DE4122348A1 - Magnetventil-stoerungsdetektiervorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Detek­ tieren einer Störung in einem Magnetventil, welches eine elektrische Wicklung hat, die elektromagnetisch mit einem Kolben gekoppelt ist.

Beispielsweise ist in JP-A- No. 60-40 856 eine übliche Vor­ richtung zum Detektieren einer Störung in einer Öldruck- Steuereinheit angegeben. Die übliche Vorrichtung nutzt ei­ nen Öldrucksensor, welcher in einer Ölleitung angeordnet ist, die mit der Ausgangsseite eines Schaltventils verbun­ den ist. Das Schaltventil wird als gestört oder fehler­ haft arbeitend angesehen, wenn der erfaßte Öldruck sich von dem zu erfassenden Öldruck bei ordnungsgemäß arbeitendem Schalt­ ventil unterscheidet. Die übliche Vorrichtung macht jedoch eine Anzahl von Öldrucksensoren erforderlich, um alle Schalt­ ventile zu überprüfen, so daß man eine teure und viel Platz in Anspruch nehmende Störungsdetektiervorrichtung erhält.

Die Erfindung zielt daher hauptsächlich darauf ab, eine bil­ lige Ventil-Störungsdetektiervorrichtung bereitzustellen, welche wesentlich weniger Raum in Anspruch nimmt.

Nach der Erfindung wird eine Vorrichtung zum Detektieren ei­ ner Störung in einem Magnetventil bereitgestellt, welches eine elektrische Wicklung hat, die elektromagnetisch mit ei­ nem Kolben gekoppelt ist. Die Vorrichtung weist eine erste Einrichtung zum Zuleiten einer Energie zu der elektrischen Wicklung, eine zweite Einrichtung, welche einen durch die elektrische Wicklung gehenden Strom erfaßt und ein Signal liefert, welches einen erfaßten Wicklungsstrom wiedergibt und eine dritte Einrichtung zum Überwachen von Änderungen bei dem erfaßten Wicklungsstrom-Anzeigesignal mit der Zeit auf, um ein Störungssignal bzw. Fehlersignal bereitzu­ stellen, und um anzuzeigen, daß eine Störung in dem Magnet­ ventil vorliegt, wenn kein Ablenkpunkt bei der Änderung des erfaßten Wicklungsstrom-Anzeigesignals während einer vor­ bestimmten Zeitperiode vorhanden ist, nachdem die Energie der elektrischen Wicklung zugeführt wurde.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung er­ geben sich aus der nachstehenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeich­ nung. Darin zeigt:

Fig. 1 eine schematische Ansicht zur Verdeut­ lichung einer bevorzugten Ausführungs­ form einer Magnetventil-Störungsdetek­ tiervorrichtung nach der Erfindung,

Fig. 2A, 2B, 3A und 3B jeweils Diagramme zur Verdeutlichung des Grundprinzips nach der Erfindung, und

Fig. 4 ein Flußdiagramm zur Verdeutlichung des programmatischen Verfahrensablau­ fes, welcher an einem Digitalrechner ausgeführt wird, welcher eingesetzt wird, um eine Störung im Magnetventil zu detektieren.

Unter Bezugnahme auf die Zeichnung, insbesondere auf Fig. 1 ist in einer schematischen Ansicht eine Magnetventil- Störungsdetektiervorrichtung gemäß einer bevorzugten Aus­ führungsform nach der Erfindung gezeigt. Die Störungsde­ tektiervorrichtung kann ein Teil einer Steuereinheit sein, welche insgesamt mit 10 bezeichnet ist, und die als eine Steuereinheit für eine Brennkraftmaschine und/oder ein Ge­ triebe dient. Die Steuereinheit 10 umfaßt einen Digital­ rechner 12, eine Treiberschaltung 14, einen Stromsensor 16, einen Analog/Digital-Umsetzer 18 und eine Alarmschaltung 20. Der Digitalrechner umfaßt eine zentrale Verarbeitungs­ einheit (CPU), einen Arbeitsspeicher (RAM) und einen Fest­ speicher (ROM). Die zentrale Verarbeitungseinheit steht mit dem restlichen Teil des Computers über Datenbusleitungen in Verbindung. Der Festspeicher enthält das Programm zum Betreiben der zentralen Verarbeitungseinheit. Die Treiber­ schaltung 14 hat einen Ausgang, der mit einem Magnetventil 30 verbunden ist, welches eine elektrische Wicklung 32 ent­ hält, die elektromagnetisch mit einem Kolben (nicht gezeigt) gekoppelt ist. Die Treiberschaltung 14 arbeitet auf einen Befehl von dem Digitalrechner 12, um einen elektrischen Strom in die elektrische Wicklung 32 zu schicken, so daß der Kol­ ben bewegt wird. Der Stromsensor 16 erfaßt den elektrischen Strom, welcher durch die elektrische Wicklung 32 gegangen ist und erzeugt ein analoges Signal, welches den erfaßten elektrischen Stromwert wiedergibt. Der A/D-Umsetzer 18 er­ hält das Analogsignal von dem Stromsensor 16 und setzt dieses in eine digitale Form um und legt es an die zentrale Verar­ beitungseinheit an. Die zentrale Verarbeitungseinheit er­ zeugt einen Befehl, welcher bewirkt, daß die Alarmschaltung 20 ausgelöst wird, um eine Alarmleuchte 40 zu betätigen, so daß eine visuelle Anzeige erfolgt, wenn eine Störung im Magnetventil 30 auftritt. Die Grundprinzipien, auf denen ei­ ne Störung im Magnetventil 30 nach der Erfindung erkannt wird, wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Fig. 2 und 3 näher erläutert. Wenn eine Spannung E an der elektrischen Wicklung 32 anliegt, ergibt sich der durch die elektrische Wicklung 32 gehende Strom I wie folgt:

I = (E/R) {1 - e^-(R/L)t}

wobei R der Widerstand der elektrischen Wicklung 32, L die Eigeninduktanz der elektrischen Wicklung 32 und t die Zeit ist, die nach dem Anlegen der Spannung E an die elektrische Wicklung 32 verstrichen ist.

Zuerst wird angenommen, daß das Magnetventil 30 ordnungsge­ mäß arbeitet. Wenn die Spannung E an die elektrische Wick­ lung 32 angelegt wird, bewegt sich der Kolben und die Eigen­ induktivität der elektrischen Wicklung 32 ändert sich, wo­ durch zeitweilig ein Stromabfall I auftritt, wie dies in Fig. 2A gezeigt ist. Der Strom I steigt wiederum an, nach­ dem der Kolben zum Stillstand gekommen ist. Somit ändert sich die Rate ΔI der Änderung des Stroms I derart, daß sich ihr Vorzeichen ändert, wie dies in Fig. 2B gezeigt ist. Wenn der Kolben hängen bleibt, bleibt die Eigeninduk­ tanz der elektrischen Wicklung 32 konstant, und der Strom I ändert sich allmählich, wie dies in der Fig. 3A gezeigt ist. Als Folge hiervon hat die Änderung ΔI der Änderung des Stroms I keinen Ablenkpunkt bzw. Knickpunkt, wie dies in Fig. 3B gezeigt ist. Daher ist es möglich, einen Feststell­ zustand im Magnetventil 30 dadurch zu detektieren, daß der Knickpunkt oder der Ablenkpunkt erfaßt wird, an dem das Vorzeichen der Rate ΔI der Änderung des Stroms I sich än­ dert.

Fig. 4 ist ein Flußdiagramm eines programmatischen Steuerungs­ ablaufes, welcher mit Hilfe des Digitalrechners ausgeführt wird, um eine Störung im Magnetventil 30 festzustellen. Das Computerprogramm wird an der Stelle 102 begonnen. An der Stelle 104 im programmatischen Ablauf werden der Zäh­ ler, der Zeitgeber, der Merker und die Speicherteile ini­ tialisiert, die bei diesem Programm genutzt werden. An der Stelle 106 im programmatischen Ablauf erfolgt eine Be­ stimmung dahingehend, ob das Magnetventil 30 entregt ist oder nicht. Wenn die Antwort auf diese Abfrage "Ja" ist, dann wird der programmatische Steuerungsablauf mit der Stelle 108 fortgesetzt. Ansonsten kehrt der programmatische Ablauf zu der Stelle 106 zurück. An der Stelle 108 im pro­ grammatischen Ablauf erfolgt eine Bestimmung dahingehend, ob das Magnetventil 30 erregt ist oder nicht. Wenn die Antwort auf diese Abfrage "Ja" ist, dann bedeutet dies, daß das Magnetventil 30 sich von seinem entregten Zustand zu seinem erregten Zustand ändert, und der programmatische Ablauf wird mit der Stelle 110 fortgesetzt. Andernfalls wird der programmatische Ablauf mit der Stelle 108 fortgesetzt.

An der Stelle 110 im programmatischen Ablauf wird ein er­ ster Zeitgeber T1 gestartet. Der programmatische Ablauf wird dann mit der Stelle 112 fortgesetzt, an der ein zweiter Zeitgeber T2 gelöscht und gestartet wird. Der programmati­ sche Ablauf schreitet dann mit der Stelle 114 fort, an der ein Zähler um einen Schritt weitergeschaltet wird. Dieser Zähler sammelt einen Zählerstand, welcher die Anzahl von Malen wiedergibt, mit denen der programmatische Ablauf von dieser Stelle fortgesetzt wird. An der Stelle 116 im pro­ grammatischen Ablauf erfolgt eine Bestimmung dahingehend, ob der erste Zeitgeber T1 abgelaufen ist oder nicht. Wenn die Antwort auf diese Abfrage "Nein" ist, wird der program­ matische Ablauf mit dem weiteren Bestimmungsschritt an der Stelle 118 fortgesetzt. Hierbei erfolgt eine Bestimmung da­ hingehend, ob der zweite Zeitgeber T2 abgelaufen ist oder nicht. Wenn die Antwort auf diese Abfrage "Nein" ist, dann kehrt der programmatische Ablauf zu der Stelle 118 zurück. Andernfalls bedeutet dies, daß 0,1 ms verstrichen sind, und der programmatische Ablauf wird mit der Stelle 120 fortge­ setzt an der der Strom In durch die elektrische Wicklung 32 in den Speicher des Rechners eingelesen wird. Somit wird der Strom I, der durch die elektrische Wicklung 32 geht, abgegriffen oder in den Speicher des Rechners in gleichmäßigen Intervallen mit Zeiträumen von 0,1 ms einge­ lesen. Der programmatische Ablauf wird dann mit der Stel­ le 122 fortgesetzt, in der die zentrale Verarbeitungsein­ heit die Rate ΔIn der Änderung des Stroms I durch die elektrische Wicklung 32 dadurch ermittelt wird, daß der letzte Wert In-1 des Stroms I von dem neuen Wert In des Stroms I subtrahiert wird.

An der Stelle 224 im programmatischen Ablauf erfolgt eine Bestimmung dahingehend, ob eine Differenz des letzten Strom­ änderungsratenwertes ΔIn-1 von dem neuen Stromänderungs­ ratenwert Δ In größer als ein vorbestimmter Wert A ist oder nicht. Der Wert A ist Null oder ein positiver Wert. Wenn die Antwort auf diese Abfrage "Ja" ist, bedeutet dies, daß sich der Kolben bewegt, um einen Ablenkpunkt bzw. eine Knickstel­ le in der Änderung des Stroms I, der durch die elektrische Wicklung 32 geht, zu erzeugen, und der programmatische Ab­ lauf wird mit der Stelle 226 fortgesetzt, an der ein OK-Mer­ ker gesetzt wird, um anzugeben, daß das Magnetventil 30 ord­ nungsgemäß arbeitet. Im Anschluß daran wird der programmati­ sche Ablauf mit der Endstelle 134 fortgesetzt. Wenn die Ant­ wort auf die Abfrage, die an der Stelle 124 eingegeben wird, "Nein" ist, dann bedeutet dies, daß keine Ablenkung oder keine Knickstelle aufgefunden wurde, und der programmatische Ablauf wird mit einer weiteren Bestimmungsstelle 128 fortge­ setzt. Hierbei erfolgt eine Bestimmung, ob das Magnetventil 30 erregt ist oder nicht. Wenn die Antwort auf diese Abfra­ ge "Ja" ist, dann wird der programmatische Ablauf zu der Stelle 112 zurückgeführt. Andernfalls schreitet der program­ matische Ablauf mit der Endstelle 134 fort.

Wenn die Antwort auf die Abfrage, die an der Stelle 116 eingegeben wird "Ja" ist, dann bedeutet dies, daß 50 ms verstrichen sind, ohne daß eine Ablenkstelle oder Knick­ stelle bei der Änderung des Stromes I durch die elektrische Wicklung 32 festgestellt wurde, und der programmatische Ab­ lauf wird mit der Stelle 130 fortgesetzt, an der ein OK- Merker gelöscht wird. Der programmatische Ablauf wird dann mit der Stelle 132 fortgesetzt, an der ein Befehl erzeugt wird, um eine Alarmleuchte 40 auszulösen, so daß man eine Anzeige erhält, daß das Magnetventil 30 gestört ist, was bedeutet, daß der Kolben fest sitzt. Im Anschluß daran wird der programmatische Ablauf mit der Endstelle 134 fort­ gesetzt.

Nach der Erfindung detektiert die Störungsdetektiervorrich­ tung einen Festsetzzustand im Magnetventil 30, basierend auf der Art und Weise, in der sich das erfaßte Wicklungsstrom­ signal ändert. Die Störungsdetektiervorrichtung kann also ein Teil einer Störungsdetektiereinheit sein, die einer Brenn­ kraftmaschinen- und/oder Getriebesteuereinheit zugeordnet ist. Es ist daher möglich, eine billige Ventilstörungsdetek­ tiervorrichtung bereitzustellen, die wesentlich weniger Raum in Anspruch nimmt.

Die Störungsdetektiervorrichtung kann eingesetzt werden, um ein Festsetzen eines Ventilschiebers festzustellen, der mit dem Kolben des Magnetventils 30 antriebsverbunden ist.

Obgleich die Erfindung voranstehend anhand einer bevorzugten Ausführungsform erläutert worden ist, ist die Erfindung selbstverständlich hierauf nicht beschränkt, sondern es sind zahlreiche Abänderungen und Modifikationen möglich, die der Fachmann im Bedarfsfall treffen wird, ohne den Erfindungsge­ danken zu verlassen.

Claims (2)

1. Vorrichtung zum Detektieren einer Störung in einem Magnetventil (30), welches eine elektrische Wicklung (32) hat, die elektromagnetisch mit einem Kolben gekoppelt ist, gekennzeichnet durch:
eine erste Einrichtung zum Anlegen einer Energie an die elektrische Wicklung (32),
eine zweite Einrichtung, die auf den durch die elek­ trische Wicklung (32) gehenden Strom (I) anspricht, um ein Signal zu erzeugen, welches den erfaßten Wicklungsstrom wie­ dergibt, und
eine dritte Einrichtung zum Überwachen der Änderun­ gen im erfaßten Wicklungsstrom-Wiedergabesignal mit der Zeit, um ein Störungssignal bereitzustellen, und um eine Störung im Magnetventil (30) anzugeben, wenn keine Ablenk­ stelle bzw. Knickstelle bei der Änderung des erfaßten Wick­ lungsstrom-Wiedergabesignals während einer vorbestimmten zeitdauer auftritt, nachdem eine Energie der elektrischen Wicklung (32) zugeführt wurde.

2. Magnetventil-Störungsdetektiervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Einrich­ tung eine Einrichtung umfaßt, welche eine Änderungsrate des erfaßten Wicklungsstrom-Wiedergabesignals ermittelt, wobei die ermittelte Änderungsrate ein positives oder negatives Vorzeichen hat, und daß eine Einrichtung zum Erzeugen ei­ nes Störungssignales vorgesehen ist, wenn das Vorzeichen der ermittelten Änderungsrate sich nicht innerhalb der vor­ bestimmten Zeitperiode ändert, nachdem die elektrische Wicklung mit Energie versorgt wurde.