DE3422829A1

DE3422829A1 - Schaltungsanordnung zur ansteuerung von elektrischen kraftstoffpumpen

Info

Publication number: DE3422829A1
Application number: DE19843422829
Authority: DE
Inventors: Johannes 7000 Stuttgart Locher; Rainer Dipl.-Ing.(FH) Rudolph; Peter Ing.(Grad.) 7250 Leonberg Schueler
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1984-06-20
Filing date: 1984-06-20
Publication date: 1986-01-02

Description

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6.6. 198U Sr/Pi

ROBERT BOSCH GMBH, TOOO STUTTGART 1

Schaltungsanordnung zur Ansteuerung von elektrischen Kraftstoffpumpen

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Schaltungsanordnung zur Ansteuerung von elektrischen Kraftstoffpumpen nach der Gattung des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Es ist bekannt, aus Gründen der Sicherheit, der Verfügbarkeit und der Zuverlässigkeit, sowie zur Vereinfachung des Kraftstoffniederdruckkreislaufs einer Brennkraftmaschine zwei elektrische Kraftstoffpumpen hydraulisch parallel zu betreiben. Im Normalbetrieb ist es nun nicht notwendig, daß beide elektrische Kraftstoffpumpen gleichzeitig für die Zuführung von Kraftstoff zur Brennkraftmaschine eingesetzt werden müs'sen. Dies hat zur Folge, daß sich die nicht angesteuerte, also stromlose elektrische Kraftstoffpumpe aufgrund des Druckunterschieds, der von der eingesetzten Kraftstoffpumpe erzeugt wird, rückwärts dreht. Dies beeinträchtigt nicht nur die Förderleistung der angesteuerten elektrischen Kraftstoffpumpe, sondern kann auch durch den dadurch entstehenden Druckabfall im Kraftstoff niederdruckkreislauf der Brennkraftmaschine zu Fehlfunktionen der gesamten Anlage führen.

Bisher wurde das Problem der sich rückwärts drehenden, nicht Geströmten elektrischen Kraftstoffpumpe dadurch gelöst, daß in die jeweiligen Förderleitungen der "beiden Kraftstoffpumpen hydraulische Rückschlagventile eingebaut werden.

Diese Anordnung einer elektrischen Kraftstoffpumpe mit einem seriellen Rückschlagventil hat jedoch den Nachteil, daß mittels der "besagten Kraftstoffpumpe Kraftstoff nur in eine Richtung gefördert werden kann. Ein Rückwärtsbetrieb der elektrischen Kraftstoffpumpe, und damit das Absaugen z.B. der Kraftstoffeinspritzpumpe, ist damit nicht möglich.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zur Ansteuerung von elektrischen Kraftstoffpumpen mit den Merkmalen des Hauptanspruchs hat gegenüber dem genannten Stand der Technik den Vorteil, daß es einerseits möglich ist, zwei parallel geschaltete Kraftstoffpumpen vorwärts und rückwärts zu betreiben, und daß gleichzeitig die beiden Kraftstoffpumpen beim Betrieb keinen Einfluß aufeinander haben.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich in Verbindung mit den Unteransprüchen aus der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, sowie der Zeichnung.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung angegeben und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Figur 1 zeigt eine Ansteuerschaltung ohne Rückwärtslauf der Kraftstoffpumpen, Figur 2 eine Zustandstabelle zur Ansteuerschaltung der Figur 1, Figur 3 eine

Ansteuerschaltung mit Rückvärtslauf der Kraftstoffpumpen und Figur k eine Zustandstabelle zur Ansteuerschaltung der Figur 3.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen handelt es sich um Schaltungsanordnungen zur Ansteuerung von elektrischen Kraftstoffpumpen. Die vorgeschlagenen Schaltungsanordnungen können dabei bei Brennkraftmaschinen jeglicher Art eingesetzt werden.

Figur 1 zeigt eine Ansteuerschaltung ohne Rückwärtslauf der Kraftstoffpumpen. Mit dem Bezugszeichen 20 ist ein Widerstand bezeichnet, die Bezugsziffern 2J und 22 stehen an der Stelle von jeweils einem Schalter, während mit den Bezugsziffern 23 und 2k das Relais RJ und das Relais R2 gekennzeichnet ist. Die elektrische Kraftstoffpumpe P1 trägt die Bezugsziffer 11, mit 12 ist die elektrische Kraftstoffpumpe P2 bezeichnet. Der Schalter 21 wird von dem Relais 23 angesteuert, und ist mit der Kraftstoffpumpe 11 verbunden. Demgegenüber wird der Schalter 22 vom Relais 2k angesteuert, und ist an die Kraftstoffpumpe angeschlossen. Beide Schalter 21 und 22 liegen mit ihrem freien Ende an der Versorgungsspannung tJL· , während beide Kraftstoffpumpen 11 und 12 mit ihrem freien Ende an das Massepotential angeschlossen sind. Die beiden Verbindungspunkte der Schalter 2J bzw. 22 mit den Kraftstoffpumpen J] bzw. 12 sind über den Widerstand 20 miteinander verbunden.

Mit der Schaltungsanordnung der Figur 1 ist es möglich, das langsame Rückwärtsdrehen der stromlosen Kraftstoffpumpe während des Betriebs der angesteuerten Kraftstoffpumpe zu verhindern. Dies wird dadurch erreicht, daß z.B. beim Betrieb der Kraftstoffpumpe 11, und damit bei ge-

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schlossenem Schalter 21, die Kraftstoffpumpe 12 ü"ber den Widerstand 20 ebenfalls mit Strom versorgt vird. Der Widerstand 20 ist dabei so dimensioniert, daß der Strom durch die Kraftstoffpumpe 12 ein'Drehmoment erzeugt, das gerade so groß ist wie das Drehmoment, das bei voll angesteuerter Kraftstoffpumpe 3 1 durch den dadurch entstehenden Druckunterschied von der Saugseite zur Druckseite der Kraftstoffpumpen .an der Kraftstoffpumpe 12 entsteht.

Die Figur 2 zeigt eine Zustandstabelle zur Ansteuerschaltung der Figur 1. In dieser Zustandstabelle sind vier Zustände mit den Buchstaben A, B, C und D bezeichnet. In den ersten beiden Spalten der Zustandstabelle sind die möglichen Schaltzustände der beiden Relais R.1 und R2 aufgelistet, während die beiden letzten Spalten die entsprechenden Wirkungen auf die Kraftstoffpumpen P1 und P2 zeigen. Eine 0 in den beiden Spalten RI und R2 bedeutet, daß der jeweils zum Relais zugehörige Schalter sich in der Stellung befindet, wie er in der Figur 1 dargestellt ist. Eine 1 in den beiden ersten Spalten hat hingegen die Bedeutung, daß der jeweilige Schalter der Figur 1 genau seinen entgegengesetzten Zustand eingenommen hat. Eine 0 in den beiden letzten Spalten PJ und P2 der Zustandstabelle zeigt, daß die jeweilige Kraftstoffpumpe stillsteht, Ein Pluszeichen in den beiden letzten Spalten sagt aus, daß die jeweilige Kraftstoffpumpe mit einem Strom angesteuert wird, der ein Drehmoment erzeugt, das das durch die jeweils andere voll angesteuerte Kraftstoffpumpe erzeugte Rückdrehmoment gerade kompensiert. Ein V in den beiden letzten Spalten hingegen bedeutet, daß die jeweils zugehörige Kraftstoffpumpe mit voller Kraft vorwärts läuft.

Aus der Zustandstabelle der Figur 2 ist zu erkennen, daß sich jeweils nur in den beiden Zuständen B und C jeweils

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eine Kraftstoffpumpe mit voller Kraft vorwärtsbewegt, während jeweils die andere Kraftstoffpumpe gerade so angesteuert vird, daß das besagte Rückwärtsdrehen verhindert wird. In den Zuständen A und D hingegen sind entweder beide Kraftstoffpumpen abgeschaltet bzw. drehen beide Kraftstoffpumpen vorwärts.

Figur 3 zeigt eine Ansteuerung mit Rückwärtslauf der Kraftstoffpumpe. Mit den Bezugsziffern 30, 32, 3h und 36 ist jeweils ein Relais R1 , R2, R3 und Ri+ bezeichnet, während die vier zugehörigen Umschalter die Bezugsziffern 31, 33, 35 und 37 tragen. Ein Widerstand ist durch das Bezugszeichen kO gekennzeichnet, während die beiden elektrischen Kraftstoffpumpen P1 und P2, wie in der Figur 1, die Bezugsziffern 11 und 12 tragen. Zu jedem Umschalter gehört jeweils ein Relais, und zwar wird der Umschalter 31 von dem Relais 30 angesteuert, der Umschalter 33 von dem Relais 32, der Umschalter 35 von dem Relais 3¹*, und der Umschalter 37 von dem Relais 36. Jeder Umschalter besitzt einen Eingangsanschluß, sowie zwei Ausgangsanschlüsse. Dadurch ist jede Kraftstoffpumpe an ihren beiden freien Enden mit jeweils einem Eingangsanschluß eines Umschalters verbunden, und zwar die Kraftstoffpumpe 11 mit dem Umschalter 31 und 33, die Kraftstoffpumpe 12 mit dem Umschalter 35 und 37· Ton den beiden Ausgangsanschlüssen sämtlicher Umschalter ist jeweils ein Anschluß an eine positive Versorgungsspannung +U_

und an eine negative Versorgungsspannung -U- angeschlossen. Die Verbindungspunkte des Umschalters 3J und der Kraftstoffpumpe 11 sowie des Umschalters 35 und der Kraftstoffpumpe 12 sind über den Widerstand kO miteinander verbunden.

Figur k zeigt eine Zustandstabelle zur Ansteuerschaltung der Figur 3. Mit Hilfe dieser Zustandstabelle soll die

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Funktionsweise der Schaltungsanordnung der Figur 3 näher erläutert verden. Die Bezeichnungen der Zustandstabelle der Figur h entsprechen dabei den Bezeichnungen der Zustandstabelle der Figur 2. Hinzugekommen ist jedoch in den letzten "beiden Spalten einerseits die Bezeichnung R, die aussagt, daß die entsprechende Kraftstoffpumpe rückwärts läuft, sowie andererseits die Bezeichnung X, die die Bedeutung hat, daß der zugehörige Zustand im vorliegenden Ausführungsbeispiel nicht erwünscht oder zulässig ist.

Der Ansteuerschaltung der Figur 3 und der zugehörigen ■ Zustandstabelle der Figur h ist zu entnehmen, daß in den Zuständen B und C nur eine der beiden Kraftstoffpumpen mit maximaler Drehzahl vorwärtsläuft, während die jeweils andere Kraftstoffpumpe gerade so angesteuert wird, daß das durch den Betrieb der hochdrehenden Kraftstoffpumpe entstehende Rückdrehmoment gerade kompensiert wird. In den Zuständen A, D und G- hingegen sind entweder beide Kraftstoffpumpen abgeschaltet, oder laufen beide Kraftstoffpumpen vorwärts bzw. rückwärts. Die Zustände E, F und H sind im Zusammenhang mit der Ansteuerschaltung der Figur 3 nicht erwünscht oder nicht zulässig.

Mit Hilfe der Ansteuerschaltung der Figur 3 ist es also möglich, die beiden hydraulisch parallel geschalteten Kraftstoffpumpen entweder zusammen in Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung zu betreiben, oder nur eine Kraftstoffpumpe in Vorwärtsrichtung zu betreiben, wobei jedoch die jeweils andere Kraftstoffpumpe während dieses Betriebszustands sich nicht rückwärts dreht. Der Vorwärtsbetrieb beider Kraftstoffpumpen könnte z.B. beim Startvorgang einer Brennkraftmaschine notwendig sein, da in dieser Betriebsphase unter Umständen der Brennkraftmaschine besonders viel Kraftstoff zugeführt wer-

-so-

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den muß. Der Betrieb beider Kraftstoffpumpen in Rückwärt srichtung hingegen könnte in dem Moment sehr hilfreich sein, venn die Brennkraftmaschine möglichst schnell abgeschaltet werden soll. Die Möglichkeit, jeweils nur eine der beiden Kraftstoffpumpen zu betreiben, ohne daß dabei die angesteuerte von der stromlosen Kraftstoffpumpe beeinflußt wird, hat zur Folge, daß auch nach dem Ausfall einer der beiden Kraftstoffpumpen die Brennkraftmaschine noch betrieben und dadurch ihre Verfügbarkeit erhöht werden kann. Im normalen Betrieb der Brennkraftmaschine hingegen wird immer abwechselnd eine der beiden Kraftstoffpumpen zur Versorgung der Brennkraftmaschine mit Kraftstoff herangezogen, was etwa einer Verdoppelung der Lebendauer der gesamten Anlage gegenüber einer Anlage mit nur einer Kraftstoffpumpe entspricht.

Besonders vorteilhaft ist es nun, die Ansteuerschaltung der Figur 3 dadurch zu vereinfachen, daß der Widerstand UO aus der Schaltung herausgenommen wird. Es hat sich gezeigt, daß auch mit dieser Schaltuhgsmaßnahme normalerweise das Rückwärtsdrehen der stromlosen Kraftstoffpumpe während des Betriebs der jeweils anderen Kraftstoffpumpe nahezu nicht stattfindet. Dies ist darauf zurückzuführen, daß die stromlose Kraftstoffpumpe über ihre beiden zugehörigen Umschalter kurzgeschlossen ist, und daß dadurch die Rückwärtsdrehung der stromlosen Kraftstoffpumpe in ihr eine Spannung induziert und dadurch ein Gegenmoment erzeugt wird, das die Rückvärtsdrehung nahezu kompensiert. Der besondere Vorteil der Herausnahme des Widerstands Uo aus der Ansteuerschaltung der Figur 3 liegt in der Tatsache, daß einerseits ein weiteres Leistungsbauelement eingespart wird, und daß andererseits der Stromverbrauch für den Betrieb der beiden Kraftstoffpumpen gesenkt wird.

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Weiter ist es auch möglich, die zuletzt beschriebene Ansteuerschaltung der Figur 3 mit hydraulischen Maßnahmen im Kraftstoffkreislauf der Brennkraftmaschine zu kombinieren. Dies könnte z.B. in der Weise geschehen, daß in Serie zu jeder Kraftstoffpumpe ein Magnetventil in den hydraulischen Kraftstoffkreislauf eingebracht vird. Läuft nun eine der beiden Kraftstoffpumpen in Vorwärts- oder in Rückwärtsrichtung, so wird gleichzeitig das Magnetventil geöffnet. Steht hingegen eine der beiden Kraftstoffpumpen still, so ist auch das Magnetventil geschlossen. Die Ansteuerung des Magnetventils ist also zu der Ansteuerung der jeweils zugehörigen Kraftstoffpumpe parallel geschaltet. Durch diese Anordnung ist sichergestellt, daß beim Betrieb nur einer Kraftstoffpumpe kein Kraftstoff über die rückwärtsdrehende zweite Kraftstoffpumpe zurückfließen kann.

Abhängig von den Erfordernissen des jeweiligen Anwendungs falls an die Sicherheit, die Zuverlässigkeit oder die Ver fügbarkeit der Anlage, ist es möglich, eine der in den be schriebenen Ausführungsbeispielen dargestellten Ansteuerschaltungen auszuwählen. Dabei ist es natürlich auch möglich, die in den einzelnen Ausführungsbeispielen dargestellten Maßnahmen beliebig miteinander zu kombinieren.

Auch ist es möglich, die in den beschriebenen Ausführungsbeispielen dargestellten Ansteuerschaltungen hinsichtlich ihres schaltungstechnischen Aufbaus zu verändern. So können z.B.. die als Schalter und Relais dargestellten Steuerelemente auch z.B. durch elektronische Schalteinrichtungen, Transistorschaltungen, oder ähnliches ersetzt werden. Wichtig ist, daß mit Hilfe der jeweiligen Ansteuerschaltung eine oder mehrere Kraftstoffpumpen so angesteuert werden, daß sie die Kraftstoffversorgung zur Brennkraftmaschine nicht h t· ρ i 1 ig b e r i η f 1 u s :*. *» η .

Claims

ROBERT BOSCH GMBH, 7OOO STUTTGART 1

Ansprüche

f1. ^Schaltungsanordnung zur Ansteuerung von elektrischen Kraftstoffpumpen in Verbindung mit Brennkraftmaschinen, mit wenigstens zwei hydraulisch parallelgeschalteten elektrischen Kraftstoffpumpen, sowie mit einem Steuergerät zur.Ansteuerung der elektrischen Kraftstoffpumpen, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Betriebszustand, in dem im wesentlichen eine der wenigstens zwei elektrischen Kraftstoffpumpen die Brennkraftmaschine mit Kraftstoff versorgen soll, die wenigstens eine andere elektrische Kraftstoffpumpe so angesteuert wird, daß sie die Kraftstoffversorgung zur Brennkraftmaschine nicht nachteilig beeinflußt.

2. Schaltungsanordnung nach anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Betriebszustand, in dem im wesentlichen eine der wenigstens zwei elektrischen Kraftstoffpumpen die Brennkraftmaschine mit Kraftstoff versorgen soll, die wenigstens eine andere elektrische Kraftstoffpumpe auf einem geringeren als dem eigentlich zur Förderung von Kraftstoff zur Brennkraftmaschine notwendiges Leistungsniveau betrieben wird.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Betriebszustand, in dem im wesentlichen eine der wenigstens zwei elektrischen Kraftstoffpumpen die Brennkraftmaschine mit Kraftstoff versorgen soll, die wenigstens eine andere elektrische .:. Kraftstoffpumpe elektrisch kurzgeschlossen ist.

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k. Schaltungsanordnung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergerät zur Ansteuerung jeder elektrischen Kraftstoffpumpe wenigstens eine Schalteinrichtung enthält.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch h, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergerät zur Ansteuerung der wenigstens zwei elektrischen Kraftstoffpumpen wenigstens einen Widerstand enthält, der die Verbindungspunkte der elektrischen Kraftstoffpumpen mit den zugehörigen Schalteinrichtungen miteinander verbindet.

6. Schaltungsanordnung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei hydraulisch parallelgeschaltete elektrische Kraftstoffpumpen während der Startphase der Brennkraftmaschine gleichzeitig Kraftstoff zur Brennkraftmaschine fördern.

7. Schaltungsanordnung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei hydraulisch parallelgeschaltete elektrische Kraftstoffpumpen zum Zwecke des möglichst schnellen Abschaltens der Brennkraftmaschine gleichzeitig Kraftstoff von der Brenn"kraftmaschine absaugen.

8. Schaltungsanordnung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7) dadurch gekennzeichnet, daß im normalen Betrieb nur eine der elektrischen Kraftstoffpumpen Kraftstoff zur Brennkraftmaschine fördert.

9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekenn-> zeichnet, daß die im normalen Betrieb fördernde elektrische Kraftstoffpumpe abwechselnd eine der wenigstens zwei hydraulisch parallelgeschalteten elektrischen Kraftstoffpumpen ist.

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10. Schaltungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß im normalen Betrieb "beim Ausfall einer elektrischen Kraftstoffpumpe diese mit Hilfe einer der anderen hydraulisch parallelgeschalteten elektrischen Kraftstoffpumpen ersetzt verden kann.