Verfahren und Vorrichtung zur vorprogrammierten Stromsteuerung elektromechanischer Geräte mit erregbarem Elektromagneten - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur vorprogrammierten Stromsteuerung elektromechanischer Geräte mit erregbarem Elektromagneten

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Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur vorprogrammierten Stromsteuerung elektromechanischen Geräte mit erregbarem Elektromagneten, bei dem in einer vorbestimmten Reihenfolge mit Hilfe von Schaltern drei Bezugsspannungsquellen auf einen den Elektromagneten speisenden Spannungs- und Stromverstärker geschaltet werden, wobei die drei Bezugsspannungsquellen drei über die Erregerwicklung des Elektromagneten fließende Ströme bestimmen, nämlich einen Vormagnetisierungsstrom, einen maximalen Erregerstrom und einen Haltestrom.
Außerdem bezieht sich die Erfindung auf eine Vomchtung zur Durchführung dieses Verfahrens, mit einem Spannungs- und Stromverstärker sowie drei Besaigsspannungsquellen, die über Schalter so mit dem Eingang des Spannungs- und Stromverstärkers, an dessen Ausgang die Wicklung des Elektromagneten angeschlossen ist, verbunden sind, daß drei aufeinanderfolgende Ströme, ein Vormagnetisierungsstrom, ein maximaler Erregerstrom und ein Haltestrom bestimmt sind.
Ein derartiges Verfahren und eine derartige Vorrichtung sind aus der DE-OS 20 58 233 bekannt
Bei der Steuerung von Elektromagneten, insbesondere solchen, die mit großer Geschwindigkeit betrieben werden, wie beispielsweise die Elektromagneten der elektromagnetischen Injektoren des Brennstoff-Einspritzsystems eines Explosionsmotors, stellt sich das Problem, die elektrische Ansprechzeit bei der Ansteuerung der Elektromagneten zu beherrschen.
Bei der aus der DE-OS 20 58 233 bekannten Schaltung zur Steuerung des Stromes in einer induktiven Last fließen durch die induktive Last im Verlauf eines Betriebszyklus drei verschieden starke Ströme in einer zeitlich festgelegten Reihenfolge. Die Größe des Ruhe- oder Vormagnetisierungsstromes wird im wesentlichen durch eine erste Betriebsspannung und die Widerstände eines Spannungsteilers bestimmt Nach dem Umschalten eines Umschalters erreicht der die induktive Last durchfließende Strom einen maximalen Wert dessen Größe von einer zweiten Betriebsspannung abhängt Nach Ablauf einer vorbestimmten Zeitspanne geht der maximale Strom auf Null zurück, während gleichzeitig ein dem Haltestrom entsprechender kleinerer Strom Ober einen mit der ersten geringeren Betriebsspannung versorgten Verstärker durch die induktive Last zu fließen beginnt
Bei dieser Schaltungsanordnung hängt die Größe der drei Ströme sehr stark von den beiden Betriebsspannungen ab, wie auch die Anstiegsgeschwindigkeit des maximalen Erregerstromes von einer der Betriebsspannungen abhängig ist
Aus der DE-OS 21 15 325 ist daneben ein Verfahren zur vorprogrammierten Stromsteuerung eines elektronisch gesteuerten Brennstoff-Einspritzsystems bekannt bei dem eine Stromregelungsschaltung verwendet wird, die den Strom durch Vergleich des von ihm an einem Widerstand hervorgerufenen Spannungsabfalls mit einer Vergleichsspannung auf den durch diese Vergleichsspannung bestimmten Wert eingeregelt
Aus der DE-OS 22 34 121 ist es bekannt, einen einen Elektromagneten speisenden Spannungs- und Stromverstärker zu verwenden, der im wesentlichen aus zwei in Darlingtonschaltung zusammengeschalteten Transistoren besteht Aus der US-PS 35 49 955 ist eine Schaltungsanordnung zum Betrieb eines Elektromagneten bekannt bei der als Bezugsspannungsquelle eine Zener-Diode verwendet wird, deren Spannung über einen Verstärker mit einer Spannung verglichen wird, die an einem mit der Wicklung des Elektromagneten in Reihe geschalteten Widerstand abfällt
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Steuern des Erregerstromes der Wicklung eines Elektromagneten zu schaffen, bei dem die Größen der die Erregerwicklung durchfließenden Ströme von der Betriebsspannung unabhängig sind und die Anstiegsgeschwindigkeit des maximalen Erregerstromes unabhängig von der Betriebsspannung einstellbar ist
Zur Lösung dieser Aufgabe ist das eingangs genannte Verfahren erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß ausgehend von einem Zustand, während dem eine den Vormagnetisierungsstrom bestimmende erste Bezugsspannung an dem Spannungs- und Stromverstärker anliegt, beim Auftreten eines Steuersignals für die Erregung des Elektromagneten ein Spannungsimpuls eine vierte Bezugsspannungsquelle in ihren den Bezugsspannungswert abgebenden Zustand überführt, worauf aus der vierten Bezugsspannung durch Integration eine zeitlich linear anwachsende Spannung erzeugt wird, die während eines Zeitabschnittes an den Spannungs- und Stromverstärker angelegt wird und die in der Erregerwicklung des Elektromagneten einen zeitlich linear steigenden Strom hervorruft und daß
nach Erreichen der die den maximalen Erregerstrom bestimmenden Bezugsspannung statt der zeitlich linear anwachsenden Spannung die Bezugsspannungsquelle mit der den maximalen Erregerstrom bestimmenden Bezugsspannung an den Eingang des Spannungs- und Stromverstärkers gelegt wird.
Eine zur Durchführung dieses Verfahrens eingerichtete Vorrichtung ist gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß ein Steuereingang für ein Steuersignal mit einem Verstärker verbunden ist, dessen Ausgang an die vierte Bezugsspannungsquelle und an den Eingang eines mit seinem Ausgang mit dem Eingang des Spannungs- und Stromverstärkers verbundenen Integrators angeschlossen ist
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß durch die ersten drei Bezugsspannungsquellen erreicht wird, daß die stationären Ströme unabhängig von der Betriebsspannung sind, während die vierte Bezugsspannungsquelle mit dem zugeordneten Integrator sicherstellt, daß die Anstiegsgeschwindigkeit des durch die Erregerwicklung des Elektromagneten fließenden Stromes unabhängig von deren Betriebsspannung ist Ferner genügt für die Vorrichtung eine einzige Betriebsspannungsquelle, wobei am Ende jedes Betriebszyklus der durch die Erregerwicklung des Elektromagneten fließende Strom für eine bestimmte Zeit auf Null abfallen kann, wodurch ein sicheres Abfallen des Ankers des Elektromagneten gewährleistet werden kann.
Weitere Ausbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
Die Erfindung ist im einzelnen an Hand eines Ausführungsbeispiels beschrieben, das in der Zeichnung veranschaulicht ist In der Zeichnung zeigt
F i g. 1 ein Diagramm zur Veranschaulichung der Programmierung des erfindungsgemäß gesteuerten Stromes, wobei die Abkürzung P.U.S. bedeutet: »Nutzzeit des Elektromagneten«,
F i g. 2 ein schematisches Schaltbild einer Vorrichtung gemäß der Erfindung und
F i g. 3 ein Diagramm zur Veranschaulichung der zeitlichen Abhängigkeit der Brennstoff-Einspritzmenge eines auf bekanntem Wege gesteuerten Injektors sowie des gleichen Injektors, wenn er erfindungsgemäß gesteuert ist
Die einzelnen Betriebsphasen des Steuerprogramms nach dem neuen Verfahren sind in F i g. 1 der Zeichnung veranschaulicht:
Von dem Zeitpunkt fO bis zu dem Zeitpunkt rl: Betriebsphase 1, Vormagnetisierungsphase genannt Sie gestattet es offensichtlich die elektrische Ansprechzeit der nachfolgenden Betriebsphase (Betriebsphase 2) herabzusetzen. Der entsprechende Strom über den die Erregerwicklung des Elektromagneten, d. h. der Vormagnetisierungsstrom, ist Ip genannt
Von dem Zeitpunkt rl bis zu dem Zeitpunkt ti: Betriebsphase 2. Dies ist die Periode maximaler Erregung (oder des Ansprechens) des Elektromagneten. Es ist erwünscht, daß die Neigung <x des Stromanstieges in der Erregerwicklung des Elektromagneten unabhängig von der Betriebsspannung ist
Von dem Zeitpunkt f2 bis zum Zeitpunkt r3: Betriebsphase 3. Das Anwachsen des Stromes wird beim Erreichen des gewünschten oberen Grenzwertstromes Im (zum Zeitpunkt f 2) unterbrochen. Es ist aber nicht notwendig, diesen Strom lange aufrechtzuerhalten, weil die Halteströme im allgemeinen wesentlich kleiner sind als die Ansprechströme.
Vom Zeitpunkt f 3 bis zum Zeitpunkt ί 4: Der über die Erregerwicklung fließende Strom wird von dem Wert Im bis auf den Wert Id abnehmen lassen, wobei Id der zum Halten ausreichende Minimalwert des Erregerstromes ist Die Stromänderung zwischen den Zeitpunkten i3 und (4 hat keinerlei Einfluß auf die Funktion des betrachteten elektromagnetischen Gerätes.
Vom Zeitpunkt r4 bis zum Zeitpunkt f5: Betriebsphase 4. Während dieser ganzen Betriebsphase ist der
ίο Strom über die Erregerwicklung gleich Id, was dem Haltestrom entspricht
Vom Zeitpunkt rS bis zum Zeitpunkt f6: Betriebsphase 5. Zu einem gegebenen Zeitpunkt /5 ist es notwendig, den Elektromagneten zu entregen, um die
is Funktion des elektromagnetischen Gerätes zum Stillstand zu bringen. Die Erregerspannung wird während der kurzen, zwischen f 5 und i6 liegenden, Zeitspanne unterdrückt; zum Zeitpunkt f6 kommt das elektronische Steuerprogramm wieder in den gleichen Zustand wie zum Zeitpunkt (0, womit es für das Auslösen des nächstfolgenden Stromes bereit ist
Die Beziehung zwischen den drei verschiedenen Erregerströmen wie sie oben bestimmt worden sind, ist offensichtlich: Ip < Id < Im.
Aus F i g. 2 ist zu ersehen, daß die Vorrichtung im wesentlichen einen Spannungs- und Stromverstärker enthält, der von zwei Transistoren 1,2 gebildet ist, die in einer umgekehrten Darlington-Schaltung liegen derart, daß teilweise der Spannungsfall des Transistors 1 kompensiert wird. Der Kollektorstrom Ic des Transistors 2 ist demgemäß gleich der an die Basis 100 des Transistors 1 angelegten Eingangsspannung Ue, geteilt durch die Summe der Widerstände 3 und 4 (wobei der Transistor 7 gesperrt ist). Der Emitter des Transistors 2
ist an die +-Netzspannungsleitung über einen Widerstand 5 angeschlossen, dessen Aufgabe insbesondere darin besteht, die Ansprechzeit der von den Transistoren 1 und 2 gebildeten Darlington-Schaltung herabzusetzen. Der Strom Ic dient somit zur Speisung der ebenfalls in einer Darlington-Schaltung angeordneten Transistoren 6,7 mit gemeinsamem Emitter derart, daß die Kollektoren dieser beiden Transistoren eine Erregerwicklung 9 eines Elektromagneten und einen Rückkopplungswiderstand 4 speisen.
Der Verbindungspunkt des Emitters des Transistors 6 und der Basis des Transistors 7 ist über einen Widerstand 8 mit der +-Netzspannungsleitung verbunden. Der Widerstand 8 dient insbesondere dazu, die Ansprechzeit des Transistors 6 herabzusetzen. Die
so Widerstände 5, 8 gestatten außerdem eine schnellere Sperrung der Transistoren 6,7.
Die an den Klemmen des Widerstands 4 auftretende Potentialdifferenz i/4 wird über den Widerstand 3, dessen Aufgabe lediglich darin besteht, den Strom in
den Transistor 1 beim Anliegen der Spannung Ue an der Basis 100 des Transistors 1 zu begrenzen, derart eingeführt, daß die von den Transistoren 1,2 gebildete Darlington-Schaltung als Vergleichseinrichtung wirkt, womit immer die Beziehung gilt:
[/4 = Ue und der durch den Solenoiden fließende Strom ist damit:
UAIRA - Ue/R 4, womit dieser Strom eine Funktion von Lfeist
Drei Dioden 10a, iOb, 10c verbinden die Kathodes von drei Zenerdioden 11,12,13 mit der Basis 100 des Transistors 1; sie bilden damit eine inklusive ODER Funktion, die es gestattet, aufeinanderfolgend die dre durch die Zenerdioden 11,12,13 definierten Spannun
gen anzulegen, wobei die Zenerspannungen £711, i/12, U13 jeweils sind:
= R4Ip
i/12 = R4Im
t/13 = R4Id
Die Dioden 14, welche die Zenerdioden 11,12 mit der (-)-Netzspannungsleitung verbindet, wie auch der mit seinem Emitter an die (-)-Netzspannungsleitung angeschlossene Transistor 15 gestatten es, die Spannungsabfälle der Dioden 10 des ODER-Gatters derart zu kompensieren, daß die Genauigkeit des Ganzen erhalten bleibt und die Temperaturabhängigkeit der ganzen elektronischen Schaltung auszugleichen.
Im weiteren soll beschrieben werden, wie diese Schaltung es gestattet, die im vorstehenden bereits beschriebenen und in F i g. 1 dargestellten Phasen 1 bis 4 zu realisieren:
Die Phasen 1 und 4 stehen in einer exklusiven ODER-Beziehung. Die Zenerdioden 11,13 sind deshalb jeweils von den Transistoren 16,17 voll oder gar nicht ausgesteuert, womit zwischen den Zenerdioden 11, 13 und der von den Transistoren 18, 19 gebildeten bistabilen Kippschaltung mit vorbestimmtem Zustand in der Ruhezeit eine Leistungsstufe gebildet wird.
Der Emitter des Transistors 16 ist unmittelbar eine + -Netzspannungsleitung angeschlossen während seine Basis über einen Widerstand 33 mit dem Kollektor des Transistors 18 und sein Kollektor über einen Widerstand 35 mit der Diode 10a verbunden ist Der Verbindungspunkt des Widerstands 33 und des Kollektors des Transistors 18 ist über einen Widerstand 34 an die +-Netzspannungsleitung angeschlossen. Der Kollektor des Transistors 16 ist über einen Widerstand 34 mit der Zenerdiode 11 und mit der Anode der Diode 10a verbunden, welche eine der die bereits erwähnte inklusive ODER-Funktion bildenden Dioden ist Der Emitter des Transistors 17 ist unmittelbar an die + -Netzspannungsleitung angeschlossen, während seine Basis über einen Widerstand 36 am Kollektor des Transostors 19 liegt wobei der Verbindungspunkt des Widerstands 36 und des Kollektors des Transistors 19 einerseits über einen Widerstand 37 mit der +-Netzspannungsleitung und andererseits über einen Widerstand 38 mit der Basis des Transistors 18 verbunden ist Der Kollektor des Transistors 17 ist über einen Widerstand 39 einerseits an die Kathode der Zenerdiode 13 und andererseits an die Anode der Diode 106 angeschlossen. Die Kathode der Zenerdiode 12 ist mit der Anode der Diode 10c verbunden. Die Kathoden der Dioden 10a, 106, 10c bilden das bereits erwähnte inklusive ODER-Verknüpfungsglied; sie sind gemeinsam mit der Basis 100 des Transistors 1 verbunden, wobei diese Basis ihrerseits über einen Widerstand 40 an die (—)-Netzspannungsleitung angeschlossen ist
Die Emitter der die erwähnte bistabile Kippschaltung bildenden Transistoren 18,19 sind unmittelbar miteinander verbunden; sie sind ihrerseits beide über einen gemeinsamen Emitterwiderstand 41 an die (-)-Netzspannungsleitung angeschlossen. Die Basis des Transistors 18 ist im übrigen über einen parallel zu einem Widerstand 42 liegenden Kondensator 32 mit der (—)-Netzspannungsleitung verbunden. Die Basis des Transistors 19 ist einerseits fiber den Widerstand 43 an die (—)-Netzspannungsleitung angeschlossen und andererseits fiber einen Widerstand 44 mit dem Kollektor des Transistors 21 verbunden, wobei der Verbindungspunkt des Widerstands 44 und des Kollektors des Transistors 21 über einen Widerstand 31 an die + -Netzspannungsleitung angeschlossen ist.
Die von den Transistoren 18, 19 gebildete bistabile Kippschaltung gestattet es, in Abwesenheit einer > Erregung am Schaltungseingang 101 über die Transistoren 20, 21 den Transistor 18 zu sättigen und den Transistor 19 zu sperren. Damit ist auch der Transistor 16 gesättigt, wie auch die Zenerdiode 11 gesättigt ist (ihre Zenerspannung ist erreicht oder überschritten),
ι ti womit der Strom Ip durch die Erregerwicklung 9 fließt.
Der Schaltungseingang 101 ist über einen Widerstand 45 mit der (—)-Netzspannungsleitung verbunden, während er über einen Widerstand 46 mit der Basis des Transistors 15 und über einen Widerstand 47 mit der
ιr, Basis des Transistors 20 sowie über einen Kondensator 24 mit der Basis des Transistors 22 in Verbindung steht
Der Emitter des Transistors 20 ist unmittelbar an die (— )-Netzspannungsleitung angeschlossen, während sein Kollektor einerseits über einen Widerstand 48 an die (+)-Netzspannungsleitung und andererseits unmittelbar an die Basis des Transistors 21 sowie außerdem über einen Widerstand 49 an die (— )-Netzspannungsleitung angeschlossen ist. Der Emitter des Transistors 21 ist direkt mit der (—)-NetzspannungsIeitung verbunden.
Wenn an den Steuereingang 101 ein Steuerspannungssignal T; angelegt wird, werden der Transistor 19 gesättigt und der Transistor 18 gesperrt, womit die Zenerdiode 11 aus der Sättigung kommt, während die Zenerdiode 13 über den Transistor 17 gesättigt wird,
jo welcher ebenfalls in Sättigung geht Damit fließt der Strom Id über die Erregerwicklung 9. Es ist somit festzustellen, daß beim Erreichen der Zenerspannung der Zenerdiode 11 die Erregerwicklung 9 von dem Strom Ip durchflossen ist womit sich die Betriebsphase 1 ergibt Wenn das Steuerspannungssignal Ti angelegt wird, wird die Zenerspannung der Zenerdiode 13 erreicht womit die Erregerwicklung 9 von dem Strom Id durchflossen ist so daß sich die Betriebsphase 4 ergibt
Im folgenden soll dargelegt werden, wie die Betriebsphase 2 erhalten wird. Im vorstehenden wurde erläutert daß beim Anlegen des Steuerspannungssignals 77 an den Steuereingang 101 die Erregerwicklung 9 von dem Strom Id durchflossen ist; wegen der Zeitkonstante τ einer von einem zwischen der Basis des Transistors 22 und der (—)-Netzspannungsleitung liegenden Widerstand 25 und dem Kondensator 24 gebildeten Differenzierungsschaltung wird der Transistor 22 während einer Zeitspanne gesättigt, die wenigstens gleich T'ist wobei Vderart gewählt ist daß T'-^lv (T'braucht nicht sehr genau zu sein).
Der Emitter des Transistors 22 ist über einen Widerstand 50 mit der (—)-Netzspannungsleitung verbunden, während sein Kollektor einerseits über einen Widerstand 51 an die +-Netzspannungsleitung und andererseits unmittelbar an die Basis des Transistors 23 angeschlossen ist Der Emitter des Transistors 23 ist fiber einen Widerstand 52 an die +-Netzspannungsleitung angeschlossen, während sein Kollektor mit der Kathode einer Zenerdiode 26 verbunden ist, deren Anode direkt an der (—)-Netzspannungsleitung liegt Der Kollektor des Transistors 23 ist fiber einen Widerstand 28 an den +-Eingang einer Integrationsschaltung 27 angeschlossen, deren Ausgang 102 fiber
einen Kondensator 29 mit den + -Eingang verbunden ist und andererseits unmittelbar an den +-Eingang einer Spannungsvergleichseinrichtung 30 angeschlossen ist Der (—>Eingang der Integrationsschaltung 27 liegt
unmittelbar an der (-)-Netzspannungsleitung. Der andere (-)-Eingang der Vergleichseinrichtung 30 ist unmittelbar mit dem Verbindungspunkt des Widerstands 4, des Widerstands 3 und der Erregerwicklung 9 verbunden. Der Ausgang 103 in der Vergleichseinrichtung 30 ist über einen Widerstand 53 an den Verbindungspunkt der Kathode der Zenerdiode 12 und der Anode der Diode lOcangeschlossen.
Die Sättigung des Transistors 22 führt die des Transistors 23 herbei, welche ihrerseits wieder jene der Zenerdiode 26 hervorruft, die eine Bezugsspannung i/26 für die Integrationsschaltung 27 liefert, deren Aufgabe darin besteht, die konstante Spannung t/26 in eine linear mit der Zeit < zunehmende Spannung U102 umzuformen:
1/102 =
^26
^28 C 29
Die Offsetspannung der Integrationseinrichtung 27 wird = i/11 gemacht (UW ist gleich der Zenerspannung der Zenerdiode 11), um eine elektrische Verzögerung der Zunahme des Stromes durch die Erregerwicklung 9 zu vermeiden; sie wird an die Vergleichseinrichtung 30 angelegt, deren Aufgabe darin besteht, die konstante Spannung i/12 am Eingang des Spannungsund Stromverstärkers zu liefern, der im wesentlichen aus den Transistoren 1, 2 besteht und bereits beschrieben ist Wenn die an den Klemmen des Widerstands 4 auftretende Spannung t/4 zu einem gegebenen Zeitpunkt f0 größer als t/102 wird, unterdrückt die Spannungsvergleichseinrichtung 30 die Spannung t/12, um eine zu rasche Zunahme des über die Erregerwicklung 9 fließenden Stroms zu vermeiden; da t/102 ohne Diskontinuität zum Zeitpunkt 10 + Λ 0 zunimmt, wird U102 größer i/4 und die Spannung U12 wird von neuem an den Eingang des Spannungs- und Stromverstärkers angelegt
Wenn die Bedingung Ä 28 C 29 > 7^ erfüllt wird,
d. h. wenn die Spannung t/102 weniger schnell als die Spannung i/4 zunimmt (L 9 ist die Größe der Selbstinduktion der Erregerwicklung 9) ist die Zunahme des Stroms somit unabhängig von allen äußeren Informationen gesteuert Lediglich die Zeitkonstante τ = C24 ■ R 25 gestattet es, die Zeit zu definieren, während der der Stromanstieg in der Erregerwicklung 9 aufrechterhalten werden soll: Auf diese Weise wird der Strom Im in der Erregerwicklung 9 erzielt. Wenn die seit dem Anlegen der Spannung Ti an den Steuereingang 101 verstrichene Zeit größer als etwa 2 τ geworden ist, werden die Transistoren 22, 23 ebenso wie die Zenerdiode 26 aus der Sättigung herausgeführt; die Zunahme der Spannung t/102 hört auf, womit die Vergleichseinrichtung 30 gesperrt wird, die die Zenerdiode 12 aus der Sättigung herausführt. Da aber Ti immer noch anliegt, ist in diesem Augenblick die
ίο Zenerdiode 13 gesättigt, wie es bereits im Zusammenhang mit der Erläuterung der Betriebsphase 4 erklärt worden ist Die Erregerwicklung 9 ist deshalb von dem Strom Iddurchflossen.
Im folgenden soll noch die letzte Phase des Zyklus, ■-, d. h. die Betriebsphase 5, beschrieben werden. Wenn das Steuerspannungssignal Ti unterdrückt wird, kommt der Transistor 21 in die Sättigung, so daß das Potential an den Klemmen des Widerstands 31 zunimmt, was es ermöglicht, daß der Transistor 19 aus der Sättigung kommt (es verschwindet der Haltestrom); der Kondensator 32 verhindert aber eine augenblickliche Sättigung des Transistors 18, so daß der Haltestrom Zeit zum Verschwinden hat, wonach über die Erregerwicklung 9 wieder der Vormagnetisierungsstrom Ip fließt
Im Fall der Steuerung von elektromagnetischen Injektoren eines Einspritzsystems für Kraftfahrzeugexplosionsmotoren gestattet es, die neue Vorrichtung jeden Einfluß der Batteriespannung des Kraftfahrzeuges auf die Ansprechzeit des Injektors auszuschalten,
jo womit dessen Einspritzmenge exakt unabhängig von der Betriebsspannung wird.
In F i g. 3 ist die Einspritzmenge eines solchen durch eine neue Vorrichtung gesteuerten Injektors (mit ausgezogenen Linien) zusammen mit jener des gleichen
ji Injektors dargestellt, die sich ergibt, wenn dieser in bekannter Weise gesteuert ist (gestrichelt dargestellt). Auf der Abszisse der Fig.3 ist die Hubzeit t der Düsennadel dargestellt, während die Ordinate die abgegebene Menge D je Injektorhub angibt Die Zeit T,
welche die Zeitpunkte TO und Π voneinander trennt, ist die Ansprechzeit des Injektors; sie ist eine Funktion der Steuerspannung, wobei Γ0 immer im Ursprung des Koordinatensystems liegt, während T\ veränderlich ist Die Vereinfachung, die durch die erfindungsgemäße
4> Vorrichtung im Vergleich zum Aufbau eines elektronischen Rechners für ein bekanntes Einspritzsystem erzielt, ist augenfällig.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (15)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur vorprogrammierten Stromsteuerung elektromechanischen Geräte mit erregbarem Elektromagneten, bei dem in einer vorbestimmten Reihenfolge mit Hilfe von Schaltern drei Bezugsspannungsquellen auf einen den Elektromagneten speisenden Spannungs- und Stromverstärker geschaltet werden, wobei die drei Bezugsspannungsquellen drei über die Erregerwicklung des Elektromagneten fließende Ströme bestimmen, nämlich einen Vormagnetisierungsstrom, einen maximalen Erregerstrom und einen Haltestrom, dadurch gekennzeichnet, daß ausgehend von einem is Zustand, während dem eine den Vormagnetisierungsstrom (7#) bestimmende erste Bezugsspannung (Uli) an dem Spannungs- und Stromverstärker anliegt, beim Auftreten eines Steuersignals fU) für die Erregung des Elektromagneten ein Spannungsimpuls eine vierte Bezugsspannungsquelle (26) in ihren den Bezugsspannungswert (U 26) abgebenden Zustand überführt, worauf aus der vierten Bezugsspannung (1/26) durch Integration (27,28,29) eine zeitlich linear anwachsende Spannung (Lf 102) erzeugt wird, die während eines Zeitabschnitts an den Spannungs- und Stromverstärker (1,2) angelegt wird und die in der Erregerwicklung (9) des Elektromagneten einen zeitlich linear steigenden Strom hervorruft und daß nach Erreichen der die den maximalen Erregerstrom bestimmenden Bezugsspannung statt der zeitlich linear anwachsenden Spannung (1/102) die Bezugsspannungsquelle (12) mit der den maximalen Erregerstrom bestimmenden Bezugsspannung (U12) an den Eingang des « Spannungs- und Stromverstärkers (1,2) gelegt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die linear wachsende Spannung (Ui02) während des ganzen Zeitabschnittes, während dem sie an dem Eingang des Spannungs- und Stromverstärkers (1,2) liegt, mit einer dem über die Erregerwicklung (9) des Elektromagneten fließenden Strom proportionalen Spannung (UA) verglichen wird.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die AnschluBdauer der linear wachsenden Spannung an den Spannungsund Stromverstärker (1, 2) durch Differenzierung (24, 25) des Steuersignals (Π) für die Erregung des Elektromagneten bestimmt wird, indem mit Hilfe der differenzierten Spannung ein Schaltkreis (22,23, 30, 53) ausgesteuert wird, der eine Verbindung zwischen der vierten Bezugsspannungsquelle (26) und dem Spannungs- und Stromverstärker (1, 2) herstellt, und daß dieser Schaltkreis die Verbindung unterbricht, sobald die differenzierte Spannung zu einem Zeitpunkt, der dem Zeitpunkt entspricht, zu dem der Strom durch die Erregerwicklung (9) des Elektromagneten den maximalen Erregerstrom (Im) erreicht, einen bestimmten Wert aufweist
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen der den Haltestrom (Id) bestimmenden Bezugsspannungsquelle (13) und dem Spannungsund Stromverstärker (1, 2) während einer für die Entregung ausreichenden und durch die Zeitkonstante einer Schaltung (42, 32) festgelegten Zeit unterbrochen wird.
5. Vorrichtung zur Steuerung der Erregung eines Elektromagneten nach dem Verfahren des Anspruchs 1, mit einem Spannungs- und Stromverstärker sowie drei Bezugsspannungsquellen, die über Schalter so mit dem Eingang des Spannungs- und Stromverstärkers, an dessen Ausgang die Wicklung des Elektromagneten angeschlossen ist, verbunden sind, daß drei aufeinanderfolgende Ströme, ein Vormagnetisierungsstrom, ein maximaler Erregerstrom und ein Haltestrom bestimmt sind, dadurch gekennzeichnet, daß ein Steuereingang (101) für ein Steuersignal (l'i) mit einem Verstärker (22, 23) verbunden ist, dessen Ausgang an die vierte Bezugsspannungsquelle (26) und an den Eingang eines mit seinem: Ausgang (102) mit dem Eingang des Spannungs- und Stromverstärkers (1, 2) verbundenen Integrators (27,28,29) angeschlossen ist
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Ausgang (102) des Integrators (27, 28, 29) und dem Eingang des Spannungs- und Stromverstärkers (1,2) ein Komparator (30) angeordnet ist dessen erster Eingang mit dem Ausgang (102) des Integrators (27, 28, 29) verbunden ist an dessen zweitem Eingang ein eine dem über die Erregerwicklung des Elektromagneten (9) fließenden Strom proportionale Spannung lieferndes Bauelement (4) angeschlossen ist und dessen Ausgang mit dem Eingang des Spannungsund Stromverstärkers (1,2) in Verbindung steht und daß mit Hilfe des !Comparators (30) die Zunahme des über den Elektromagneten (9) fließenden Stromes an die durch den Integrator (27, 28, 29) gelieferte Spannung anpaßbar ist
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet daß die die erste, zweite und dritte Bezugsspannungsquelle (U, 12, 13) mit dem Eingang des Spannungs- und Stromverstärkers (1, 2) verbindende Schalteranordnung ein ODER-Gatter mit drei Dioden (10a, 10i>, lOcJist dessen drei Eingänge an jeweils eine der Bezugsspannungsquellen (U, 12, 13) angeschlossen sind und dessen Ausgang (100) mit dem Eingang des Spannungs- und Stromvsrstärkers (1,2) verbunden ist
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet daß zwischen dem Steuereingang (101) und den beiden den Vormagnetisierungsstrom und den Haltestrom bestimmenden Bezugsspannungsquellen (11, 13) eine bistabile Kippstufe (18,19) vorhanden ist deren dem stabilen Zustand in Abwesenheit des Signals zugeordneter Ausgang mit der den Vormagnetisierungsstrom (Ip) bestimmenden Bezugsspannungsquelle (11) und deren anderer dem stabilen Zustand in Anwesenheit des Steuersignals (Ti) zugeordneter Ausgang mit der den Haltestrom (Id) bestimmenden Bezugsspannungsquelle (13) verbunden ist
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet daß zwischen dem Steuereingang (101) und dem die vierte Bezugsspannungsquelle (26) versorgenden Verstärker (22,23) ein aus einem Kondensator (24) und einem Widerstand (25) bestehendes Differenzierglied angeordnet ist welches die Zunahme der Spannung am Ausgang (102) des Integrators (27, 28, 29) während einer Zeit aufrechterhält die wenigstens gleich dem Doppelten der Zeitkonstante (v) des Differenziergliedes ist
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet daß der Spannungs- und
Stromverstärker im wesentlichen aus zwei in vorzugsweise umgekehrter Darlingtonschaltung zusammengeschalteten Transistoren (1,2) besteht
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis
10, dadurch gekennzeichnet, daß alle Bezugsspannungsqueüen Zenerdioden aufweisen.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis
11, dadurch gekennzeichnet, daß der Integrator einen Operationsverstärker (27) mit einem Integrationskondensator (29) aufweist, dessen Ausgang mit ι ο der den maximalen Erregerstrom bestimmenden Bezugssyannungsquelle (12) verbunden ist und daß die Offsetspannung des Operationsverstärkers gleich der Spannung (U U) der den Vormagnetisie- , rungsstrom (Ip) bestimmenden Bezugsspannungsquelle (11) ist
13. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Bestimmung des Vormagnetisierungsstromes und des maximalen Enegerstromes verwendeten Zenerdioden (11, 12) jeweils in Reihe mit einer Diode (14) zur !Compensation der Spannungsabfälle an den Dioden (10) des ODER-Gatters geschaltet sind.
1.4. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das die eine dem über die Erregerwicklung des Elektromagneten (9) fließenden Strom proportionale Spannung liefernde Bauelement ein zwischen dem Elektromagneten (9) und einem der Anschlüsse für die Spannungsversorgung liegender Widerstand (4) ist
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß sie das Steuergerät eines elektromagnetischen Gerätes und vorzugsweise der Injektoren eines Einspritzsystems eines Explosionsmotors ist js
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