DE3730513A1 - Schaltungsanordnung fuer eine vorrichtung zur leerlauffuellungsregelung bei brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

Gegenstand der Erfindung ist eine Schaltungsanordnung für eine Endstufe zur Ansteuerung eines in einem Luft-Bypass parallel zur Drosselklappe einer Brennkraftmaschine zum Zweck der Leerlauf­ füllungsregelung angeordneten Stellgliedes, wobei der Antrieb des Stellgliedes über einen Endstufentransistor, dessen Basis von einer Regelschaltung mit einem Signal beaufschlagbar ist, an der Versorgungsspannung liegt.

Anordnungen zur Leerlauffüllungsregelung, wie sie vorstehend an­ gesprochen sind, haben die Aufgabe, einen einwandfreien Leerlauf der Brennkraftmaschine zu gewährleisten. Um dies zu erreichen wird üblicherweise bei einem Drehzahlabfall z.B. bedingt durch das Einschalten eines elektrischen Verbrauchers, wie Klimaanlage, Ventilator etc., ein als Bypass zur Drosselklappe angeordneter Zusatzluftkanal geöffnet. Die Zusatzluft bewirkt über den Luft­ mengenmesser ein Erhöhen der der Brennkraftmaschine zugeführten Kraftstoffmenge und entspricht damit einem leichten "Gasgeben", das heißt, die Drehzahl wird wieder auf die Solldrehzahl ange­ hoben.

Wie bereits vorstehend erwähnt, ist zum exakten Regulieren der Zusatzluftmenge im Zusatzluftkanal ein Stellglied angeordnet, das mittels eines elektrischen Antriebes, z.B. eines Elektromagneten beaufschlagbar ist. Der Elektromagnet seinerseits wird von einer Regelschaltung über eine Transistorendstufe angesteuert. Dies ge­ schieht üblicherweise so, daß die Regelschaltung in Abhängigkeit von der Ist-Drehzahl und gegebenenfalls weiterer Parameter der Brennkraftmaschine ein pulsbreitenmoduliertes Signal an die Basis des Endstufentransistors legt. Das Tastverhältnis des puls­ breitenmodulierten Signals hängt dabei von der Differenz zwischen Ist-Drehzahl und Soll-Drehzahl und gegebenenfalls von den weiteren Parametern ab. Der Endstufentransistor legt in Abhängig­ keit von dem an seiner Basis anliegenden Signal den Elektromag­ neten an die Versorgungsspannung und bewirkt dadurch ein definiertes Öffnen des Zusatzluftkanals. Die pulsbreitenmodu­ lierte Ansteuerung wird deshalb gewählt, weil ein derartiges System in der Lage ist, sehr viel schneller auf Drehzahl­ änderungen zu reagieren.

Da das vorstehend beschriebene System zur Leerlauffüllungsrege­ lung unmittelbar auf die Drehzahl der Brennkraftmaschinen ein­ wirkt, kann dies bei Vorliegen eines Fehlers in der Regelschal­ tung oder bei Kurzschluß in der Transistorendstufe zu einem un­ kontrollierten Drehzahlanstieg der Brennkraftmaschine und damit zu einem unkontrollierten Beschleunigen des von der Brennkraft­ maschine angetriebenen Fahrzeugs führen. Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, eine Schaltungsanordnung anzugeben, die den er­ wähnten unkontrollierten Drehzahlanstieg zuverlässig verhindert und darüber hinaus den Zusatzluftkanal soweit offen hält, daß ein ausreichender Leerlauf der Brennkraftmaschine gewährleistet ist, so daß das von der Brennkraftmaschine getriebene Fahrzeug in der Lage ist, eine Servicestation anzulaufen.

Gelöst wird die Aufgabe gemäß dem Kennzeichen des Patentan­ spruches 1 dadurch, daß in den Laststromkreis des Endstufentran­ sistors eine Strombegrenzerschaltung geschaltet ist, die die durch den Zusatzluftkanal gelangende Luftmenge auf einen vorge­ gebenen Wert begrenzt. Die in den Patentansprüchen 2 und 3 ange­ gebene Weiterbildung der Schaltungsanordnung ermöglicht es in vorteilhafter Weise, beim Auftreten eines zu hohen Stroms im Laststromkreis den Strom auf einen Wert zu begrenzen, der unter­ halb des maximal zulässigen liegt, so daß nach einer sehr kurz­ fristigen Drehzahlanhebung die Drehzahl wieder auf ein normales Maß zurück geführt wird.

Die Ausführung der Schaltungsanordnung gemäß dem Kennzeichen in Patentanspruch 4 zeichnet sich durch einen minimalen Bauteileauf­ wand aus und stellt somit bei voller Funktionsfähigkeit eine be­ sonders kostengünstige Lösung dar. Die Weiterbildung der Schaltungsanordnung nach den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 5 ermöglicht es darüber hinaus dem Fahrer des von der Brennkraftmaschine angetriebenen Fahrzeugs, das Eintreten des Defektes anzuzeigen.

Anhand eines Beispiels ist nachfolgend die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung und ihre Weiterbildung sowie ihre Funktions­ weise unter Zuhilfenahme der Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt dabei in kombinierter Darstellung ein verein­ fachtes Schaltbild der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung so­ wie eine schematische Darstellung des Ansauglufttraktes einer Brennkraftmaschine.

Die Schaltungsanordnung weist eine Regelschaltung 1 auf, die über einen Basisvorwiderstand 2 mit der Basis eines Transistors 3 ver­ bunden ist. Die Basisvorspannung des in Kollektorschaltung ge­ schalteten PNP-Transistors 3 wird durch einen Widerstand 4 er­ zeugt, der zwischen Basis und Emitter geschaltet ist. Mit dem Kollektor des Transistors 3 ist einerseits der eine Anschluß eines Elektromagneten 5 verbunden, dessen anderer Anschluß an Masse liegt und andererseits eine in Sperrichtung geschaltete Diode 6, die zur Beseitigung von Einschaltspitzen dient. Der Emitter des Transistors 3 liegt über eine Schmelzsicherung 7 zu der ein Widerstand 8 parallel geschaltet ist an der positiven Versorgungsspannung U _b . Die am Widerstand 8 abfallende Spannung wird mittels einer Auswerteschaltung 9 abgegriffen deren Ausgang über einen Signalgeber 10 an Masse liegt.

Der schematisch dargestellte Ansauglufttrakt einer Brennkraftma­ schine besteht aus einem Hauptluftkanal 11 in dem die Drossel­ klappe 12 angeordnet ist und einem Zusatzluftkanal 13, in dem sich ein Stellglied 14 befindet. Das Stellglied 14 ist über eine mechanische Verbindung mit dem Elektromagneten 5 verbunden.

Im folgenden wird die Funktionsweise der Schaltungsanordnung so­ wie ihr Einwirken auf das Stellglied 14 und die damit verbundenen Auswirkungen auf das Drehzahlverhalten der Brennkraftmaschine (nicht dargestellt) näher erläutert.

Wie bereits weiter oben erwähnt, erzeugt die Regelschaltung 1 ein pulsbreitenmoduliertes Signal. Das Taktverhältnis des puls­ breitenmodulierten Signals hängt dabei wie einleitend ausgeführt von der Differenz zwischen Ist-Drehzahl und Soll-Drehzahl und ge­ gebenenfalls von weiteren Parametern ab. Über den Basisvorwider­ stand 2 gelangt das pulsbreitenmodulierte Signal an die Basis des Transistors 3, wodurch der Elektromagnet 5 entsprechend der Puls­ breite des vorstehend erwähnten pulsbreitenmodulierten Signals über den Transistor 3 und die Schmelzsicherung 7 an positive Ver­ sorgungsspannung gelegt wird. Die Frequenz des pulsbreitenmodu­ lierten Signals beträgt in der Praxis ca. 140 Hertz, so daß das Stellglied 14 angetrieben durch den Elektromagneten 5 eine schwingende Bewegung mit der vorstehend erwähnten Frequenz aus­ führt. Die Amplitude der Bewegung wird dabei durch die Pulsbreite des pulsbreitenmodulierten Signals bestimmt. Durch diese Methode der Ansteuerung wird sehr genau dosierbar eine Zusatzluftmenge über den Zusatzluftkanal 13, in der durch die Pfeile angedeuteten Richtung, um die im Hauptluftkanal 11 angeordnete Drosselklappe 12 herumgeleitet. Dadurch, daß sich das Stellglied 14 in Schwingung befindet, reagiert es sehr schnell auf eine Ver­ änderung des pulsbreitenmodulierten Signals mit einer ent­ sprechenden Amplitudenänderung. Auf die Gründe für die Puls­ breitenänderung in Abhängigkeit von der Drehzahl der Brennkraft­ maschine und gegebenenfalls weiterer Parameter soll hier nicht näher eingegangen werden, da dies für das Verständnis der Schaltungsanordnung keinen Beitrag liefert.

Tritt in der Regelschaltung 1 ein Defekt auf, dergestalt, daß das an der Basis des Transistors 3 liegende Signal den Transistor 3 ständig durchgeschaltet hält oder liegt ein Kurzschluß des Tran­ sistors 3 vor. Unterbricht die Schmelzsicherung 7 nach Über­ schreiten der Ansprechdauer den Laststromkreis, wodurch der Widerstand 8 zur Wirkung kommt, der zur Schmelzsicherung 7 parallel liegt. Der Widerstand 8 ist dabei so ausgelegt, daß er den Strom im Laststromkreis auf einen Wert begrenzt, der so ge­ wählt ist, daß der Elektromagnet 5 das Stellglied 14 in eine Position bringt, die einen bestimmten vorgegebenen Luftdurchsatz durch den Zusatzluftkanal 13 gestattet. Dieser Luftdurchsatz ist so bestimmt, daß die Leerlaufdrehzahl der Brennkraftmaschine einen Wert annimmt, der sicherstellt, daß eine Belastung der Brennkraftmaschine, z.B. durch das Einschalten der Klimaanlage, nicht zum Absterben des Motors führt. Das von der Brennkraftma­ schine getriebene Fahrzeug ist somit in der Lage, bei Eintreten des vorstehend beschriebenen Defektes, eine Servicestation anzu­ fahren.

Beim Eintreten des Defektes fällt am Widerstand 8 eine Spannung ab die, wie bereits erwähnt, von den Eingängen einer Auswerte­ schaltung 9 abgegriffen wird. Die Auswerteschaltung 9 ist dabei so ausgebildet, daß sie bei Anliegen dieser Spannung an ihren Eingängen, an ihrem Ausgang ein Signal erzeugt, mit dem ein Signalgeber 10 angesteuert wird. Der Signalgeber 10 kann dabei z.B. als Signallampe ausgebildet sein, die dem Fahrer, des mittels der Brennkraftmaschine betriebenen Fahrzeugs, das Ein­ treten des Defektes signalisiert.

Um eine Verkürzung der Ansprechdauer der Schmelzsicherung 7 zu erreichen, kann im Laststromkreis eine Strommeß- und Vergleicher­ schaltung vorgesehen sein (im Beispiel und in der Figur nicht dargestellt). Derartige Schaltungen sind allgemein bekannt und wirken derart, daß der Strom im Laststromkreis gemessen und mit einem Referenzwert verglichen wird. Diese Strommeß- und Ver­ gleicherschaltung wirkt auf ein Schaltglied (in der Figur eben­ falls nicht dargestellt), das den einen Anschluß der Schmelz­ sicherung 7, die mit ihrem anderen Anschluß an der positiven Ver­ sorgungsspannung + U _b liegt, mit Massepotential verbindet. Es wird also absichtlich ein Kurzschluß herbeigeführt, so daß die Schmelzsicherung 7 augenblicklich anspricht. Durch das Erzeugen des Kurzschlusses wird der Strom in dem Teil des Laststromkreises der nach dem Widerstand 8 liegt kurzzeitig zu Null, so daß die in diesem Teil des Laststromkreises liegende Strommeß- und Be­ grenzerschaltung über das Schaltglied den Kurzschluß aufhebt. Durch den Widerstand 8 wird nun, wie bereits weiter oben ausge­ führt, der Strom im Laststromkreis auf einen vorgegebenen Wert begrenzt.

Die vorstehend beschriebene Schaltungsanordnung besitzt selbst­ verständlich nur Beispielcharakter. So kann z.B. die Strombe­ grenzerschaltung als aktive elektronische Schaltung ausgeführt sein. Darüber hinaus läßt sich selbstverständlich das gezeigte Prinzip durch den Fachmann auch auf andere Endstufenschaltungen übertragen, so daß sich weitere Angaben hierzu erübrigen.

Claims (6)

1. Schaltungsanordnung für eine Endstufe zur Ansteuerung eines in einem Luft-Bypass parallel zur Drosselklappe einer Brenn­ kraftmaschine zum Zweck der Leerlauffüllungsregelung angeord­ neten Stellgliedes, wobei der Antrieb des Stellgliedes über einen Endstufentransistor, dessen Basis von einer Regelschal­ tung mit einem Signal beaufschlagbar ist, an der Versorgungs­ spannung liegt, dadurch gekennzeichnet, daß in den Laststromkreis des Endstufentransistor 3 eine Strombegrenzer-Schaltung (7, 8) geschaltet ist.

2. Schaltungsanordnung nach Patentanspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Strombegrenzer-Schal­ tung (7, 8) so ausgebildet ist, daß sie nach Überschreiten des maximal zulässigen Stroms den Strom auf einen voreinge­ stellten Wert begrenzt.

3. Schaltungsanordnung nach Patentanspruch 2 dadurch gekennzeichnet, daß der voreingestellte Wert des Stroms kleiner ist als der maximal zulässige Strom.

4. Stellungsanordnung nach Patentanspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Strombegrenzer- Schaltung (7, 8) aus einer Schmelzsicherung (7) und einem parallel geschalteten Widerstand (8) besteht.

5. Schaltungsanordnung nach Patentansprüchen 1 und 4 da­ durch gekennzeichnet, daß in den Last­ stromkreis eine Strommeß- und Vergleicherschaltung geschaltet ist, die auf ein Schaltglied wirkt, derart, daß das Schalt­ glied das eine Ende der Schmelzsicherung (7), die mit ihrem anderen Ende an der positiven Versorgungsspannung U _b liegt, dann mit Massepotential verbindet, wenn der mittels der Strommeßschaltung gemessene Strom einen in der Vergleicher­ schaltung vorgegebenen Referenzwert übersteigt.

6. Schaltungsanordnung nach Patentanspruch (4) dadurch gekennzeichnet, daß die am Widerstand (8) abfallende Spannung durch die Eingänge einer Auswerteschal­ tung (9) abgegriffen und in ein Warnsignal übergeführt wird, das einen Signalgeber (10) ansteuert.