DE3214195C2

DE3214195C2 -

Info

Publication number: DE3214195C2
Application number: DE3214195A
Authority: DE
Inventors: Hermann 7143 Vaihingen De Gaessler; Eugen 7121 Loechgau De Joos; Werner Dipl.-Ing. 7140 Ludwigsburg De Jundt; Hans Dipl.-Ing. 7015 Korntal De Kubach; Erich 7122 Besigheim De Singer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1982-04-17
Filing date: 1982-04-17
Publication date: 1991-11-28
Also published as: US4491113A; DE3214195A1

Description

Die Erfindung geht aus von einem Stromregler für einen elektromagnetischen Verbraucher nach der Gattung des Hauptanspruchs. Bekannt ist aus der DE-OS 21 32 717 eine Ansteuerschaltung für Magnetventile mit einer Reihenschaltung eines Meßwiderstandes und eines als Stromsteuerorgan dienenden Transistors in Reihe zur Magnetwicklung eines Einspritzventils. Die dort offenbarte Schaltungsanordnung dient nun dazu, zu Beginn eines Einschaltimpulses dem Magnetventil einen relativ hohen Strom zu liefern und während der der Anzugsphase folgenden Haltephase des Magnetventils den sogenannten Haltestrom auf einem geringeren Niveau zu regeln. Zur Realisierung des Regelvorgangs wird die über dem Meßwiderstand abfallende Spannung erfaßt und mit einem Sollwert verglichen. Am Ende des gewünschten Einspritzimpulses wird bei der bekannten Schaltungsanordnung der Strom durch das Magnetventil auf Null reduziert.

Im Zusammenhang mit kontinuierlich arbeitenden Benzineinspritzsystemen zeigt die DE-OS 24 37 713 ein getaktetes Elektromagnetventil, das abhängig von Korrekturgrößen mit unterschiedlichen Tastverhältnissen ein- und ausschaltbar ist. Eine Stromregelung offenbart diese DE-OS 24 37 713 nicht.

In der Zeitschrift "Der Elektroniker", 1966, Heft 6, S. 7 wird weiter beschrieben, daß dem Ist-Signaleingang eines Reglers weitere Steuergrößen zugeführt werden können.

Schließlich ist es aus der Zeitschrift "Der Elektroniker", 1970, Heft 4, Seiten 177 bis 185 bekannt, bei einer Brennkraftmaschine die Kraftstoffzufuhr während des Schiebebetriebs in Abhängigkeit von der Drehzahl zu steuern, und zwar in der Weise, daß bei Motordrehzahlen zwischen 1000 und 1500 U/min, beispielsweise bei 1700 U/min die Sperrung der Kraftstoffzufuhr auch bei geschlossener Drosselklappe durch einen Drehzahlschalter aufgehoben wird.

Aufgabe

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Stromregler der gattungsgemäßen Art bezüglich seines Verhaltens bei Schiebebetrieb zu verbessern. Die vorteilhafte Weiterbildung des beanspruchten Gegenstandes gemäß den Unteransprüchen betrifft die Überwachung von Stromregler und Beschaltung.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben und erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein ausführliches Schaltbild eines Stromreglers mit Schaltungseinzelheiten zum Abschalten der Kraftstoffzufuhr im Schiebebetrieb,

Fig. 2 ein Signaldiagramm zum Erläutern der Wirkungsweise der Schaltungsanordnung während des Schiebebetriebes und

Fig. 3 und 4 Hilfsschaltungen zum Überwachen der konkreten Arbeitsweise der in Fig. 1 gezeigten Schaltungsanordnung.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Das Ausführungsbeispiel betrifft eine Schaltungsanordnung zum ergänzenden Steuern der Kraftstoffmenge bei einem kontinuierlich arbeitenden Kraftstoffzumeßsystem. Dabei steuert der elektromagnetische Verbraucher den Kraftstoffdruck, der letztlich in den kontinuierlich arbeitenden Einspritzventilen die zugemessene Kraftstoffmenge bestimmt. Der im Anspruch genannte elektromagnetische Verbraucher ist deshalb beim Ausführungsbeispiel ein elektrohydraulisches Stellwerk.

Fig. 1 zeigt zwischen einer Plus-Leitung 10 und einer Minus-Leitung 11 eine Reihenschaltung von Meßwiderstand 12, elektrohydraulisches Stellwerk 13 und Transistor 14 als Steuerorgan. Die Basis des Transistors 14 ist über einen Widerstand 15 am Ausgang eines Differenzverstärkers 16 angeschlossen, dessen Plus-Eingang über einen Widerstand 17 mit der Verbindungsstelle von Stellwerk 13 und Meßwiderstand 12 gekoppelt ist. Am Minus-Eingang des Verstärkers 16 liegt eine Vergleichsspannung an, die u. a. durch das Verhältnis zweier Widerstände 18 und 19 zwischen den Batteriespannungsleitungen 10 und 11 bestimmt wird. Ein Kondensator 20 verleiht dem Differenzverstärker 16 die Wirkungsweise eines Integrators.

Änderbar ist der Strom durch das Stellwerk 13 über Signale an Eingängen E1 bis E3, die mit 22, 23 und 24 bezeichnet sind. Davon steht der Eingang 22 über einen Widerstand 25 und die Eingänge 23 und 24 über je eine Reihenschaltung von Widerstand 26 bzw. 27 und einer Diode 28 bzw. 29 mit dem Plus-Eingang des Verstärkers 16 in Verbindung. Ein weiterer Signaleingang E4 trägt die Bezugsziffer 32 und er ist über einen Widerstand 33 und eine Diode 34 mit dem Minus-Eingang des Differenzverstärkers 16 gekoppelt.

Die bisher beschriebene Grundstruktur der in Fig. 1 gezeigten Schaltungsanordnung arbeitet wie folgt:

Abhängig von verschiedenen Eingangsignalen an den Anschlußpunkten E1 bis E3, 22 bis 24 wird ein Strom durch das Stellwerk 13 erzeugt. Durch die Widerstände 18 und 19 wird eine Vergleichsspannung gebildet. Das Potential am Plus-Eingang des Verstärkers 16 entspricht im normalen Regelbetrieb dem Wert der am Minus-Eingang anliegenden Vergleichsspannung. Wird das Signal an einem der Eingänge 22 bis 24 über das Potential am Minus-Eingang des Verstärkers 16 angehoben, dann erhöht sich auch das Signal am Plus-Eingang des Verstärkers 16 und sein Ausgangssignal steigt. Infolgedessen erhöht sich auch der Strom durch den Transistor 14. Dieser erhöhte Strom bewirkt am Meßwiderstand 12 einen höheren Spannungsabfall, was im Sinne einer Gegenkopplung auf den Differenzverstärker 16 wirkt. Mit Hilfe des vom Plus-Eingang gegen Masse liegenden Widerstandes 36 läßt sich ein Grundstrom durch das Stellwerk 13 einstellen. Dieser Strom ist für Systeme, die lediglich eine Erhöhung der Kraftstoffzumessung und keine Abmagerung des Gemischs vorsehen, gleich Null. Bei Systemen mit Abmagerung wird ein positiver Grundstrom angestellt. Durch ein Absenken des Potentials an einem der Eingänge 22 bis 24 verringert sich auch der Strom durch das Stellwerk 13.

Durch Schalten des Eingangs E4, d. h. des Anschlusses 32 auf Massepotential, kann je nach Festlegung des Widerstandes 33 ein Strom beliebiger Größe eingestellt werden. So kann z. B. E4 mit einem Startsignalgeber verbunden sein und es erfolgt dann während der Betätigung des Startschalters eine Startanhebung.

Die Signale an den Eingängen E1 bis E3, 22 bis 24 können sowohl kontinuierlich als auch getakelt sein und entsprechend verläuft dann auch der Strom durch das Stellwerk 13, wobei bei dessen getakelter Ansteuerung die Taktfrequenz so hoch gewählt werden sollte, daß das Stellwerk selbst aufgrund seiner Trägheit dem Taktsignal nicht zu folgen vermag.

Die restliche Beschaltung des aus Fig. 1 ersichtlichen Stromreglers betrifft die Steuerung des Stellwerks 13 im Schiebebetrieb der Brennkraftmaschine. In diesem Fall soll eine Umsteuerung des Stromes durch das Stellwerk 13 erfolgen, was dem sicheren Abschalten der Kraftstoffzufuhr dient.

Einem Eingang 40 für ein Drehzahlsignal folgt eine Diode 41. Eine Reihenschaltung von Widerstand 42, Kondensator 43 und zwei Widerständen 44 und 45 liegt zwischen den Betriebsspannungsleitungen 10 und 11. Die Diode 41 ist dabei zur Verbindungsstelle von Widerstand 42 und Kondensator 43 geführt. Parallel zum Widerstand 45 liegt eine Diode 46 und die Basis-Emitter-Strecke eines Transistors 47. Dessen Kollektor ist über einen Widerstand 48 mit der Plus-Leitung 10 gekoppelt und über einen Widerstand 49 mit einem Summenpunkt 50. Ein Kondensator 51 überbrückt den Transistor 47. Ein temperaturabhängiges Signal gelangt von einem Anschlußpunkt 54 über eine Diode 55 und einen Widerstand 56 zum Summenpunkt 50, zwischen dem und der Masse-Leitung 11 noch ein Kondensator 57 liegt. Ein aus zwei Widerständen 59 und 60 bestehender Spannungsteiler zwischen den Batteriespannungsanschlüssen 10 und 11 speist ein konstantes Potential in die Verbindungsstelle von Diode 55 und Widerstand 56 ein. Verbunden ist der Summenpunkt 50 über einen Widerstand 62 mit dem Minus-Eingang eines Operationsverstärkers 63. Dessen Plus-Eingang steht einmal über eine Reihenschaltung von Widerstand 64 und Leerlaufschalter 65 mit der Plus-Leitung 10 in Verbindung, ferner über einen Widerstand 66 mit der Minus-Leitung 11 und über eine Diode 67 mit dem Kollektor des Transistors 14. Sein Ausgang ist über einen Widerstand 69 zur Basis eines emitterseitig an Masse liegenden Transistors 70 geführt. Dessen Kollektor steht wiederum mit einem Summenpunkt 71 in Verbindung, von dem aus ein Widerstand 72 am Minus-Eingang des Operationsverstärkers 63 liegt, eine Reihenschaltung zweier Widerstände 73 und 74 zur Plus-Leitung 10 geführt ist, eine Reihenschaltung von Diode 75 und Widerstand 76 eine Verbindung zum Meßwiderstand 12 herstellt und schließlich eine Reihenschaltung von Widerstand 77 und Diode 78 zusätzlich das Signal am Plus-Eingang des Verstärkers 16 bestimmt. An der Verbindungsstelle der beiden Widerstände 73 und 74 ist die Basis eines emitterseitig an der Plus-Leitung 10 liegenden Transistors 80 angeschlossen, dessen Kollektor über einen Widerstand 81 mit der Verbindungsstelle von Stellwerk 13 und Transistor 14 gekoppelt ist. Schließlich besteht noch eine Verbindung zwischen dem Ausgang des Verstärkers 63 und der Verbindungsstelle der beiden Widerstände 18 und 19 über eine Reihenschaltung eines Kondensators 83 und eines Widerstandes 84.

Am Anschlußpunkt 40 liegt ein drehzahlabhängiges Signal an. Mit Beginn von dessen positiver Amplitude sperrt die Diode 41 und der zuvor entladene Kondensator 43 wird über die Widerstände 42 und 44 sowie die Basis-Emitter-Strecke des Transistors 47 aufgeladen. Dieser Transistor 47 leitet und entlädt den Kondensator 51. Nach ca. 0,5 Millisekunden bei einer speziellen Beschaltung ist der zuvor genannte Aufladevorgang des Kondensators 43 soweit beendet, daß der Transistor 47 wieder sperrt und der Kondensator 51 über den Widerstand 48 aufgeladen wird. Der Spannungsverlauf über dem Kondensator 51 erfährt durch den Tiefpaß mit dem Widerstand 49 und dem Kondensator 57 eine Glättung. Wesentlich ist nun, daß die Spannungsmittelwerte am Kondensator 57 mit steigender Drehzahl kleiner werden.

Wenn nun bei höherer Drehzahl (n=nab) der Schalter 65 (Leerlaufschalter) geschlossen wird, dann liegt Schiebebetrieb vor und die Spannung am invertierenden Eingang des Verstärkers 63 liegt unter der Vergleichsspannung am nicht invertierenden Eingang. Damit schaltet der Verstärker 63 sein Ausgangspotential auf einen hohen Wert und die Transistoren 70 und 80 leiten infolgedessen. Gleichzeitig wird auch der Plus-Eingang des Verstärkers 16 über den Widerstand 77 und die Diode 78 nach Masse geschaltet, so daß Transistor 14 sperrt. Infolgedessen ergibt sich im Stellwerk 13 eine Stromrichtungsumkehr, da nun eine leitende Verbindung von der Plus-Leitung 10 über den Transistor 80, den Widerstand 81, das Stellwerk 13, die Reihenschaltung von Widerstand 76 und Diode 75 und den Transistor 70 besteht.

Mit sinkender Drehzahl unterschreitet die Spannung über dem Kondensator 57 wieder die am Plus-Eingang des Verstärkers 63 anliegende Vergleichsspannung, so daß das ursprüngliche Signalverhalten mit dem Stromregler - u. a. mit den Merkmalen des Meßwiderstandes 12, dem Stellwerk 13 und dem Transistor 14 - wieder gegeben ist. Durch die Mitkopplung über den Widerstand 72 erhält die Schaltungsanordnung einer Hysterese, d. h., daß die Abschneidedrehzahl nab immer über der Wiedereinsetzdrehzahl nwe liegt.

Das Netzwerk mit den Widerständen 59, 60 und 56 sowie der Diode 55 bestimmt den Temperatureinfluß auf das Verhalten der Schaltungsanordnung während des Schiebebetriebs. Dabei bilden die Widerstände 59 und 60 eine Temperaturschwelle und der Widerstand 56 bestimmt das Ausmaß des Temperatureinflusses. Die Wiedereinsetzdrehzahl nwe wird bei hohen Temperaturwerten mit dem Widerstand 66 eingestellt. Dargestellt ist dieser Temperatureinfluß auf die Drehzahlschwellen des Abschneidens und Wiedereinsetzens in Fig. 2. Daraus ist ersichtlich, daß die einzelnen Drehzahlwerte umso höher liegen, je tiefer die Temperatur ist. Eingetragen sind in die Darstellung von Fig. 2 noch die Auswirkungen unterschiedlicher Bauelementedimensionierung, über die man in einem vorgegebenen Bereich der Motortemperatur einen gewünschten temperaturabhängigen Verlauf der Schubabschneide- und Wiedereinsetzdrehzahlen erhält.

Bei einem Defekt in der Schaltungsanordnung von Fig. 1, z. B. beim sogenannten Durchlegieren der Transistoren 47, 70, einem Masseschluß der Kondensatoren 43, 51 und 57, kann ein ständiges Abschalten der Kraftstoffzufuhr auftreten, da dann fortlaufend Schiebebetrieb simuliert wird. Dieser Fall ist sehr kritisch, weil der Motor dann ausgeht und auch nicht mehr gestartet werden kann. Im folgenden werden deshalb zwei Möglichkeiten der Schaltungsüberwachung aufgezeigt.

Möglichkeit 1 (Fig. 3):

Grundvoraussetzung für das Absperren der Kraftstoffzufuhr im Schiebebetrieb ist ein geschlossener Leerlaufschalter Leerlaufschalter 65. Dem Gegenstand von Fig. 3 liegt nun der Gedanke zugrunde, das Potential am Ausgang des Schalters 65 mit dem Potential am Kollektor des Transistors 70 additiv zu verknüpfen. Die Schaltungsanordnung nach Fig. 3 weist einen Operationsverstärker 100 auf, dessen Plus-Ausgang über einen Parallelschaltung von Diode 101 und Widerstand 102 an der Plus-Leitung 10 und über eine Parallelschaltung von Widerstand 103 und Kondensator 104 mit der Masseleitung 11 verbunden ist. Je ein Widerstand 105, 106 führt vom Minus-Eingang des Verstärkers 100 zur Verbindungsstelle a von Schalter 65 und Widerstand 64 bzw. zum Verknüpfungspunkt 71 als einer Anschlußstelle c. Ausgangsseitig steht der Verstärker 100 über einem Widerstand 108 und eine Diode 109 mit der Basis des Transistors 80 in Verbindung (Anschluß b). Schließlich weist der Verstärker 100 noch eine Mitkopplung auf, die den ausgangsseitigen Widerstand 108 mit umfaßt.

Liegt nun der unzulässige Fall vor, daß bei geöffnetem Schalter 65, d. h. tiefem Potential am Anschluß a, auch der Transistor 70 durchgeschaltet ist, und damit am Verknüpfungspunkt 71 (c) ebenfalls tiefes Potential herrscht, dann springt der Ausgang des Operationsverstärkers 100 von Fig. 3 auf einen hohen Wert und sperrt den Transistor 80. Damit diese Verriegelung beim Einschalten des Geräts nicht ungewollt erfolgt, wird der Spannungsanstieg am Plus-Eingang des Operationsverstärkers 100 durch den Kondensator 104 verzögert. Die Diode 101 schützt die Basis-Emitter-Strecke des Transistors 80. Beim Auftreten dieses beschriebenen unzulässigen Falles wird das Stellwerk 13 weder in der einen noch in der anderen Richtung erregt, weil sowohl der Transistor 14, als auch der Transistor 80 sperrt. Die Auslegung der Kraftstoffzumessung hat bei diesem Beispiel folglich so zu erfolgen, daß im nicht erregten Zustand des Stellwerks 13 zumindest noch Notfahrbetrieb möglich ist.

Zweite Möglichkeit (Fig. 4):

Mit der in Fig. 3 gezeigten Schaltungsanordnung kann der Transistor 80 nicht abgesichert werden. Fig. 4 zeigt daher eine Schaltungsmöglichkeit, mit der auch dieser Fall berücksichtigt werden kann. Im einzelnen ergibt sich folgender Aufbau. Der Minus-Eingang eines Operationsverstärkers 110 steht über einen Widerstand 111 mit dem Kollektor des Transistors 80 in Verbindung (Anschlußpunkt b′). Der Plus-Eingang ist einmal über eine Parallelschaltung von Widerstand 112 und Kondensator 113 mit der Plus-Leitung 10 gekoppelt und ferner über je einen Widerstand 114 und 115 mit der Verbindungsstelle von Widerstand 81 und Stellwerk 13 sowie der Verbindungsstelle von Schalter 65 und Widerstand 64 (siehe Anschlußpunkte c′ und a). Mitgekoppelt ist der Operationsverstärker 110 mittels eines Widerstandes 116. Er steht ausgangsseitig mit dem Anschlußpunkt 32 der Fig. 1 in Verbindung und außerdem über eine Diode 118 mit einem bei Bedarf beaufschlagbaren Anschlußpunkt 119.

Die Widerstände 76, 81, 112, 111, 114 und 115 werden derart ausgelegt, daß bei Stromfluß durch den Widerstand 81 und geöffnetem Schalter 65 das sich am Plus-Eingang des Operationsverstärkers 110 ergebende Potential dasjenige am Minus-Eingang unterschreitet. Dadurch springt das Ausgangspotential des Operationsverstärkers 110 auf einen tiefen Wert und über die Diode 34 wird der Transistor 70 gesperrt. Die Hysterese - bestimmt durch den Widerstand 116 - wird so stark ausgelegt, daß auch bei geschlossenem Leerlaufschalter 65 der Transistor 70 nicht mehr leitend werden kann. Dadurch wird sichergestellt, daß bei durchlegiertem, d. h. ständig leitendem Transistor 80 und geschlossenem Leerlaufschalter 65 sowie bei niedriger Drehzahl kein Absperren der Kraftstoffzufuhr erfolgt.

Bei durchlegiertem Transistor 80 und angesteuertem Transistor 14 (er bestimmt das Ausmaß der Anreicherung beim betreffenden Ausführungsbeispiel) kann der Transistor 14 durch den hohen zusätzlichen Strom durch den Transistor 80 überlastet und ebenfalls durchlegiert werden. Dies könnte zu einem fortdauernden hohen Anreicherungsstrom durch das Stellwerk führen, wodurch unter Umständen die Brennkraftmaschine wegen Überfettung des Benzin-Luft-Gemisches ausgehen könnte. Über die Diode 118 kann zu diesem Zweck der Vergleichswert an einem Anschlußpunkt 119 so stark erniedrigt werden, daß dann keine Anreicherung mehr erfolgen kann. Durch diesen Eingriff wird dann die Schaltungsanordnung vollständig außer Betrieb gesetzt, jedoch läuft die Brennkraftmaschine aufgrund der Notlaufeigenschaften der mechanischen kontinuierlichen Einspritzung weiter.

Beide in den Fig. 3 und 4 angegebenen Schutzschaltungen können auch miteinander kombiniert werden.

Claims

1. Stromregler für einen elektromagnetischen Verbraucher in Form eines Stellwerks zur Kraftstoffzumessung in Verbindung mit einer Brennkraftmaschinensteuerung mit einem Meßwiderstand (12) und einem Stromsteuerorgan (14) in Reihe zum Verbraucher, dadurch gekennzeichnet, daß zur Stromrichtungsumkehr bei Schiebebetrieb die beiderseitigen Anschlüsse des Stellwerks (13) über elektronische Schalter (70 und 80) in ihrer Polarität vertauscht werden, daß diese Vertauschung in Steuerabhängigkeit von einer den elektronischen Schaltern (70 und 80) vorgeschalteten, einen Verstärker (63) aufweisenden und Signale bezüglich Drehzahl, Drosselklappenstellung und der Temperatur verarbeitenden Schaltungsanordnung steht und daß das Stromsteuerorgan (14) bei Schiebebetrieb gesperrt wird.

2. Stromregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Signale eines Leerlaufschalters (65) und eines der die Polaritätsvertauschung bewirkenden, elektronischen Schalters (70) additiv miteinander verknüpft werden und daß bei auf einen unzulässigen Betrieb hindeutenden gleichen Potentialwerten das Stellwerk (13) stromlos gesteuert wird.

3. Stromregler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer unzulässigen Kombination von Signalwerten am Leerlaufschalter (65) und den elektronischen Schaltern (70, 80) das Stromsteuerorgan (14) gesperrt wird.