DE2841781C2 - - Google Patents
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Description
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.
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.
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.
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Legal Events
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D2 | Grant after examination | ||
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