DE4425987A1 - Method and device for controlling an electromagnetic consumer - Google Patents

Method and device for controlling an electromagnetic consumer

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Abstract

The description relates to a process and device for driving an electromagnetic consumer (100), especially a magnetic valve for controlling fuel metering in a diesel engine. The consumer (100) is connected in series with a current controller (110) to which a driving signal can be applied. The driving signal can be predetermined by a control device (150). An output signal from the control device (150) can be evaluated to find the switching time of the electromagnetic consumer.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und einen Vorrichtung zur Ansteuerung eines elektromagnetischen Verbrauchers gemäß den Oberbegriffen der unabhängigen Ansprüche.The invention relates to a method and a device to control an electromagnetic consumer according to the preambles of the independent claims.

Ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ansteuerung eines elektromagnetischen Verbrauchers ist beispielsweise aus der DE-OS 34 26 799 (US-A 4,653,447) bekannt. Bei der dort be­ schriebenen Einrichtung werden die Schaltzeitpunkte und da­ von ausgehend die Einschaltzeiten und Ausschaltzeiten eines Magnetventils erfaßt. Ausgehend von dem zeitlichen Verlauf des Stroms durch das Magnetventil wird der genaue Schalt­ zeitpunkt des Magnetventils bestimmt.A method and a device for controlling a electromagnetic consumer is for example from the DE-OS 34 26 799 (US-A 4,653,447) known. At the there Written facility are the switching times and there starting times and times of a Solenoid valve detected. Based on the course of time the current through the solenoid valve becomes the exact switching time of the solenoid valve determined.

Solche Magnetventile werden vorzugsweise zur Steuerung der Einspritzung von Kraftstoffen in Benzin und/oder Dieselmoto­ ren eingesetzt. Zur exakten Zumessung auch kleinster Ein­ spritzmengen ist insbesondere der Schaltzeitpunkt von Inter­ esse, bei dem der Anker des Magnetventils jeweils eine sei­ ner beiden Endlagen erreicht. Such solenoid valves are preferably used to control the Fuel injection in gasoline and / or diesel engine ren used. For exact metering even the smallest on injection quantity is in particular the switching time of Inter where the armature of the solenoid valve is one ner reached two end positions.  

Bei bekannten Systemen wird derart vorgegangen, daß in einem Zeitfenster, innerhalb dem der Schaltzeitpunkt üblicherweise auftritt, der Stromverlauf und/oder der Spannungsverlauf ausgewertet wird und anhand dessen zeitlichen Verlaufs der Schaltzeitpunkt bestimmt wird. Dabei wird die am Magnetven­ til anliegende Spannung bzw. der durch das Magnetventil fließende Strom auf einen bestimmten Wert eingeregelt. Es wird also eine konstante Magnetventilspannung bzw. Strom zur Erzeugung eines stetigen Verlaufs des Magnetventilstroms oder Spannung bereitgestellt.In known systems, the procedure is such that in one Time window within which the switching time is usually occurs, the current curve and / or the voltage curve is evaluated and based on its temporal course of the Switching time is determined. In doing so, the magnet til applied voltage or by the solenoid valve flowing current adjusted to a certain value. It becomes a constant solenoid valve voltage or current Generation of a constant course of the solenoid valve current or voltage provided.

Hierzu ist es erforderlich, daß eine spezielle Ansteuer­ phase, die üblicherweise als BIP-Fenster bezeichnet wird, definiert wird, innerhalb der eine spezielle Ansteuerung er­ folgen muß, damit eine Erkennung des Schaltzeitpunktes mög­ lich ist. Ferner ist die Auswertung des Stromverlaufs sehr aufwendig.For this it is necessary that a special control phase, commonly referred to as the GDP window, is defined within which a special control must follow so that a detection of the switching time is possible is. Furthermore, the evaluation of the current profile is very good complex.

Aufgabe der ErfindungObject of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Verfah­ ren und einer Vorrichtung zur Ansteuerung eines elektro­ magnetischen Verbrauchers, der eingangs genannten Art, die Erkennung des Schaltzeitpunktes zu vereinfachen.The invention is based, to a method ren and a device for controlling an electro magnetic consumer, of the type mentioned, the To simplify detection of the switching time.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Mittels des erfindungsgemäßen Verfahren und Vorrichtung er­ gibt sich der Vorteil, daß der Aufwand zur Ermittlung des Schaltzeitpunktes minimiert werden kann. Desweiteren ist das Verfahren universell an verschiedene Magnetventiltypen an­ paßbar. Der Aufwand an Schaltungsmitteln ist sehr gering. By means of the method and device according to the invention there is the advantage that the effort to determine the Switching time can be minimized. Furthermore, that is Processes universally to different types of solenoid valves fitable. The expenditure on circuit means is very low.  

Zeichnungdrawing

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform erläutert. Es zeigt Fig. 1 ein Blockdiagramm der erfindungsgemäßen Einrichtung, Fig. 2 verschiedene über der Zeit aufgetragenen Signale.The invention is explained below with reference to the embodiment shown in the drawing. It shows Fig. 1 is a block diagram of the device according to the invention, Fig. 2 different over time applied signals.

Beschreibung des AusführungsbeispielsDescription of the embodiment

Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine Einrichtung zur Ansteuerung eines elektromagnetischen Verbrauchers. Prinzipiell ist die beschriebene Vorrichtung und das beschriebene Verfahren im Zusammenhang mit jeglichen elektromagnetischen Verbrauchern einsetzbar. Sie ist nicht auf die spezielle Anwendung beschränkt. Besonders vorteil­ haft ist es jedoch, die erfindungsgemäße Einrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren im Zusammenhang mit Brennkraftma­ schinen einzusetzen, insbesondere bei der Zumessung von Kraftstoff in einen Brennraum einer selbstzündenden Brenn­ kraftmaschine. Zu diesem Zweck wird in besonders vorteilhaf­ ter Weise ein Magnetventil zur Steuerung der Zumessung von Kraftstoff in die Brennkraftmaschine verwendet.The exemplary embodiment described is a device for controlling an electromagnetic Consumer. In principle, the device described is and the described method in connection with any electromagnetic consumers can be used. she is not limited to the specific application. Particularly advantageous it is, however, the device according to the invention and the Method according to the invention in connection with internal combustion use machines, especially when metering Fuel in a combustion chamber of a self-igniting combustion engine. For this purpose it is particularly advantageous ter way a solenoid valve for controlling the metering of Fuel used in the internal combustion engine.

Hierbei ist es insbesondere bei kleinen Lasten erforderlich, daß kleinste Einspritzmengen möglichst exakt zugemessen wer­ den. Hierzu ist es wiederum erforderlich, daß der Zeitpunkt, zu dem der Anker des bestromten Magnetventils seine Endlage erreicht, bekannt ist. Dieser Zeitpunkt wird üblicherweise mit Beginn of injection period (BIP) bezeichnet.Here it is particularly necessary for small loads that the smallest injection quantities are metered as precisely as possible the. For this it is again necessary that the point in time to which the armature of the energized solenoid valve reaches its end position reached, is known. This time is usually designated with the beginning of injection period (BIP).

In Fig. 1 sind schematisch wesentliche Elemente der Ein­ richtung zur Steuerung einer magnetventilgesteuerten Kraft­ stoffzumeßeinrichtung dargestellt. Ein elektromagnetischer Verbraucher 100, ein Stromsteuermittel 110, und ein Strom­ meßmittel 120 sind in Reihe zwischen einer Versorgungsspan­ nung Ubat und Masse geschaltet.In Fig. 1 essential elements of the device for controlling a solenoid valve-controlled fuel are shown schematically. An electromagnetic consumer 100 , a current control means 110 , and a current measuring means 120 are connected in series between a supply voltage Ubat and ground.

Als Strommeßmittel 120 wird vorzugsweise ein ohmscher Wider­ stand verwendet. Als Stromsteuermittel dient vorzugsweise ein Transistor, insbesondere ein Feldeffekttransistor. Bei dem Verbraucher 100 handelt es sich um einen induktiven Widerstand, insbesondere eine Spule eines Magnetventils.An ohmic resistance was preferably used as the current measuring means 120 . A transistor, in particular a field effect transistor, is preferably used as the current control means. Consumer 100 is an inductive resistor, in particular a coil of a solenoid valve.

Die beiden Anschlüsse des Strommeßmittels 120 sind mit einer Stromerfassung 130 verbunden. Die Stromerfassung 130 beauf­ schlagt einen Verknüpfungspunkt 135 mit dem Istwert IIst für den Strom. Am zweiten Eingang des Verknüpfungspunktes 135 liegt ein Sollwert ISoll für den Strom an. Der Sollwert ISoll wird von einer Steuerung 140 bereitgestellt.The two connections of the current measuring means 120 are connected to a current detection 130 . The current detection 130 acts on a node 135 with the actual value I actual for the current. A setpoint I Soll for the current is present at the second input of node 135 . The target value I target is provided by a controller 140 .

Mit dem Ausgangssignal des Verknüpfungspunktes 135 wird ein Stromregler 150, insbesondere einen Analogregler, beauf­ schlagt. Das Ausgangssignal UR, IR des Stromreglers 150 ge­ langt über eine Stellgrößenerfassung 160 zum Steueranschluß des Stromsteuermittels 110. Bei der Verwendung eines Feldeffekttransistors handelt es sich bei dem Steueranschluß um den Gate-Anschluß des Feldeffekttransistors.With the output signal of node 135 is a current regulator 150, in particular an analogue regulator, beauf beat. The output signal UR, IR of the current regulator 150 reaches ge via a manipulated variable detection 160 for the control connection of the current control means 110th When using a field effect transistor, the control connection is the gate connection of the field effect transistor.

Als Stellgrößenerfassung 160 wird vorzugsweise ein ohmscher Widerstand verwendet, dessen beiden Anschlüsse mit einer BIP-Erfassung 170 in Kontakt stehen. Die BIP-Erfassung 170 beaufschlagt wiederum die Steuerung 140 mit einem Signal. Die BIP-Erfassung 170 ist vorzugsweise als Komparator ausge­ bildet, der den Spannungsabfall an dem Widerstand 160 aus­ wertet. Sobald die differenzierte Ausgangsspannung UR kleiner Null wird, erzeugt die BIP-Erfassung 170 ein Ausgangssignal. Ausgehend von der differenzierten Regelausgangsspannung oder der Fließrichtung des Regelerausgangsstroms erkennt die BIP- Erfassung den Schaltzeitpunkt.An ohmic resistor, the two connections of which are in contact with a BIP detection 170 , is preferably used as the manipulated variable detection 160 . The BIP detection 170 in turn applies a signal to the controller 140 . The BIP detection 170 is preferably formed as a comparator that evaluates the voltage drop across the resistor 160 . As soon as the differentiated output voltage U R becomes less than zero, the BIP detection 170 generates an output signal. Based on the differentiated control output voltage or the direction of flow of the controller output current, the BIP detection detects the switching time.

Die Funktionsweise dieser Einrichtung wird im folgenden an­ hand der in der Fig. 2 dargestellten Signale beschrieben. In der ersten Zeile ist ein Ansteuersignal UEin über der Zeit T aufgetragen. Dieses Signal gibt an, ob die Steuerein­ heit 140 einen Sollwert ISoll an den Verknüpfungspunkt 135 weiterleitet.The operation of this device is described below using the signals shown in FIG. 2. A control signal U Ein is plotted over time T in the first line. This signal indicates whether the control unit 140 forwards a target value I target to the node 135 .

In der zweiten Zeile ist der durch das Magnetventil flie­ ßende Strom IMV aufgetragen. In der dritten Zeile ist die am Ausgang des Reglers 150 anliegende Reglerspannung UR in der vierten Zeile die differenzierte Reglerausgangsspannung bzw. der Reglerausgangsstrom IR aufgetragen. In der letzten Zeile ist das Ausgangssignal der BIP-Erfassung 170 UBIP aufgetra­ gen.The current I MV flowing through the solenoid valve is plotted in the second line. In the third line the regulator voltage U R present at the output of the regulator 150 is plotted in the fourth line the differentiated regulator output voltage or the regulator output current I R. In the last line, the output signal of the BIP acquisition is 170 U BIP .

Bis zu dem Zeitpunkt T1 gibt die Steuereinrichtung 140 kein Signal ab. Dies hat zur Folge, daß das Stromsteuermittel 110 den Stromfluß durch den Verbraucher 100 unterbricht, und das Magnetventil nicht angesteuert wird. Ab dem Zeitpunkt T1 gibt die Steuereinheit 140 einen Sollwert vor. Dies bedeu­ tet, daß das Ausgangssignal UEin einen erhöhten Wert an­ nimmt. Da der durch das Magnetventil fließende Strom seinen Sollwert noch nicht erreicht hat, hat dies zur Folge, daß an dem Ausgang des Verknüpfungspunktes 135 ein von 0 verschie­ dener Wert anliegt. Daraufhin gibt der Regler 150 eine ent­ sprechende Stellgröße UR ab, die von 0 auf einen Wert an­ steigt. Dies bedeutet, daß das Gate des Stromsteuermittels mittels eines Stromes aufgeladen wird. Der Strom IR steigt daher sehr schnell an. Dies wiederum hat zur Folge, daß das Stromsteuermittel 110 den Stromfluß IMV freigibt und der Strom IMV über der Zeit ansteigt. The control device 140 does not emit a signal until the time T1. As a result, the current control means 110 interrupts the flow of current through the consumer 100 and the solenoid valve is not activated. From time T1, control unit 140 specifies a setpoint. This means that the output signal U Ein takes on an increased value. Since the current flowing through the solenoid valve has not yet reached its desired value, this has the consequence that a value different from 0 is present at the output of node 135 . The controller 150 then outputs a corresponding manipulated variable U R , which increases from 0 to a value. This means that the gate of the current control means is charged by means of a current. The current I R therefore rises very quickly. This in turn has the consequence that the current control means 110 releases the current flow I MV and the current I MV increases over time.

Nach kurzer Zeit erreicht die Stellgröße UR ihren maximalen Wert und der Strom IR fällt ab. Zum Zeitpunkt T2 erreicht der durch das Magnetventil fließende Strom IMV seinen Soll­ wert ISoll. Dies hat zur Folge, daß sich die Ausgangsgröße UR des Reglers 150 ändert. Sie nimmt einen kleineren Wert als bisher an. Dies wiederum bewirkt, daß der Strom IR kurz­ fristig negative Werte annimmt. Er ändert zum Zeitpunkt T2 sein Vorzeichen. Dieser wiederum bewirkt, daß die BIP-Erfassung 170 zum Zeitpunkt T2 ein Signal abgibt, das einen Änderung der Stromrichtung anzeigt.After a short time, the manipulated variable U R reaches its maximum value and the current I R drops. At time T2, the current I MV flowing through the solenoid valve reaches its target value I target . As a result, the output variable U R of the controller 150 changes. It takes on a smaller value than before. This in turn causes the current I R to assume negative values for a short time. It changes its sign at time T2. This in turn causes the BIP acquisition 170 to output a signal at time T2 which indicates a change in the current direction.

Im Zeitpunkt T3 erreicht der Anker des Magnetventils seine neue Endlage. Dies wiederum bewirkt, daß sich die Induktivi­ tät der Spule ändert. Die Änderung der Induktivität der Spule bewirkt eine Diskontinuität des Ausgangssignals UR des Reglers 150, das ein Vorzeichenwechsel bzw. eine Änderung des Stroms IR zur Folge hat. Dieser Vorzeichenwechsel des Stroms IR wiederum bewirkt, daß die BIP-Erfassung 170 zum Zeitpunkt T3 ein Impulssignal an die Steuerung 140 abgibt.The armature of the solenoid valve reaches its new end position at time T3. This in turn causes the inductance of the coil to change. The change in the inductance of the coil causes a discontinuity in the output signal U R of the regulator 150 , which results in a change of sign or a change in the current I R. This change in the sign of the current I R in turn causes the BIP detection 170 to output a pulse signal to the controller 140 at the time T3.

Die Steuereinrichtung 140 erkennt den zweiten Impuls des Signals UBIP als Schaltzeitpunkt des Magnetventils und wer­ tet dieses Signal entsprechend aus. Bei einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die BIP-Erfassung den er­ sten Impuls zum Zeitpunkt T2 unterdrückt.The control device 140 recognizes the second pulse of the signal U BIP as the switching time of the solenoid valve and evaluates this signal accordingly. In one embodiment of the invention it is provided that the GDP detection suppresses the first pulse at time T2.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß bei einem Magnetventil der Schaltzeitpunkt (BIP) durch Auswertung der Stellgröße eines Stromreglers gewonnen wird. Als Stromregler dient vor­ zugsweise ein Analogregler.According to the invention it is provided that in a solenoid valve the switching time (BIP) by evaluating the manipulated variable of a current regulator is obtained. Serves as a current regulator preferably an analog controller.

Alternativ kann auch vorgesehen sein, daß eine Spannungsre­ gelung vorgesehen ist. In diesem Fall wird alternativ zum Strom, der durch den Verbraucher fließt, die am Verbraucher abfallende Spannung auf einen Sollwert eingeregelt. Die Aus­ wertung der Stellgröße erfolgt entsprechend.Alternatively, it can also be provided that a voltage re gelation is provided. In this case, alternatively to  Electricity that flows through the consumer, the consumer falling voltage adjusted to a setpoint. The out The manipulated variable is evaluated accordingly.

Claims (6)

1. Verfahren zur Ansteuerung eines elektromagnetischen Ver­ brauchers (100), insbesondere eines Magnetventils zur Beein­ flussung der Kraftstoffzumessung bei einer Dieselbrennkraft­ maschine, wobei der Verbraucher (100) in Reihe mit einem Stromsteuermittel (110) geschaltet ist, und das Stromsteuer­ mittel (110) mit einem Ansteuersignal beaufschlagbar ist, wobei das Ansteuersignal von einem Regelmittel (150) vorgeb­ bar ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ermittlung des Schaltzeitpunktes des elektromagnetischen Verbrauchers ein Ausgangssignal des Regelmittels (150) auswertbar ist.1. A method for controlling an electromagnetic consumer ( 100 ), in particular a solenoid valve for influencing the fuel metering in a diesel internal combustion engine, the consumer ( 100 ) being connected in series with a current control means ( 110 ), and the current control means ( 110 ) can be acted upon with a control signal, the control signal being predeterminable by a control means ( 150 ), characterized in that an output signal from the control means ( 150 ) can be evaluated to determine the switching time of the electromagnetic consumer. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ei­ ne Reglerausgangsspannung (UR) ausgewertet wird.2. The method according to claim 1, characterized in that egg ne controller output voltage (U R ) is evaluated. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltzeitpunkt erkannt wird, wenn die Ableitung der Reglerausgangsspannung (UR) einen Vorzeichenwechsel auf­ weist.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the switching time is detected when the derivative of the controller output voltage (U R ) has a change of sign. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß ein Reglerausgangsstrom (IR) ausgewertet wird.4. The method according to claim 1, characterized in that a controller output current (I R ) is evaluated. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltzeitpunkt erkannt wird, wenn sich die Fließrich­ tung des Reglerausgangsstroms (IR) ändert. 5. The method according to claim 4, characterized in that the switching time is detected when the direction of flow of the controller output current (I R ) changes. 6. Vorrichtung zur Ansteuerung eines elektromagnetischen Verbrauchers (100), insbesondere eines Magnetventils zur Be­ einflussung der Kraftstoffzumessung bei einer Dieselbrenn­ kraftmaschine, wobei der Verbraucher (100) in Reihe mit ei­ nem Stromsteuermittel (110) geschaltet ist, und das Strom­ steuermittel (110) mit einem Ansteuersignal beaufschlagbar ist, wobei das Ansteuersignal von einem Regelmittel (150) vorgebbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, die zur Ermittlung des Schaltzeitpunktes des elektro­ magnetischen Verbrauchers ein Ausgangssignal des Regelmit­ tels (150) auswerten.6. Device for controlling an electromagnetic consumer ( 100 ), in particular a solenoid valve for influencing the fuel metering in a diesel internal combustion engine, the consumer ( 100 ) being connected in series with a current control means ( 110 ), and the current control means ( 110 ) can be acted upon by a control signal, the control signal being specifiable by a control means ( 150 ), characterized in that means are provided which evaluate an output signal of the control means ( 150 ) to determine the switching time of the electromagnetic consumer.
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