DE3508608A1

DE3508608A1 - Steuersystem

Info

Publication number: DE3508608A1
Application number: DE19853508608
Authority: DE
Inventors: Ian James Cricklade Wiltshire Harvey; Alan Peter Cirencester Gloucestershire Ogburn
Original assignee: Lucas Industries Ltd
Current assignee: ZF International UK Ltd
Priority date: 1984-03-10
Filing date: 1985-03-11
Publication date: 1985-09-12
Also published as: FR2560933A1; IT1183411B; JPS60206956A; GB2155208B; GB8406331D0; DE3508608C2; US4628885A; GB8503083D0; IT8519618A0; GB2155208A; ES540967A0; ES8603021A1; FR2560933B1

Description

LUCAS INDUSTRIES public limited company Birmingham B19 2XF, Großbritannien

Steuersystem

Die Erfindung betrifft ein elektronisches Steuersystem für ein magnetisch betätigtes Stellglied eines Kraftstoffsystems einer Brennkraftmaschine .

Das genannte Stellglied kann ein Ventil betätigen, das die Menge des der Brennkraftmaschine zugeführten Kraftstoffs bestimmt oder kann das Setzen eines Steuerglieds steuern, das seinerseits die Menge des der Brennkraftmaschine zugeführten Kraftstoffs bestimmt. Zu Sicherheitszwecken ist es so angeordnet, daß wenn der Strom durch den Elektromagneten unterhalb einer sogenannten Haltestromstärke bleibt, der vom Stellglied betätigte Teil eine Stellung einnimmt, bei der die der Maschine zugeführte Kraftstoffmenge enttveder Null oder klein ist, so daß die Maschine und die von ihr betriebene Einrichtung nicht beschädigt werden können.

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Das Steuersystem kann einen Halbleiterschalter in Reihe mit dem Elektromagneten, der an eine Versorgungsquelle angeschlossen ist, aufweisen und der Schalter wird herkömmlicherweise zur Steuerung der durch den Elektromagneten fließenden Stromstärke ein- und ausgeschaltet. Ein solches System kann eine im Stromkreis des Elektromagneten angeordnete Sicherung oder ein stromunterbrechendes Element enthalten, dessen Nennwet so eingestellt ist, daß, falls beispielsweise die Halbleiterschalteinrichtung fälschlich nicht ausschaltet, die Sicherung anspricht und der Elektromagnet entregt wird. Obwohl die Sicherung die ihr zugeteilte Aufgabe sehr gut durchführen kann, ist ihr Ansprechen immer,wenn im Steuersystem ein Fehler auftritt, unerwünscht, wobei im Steuersystem immer auch Fehler auftreten können, die sich nicht notwendigerweise im andauernden Durchschalten der Halbleiterschalteinrichtung auswirken.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, ein einfaches Steuersystem zu ermöglichen, das die obigen Anforderungen erfüllt und nicht notwendigerweise immer, sobald ein Fehler auftritt, die Sicherung ansprechen läßt.

Zur Lösung der obigen Aufgabe ist ein elektronisches Steuersystem für einen elektromagnetisch betätigtes Stellglied eines Kraftstoffsystems einer Brennkraftmaschine gekennzeichnet durch

eine Halbleitereinrichtung, die in Reihe mit dem Elektromagneten des Stellglieds zwischen den Polen einer elektrischen Versorgungsquelle angeschlossen ist,

eine Rückkoppel-Einrichtung, die ein Rückkoppelsignal oder Rückkoppelsignale erzeugt, die eine oder mehrere Betriebsgrößen des Stellglieds angeben,

eine Treiberschaltung für die Halbleitereinrichtung, wobei die Treiberschaltung einen Steuersignaleingang aufweist, dem ein Steuerimpuls zuführbar ist und wobei das Ausgangssignal

der Treiberschaltung eine Impulsfolge darstellt, von der die Halbleitereinrichtung zur Steuerung des durch den Elektromagneten fließenden Stroms ein- und ausgeschaltet wird,

eine zwischen der Treiberschaltung und der Halbleitereinrichtung eingeschaltete Schaltung, die, sobald ihr ein Freigabesignal anliegt, die Pulsfolge der Halbleitereinrichtung zuführt,

eine Freigabesignalerzeugungseinrichtung, die das Freigabesignal mit vorgegebener Zeitdauer erzeugt, und

eine elektronische Steuereinheit, die das Rückkoppelsignal oder die Rückkoppelsignale empfängt und der Treiberschaltung den Steuerimpuls sowie der Freigabesignal-Erzeugungseinrichtung ein Triggersignal zuführt und außerdem weitere Signale empfängt, so daß sie die Menge des der Maschine zugeführten Kraftstoffs bestimmen und steuern kann und falls ein innerer Fehler auftritt oder das Rückkoppelsignal oder die Rückkoppelsignale außerhalb vorgegebener Grenzwerte liegen, zumindest das Triggersignal der Freigabesignal-Erzeugungseinrichtung nicht mehr zuführt, wodurch die Zufuhr der Schaltimpulsfolge zu der Halbleitereinrichtung verhindert wird.

Die Unteransprüche kennzeichnen vorteilhafte Ausgestaltungen hiervon.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher beschrieben, die eine einzige Figur aufweist, die ein Blockschaltbild darstellt.

In der Figur ist ein elektromagnetisch betätigtes Stellglied 10 dargestellt, dessen Ausgangsglied in einem Beispiel mit einem Überströmventil einer Kraftstoffpumpe einer Brennkraftmaschine verbunden ist.

Wenn der Elektromagnet des Stellglieds erregt ist, schließt das Ventil, so daß der Brennkraftmaschine Kraftstoff zugeführt wird. Das Ventil wird in zeitlicher Beziehung mit der angeschlossenen Brennkraftmaschine betätigt.

Der Elektromagnet ist zwischen zwei Gleichstromspeiseleitungen 11 und 12 in Reihe mit einem Stromunterbrechungselement, wie einer Sicherung 13, einer Halbleitereinrichtu ng 14, die ein Feldeffekttransistor sein kann, und einer Stromfühlereinrichtung 15 eingeschaltet. Letztere kann einen Widerstand, durch den Strom zum Elektromagneten fließt und einen Verstärker enthalten, der ein erstes Rückkoppelsignal 16 erzeugt, dessen Größe von der Größe eines Betriebsparameters, das heißt des in den Elektromagneten fließenden Stroms abhängt. Zusätzlich weist das Stellglied einen Wandler 17 auf, der ein zweites Rückkoppelsignal 18 erzeugt, dessen Größe einen weiteren Betriebsparameter, das heißt die Stellung des Ausgangsglieds des Stellglieds angibt.

Die Halbleitereinrichtu ng 14 wird von einer Treiberschaltung angesteuert, die eine Impulsfolge abgibt, die die Halbleitereinrichtung ein- und ausschaltet. Die Impulsfolge wird einem Eingang einer Schaltung 20 zugeführt, die als UND-Glied dargestellt ist, dessen Ausgang mit dem Steuereingang der Halbleitereinrichtung verbunden ist. Der andere Eingang der Schaltung ist mit dem Ausgang einer Freigabesignalerzeugungseinrichtung 21 verbunden, die eine herkömmliche monostabile Schaltung sein kann, deren Ausgangssignal eine vorgegebene Zeitdauer hat.

Die Treiberschaltung 19 erzeugt die obengenannte Impulsfolge an ihrem Ausgang auf den Empfang eines Steuersignals 22 an ihrem Eingang. Dieses Steuersignal 22 und ein impulsförmiges Triggersignal 23, das die monostabile Schaltung 21 an ihrem Eingang empfängt, werden von einer Steuereinheit 24 erzeugt. Die Steuereinheit 24 empfängt die obengenannten Rückkoppelsignale 16 und 18 und weitere Eingangssignale an Anschluß 25,

die der Brennkraftmaschine von der Bedienperson zugeführte Führungsgrößen, die Geschwindigkeit der Brennkraftmaschine und ein Signal oder Signale, die die Position der rotierenden Teile der Brennkraftmaschine angeben.Weitere Signale können ebenfalls zugeführt werden. Aufgrund der den Anschlüssen zugeführten Eingangssignale gibt die Steuereinheit 24, die vorteilhafterweise eine Mikroprozessoreinheit sein kann, die Steuersignale 22 zum richtigen Zeitpunkt zur Freigabe der Kraftstoffzufuhr zur Brennkraftmaschine ab. Ferner werden die Triggersignale 23 von der Steuereinheit 24 abgegeben und wenn die Signale 22 und 23 vorhanden sind, wird die Halbleitereinrichtung 14 gesteuert von der Treiberschaltung 19 ein- und ausgeschaltet.

Die Triggersignale 23 bestehen aus einer Signalfolge und es können während der Dauer des Steuersignals 22 mehrere Triggersignale 23 auftreten.

Die Steuereinheit 24 prüft die Rückkoppelsignale 16 und 18 und unterbricht, falls die Rückkoppelsignale außerhalb vorgegebener Grenzwerte liegen, die Zufuhr des Triggersignals Die monostabile Schaltung 21 beendet nach dem Ablauf ihrer Zeitdauer ihr Freigabesignal, so daß die Halbleitereinrichtung abschaltet. Falls die Steuereinheit 24 selbst fehlerhaft funktioniert, gibt sie wahrscheinlich nicht mehr beide Steuersignale 22 und 23 aus, so daß die Halbleitereinrichtung 14 im nicht leitenden Zustand gehalten wird.

Unter Umständen kann ein Fehler auftreten, daß wegen des Ausfalls der monostabilen Schaltung 21 das Freigabesignal der Schaltung 20 anliegt. Um auszuschließen, daß ein solcher Fehler unentdeckt bleibt, wird zu passenden Zeiten beispielsweise beim Start der Maschine das System von der Steuereinheit 24 geprüft. Zum Beispiel kann das Steuersignal 22, jedoch das Triggersignal 23 nicht ausgegeben werden. Durch Prüfung des

Rückkoppelsignals 16, kann festgestellt werden, ob durch den Elektromagneten kein Strom fließt. Falls dann ein Triggersignal ausgegeben wird, sollte das Rückkoppelsignal 16 das Fließen des Stroms angeben und der Stromfluß sollte aufhören, wenn die Zeitdauer der Schaltung 21 abgelaufen ist. Falls diese Prüfsequenz einen Fehler ergibt, kann die Steuereinheit 24 die Ausgabe des Steuersignals 22 an die Schaltung 19 verhindern.

Die Prüfung kann in umgekehrter Weise ausgeführt werden, das heißt wenn das Triggersignal 23 ohne das Steuersignal 22 ausgegeben wird und darauf geprüft wird, ob kein Strom durch den Elektromagneten fließt. Falls dennoch Strom fließt, wird ein weiterer Betrieb des Systems verhindert. Wenn kein Strom durch den Elektromagneten fließt, wird das Steuersignal 22 der Treiberschaltung 19 zugeführt, woraufhin Strom durch den Elektromagneten fließen sollte. Falls dann kein Strom durch den Elektromagneten fließt, wird ein weiterer Betrieb des Systems verhindert. Falls der Stromfluß jedoch einsetzt, wird in einem letzten Schritt geprüft, ob die Stromstärke auf Null geht, wenn die Zeitdauer der monostabilen Schaltung 21 vergangen ist. Falls der Strom nicht auf Null zurückgeht, ist es vorzuziehen, daß der weitere Betrieb des Systems unterbrochen wird.

Die Nennwerte der Sicherung 13 sind darauf abgestimmt,daß sie nach einer vorgegebenen Zeit anspricht, falls die Halbleitereinrichtung 14 im Kurzschlußfall ausfällt. Falls die Treiberschaltung 19 fehlerhaft arbeitet und die Halbleitereinrichtung dauernd eingeschaltet ist, sollte dies die Steuereinheit 2 4, während sie das Rückkoppelsignal 16 prüft, erfassen. Die Steuereinheit 24 wird die Zufuhr des Triggersignals 23 zur monostabilen Schaltung' 21 beenden, falls sie erfaßt, daß das Rückkoppelsignal außerhalb vorgegebener Werte liegt. Die monostabile Schaltung 21 wird jedoch das Freigabesignal weiterhin erzeugen, bis ihre Zeitdauer abgelaufen ist. Dann kann die Sicherung 13 vor dem Ablaufen dieser Zeitdauer ansprechen.

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Claims

Patentansprüche

Elektronisches Steuersystem für ein elektromagnetisch betriebenes Stellglied eines Kraftstoffsystems einer Brennkraftmaschine,
gekennzeichnet durch

eine Halbleiterschalteinrichtung (14), die in Reihe mit dem Elektromagneten des Stellglieds (10) zwischen den Polen (11, 12) einer elektrischen Versorgungsquelle liegt

eine Rückkoppeleinrichtung (15, 16, 17, 18), die ein oder mehrere Rückkoppelsignale (16, 18) erzeugt, die eine oder mehrere Betriebsgrößen des Stellglieds angeben,

eine Treiberschaltung (19) für die Halbleitereinrichtung (14), wobei die Treiberschaltung (19) einen Steuersignaleingang aufweist, dem ein Steuerimpuls zuführbar ist und wobei das Ausgangssignal der Treiberschaltung (19) eine Impulsfolge darstellt, von der die Halbleitereinrichtung (14) ein- und ausgeschaltet wird,

eine zwischen der Treibereinrichtung (19) und der Halbleitereinrichtung (14) angeordnete Schaltung (20), die die Impulsfolge der Halbleitereinrichtung zuführt, sobald ihr ein Freigabesignal anliegt,

eine Freigabesignal-Erzeugungseinrichtung (21), die das Freigabesignal mit vorgegebener Zeitdauer erzeugt, und

67-30376T/AtAl

eine elektronsiche Steuereinheit (24), die das Rückkoppelsignal oder die Rückkoppelsignale (16, 18) empfängt und der Treiberschaltung (19) den Steuerimpuls (22) sowie der Freigabesignal-Erzeugungseinrichtung (21) ein Triggersignal (23) zuführt und

außerdem weitere Signale (25) empfängt, so daß sie die Menge des der Maschine zugeführten Kraftstoffs bestimmen und steuern kann
und

im Falle eines inneren Fehlers, oder falls das Rückkoppelsignal oder die Rückkoppelsignale (16, 18) außerhalb vorgegebener Grenzwerte liegen, die Zufuhr zumindest des Triggersignals (23) zur Freigabesignal-Erzeugungseinrichtung (21) stoppt, wodurch die Zufuhr der Schaltimpulsfolge zur H-albleitereinrichtung (14) verhindert wird.
2. Steuersystem nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Freigabesignalerzeugungseinrichtung eine monostabile Schaltung aufweist.
3. Steuersystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen der Treiberschaltung (19) und der Halbleitereinrichtung (14) angeordnete Schaltung ein UND-Glied aufweist.
4. Steuersystem nach Anspruch 1,

dadurch gekennnzeichnet, daß die elektronische Steuereinheit (24) einen Mikroprozessor enthält.
5. Steuersystem nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Rückkoppeleinrichtung einen Stromfühlwiderstand enthält, durch den durch den Elektromagneten des Stellglieds fließender Strom fließt.
6. Steuersystem nach Anspruch 5,

dadurch gekennzeichnet, daß die Rückkoppeleinrichtung weiterhin einen Wandler (17) aufweist, der von der Bewegung eines Teils des Stellglieds (10) abhängig ist.