DE3616356A1 - Verfahren und schaltungsanordnung zur ansteuerung eines einspritzventils - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur An­ steuerung eines Einspritzventils für eine Brennkraft­ maschine, wobei die Magnetspule des Einspritzventils mit Hilfe eines Halbleiterschalters derart pulsie­ rend an eine Betriebsspannung angelegt wird, daß während eines ersten Zeitabschnitts ein zum Öffnen des Einspritzventils ausreichender Strom fließt und daß sich daran gegebenenfalls ein von der vorgesehe­ nen Einspritzdauer abhängiger zweiter Zeitabschnitt mit einem zum Offenhalten des Ventils ausreichenden Strom anschließt.

Einspritzventile für Brennkraftmaschinen mit niedri­ gem Innenwiderstand werden mit einer sogenannten Stromregelung angesteuert. Um das Ventil zu öffnen, wird zunächst nach dem Einschalten solange abgewar­ tet, bis der Strom durch die Magnetspule des Ventils einen vorgegebenen Wert erreicht hat. Daraufhin wird der Strom abgeschaltet und in Abhängigkeit von der vorgesehenen Einspritzdauer eine pulsierende Span­ nung angelegt.

Die Anstiegsgeschwindigkeit des Stroms während des ersten Abschnitts ist jedoch von der Höhe der Be­ triebsspannung, also insbesondere vom Ladezustand und von der weiteren Belastung der Fahrzeugbatterie, abhängig. So kann es bei niedriger Betriebsspannung recht lange dauern, bis der vorgegebene Spitzenwert erreicht ist. Diese Abhängigkeit tritt bei elektro­ nisch geregelten Kraftstoffeinspritzsystemen störend in Erscheinung. So kann beispielsweise bei niedrigen Betriebsspannungen der erste Zeitabschnitt derart lang sein, daß die Einspritzung geringer Kraftstoff­ mengen nicht genau gesteuert werden kann.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekenn­ zeichnet, daß der erste Zeitabschnitt durch Abschal­ ten dann beendet wird, wenn der Strom einen nach einer vorgegebenen Funktion von der Betriebsspannung abhängigen Spitzenwert erreicht hat.

Es hat sich nämlich herausgestellt, daß bei einem langsamen Stromanstieg, wie er bei niedrigen Be­ triebsspannungen vorliegt, das Einspritzventil be­ reits bei einem geringeren Strom öffnet als bei einem schnellen Stromanstieg. Bei bekannten Schaltun­ gen, bei denen die Spannung bei einem vorgegebenen Spitzenstrom abgeschaltet wird, ist die Einschalt­ dauer bei niedrigen Betriebsspannungen größer, als es für die Öffnung des Ventils erforderlich ist.

Die vorgegebene Funktion kann im einzelnen von der Art des Einspritzventils abhängen. Grundsätzlich wird die Funktion jedoch derart sein, daß der Spit­ zenstrom für eine höhere Betriebsspannung höher als für eine niedrigere Betriebsspannung ist.

Eine vorteilhafte Schaltungsanordnung zur Durchfüh­ rung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß die Magnetspule des Einspritzventils mit einer Endstufe und einem Strommeßwiderstand verbunden ist, daß der Strommeßwiderstand mit dem Eingang eines ersten Analog/Digital-Wandlers und die Betriebsspan­ nungsquelle mit der Endstufe und dem Eingang eines zweiten Analog/Digital-Wandlers verbunden sind, daß die Ausgänge der Analog/Digital-Wandler an Eingänge eines Prozessors angeschlossen sind, dessen Ausgang mit einem Steuereingang der Endstufe verbunden ist, und daß ferner dem Prozessor ein Speicher für die vorgegebene Funktion zugeordnet ist.

Die Erfindung läßt zahlreiche Ausführungsformen zu. Eine davon ist schematisch in der Zeichnung an Hand mehrerer Figuren dargestellt und nachfolgend be­ schrieben. Es zeigt:

Fig. 1 den Verlauf der Spannung und des Stroms an einer Magnetspule eines Einspritzventils und

Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Schaltungsanordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Ver­ fahrens.

Fig. 1a stellt den Verlauf der Spannung an einer Magnetspule während eines Einspritzvorganges dar, während Fig. 1b den Verlauf des Stromes durch die Magnetspule während der gleichen Zeit zeigt. Zum Zeitpunkt t 0 wird eine Spannung Ub an die Magnetspu­ le gelegt, was einen Anstieg des Stromes I durch die Spule zur Folge hat. Zum Zeitpunkt t 1 ist ein vorge­ gebener Spitzenwert Is erreicht, worauf die Spannung abgeschaltet wird. Bei den üblicherweise verwendeten Endstufen wird gleichzeitig über einen weiteren Tran­ sistor die Spule kurzgeschlossen, so daß der Strom zwischen t 1 und t 2 fällt. Bis zum Zeitpunkt t 3 wird durch eine pulsierende Spannung ein Strom bewirkt, der zum Offenhalten des Einspritzventils genügt. Danach sinkt der Strom wieder auf 0, so daß das Ven­ til geschlossen wird. Die Einspritzmenge wird da­ durch geregelt, daß der Zeitabschnitt zwischen t 1 und t 3 entsprechend verändert wird. Bei einer minima­ len Einspritzmenge fällt der Strom I bereits nach dem Abschalten bei t 1 auf 0.

Fig. 1c zeigt mit geändertem Zeitmaßstab den Stroman­ stieg nach dem Einschalten bei t 0 für verschieden hohe Betriebsspannungen, und zwar für eine mittlere Betriebsspannung Um, für eine minimale Betriebsspan­ nung Umin und für eine maximale Betriebsspannung Umax. Auf den einzelnen Kurven sind Punkte 1, 2, 3 markiert, bei denen sich das Einspritzventil öffnet. Bei dem durch die niedrigere Betriebsspannung beding­ ten langsamen Stromanstieg öffnet sich das Ventil bereits bei einem geringeren Strom.

Bei bekannten Schaltungsanordnungen ist nun für das Abschalten der Spannung ein konstanter Spitzenwert Is vorgesehen, der in Fig. 1c durch die gestrichelte Linie dargestellt ist. Demzufolge ändert sich der Abschaltzeitpunkt t 1 bzw. t 1′ sehr stark in Abhängig­ keit von der Betriebsspannung. Bei geringen Betriebs­ spannungen wird das Einspritzventil viel später abge­ schaltet, als es zum Öffnen erforderlich ist.

Gemäß der Erfindung wird nun die Spannung bei unter­ schiedlichen Stromwerten abgeschaltet, welche von der Betriebsspannung abhängig sind. Die sich daraus ergebenden Punkte 4, 5, 6 auf den Kurven haben noch einen ausreichenden Sicherheitsabstand zu den Punk­ ten 1, 2, 3, welche für das Öffnen des Ventils ermit­ telt wurden. Bei minimaler Betriebsspannung ist der Abschaltzeitpunkt von t 1′ auf t 1′′ vorverlegt.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Schaltungsanordnung ist die Magnetspule 11 eines Einspritzventils in den Ausgangskreis einer Endstufe 12 in Reihe mit einem Strommeßwiderstand 22 geschaltet. Die Betriebsspan­ nung Ub wird bei 13 zugeführt, während das von der Magnetspule 11 abgewandte Ende des Strommeßwiderstan­ des 22 mit Massepotential verbunden ist. Endstufen für Einspritzventile sind an sich bekannt und brau­ chen im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung nicht näher erläutert zu werden. Mit Hilfe eines Transistors kann der Ausgang 21 der Endstufe 12 wahl­ weise mit der bei 13 zugeführten Betriebsspannung Ub oder mit Massepotential verbunden werden. Mit einem bei 14 zugeführten Impuls kann die Magnetspule mit der Betriebsspannung beaufschlagt werden, während ein bei 15 zugeführter Impuls eine Trennung der Magnetspule 11 von der Betriebsspannung Ub und eine Verbindung mit Masse bewirkt.

Zur Ermittlung des Zeitpunktes t 1 (Fig. 1) wird so­ wohl die Betriebsspannung Ub über einen ersten Ana­ log/Digital-Wandler 16 als auch der Spannungsabfall am Strommeßwiderstand 22 über einen zweiten Analog/- Digital-Wandler 17 einem Prozessor 18 zugeführt.

Dem Prozessor 18 ist ein nichtflüchtiger Speicher 19 zugeordnet, in welchem die Funktion abgelegt ist, nach welcher der Spitzenstrom Is in Abhängigkeit von der Betriebsspannung Ub gesteuert werden soll. Vom Prozessor wird nunmehr für den vom Analog/Digital- Wandler 16 zugeführten Wert der Betriebsspannung Ub ein entsprechender Wert Is aus dem Speicher 19 ausge­ lesen und mit dem jeweils vom Analog/Digital-Wandler 17 abgegebenen Stromwert verglichen. Ist der Wert Is erreicht, so gibt der Prozessor 18 einen Impuls zum Eingang 15 der Endstufe, worauf diese die Magnetspu­ le 11 von der Betriebsspannung Ub trennt und gegen Masse schaltet, worauf der Strom, wie im Zusammenhang mit Fig. 1 erläutert, fällt.

Claims (3)

1. Verfahren zur Ansteuerung eines Einspritzventils für eine Brennkraftmaschine, wobei die Magnetspule des Einspritzventils mit Hilfe eines Halbleiterschal­ ters derart pulsierend an eine Betriebsspannung ange­ legt wird, daß während eines ersten Zeitabschnitts ein zum Öffnen des Einspritzventils ausreichender Strom fließt und daß sich daran gegebenenfalls ein von der vorgesehenen Einspritzdauer abhängiger zwei­ ter Zeitabschnitt mit einem zum Offenhalten des Ven­ tils ausreichenden Strom anschließt, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der erste Zeitabschnitt durch Abschal­ ten dann beendet wird, wenn der Strom einen nach einer vorgegebenen Funktion von der Betriebsspannung abhängigen Spitzenwert erreicht hat.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Spitzenwert für eine höhere Betriebs­ spannung höher als für eine niedrigere Betriebsspan­ nung ist.

3. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfah­ rens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetspule (11) des Einspritzventils mit einer Endstufe (12) und einem Strommeßwiderstand (22) ver­ bunden ist, daß der Strommeßwiderstand (22) mit dem Eingang eines ersten Analog/Digital-Wandlers (17) und die Betriebsspannungsquelle mit der Endstufe (12) und dem Eingang eines zweiten Analog/Digital- Wandlers (16) verbunden sind, daß die Ausgänge der Analog/Digital-Wandler (16, 17) an Eingänge eines Prozessors (18) angeschlossen sind, dessen Ausgang mit einem Steuereingang (15) der Endstufe (12) verbunden ist, und daß ferner dem Prozessor (18) ein Speicher (19) für die vorgegebene Funktion zugeord­ net ist.