DE2841781C2 - - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Einrichtung zum Betrieb von elektromagnetischen Verbrauchern bei Brennkraftmaschinen nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist schon eine solche Einrichtung bekannt (DE-OS 26 12 914), die einen mit dem Pluspol der Spannungsquelle verbundenen Meßwiderstand aufweist. Da dieser Widerstand jedoch bei einem unbeabsichtigten Masseschluß der Verbindungsleitung zwischen Widerstand und Ventil zerstört würde, ist diese Anordnung in der Praxis meist unzulässig.

Aus der DE-OS 28 28 678 sind weiter ein Verfahren und eine Einrichtung zum Betrieb eines elektromagnetischen Verbrauchers mit einem beweglichen Anker, insbesondere eines Einspritzventils in Brennkraftmaschinen bekannt, wobei dem Verbraucher zu Beginn eines Betätigungssignals ein hoher und wenigstens gegen Ende ein reduzierter Strom zugeführt wird und wobei ab einer bestimmten Stromstärke, bei der der Anker vorzugsweise zwar bewegt wird, jedoch noch nicht seine Endlage erreicht hat, der Stromanstieg wenigstens reduziert wird. Die jeweiligen Stromsollwerte werden dabei durch den jeweils fließenden Ventilstrom bestimmt, und zwar mit Hilfe eines Komparators, der mit den beiden Anschlüssen eines zwischen Einspritzventil und Leistungsschalter liegenden Meßwiderstands verbunden ist.

Ausgehend von einer Einrichtung zum Betrieb von elektromagnetischen Verbrauchern bei Brennkraftmaschinen der eingangs genannten Art liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zu schaffen, bei der obere und untere Stromschwell­ werte des Stromes durch einen Meßwiderstand separat erfaßt werden können, und bei der insbesondere der Schwellwertschalter für den un­ teren Schwellwert mit einer schwimmenden Betriebsspannung arbeiten kann.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteran­ sprüchen hervor.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung darge­ stellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Einrichtung im Blockschaltbild, und

Fig. 2 Impulsdiagramme zur Erläuterung des Gegenstand von Fig. 1.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Fig. 1 zeigt die Endstufe einer Kraftstoffeinspritzan­ lage bei einer Brennkraftmaschine mit Fremdzündung. Mit 10 ist die Magnetwicklung eines elektromagnetischen Ein­ spritzventils angegeben, zu der in Reihe ein Meßwiderstand 11 sowie ein Schalter 12 liegt. Angeschlossen ist diese Reihenschaltung zwischen eine Plus-Leitung 13 und eine Minus- bzw. Masseleitung 14. Parallel zu der Reihenschal­ tung von Ventilwicklung 10 und Meßwiderstand 11 findet sich ein Freilaufsteuerkreis 15.

Mit 16 ist eine Schaltungsanordnung bezeichnet, die aus dem Stand der Technik bekannt ist und ausgehend von ver­ schiedenen Betriebskenngrößen wie z. B. Drehzahl, Luft­ durchsatz im Ansaugrohr und Temperatur Einspritzsignale bestimmter Dauer erzeugt und diese an einen Steuereingang 17 einer steuerbaren Stromquelle 18 weitergibt. Diese steuerbare Stromquelle 18 besitzt einen weiteren Steuer­ eingang 19 sowie einen Stromeingang 20 und einen Strom­ ausgang 21, der mit der Masseleitung 14 verbunden ist.

Beiderseits des Meßwiderstandes 11 ist je ein Widerstand 23 und 24 angeschlossen. Sie führen zu den Eingängen zweier Schwellwertschalter 25 und 26. Während der Wider­ stand 23 mit dem Minuseingang des Schwellwertschalters 25 und mit dem Pluseingang des Schwellwertschalters 26 verknüpft ist, steht der Widerstand 24 jeweils mit dem anderen Eingang der beiden Schwellwertschalter 25 und 26 in Verbindung. Ausgangsseitig sind diese Schwellwertschal­ ter 25 und 26 an einem Flip-Flop 27 angeschlossen, dessen Ausgang 28 wiederum sowohl mit dem zweiten Steuereingang 19 der steuerbaren Stromquelle 18 als auch mit einem Steuereingang 29 des Schalters 12 in Verbindung steht. Der Stromeingang 20 der steuerbaren Stromquelle 18 ist an der Verbindungsstelle von Widerstand 23 und den Schwell­ wertschaltern 25 und 26 angeschlossen.

Seine Versorgungsspannung erhält der Schwellwertschalter 26 von der Plus-Leitung 13. Im Gegensatz dazu erhält der Schwellwertschalter 25 die Betriebspannung über einen Widerstand 30 von der Verbindungsstelle von Magnetventil­ wicklung 10 und Widerstand 11.

Bevor auf die Wirkungsweise der Schaltungsanordnung von Fig. 1 eingegangen wird, soll zuerst das gewünschte Si­ gnalverhalten des Stromes durch die Ventilwicklung 10 anhand von Fig. 2 erläutert werden.

Die Fig. 2a, 2b und 2c zeigen jeweils über der Zeit aufgetragen das Einspritzsignal, den gewünschten Strom­ verlauf durch die Ventilwicklung des Magnetventils sowie eine Darstellung der zeitlichen Staffelung von Strom­ schwellwerten, deren Umschalten das dargestellte Strom­ signal durch die Ventilwicklung 10 ergibt.

Erkennbar ist aus Fig. 2b, daß im Hinblick auf einen mög­ lichst raschen Anzug des Ankers des Magnetventils und da­ mit einem recht frühen Spritzbeginn ein steiler Stroman­ stieg bis zu einer solchen Höhe erfolgt, an dem ein siche­ rer Anzug sowie ein Unterbleiben von Prellbewegungen ge­ währleistet ist. Wurde die Energie für die Öffnungsbewe­ gung des Magnetventils einmal aufgebracht, dann genügt für das weitere Offenhalten des Magnetventils ein geringerer Haltestrom, der mit einem Zweipunktregler jeweils zwischen einem oberen und einem unteren Stromgrenzwert gehalten wird.

Im Ruhezustand des Gegenstandes von Fig. 1 liegt am Steuereingang 17 der steuerbaren Stromquelle 18 ein Null- Signal an und der Schalter 12 in Reihe zu Ventilwicklung 10 und Meßwiderstand 11 ist geöffnet. Das Ausgangssignal der beiden Schwellwertschalter 25 und 26 ist ebenfalls Null, und das Flip-Flop 27 weist ebenfalls an seinem Aus­ gang 28 ein Null-Signal auf.

Erscheint am Steuereingang 17 der steuerbaren Stromquelle 18 ein positives Signal, dann durchfließt diese Strom­ quelle ein bestimmter Strom, der ebenfalls Widerstand 23 und Ventilwicklung 10 durchfließt. Dieser Strom ist im Vergleich zu Anzugs- und Haltestrom des Magnetventils sehr klein, jedoch bewirkt der entsprechende Spannungs­ abfall am Widerstand 23 ein Schalten des Schwellwertschal­ ters 25, wodurch dieser an seinem Ausgang ein positives Signal abgibt und das Flip-Flop 27 kippen läßt. Als Folge davon schließt der Schalter 12 und der ansteigende Strom durch den Meßwiderstand 11 erzeugt einen wachsenden Span­ nungsabfall über diesem Widerstand. Erreicht der Spannungs­ abfall einen bestimmten Wert, dann schaltet aufgrund seiner gegebenen Eingangspolarität der Schwellwertschalter 26 um, kippt das Flip-Flop 27 wieder in seine Ursprungslage und öffnet deshalb den Schalter 12.

Der durch Magnetventil 10 und Meßwiderstand 11 fließende Strom fließt nun durch die Freilaufanordnung 15. Entspre­ chend der Zeitkonstanten des Freilaufkreises klingt der Strom in diesem Kreis ab und erreicht er eine untere Schwelle, dann spricht der Schwellwertschalter 25 wieder an, das Flip-Flop 27 kippt erneut und der Schalter 12 wird wieder in seinen geschlossenen Zustand gesteuert, wodurch der eingangs beschriebene Vorgang erneut abläuft.

Mit dem zweiten Steuereingang 19 der steuerbaren Strom­ quelle 18 lassen sich die einzelnen Schwellwerte steuern.

Nach Fig. 2b ist dies vor allem bei der oberen Schwelle wünschenswert, um während der Anzugs- und Haltephase un­ terschiedliche Maximalstromwerte einstellen zu können. Dazu müssen die Eingangssignale an den Steuereingängen 17 und 19 der steuerbaren Stromquelle 18 wie folgt mitein­ ander verknüpft werden.

Über den Eingang 17 wird mit einem negativen Impuls bzw. mit der Impulsabfallflanke am Ende einer Stromflußperiode (Fig. 2) ein in 18 befindliches Flip-Flop gesetzt, das die Maximalstromschwelle über das Signal am Eingang 20 auf einen hohen Anfangswert setzt. Wird der Eingang 17 positiv, so steigt der Strom bis zu diesem hohen Anfangs­ wert. Ist dieser erreicht, so wird über 19 die Minimal­ stromschwelle eingeschaltet, gleichzeitig das genannte Flip-Flop gelöscht. Dadurch wird als Maximalstromschwelle der niedrigere Wert wirksam.

Wesentlich beim Gegenstand der Fig. 1 ist, daß die Strom­ quelle 18 am Widerstand 23 eine "schwimmende", d. h. von der Betriebsspannung unabhängige Referenzspannung erzeugt. Die beiden Schwellwertschalter 25 und 26 vergleichen ge­ meinsam diese Referenzspannung mit der am Meßwiderstand 11 erzeugten und dem Strom durch die induktive Last 10 pro­ portionalen Meßspannung.

Zweckmäßigerweise wird der Schwellwertschalter 26 als Differenzverstärker mit pnp-Eingangstransistoren aufgebaut und kann daher mit Gleichtaktpotentialen nahe dem Masse­ potential betrieben werden. Aufgrund dieser Eigenschaft ist der Betrieb dieses Schwellwertschalters 26 mit Gleich­ taktpotentialen nahe dem Pluspotential nicht möglich.

Der Widerstand 30, über den der Plus-Versorgungsanschluß des Schwellwertschalters 25 mit dem induktiven Verbrau­ cher, der Ventilwicklung 10, und dem Meßwiderstand 11 verbunden ist, dient zum Schutz des Schwellwertschalters 25 gegen zu hohe Ströme bei Überspannungen bei der Ven­ tilwicklung 10. Diese Überspannungen können z. B. über die Plus-Leitung 13 aus dem Bordnetz eines Kraftfahrzeu­ ges eingestreut werden. Eine Überspannung entsteht jedoch auch aufgrund von Selbstinduktion nach dem Ausschalten des Schalters 12, dann nämlich, wenn der Freilaufkreis in Aktion tritt und somit beim Meßwiderstand 11 eine so weit erhöhte Spannung auftritt, als über der Freilauf­ kreisanordnung 15 (z. B. Diodenspannung) abfällt. Damit der Schwellwertschalter 25 auch während dieser Betriebs­ phasen korrekt arbeitet, ist sein Betriebsspannungsan­ schluß an der Verbindungsstelle von Magnetwicklung 10 und Meßwiderstand 11 angeschlossen, so daß das Versorgungs­ potential des Schwellwertschalters 25 ebenfalls "schwimmt", d. h., daß es auch bei offenem Schalter 12 höher ist als das höchste Potential an einem seiner Eingänge.

Auch der Widerstand 23 erfüllt eine Schutzfunktion für die Eingänge der Schwellwertschalter 25 und 26. Das gleiche gilt für den Widerstand 24, der für die Funktion an sich entbehrlich ist. Darüber hinaus kann der Wider­ stand 24 jedoch zur Kompensation des Spannungsabfalls am Widerstand 23 durch Eingangsströme der Schwellwertschal­ ter 25 und 26 verwendet werden, in dem für die beiden Widerstände 23 und 24 die gleichen Werte gewählt werden.

Das Flip-Flop 15 kann grundsätzlich durch eine NOR-Schal­ tung ersetzt werden, die jedoch dynamisch schlechtere Eigenschaften aufweist.

Claims (3)

1. Einrichtung zum Betrieb von elektromagnetischen Verbrauchern bei Brennkraftmaschinen, insbesondere Elektromagnetventilen in Kraftstoffversorgungssystemen, mit einer Reihenschaltung von Verbraucher, Meßwiderstand und Schalter zwischen den Betriebsspannungsanschlüssen, dadurch gekennzeichnet, daß dem Meßwiderstand (11) zwei Schwellwertschalter (25, 26) parallel geschaltet sind, daß den beiden Schwellwertschaltern (25, 26) wenigstens ein erster Widerstand (23) vorangestellt ist und daß zwischen der Verbindungsstelle von Schwellwertschaltern (25, 26) und erstem Widerstand (23) sowie einer Betriebsspannungsleitung (14) eine vorzugsweise steuerbare Stromquelle (18) liegt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Versorgungsspannungsanschluß des einen Schwellwertschalters (25) vorzugsweise über einen Widerstand (30) an der Verbindungsstelle von Meßwiderstand (11) und Verbraucher (10) angeschlossen ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromquelle (18) beim Betrieb eines Magnetventils als Verbraucher (10) abhängig von Anzugs- und Haltephase des Ankers des Magnetventils steuerbar ist.