DE69608348T2

DE69608348T2 - Steuerschaltung

Info

Publication number: DE69608348T2
Application number: DE69608348T
Authority: DE
Inventors: Michael Anthony Archer
Original assignee: Lucas Industries Ltd
Current assignee: Delphi Technologies Operations Luxembourg SARL
Priority date: 1995-04-08
Filing date: 1996-03-20
Publication date: 2001-01-04
Anticipated expiration: 2016-03-21
Also published as: EP0737806A2; ES2148682T3; EP0737806A3; DE69608348D1; GB9507367D0; EP0737806B1; US5668476A

Description

Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erfassen, wann ein bewegliches Bestandteil einer elektromagnetisch betreibbaren Vorrichtung eine Endlage erreicht, nachdem man eine Wicklung außer Erregung gesetzt hat, die einen Teil der Vorrichtung bildet.
Ein Beispiel einer solchen Vorrichtung ist ein elektromagnetisch betreibbares Überlauf- Steuerventil, das Teil des Treibstoffsystems eines Verbrennungsmotors bildet. Wenn die Wicklung erregt ist, bewegt sich der Überlauf-Steuerventilkörper gegen die Wirkung einer Feder in seine geschlossene Lage. Wenn die Wicklung außer Erregung gesetzt wird, bewegt sich der Ventilkörper unter Wirkung der Feder in seine offene Lage, die von einem Anschlag bestimmt ist. Es ist für die Bewertung des Betriebes des Überlauf-Steuerventils zweckmäßig, ein Signal zu haben, das angibt, wann der Ventilkörper in den Anschlag eingreift.
Die US 4328526 beschreibt einen Apparat zum Steuern des Stromes durch ein elektromagnetisch betätigbares Einspritzventil, das einen den Strom erfassenden Widerstand parallel zur Spule des Einspritzventils aufweist. Der Strom durch die Wicklung wird auf eine solche Weise gesteuert, daß ein erhöhter Strom durch die Wicklung des Ventils fließt, um die Bewegung des Ventils in Gang zu setzen, und ein verringerter Strom durch die Wicklung fließt, um das Ventil in einer offenen Lage zu halten. Der Haltestrom wird durch eine Umschalteinrichtung auf eine solche Weise gesteuert, daß der Leistungsverlust während des Ventilbetriebes minimiert wird. Die PCT-Anmeldung WO 87/05662, z. B. Fig. 5, beschreibt ebenfalls ein Verfahren zum Steuern des Stromes durch die Wicklung eines elektromagnetisch betreibbaren Einspritzventiles und zum Erfassen des Endes der Öffnungsperiode des Einspritzventils aus einer Änderung eines Stromabfallsignals von positiv auf negativ (vergl. mit Anspruch 1, erster Teil).
Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren vorzusehen, um einfach und zweckmäßig anzugeben, wann der Ventilkörper in den Anschlag eingreift.
Nach der Erfindung umfaßt ein Verfahren zum Erfassen, wann ein bewegliches Bestandteil einer elektromagnetisch betreibbaren Vorrichtung nach dem Außer-Erregung-Setzen einer Wicklung, die einen Teil einer Vorrichtung bildet, eine Endlage erreicht, die folgenden Schritte:
man ermöglicht es dem erregenden Strom in der Wicklung, auf Null abzufallen, und
man schließt eine Meßschaltung an, durch die der Strom parallel zur Wicklung fließen kann, bevor das Bestandteil seine Endlage erreicht hat, wobei der Strom in der Meßschaltung vom Augenblick des Anschlusses an zunimmt, und abfällt, wenn das Bestandteil seine Endlage errreicht hat, und
man erfasst die Änderung zwischen zunehmendem Strom und abfallendem Strom, um zu erfassen, wann das Bestandteil seine Endlage erreicht hat.
In den beigefügten Zeichnungen ist:
Fig. 1 ein Schaltbild, das eine elektromagnetisch betreibbare Vorrichtung und die zugeordneten Schaltungskomponenten zeigt,
Fig. 2A-2C eine Darstellung der Signal-Wellenformen an verschiedenen Punkten der Schaltung,
Fig. 2D eine Darstellung der Bewegung eines Bestandteils der Vorrichtung, und
Fig. 2E eine Darstellung eines Ausgangssignals, das von der Schaltung erhalten wird.
Es wird auf Fig. 1 der Zeichnung bezug genommen; eine elektromagnetisch betreibbare Vorrichtung in Form eines Überlaufssteuerventils eines Motor-Brennstoffeinspritzsystems ist mit 10 bezeichnet und weist eine Wicklung 11 auf, die einem Teil zugeordnet ist, das ein beweglicher Anker ist, der mit einem Ventilkörper 12 gekoppelt ist. Der Ventilkörper ist zur offenen Lage hin vorbelastet.
Ein Ende der Wicklung 11 kann mittels einer umschaltbaren Vorrichtung Q1 an eine positive Versorgungsleitung 13 angeschlossen werden, und das andere Ende der Wicklung mittels einer umschaltbren Vorrichtung Q2 an eine negative Versorgungsleitung 14. Ein Meßwiderstand 15 ist zwischen dem Schalter Q2 und der Versorgungsleitung 14 angeordnet. Das eine Ende der Wicklung 11 ist durch den Kathode-Anode-Weg einer Diode D1 mit der Versorgungsleitung 14 verbunden, und das andere Ende der Wicklung ist durch den Anode-Kathode-Weg einer Diode D2 mit der Versorgungsleitung 13 verbunden.
Beim Betrieb infolge der Erregung der Wicklung durch Steuern des Betriebes der Schalter Q1 und Q2 wird eine Steuerspannung V1 mit einer Wellenform, wie sie in Fig. 2A angegeben ist, an den Schalter Q1 angelegt, und eine Spannung V2, wie sie in Fig. 2B gezeigt ist, wird an den Schalter Q2 angelegt. Die gegenwärtige Wellenform in der Wicklung ist in Fig. 2C gezeigt, wobei der mittlere Strom ILH ein Haltestrom ist, der erforderlich ist, um den Ventilkörper 12 in der geschlossenen Lage zu halten. Die Steuerspannungen V1 und V2 werden durch eine logische Steuerschaltung 17 zugeführt, die einen Teil eines Motor-Steuersystems bildet oder Signale von diesem empfängt.
Wenn es erforderlich ist, das Überlaufventil zu öffnen, werden beide Schalter Q1 und Q2 geöffnet, und der Strom, der durch die Wicklung 11 fließt, fällt mit hoher Geschwindigkeit ab, wobei der Strom durch die Dioden D1 und D2 zur Versorgung hin fließt. Der Ventilkörper 12 beginnt unter Einwirkung der Feder mit seiner Bewegung zur offenen Lage hin, wie in Fig. 2D gezeigt, und diese Bewegung fährt fort, nachdem der Strom in der Wicklung auf Null abgefallen ist. Bevor der Ventilkörper zur Ruhe gebracht wird, wird der Schalter Q2 durch Anlegen der Steuerspannung V2 wieder geschlossen.
Daß der Schalter Q2 wieder geschlossen wird, hat die überraschende Wirkung, daß ein Strom beginnt, im Stromkreis zu fließen, der die Wicklung, die Diode D1, den Schalter Q2 und den Widerstand 15 umfaßt, wobei der Strom infolge der Tatsache fließt, daß die Kombination aus Wicklung und Anker als Generator wirkt. Wenn der Ventilkörper und der Anker zur Ruhe gebracht werden, erlischt die Generatorwirkung, der Strom beginnt, abzufallen, und die Änderung in der Neigung der Stromwellenform kann durch den Meßfühler 16 erfaßt werden, der zweckmäßigerweise in Form einer differenzierenden Schaltung vorliegt. Fig. 2C zeigt die Strom-Wellenform, und Fig. 2E zeigt die Ausgabe der Meßfühlerschaltung.
Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, daß die Spannung, die von der Kombination aus Wicklung und Anker erzeugt wird, den Vorwärts-Spannungsabfall der Diode D1 überschreiten muß, damit die Schaltung so arbeiten kann, wie es beschrieben ist. In der Situation, in der die Wicklung zu wenig Windungen hat, wie es der Fall bei einer Wicklung für eine Niederspannungsversorgung sein kann, kann der Meßfühler auf den Stromfluß in einem Meßwiderstand ansprechen, der mittels eines weiteren Schalters zur Wicklung parallelgeschaltet ist.
Es sollte auch vermerkt werden, daß die Tätigkeit des Schließens des Schalters Q2 bedeutet, daß eine geringe Verzögerungskraft auf den Anker aufgebracht wird, und dies kann den Vorteil haben, den Aufprall des Ventilkörpers und/oder des Ankers auf seinen Anschlag zu mindern.

Claims

1. Verfahren zum Erfassen, wann ein bewegliches Bestandteil (12) einer elektromagnetisch betreibbaren Vorrichtung (10) nach dem Außer-Erregung-Setzen einer Wicklung (11), die einen Teil einer Vorrichtung bildet, eine Endlage erreicht, unter Verwendung des folgenden Schritts:

man ermöglicht es dem erregenden Strom in der Wicklung, auf Null abzufallen,

gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:

man schließt eine Meßschaltung (15, 16) an, durch die der Strom parallel zur Wicklung (11) fließen kann, bevor das Bestandteil (12) seine Endlage erreicht hat, wobei der Strom in der Meßschaltung vom Augenblick des Anschlusses an zunimmt, und abfällt, wenn das Bestandteil seine Endlage erreicht hat, und

man erfaßt die Änderung zwischen zunehmendem Strom und abfallendem Strom, um zu erfassen, wann das Bestandteil seine Endlage erreicht hat.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßschaltung einen Widerstand (15) umfaßt, einen Schalter (Q2), der dazu betreibbar ist, den Widerstand parallel zur Wicklung (11) anzuschließen, und eine Erfassungsschaltung (16), die auf die Änderung im Stromfluß in der Wicklung anspricht.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Erfassungsschaltung (16) eine Differenzierschaltung ist.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand (15) und der Schalter (Q2) eine Verbindung zwischen dem einen Ende der Wicklung (11) und einem Endanschluß (14) herstellen, während das andere Ende der Wicklung mit dem einen Endanschluß (14) über eine Diode (D1) verbunden ist, die so gepolt ist, daß sie den Strom leitet, wenn der Schalter (Q2) geschlossen ist.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Endanschluß (14) der eine Endanschluß einer elektrischen Stromversorgungsquelle ist, während der andere Endanschluß (13) mit dem anderen Ende der Wicklung (11) über einen weiteren Schalter (Q1) verbunden werden kann, wobei der ersterwähnte Schalter (Q2) und der weitere Schalter (Q1) geschlossen werden, um die Wicklung zu erregen, und wobei eine weitere Diode (D2) zwischen dem einen Ende der Wicklung (11) und dem anderen Endanschluß (13) der Stromversorgungsquelle angeschlossen ist.