DE2950692A1

DE2950692A1 - Einrichtung zum steuern des elektrischen stromes durch einen induktiven verbraucher, insbesondere durch eine kraftstoffzumessventil bei einer brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE2950692A1
Application number: DE19792950692
Authority: DE
Inventors: Klaus 7257 Ditzingen Harsch; Peter 7760 Radolfszell Schülzke
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1979-12-17
Filing date: 1979-12-17
Publication date: 1981-07-02
Also published as: US4339781A; JPS5694412A

Description

R- 59 AO

1.12.1979 Mü/Kö

-3-

ROBERT BOSCH GHBH, 7000 Stuttgart 1

Einrichtung zum Steuern des elektrischen Stromes durch einen induktiven Verbraucher, insbesondere durch ein Kraftstoffzumeßventil bei einer Brennkraftmaschine

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Einrichtung zum Steuern des elektrischen Stromes durch einen induktiven Verbraucher entsprechend der Gattung des Hauptanspruchs. Bekannt ist eine Reihenschaltung von Verbraucher, Strcnmeßwiäerstand und Schalter zwischen den Betriebsspannungsanschlüssen, wobei Verbraucher und Widerstand vom Freilaufkreis überbrückt sind. Abhängig vom Stromfluß durch den Meßwiderstand in Reihe zum Verbraucher wird das Stromschaltorgan ein- und ausgeschaltet.

Nachteilig an der bekannten Schaltungsanordnung ist, de': die Potentiale am Heßwiderstand bei jedem Umschalten um nahezu die volle Batteriespannung angehoben bzw. abgesenkt werden. Zur Auswertung dieser Signale wird eine recht aufwendige Schaltung benötigt.

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Vorgeschlagen wurde bereits eine Stromsteuereinrichtung mit je einem Meßwiderstand im Hauptstromkreis und im Frei-]aufkreis. Dabei wird der Spannungsabfall über jedem der beiden Widerstände mit einem getrennten Schwellwertschalter erfaßt, und deren Ausgangssignale zur Steuerung des Stromsteuerorgans benutzt. Bei dieser vorgeschlagenen Einrichtung können die beiden Strommeßwiderstände unterschiedlich dimensioniert werden, womit auch der Widerstand in Freilaufkreis zum Zwecke eines im unteren Strombereich eindeutigeren Signales höher dimensioniert sein kann ir. Vergleich zum Widerstand im Hauptstromkreis.

Es is~ eine der Aufgaben der Erfindung, eine Einrichtung :u" Steuern des elektrischen Stromes durch einen induktiven Verbraucher zu schaffen, bei der einerseits exakt bestimmbare und damit auch exakt verarbeitbare elektrische Größen auftreten und die zum anderen kostengünstig ist.

Verteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Einrichtung mit den Merkmalen des Hauptanspruchs hat gegenüber dem bekannten und vorgeschlagenen den Vorteil, daß trotz eines überraschend einfa.hen Aufbaues der Schaltungsanordnung eindeutig definierte elektrische Signale gewonnen werden bei gleichzeitig r.inimalem Leistungsverbrauch.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der ir. Hauptanspruch angegebenen Einrichtung möglich.

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Ihre Vorteile ergeben sich im folgenden aus der Beschreibung und Zeichnung der Ausführungsbeispiele.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 eine Schaltungsanordnung zun Steuern des elektrischen Stromes durch einen induktiven Verbraucher, insbesondere eines Kraftstoffzumeßventils bei einer Brennkraftmaschine und Figur 2 Impulsbilcer, wie sie an speziellen Punkten der Schaltungs anordnung von Figur 1 auftreten.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Das Ausführungsbeispiel betrifft die Endstufe einer Kraftstoffeinspritzanlage mit intermittierender Einspritzung bei einer Brennkraftmaschine. Dabei wirke die Magnetwicklung des Einspritzventils als induktiver Verbraucher. Prinzipiell ist die nachfolgend beschriebene Schaltung jedoch überall dort verwendbar, wo induktive Schaltelemente, wie z.B. Relais, schnell und zeitexakt gesteuert werden müssen.

In Figur 1 ist mit 10 die Magnetwicklung des Einspritzventils bezeichnet, die einerseits an einer Plusleitung 11 angeschlossen ist und andererseits über einen Transistor 12 und einen Meßwiderstand 13 mit einer Minusleitung 1*4 in Verbindung steht. Parallel zur Magnetwicklung 10 fin-

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det sich eine Reihenschaltung aus Transistor 15, Diode sowie Widerstand 17. Angesteuert werden die beiden Transistoren 12 und 15 mittelbar ausgehend vom Signal, welches an einer Eingangsklemme 18 anliegt. Von dieser Eingangsklemme 18 führt eine erste Leitung 19 über einen Widerstand 20 zur Basis eines Transistors 21, dessen Emitter an der Masseleitung l'J angeschlossen ist und dessen Kollektor unmittelbar mit der Basis des Transistors 12 in Verbindung steht. Zusätzlich ist der Kollektor des Transistors 21 noch über einen Widerstand 22 mit der Plusleitung 11 verbunden. Eine zweite Leitung führt ausgehend von ier Eirigangsklemme 18 über einen Widerstand 2k zur Basis eines in Emitterschaltung arbeitenden Transistors 25· dessen Kollektor ist über einen Widerstand 26 an der Flusleitung 11 angeschlossen sowie unmittelbar mit der Basis eines Transistors 27 verknüpft, dessen Kollektor wiederum über einen Widerstand 28 zur Basis des Transistors 15 geführt ist. Parallel zur Basis-Emitter-Strecke des ?iJ?-Transistors 15 liegt noch ein Widerstand 25·

Die beiden Widerstände 13 und 17 in Reihe zum Transistor 12 bzw. Transistor 15 sind Meßwiderstände und bilden zusammen mit zwei weiteren Widerständen 30 und 31 einen Spannungsteiler zwischen den beiden Betriebsspannungsleitungen 11 und 1^. Von der Verbindungsstelle der beiden V.'iderstände 30 und 31 führt eine Leitung 32 zum Pluseingang eines Komparators 33, dessen Ausgang über je einer. Widerstand 3*1 und 35 mit der Plusleitung 11 sowie mit der Basis des Transistors 21 verbunden ist. Der Minuseingang des Komparators 33 ist mit einem Widerstands-Dioden-Hetüwerk zwischen den beiden Betriebsspannungsleitungen 11 und l'l verknüpft. Dieses Netzwerk besteht aus einer. Spannungsteiler mit drei Widerständen 36, 37, 38,

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wobei oer Minuseingang des Komparator.^ 33 an der Verbindungsstelle der beiden Widerstände J>G und 37 angeschlossen ist und die Verbindungsstolle der Widerstände 37 und über einen Widerstand 39 mit dem Verknüpfungspunkt eines Widerstandes ^O und einer Zenerdiode Ui zwischen den Betriebsspannungsleitungen in Verbindung steht.

Die gezeichnete Endstufe eines elektromagnetisch betätigbarer.: Einspritzventils läßt sich in drei Baugruppen aufteilen. Die erste betrifft das Schaltelement für den Stromflufo durch die Magnetwicklung 10 mit dem Transistor 12, dem ."-'.e.lv.'iderstand 13 sowie dem vorgeschalteten Transistor 21 mitsar.t seiner Beschaltung.

Zweite Baugruppe ist der Freilaufkreis mit Transistor 15, Diode 16 sowie Widerstand 17 einschließlich der dem Transistor 15 vorgeschalteten Transistoren 25 und 27. Die dritte Baugruppe bildet der Komparator 33 zusammen mit der. V.'iderstands-Dioden-Netzwerk sowie den Widerständen 30 ur.d 31.

Erklärt wird der Gegenstand von Figur 1 zweckmäßigerweise an Hand der in Figur 2 dargestellten Impulsbilder a bis d, die einzelnen Punkten der Schaltungsanordnung von Figur zuzuordnen sind.

Figur 2a zeigt das an der Eingangsklemme 18 anliegende Eingangssignal, welches im zeitlichen Verhalten den Schaltpunkter. des Magnetventils 10 im wesentlichen entspricht.

Der Stron durch die Magnetwicklung 10 des Einspritzventils ist :1 η Figur 2b dargestellt. Figur 2c zeigt die

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Spannung am Kollektor des Schalttransistors 12 und Figur 2d den Potentialverlauf am Pluseingang des Komparators

Das in Figur 2a dargestellte und an die Eingangsklemme anlegbare Ansteuersignal besitzt eine negative Triggerflanke, d.h., daß bei einem Potentialwechsel des Eingangssignals von Plus auf Null das Einspritzventil 10 öffnet und entsprechend bei einem Potentialsprung von Null nach Plus das Magnetventil schließt.

Vor Beginn des Ansteuerimpulses zum Zeitpunkt te leitet der Transistor 21 und infolge dessen sperrt der Transistor 12, so daß die Magnetwicklung 10 des Einspritzventils kein Strom durchfließt..

Zum Zeitpunkt te wechselt das Potential an der Eingangsklemme 18 auf Null - das Komparatorausgangssignal ist ebenfalls Null - der Transistor 21 sperrt und infolge dessen leitet der Transistor 12, so daß der Strom durch die Magnetwicklung 10 ansteigt. Dieser Stromanstieg führt zu einem -wachsenden Spannungsabfall am Meßwiderstand 13, wodurch die Spannung am Pluseingang des Komparators ansteigt. Wird der eingestellte Schwellwert erreicht, dann schaltet der Komparator 33, seine Ausgangsspannung geht gegen Plus, und dies wiederum hat ein Durchschalten des Transistors 21 und ein Sperren des Transistors 12 zur Folge. Der Strom durch die Magnetwicklung 10 wird nun vom Freilaufkreis mit dem Transistor 15, der Diode 16 sowie dem Widerstand 17 übernommen. Der Spannungabfall am Widerstand 17 hält über den Spannungsteiler mit den Widerständen 30 und 31 das Potential am Pluseingang des Komparators 33 positiv gegenüber dem Minuseingang und infolge dessen bleibt der Transistor 12 gesperrt. Mit

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abnehmendem Strom durch die Magnetwicklung 10 wird der Spannungsabfall über dem Widerstand 17 kleiner, das Potential am Pluseingang des Komparators 33 sinkt ab und bei IHmin schaltet der Komparator 33 den Transistor 12 wieder ein. Der Strom durch die Magnetwicklung 10 beginnt wieder zu steigen usw. Am Ende des Eingangsimpulses werden die Transistoren 27 und 12 gesperrt, die Spannung am Kollektor des Transistors 12 steigt dann so weit an, bis der Magnetwicklungsstrom über eine Zenerdiode h2 parallel zur Reihenschaltung aus Transistor 12 und Widerstand 13 schnell abgebaut wird.

Der Schaltpunkt für den maximalen Strom ergibt sich zu

R31

U₊ ,„ν = (1-a) . R 13 . IHmax +■ a . UE mit a =

R30 + R31

Wird der Wert des Widerstandes 17 ca. 10 % größer als der Wert des Widerstandes 13 gewählt, so ist gleich nach Sperren des Transistors 12 der Spannungsabfall am Widerstand 17 und damit der Meßwert am Pluseingang des Komparators 33 ebenfalls entsprechend größer. Das Komparator-Ausgangssignal bleibt so lange auf hohem Wert, bis der Stromfluß durch die Magnetwicklung 10 so weit abgeklungen ist, daß das Produkt aus größerem Meßwiderstand und kleinerem Strom R17 . IHmin wieder die Schaltschwelle ergibt.

Der maximale Schwellwert IHmax läßt sich über das Netzwerk vor dem Minuseingang des Komparators 33 einstellen. Der Einfluß der Höhe der Betriebsspannung auf das Schaltverhalten des Komparators 33 läßt sich über die Größe des Widerstandes 36 einstellen, über den Widerstand 39 kann ein batteriespannungsunabhängiger Teil

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(l-a) . R 13 . IHmax zu diesem Spannungswert am Minuseingang des Komparators 33 hinzuaddieren, so daß der im Ventil fließende maximale Strom IHmax unabhängig von der Batteriespannung ist.

Zusammengefaßt ergeben sich folgende Vorteile der in Figur 1 dargestellten Schaltungsanordnung:

Die beiden Meßwiderstände 13 und 17 liegen an festen Bezugspotentialen, d.h. entweder an der Plusleitung 11 oder an der Minusleitung lh. Infolge dessen treten keine Probleme mit Komparatoren auf, die einen Eingangsgleichtaktbereich aufweisen.

Die guten Ergebnisse der Schaltungsanordnung lassen sich mit einem einzigen Komparator erzielen.

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Claims

κ. 59A0 iJ.12.1979 Mü/Kö ROBERT BOSCH GMBH, 7OOO Stuttgart 1 Ansprüche

1.1 Einrichtung zum Steuern des elektrischen Stromes durch einen induktiven Verbraucher, insbesondere durch ein Kraftstoffzumeßventil für eine Brennkraftmaschine, mit einem Stromschalt- und -meßorgan in Reihe-zum Verbraucher scv;ie einem Schwellwertschalter zum Erfassen und Steuern des durch den induktiven Verbraucher fließenden Stromes, dadurch gekennzeichnet, daß einem FreilaufStromkreis (15₅ I6, 17) ein getrennter Meßwiderstand (17) zugeordnet ist und das Signal dieses Meßwiderstandes sowie das des Strommeßorgans (13) in Reihe zum Stromschaltorgan (12) einem gemeinsamen Schwellwertschalter (33) zuführbar ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Freilaufkreis ein Schalter (15) angeordnet ist, der am Ende eines jeden Zumeßsignals gesperrt wird.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwellwert des Schwellwertschalters (33) betriebsspannungsabhängig vorzugsweise mittels eines Wider-

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stands-Dioden-Netzwerks (36 bis 41) wählbar ist.

4. Einrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen zwei Betriebsspannungsleitungen (11 und lH) eine Reihenschaltung aus vier Widerständen (17, 30, 31, I¹O liegt, deren erster und letzter die Strommeßwiderstände des Freilaufkreises und des Kauptstromkreises sind und der Verbindungspunkt der beiden inneren Widerstände (30 und 3D mit dem Schwellwertschalter (33) gekoppelt ist.

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