DE3703089A1 - Verfahren und anordnung zum betrieb eines elektro-mechanischen stellgliedes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines elektro-mechanischen Stellgliedes, insbeson­ dere für die Leerlaufregelung eines Verbrennungsmo­ tors.

Bei bekannten Anordnungen ist das für die Leerlauf­ regelung eines Verbrennungsmotors vorgesehene Stell­ glied ein elektro-mechanischer Wandler, der einen dem Strom proportionalen Stellweg hat. Bei den be­ kannten Anordnungen wird ferner der Strom durch das Stellglied mit Hilfe einer der Wicklung des Stell­ gliedes zugeführten rechteckförmigen Spannung einge­ stellt.

Durch Verändern des Tastverhältnisses können ver­ schiedene Stromwerte eingestellt werden. Die Fre­ quenz der zugeführten Spannung ist relativ niedrig (etwa 100 bis 200 Hz), da eine sogenannte Mikro­ schwingung des Stellankers aus verschiedenen Grün­ den, unter anderem zur leichteren Überwindung der Haftreibung, erforderlich ist. Diese Schwingungen haben unter anderem jedoch den Nachteil, daß sie auf die Luftmengenmessung der Einspritzeinlage übertra­ gen werden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, den Betrieb eines elektro-mechanischen Stellgliedes, ins­ besondere für die Leerlaufregelung derart zu ermög­ lichen, daß Mikroschwingungen zwar erhalten bleiben, diese sich jedoch nicht störend, beispielsweise durch Beeinflussung des Luftmengenmessers, bemerkbar machen.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekenn­ zeichnet, daß dem Stellglied ein Gleichstrom zuge­ führt wird, welcher von einer Wechselstromkomponente überlagert ist. Hierdurch können die Mikroschwin­ gungen auf eine vorteilhafte Größe und Frequenz ge­ bracht werden. Das erfindungsgemäße Verfahren kann bei allen Stellgliedern angewendet werden, bei wel­ chen ein Elektromagnet gegen die Kraft einer Feder arbeitet.

Insbesondere ist gemäß einer Weiterbildung des erfin­ dungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, daß die Frequenz der Wechselstromkomponente etwa im Bereich von 1 bis 2 kHz liegt. Innerhalb dieses Frequenzbereichs er­ folgt bei den üblichen Verbrennungsmotoren praktisch keine Beeinträchtigung der Luftmengenmessung, wäh­ rend die für die Funktion des Stellgliedes erforder­ lichen Mikroschwingungen auftreten.

Eine Schaltungsanordnung zur Durchführung des erfin­ dungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß eine Stromregelschaltung vorgesehen ist und daß der Stromregelschaltung ein Sollwert zugeführt wird, der eine Wechselspannungskomponente aufweist. Da­ durch ist sowohl der Strom als auch die Wechselstrom­ komponente unabhängig voneinander vorgebbar.

Eine Weiterbildung der erfindungsgemäßen Schaltungs­ anordnung besteht darin, daß die Stromregelschaltung als Schaltregler ausgebildet ist und einen Halblei­ terschalter, eine Freilaufdiode, einen Strommeßwider­ stand und eine Steuerschaltung für den Halbleiter­ schalter umfaßt, welcher der Spannungsabfall über dem Strommeßwiderstand und der Sollwert zugeführt sind.

Diese Weiterbildung ermöglicht in vorteilhafter Weise die Verwendung an sich bekannter Bauelemente und Baugruppen und weist ferner einen günstigen Wir­ kungsgrad auf.

Weitere günstige Ausgestaltungen bestehen darin, daß der Sollwert über einen Addierer zugeführt ist, der mit einem Oszillator für die Wechselspannung verbun­ den ist und daß der Oszillator über einen einstell­ baren Spannungsteiler mit dem Addierer verbunden ist.

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

Fig. 1 eine Schaltung mit einstellbarer, im übrigen konstanter Amplitude der Wechselstromkompo­ nente und

Fig. 2 eine Schaltung mit vom Strom abhängiger Amplitude der Wechselstromkomponente.

Gleiche Teile sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die Ausführungsbeispiele sind in der Zeichnung teilweise als Blockschaltbild dargestellt.

Den Anschlüssen 1, 2 wird eine Betriebsspannung U zugeführt, die über einen schematisch als Schalter dargestellten Halbleiterschalter (vorzugsweise ein Transistor) 3 und einen Strommeßwiderstand 4 der Wicklung 5 eines im übrigen nicht gezeigten elektro­ mechanischen Stellgliedes zugeführt ist. Die Wick­ lung des mechanischen Stellgliedes ist als Ersatz­ schaltbild dargestellt und weist einen Widerstand 6 und eine Induktivität 7 auf. Im Normalfall ist der Anschluß 2 mit Massepotential verbunden. Zwischen Massepotential und dem Halbleiterschalter 3 ist fer­ ner eine Freilaufdiode 8 vorgesehen. Der Spannungs­ abfall am Strommeßwiderstand 4 wird einer Steuer­ schaltung 9 zugeführt, deren Ausgang mit einem Steuereingang des Halbleiterschalters 3 verbunden ist.

Der Steuerschaltung wird ein Sollwert über den An­ schluß 10 und den Addierer 11 zugeführt. Ferner ist ein Eingang des Addierers 11 über einen einstellba­ ren Spannungsteiler 12 mit dem Ausgang eines Oszilla­ tors 13 bzw. 14 verbunden.

Nach dem Einschalten der Schaltungsanordnung wird zunächst der Halbleiterschalter 3 in den leitenden Zustand gesteuert, worauf der Strom durch die Wick­ lung 5 und den Strommeßwiderstand 4 ansteigt. Über­ schreitet der Strom den bei 10 zugeführten Sollwert, so wird der Halbleiterschalter 3 in den nichtleiten­ den Zustand gesteuert. Durch die Wirkung der Indukti­ vität 7 der Wicklung 5 fließt durch die Freilaufdio­ de 8 ein Strom, dessen Stärke jedoch abnimmt. Nach Unterschreiten des bei 10 zugeführten Sollwertes wird der Halbleiterschalter 3 wieder geschlossen, so daß der Strom wieder ansteigt.

Die Wiederholfrequenz ist unter anderem von der Größe der Induktivität 7 abhängig. Bei den derzeit verwendeten Stellgliedern ergibt sich eine Frequenz im Bereich von 20 kHz, welche bei diesen Stellglie­ dern zu hoch ist, um eine Mikroschwingung zu erzeu­ gen. Es wird daher eine Wechselspannung mit einer geeigneten Fequenz mit Hilfe eines Oszillators 13 bzw. 14 erzeugt, in ihrer Amplitude bei 12 einge­ stellt und einem Eingang des Addierers 11 zugeführt, so daß der Sollwert, welcher der Steuerschaltung 9 zugeführt wird, mit der Wechselspannung überlagert wird. Die Mikroschwingungen des Leerlaufstellgliedes können damit derart eingestellt werden, daß einer­ seits die Luftmengenmessung der Einspritzanlage nicht gestört wird und andererseits eine für die mechanische Funktion des Stellgliedes notwendige Mikroschwingung vorhanden ist.

Die Frequenz und die Amplitude der Wechselstromkompo­ nente ist den jeweiligen Eigenschaften des Stellglie­ des anzupassen. Bei der Anordnung nach Fig. 1 ist die Amplitude konstant, während sie bei der Anord­ nung nach Fig. 2 vom Strom durch das Stellglied und somit vom Stellweg des Stellgliedes abhängig ist. Dazu ist ein Oszillator 14 vorgesehen, bei welchem die Amplitude des Ausgangssignals vom Spannungsab­ fall über dem Strommeßwiderstand 4 abhängig ist. Da im Stellglied im zunehmenden Stellweg die Rückstell­ kraft der Feder zunimmt, kann es vorteilhaft sein, die Amplitude der Wechselstromkomponente mit zuneh­ mendem Stellweg größer werden zu lassen.

Claims (7)

1. Verfahren zum Betrieb eines elektro-mechanischen Stellgliedes, insbesondere für die Leerlaufregelung eines Verbrennungsmotors, dadurch gekennzeichnet, daß dem Stellglied ein Gleichstrom zugeführt wird, welcher von einer Wechselstromkomponente überlagert ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Frequenz der Wechselstromkomponente etwa im Bereich von 1 bis 2 kHz liegt.

3. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfah­ rens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Stromregelschaltung (3, 4, 8, 9) vorgesehen ist und daß der Stromregelschaltung (3, 4, 8, 9) ein Sollwert zugeführt wird, der eine Wechselspannungs­ komponente aufweist.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Stromregelschaltung als Schalt­ regler ausgebildet ist und einen Halbleiterschalter (3), eine Freilaufdiode (8), einen Strommeßwider­ stand (4) und eine Steuerschaltung (9) für den Halb­ leiterschalter (3) umfaßt, welcher der Spannungsab­ fall über dem Strommeßwiderstand (4) und der Soll­ wert zugeführt sind.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Sollwert über einen Addierer (11) zugeführt ist, der mit einem Oszillator (13, 14) für die Wechselspannung verbunden ist.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Oszillator (13, 14) über einen einstellbaren Spannungsteiler (12) mit dem Addierer (11) verbunden ist.

7. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Amplitude der Wechselstromkomponente vom Stellweg des Stellgliedes abhängig ist.