EP1132603A2 - Schaltungsanordnung zur Ansteuerung wenigstens eines elektromagnetischen Verbrauchers - Google Patents

Schaltungsanordnung zur Ansteuerung wenigstens eines elektromagnetischen Verbrauchers Download PDF

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EP1132603A2 EP00125641A EP00125641A EP1132603A2 EP 1132603 A2 EP1132603 A2 EP 1132603A2 EP 00125641 A EP00125641 A EP 00125641A EP 00125641 A EP00125641 A EP 00125641A EP 1132603 A2 EP1132603 A2 EP 1132603A2
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switching means
circuit arrangement
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control
electromagnetic
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Thomas Kroker
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/20—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils

Definitions

  • the invention relates to a circuit arrangement for Control of at least one electromagnetic consumer, especially a solenoid valve for Control of the fuel metering of an internal combustion engine, with those in the preamble of claim 1 mentioned features.
  • Circuit arrangements of the generic type are known. These are in engine control units of motor vehicles integrated.
  • the circuit arrangement includes a power amplifier, by means of which at least one electromagnetic consumer with a supply voltage source is connectable.
  • at least one electromagnetic consumer for example for the solenoid valves for control mentioned here the fuel metering of an internal combustion engine, exact control is urgently required.
  • the solenoid valves are activated in the Amount of fuel added directly to the combustion process influenced.
  • the circuit arrangement according to the in Features mentioned claim 1 has the advantage that the final stage to control the at least an electromagnetic consumer in the event of a ECU resets are securely locked. Thereby, that a control connection of each low-side switching device can be controlled by a third switching means, via which locks the low-side switching means Application of a reset signal from the control unit on Control connection of the third switching means takes place, it is ensured in a simple manner that when concerns arise of a control unit reset, the lowside switching means is safely switched off. This prevents that in the event of a reset an irregular current flow about the at least one electromagnetic Consumer can take place. Especially if the electromagnetic consumer a solenoid valve for Control of the fuel metering of an internal combustion engine is irregular fuel injections and thus uncontrolled modes of operation the internal combustion engine avoided.
  • the invention is based on an embodiment the associated drawing, which the invention Circuit arrangement shows, explained in more detail.
  • the figure shows a circuit arrangement 10 of an output stage for driving electromagnetic consumers 12, 14 and 16.
  • the electromagnetic consumers 12, 14 and 16 are magnetic injection valves of a fuel injection system for an internal combustion engine. According to the example shown, it is therefore a 3-cylinder internal combustion engine.
  • a magnetic injection valve 12, 14, 16 is assigned to each of the cylinders. If the number of cylinders of the internal combustion engine differs, fewer or more electromagnetic consumers 12, 14 or 16 are provided accordingly.
  • the electromagnetic consumers 12, 14, 16 are connected via a first switching means 18 to a voltage source 20, usually the motor vehicle battery in motor vehicles.
  • a diode 20 is connected between the switching means 18 and the electromagnetic consumers 12, 14, 16, the anode of which is connected to the switching means 18. Furthermore, there is a current measuring resistor R 1 in series with the switching means 18.
  • Connections designated by 22 in the circuit arrangement 10 lead to a motor control device for controlling the electromagnetic consumers 12, 14, 16, which is not explained in more detail in the context of the present description.
  • This control is generally known, so that it is not dealt with in more detail in the context of the present invention.
  • the switching means 18, the diode 20 and the resistor R 1 form the so-called high-side switching side for the electromagnetic consumers 12, 14 and 16.
  • the second connection of the electromagnetic consumers 12, 14 and 16 is each connected to a second switching means 24.
  • the switching means 24 are connected to the voltage source 20 via a current measuring resistor R 2 .
  • Each of the electromagnetic consumers 12, 14 and 16 is also assigned a diode 26, the anodes of which are connected to the electromagnetic consumers 12, 14 and 16, respectively.
  • the cathodes of the diodes 26 are connected on the one hand to a capacitance C 1 and on the other hand to a further switching means 28.
  • the capacitance C 1 is also connected to the resistor R 2 .
  • the switching means 28 is connected to the first connections of the electromagnetic consumers 12, 14 and 16 via a further diode 30.
  • the second switching means 24 form the lowside switching side the circuit arrangement 10.
  • the further Switching means 28 is a so-called booster switching means.
  • the switching means 18, 24 and 28 are preferably as Field effect transistors designed.
  • the first connections of the electromagnetic consumers 12, 14 and 16 are via another diode 32 connected to the voltage source 20, the Voltage source 20 here with the anode of diode 32 connected is.
  • the diode 32 serves as a freewheeling diode.
  • the circuit arrangement 10 further includes third Switching means 34, shown schematically as a switching means array 35 are shown.
  • the Switching device array comprises, for example, seven Switching means 34. Of these seven switching means 34 there are six switching means 34 for switching each of a second switching means 22 are available. To that extent can a circuit arrangement via the switching means array 35 10 for up to six electromagnetic Consumers, for example in a 6-cylinder internal combustion engine, to be served.
  • a seventh Switching means 34 'of the switching means array 35 is inverting switched.
  • the switching means array 35 is connected to an input terminal 36 via a resistor R 4 .
  • the input terminal 36 is also connected to a resistor R 5 , which on the other hand is at a potential VDD.
  • Another resistor R 6, which is connected to ground, is connected in parallel with resistor R 4 .
  • the switching means array 35 is connected to a voltage potential VCC via a resistor R 3 .
  • the resistor R 3 is also connected to the collector of the inverting switching means 34 '.
  • An emitter terminal E of the switching means array 35 is grounded.
  • the switching means 34 of the switching means array 35 are designed as npn transistors.
  • connection 36 is with a reset output of the Engine control unit connected. At connection 36 there is a signal in the control unit's reset case the voltage level "LOW” and otherwise a voltage level "HIGH” on.
  • the base connections of the switching means 34 are pulled to the potential VCC via the resistor R 3 , so that they switch on. Since the emitter connection of the switching means 34 is at ground, when the switching means 34 are switched on, the control connections (gate connections) of the second switching means 24 are also pulled to ground, so that in this case they are safely switched off, that is to say locked. Via the resistors R 4 and R 6 , which are connected as voltage switches, the voltage level is adjusted when the voltage signal “LOW” is present at the input connection 36, which may be 1.5 V, for example, so that the inverting switching means 34 when the low signal is present 'is safely switched off.
  • the arrangement of the third switching means 34 thus a simple reset of the entire power amplifier reached with the circuit arrangement 10.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Ansteuerung wenigstens eines elektromagnetischen Verbrauchers, insbesondere eines Magnetventiles zur Steuerung der Kraftstoffzumessung einer Verbrennungskraftmaschine, mit einer von einem Steuergerät ansteuerbaren Endstufe, die ein erstes Schaltmittel (Highside-Schaltmittel) aufweist und für jeden elektromagnetischen Verbraucher ein zweites Schaltmittel (Lowside-Schaltmittel) aufweist, wobei der wenigstens eine elektromagnetische Verbraucher in einem Strompfad zwischen dem ersten und jeweils einem zweiten Schaltmittel geschaltet ist
Es ist vorgesehen, dass der Steueranschluss jedes zweiten Schaltmittels (24) durch ein drittes Schaltmittel (34) ansteuerbar ist, über das eine Verriegelung der zweiten Schaltmittel (24) bei Anliegen eines Reset-Signales des Steuergerätes am Steueranschluss des dritten Schaltmittels (34) erfolgt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Ansteuerung wenigstens eines elektromagnetischen Verbrauchers, insbesondere eines Magnetventiles zur Steuerung der Kraftstoffzumessung einer Verbrennungskraftmaschine, mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Merkmalen.
Stand der Technik
Schaltungsanordnungen der gattungsgemäßen Art sind bekannt. Diese sind in Motorsteuergeräten von Kraftfahrzeugen integriert. Die Schaltungsanordnung umfasst eine Endstufe, mittels der wenigstens ein elektromagnetischer Verbraucher mit einer Versorgungsspannungsquelle verbindbar ist. Für bestimmte elektromagnetische Verbraucher, beispielsweise für die hier angesprochenen Magnetventile zur Steuerung der Kraftstoffzumessung einer Verbrennungskraftmaschine, ist eine exakte Ansteuerung dringend geboten. Über die Ansteuerung der Magnetventile wird die im Verbrennungsprozess zugegebene Kraftstoffmenge direkt beeinflusst.
Bekannt ist, die elektromagnetischen Verbraucher über ein Highside-Schaltmittel einerseits und ein Lowside-Schaltmittel andererseits mit der Versorgungsspannung beziehungsweise mit Masse zu verbinden. Die Highside- und Lowside-Schaltmittel sind üblicherweise als Feldeffekt-Transistoren ausgebildet. Durch die Komplexität der integrierten Schaltungen innerhalb des Motorsteuergerätes sind zum Betreiben einzelner Schaltungsbestandteile unterschiedliche Spannungspotentiale notwendig. Die für die Ansteuerung der elektromagnetischen Verbraucher eingesetzte Endstufe ist hierbei mit einem Spannungssignal in einer bestimmten Höhe anzusteuern. Weicht das Spannungspotential von dem vorgegebenen Spannungspotential ab, kann es zu Fehlfunktionen und damit zu einer fehlerhaften Kraftstoffzumessung kommen. Aus diesem Grunde ist erforderlich, die Endstufe durch ein Reset-Signal bei Auftreten eines fehlerhaften Spannungspotentials zu verriegeln.
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen bietet den Vorteil, dass die Endstufe zur Ansteuerung des wenigstens einen elektromagnetischen Verbrauchers im Falle eines Steuergeräte-Resets sicher verriegelt ist. Dadurch, dass ein Steueranschluss jedes Lowside-Schaltmittels durch ein drittes Schaltmittel ansteuerbar ist, über das eine Verriegelung des Lowside-Schaltmittels bei Anliegen eines Reset-Signales des Steuergerätes am Steueranschluss des dritten Schaltmittels erfolgt, wird in einfacher Weise sichergestellt, dass bei Anliegen eines Steuergeräte-Resets das Lowside-Schaltmittel sicher ausgeschaltet ist. Hierdurch wird verhindert, dass im Reset-Fall ein irregulärer Stromfluss über den wenigstens einen elektromagnetischen Verbraucher erfolgen kann. Insbesondere, wenn der elektromagnetische Verbraucher ein Magnetventil zur Steuerung der Kraftstoffzumessung einer Verbrennungskraftmaschine ist, werden irreguläre Kraftstoffeinspritzungen und damit unkontrollierte Betriebsweisen der Verbrennungskraftmaschine vermieden.
Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.
Zeichnung
Die Erfindung wird in einem Ausführungsbeispiel anhand der zugehörigen Zeichnung, die die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zeigt, näher erläutert.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Die Figur zeigt eine Schaltungsanordnung 10 einer Endstufe zum Ansteuern elektromagnetischer Verbraucher 12, 14 und 16. Die elektromagnetischen Verbraucher 12, 14 und 16 sind Magneteinspritzventile eines Kraftstoffeinspritzsystems für eine Verbrennungskraftmaschine. Gemäß dem gezeigten Beispiel handelt es sich demnach um eine 3-Zylinder-Verbrennungskraftmaschine. Jedem der Zylinder ist ein Magneteinspritzventil 12, 14, 16 zugeordnet. Bei einer abweichenden Anzahl von Zylindern der Verbrennungskraftmaschine sind entsprechend weniger oder mehr elektromagnetische Verbraucher 12, 14 oder 16 vorgesehen. Die elektromagnetischen Verbraucher 12, 14, 16 sind über ein erstes Schaltmittel 18 mit einer Spannungsquelle 20, in Kraftfahrzeugen in der Regel die Kraftfahrzeugbatterie, verbunden. Zwischen Schaltmittel 18 und den elektromagnetischen Verbrauchern 12, 14, 16 ist eine Diode 20 geschaltet, deren Anode mit dem Schaltmittel 18 verbunden ist. Ferner liegt in Reihe mit dem Schaltmittel 18 ein Strommess-Widerstand R1. In der Schaltungsanordnung 10 mit 22 bezeichnete Anschlüsse führen zu einem im Rahmen der vorliegenden Beschreibung nicht näher erläuterten Motorsteuergerät zur Ansteuerung der elektromagnetischen Verbraucher 12, 14, 16. Diese Ansteuerung ist allgemein bekannt, so dass hierauf im Rahmen der vorliegenden Erfindung nicht näher eingegangen wird.
Das Schaltmittel 18, die Diode 20 und der Widerstand R1 bilden die sogenannte Highside-Schaltseite für die elektromagnetischen Verbraucher 12, 14 und 16.
Der zweite Anschluss der elektromagnetischen Verbraucher 12, 14 und 16 ist jeweils mit einem zweiten Schaltmittel 24 verbunden. Die Schaltmittel 24 sind über einen Strommess-Widerstand R2 mit der Spannungsquelle 20 verbunden. Jedem der elektromagnetischen Verbraucher 12, 14 und 16 ist ferner eine Diode 26 zugeordnet, deren Anoden jeweils mit den elektromagnetischen Verbrauchern 12, 14 und 16 verbunden sind. Die Kathoden der Dioden 26 sind einerseits mit einer Kapazität C1 und andererseits mit einem weiteren Schaltmittel 28 verbunden. Die Kapazität C1 ist ferner mit dem Widerstand R2 verbunden. Das Schaltmittel 28 ist über eine weitere Diode 30 mit den ersten Anschlüssen der elektromagnetischen Verbraucher 12, 14 und 16 verbunden.
Die zweiten Schaltmittel 24 bilden die Lowside-Schaltseite der Schaltungsanordnung 10. Das weitere Schaltmittel 28 ist ein sogenanntes Booster-Schaltmittel.
Die Schaltmittel 18, 24 und 28 sind vorzugsweise als Feldeffekt-Transistoren ausgelegt.
Die ersten Anschlüsse der elektromagnetischen Verbraucher 12, 14 und 16 sind über eine weitere Diode 32 mit der Spannungsquelle 20 verbunden, wobei die Spannungsquelle 20 hier mit der Anode der Diode 32 verbunden ist. Die Diode 32 dient als Freilauf-Diode.
Die Schaltungsanordnung 10 umfasst ferner dritte Schaltmittel 34, die schematisch als ein Schaltmittel-Array 35 dargestellt sind. Hierbei ist jeder Steueranschluss (Gate) des zweiten Schaltmittels 22 mit einem dritten Schaltmittel 34 verbunden. Das Schaltmittel-Array umfasst beispielsweise sieben Schaltmittel 34. Von diesen sieben Schaltmitteln 34 stehen sechs Schaltmittel 34 zum Schalten jeweils eines zweiten Schaltmittels 22 zur Verfügung. Insofern kann über das Schaltmittel-Array 35 eine Schaltungsanordnung 10 für bis zu sechs elektromagnetische Verbraucher, beispielsweise bei einer 6-Zylinder-Verbrennungskraftmaschine, bedient werden. Ein siebentes Schaltmittel 34' des Schaltmittel-Arrays 35 ist invertierend geschaltet.
Das Schaltmittel-Array 35 ist über einen Widerstand R4 mit einem Eingangsanschluss 36 verbunden. Der Eingangsanschluss 36 ist ferner mit einem Widerstand R5 verbunden, der andererseits an einem Potential VDD liegt. Dem Widerstand R4 ist ein weiterer Widerstand R6 parallel geschaltet, der an Masse liegt. Ferner ist das Schaltmittel-Array 35 über einen Widerstand R3 mit einem Spannungspotential VCC verbunden. Der Widerstand R3 ist ferner mit dem Kollektor des invertierenden Schaltmittels 34' verbunden. Ein Emitteranschluss E des Schaltmittel-Arrays 35 liegt an Masse. Die Schaltmittel 34 des Schaltmittel-Arrays 35 sind als npn-Transistoren ausgebildet.
Der Anschluss 36 ist mit einem Reset-Ausgang des Motorsteuergerätes verbunden. An dem Anschluss 36 liegt im Reset-Fall des Steuergerätes ein Signal mit dem Spannungspegel "LOW" und anderenfalls ein Spannungspegel "HIGH" an.
Liegt das Spannungssignal "HIGH" an, ist das invertierende Schaltmittel 34' eingeschaltet, während die übrigen Schaltmittel 34 ausgeschaltet sind. Ändert sich der Spannungspegel am Eingangsanschluss 36 auf "LOW" - im Reset-Fall des Motorsteuergerätes - wird das invertierende Schaltmittel 34' ausgeschaltet.
Hierdurch werden über den Widerstand R3 die Basisanschlüsse der Schaltmittel 34 auf das Potential VCC gezogen, so dass diese einschalten. Da der Emitteranschluss der Schaltmittel 34 auf Masse liegt, werden bei eingeschalteten Schaltmitteln 34 die Steueranschlüsse (Gateanschlüsse) der zweiten Schaltmittel 24 ebenfalls auf Masse gezogen, so dass diese in diesem Fall sicher ausgeschalten, das heißt verriegelt, sind. Über die Widerstände R4 und R6, die als Spannungsschalter geschaltet sind, wird bei anliegendem Spannungssignal "LOW" am Eingangsanschluss 36, der beispielsweise 1,5 V betragen kann, der Spannungspegel angepasst, so dass bei anliegendem Low-Signal das invertierende Schaltmittel 34' sicher ausgeschaltet ist.
Durch die Anordnung der dritten Schaltmittel 34 wird somit in einfacher Weise ein Reset der gesamten Endstufe mit der Schaltungsanordnung 10 erreicht.

Claims (9)

  1. Schaltungsanordnung zur Ansteuerung wenigstens eines elektromagnetischen Verbrauchers, insbesondere eines Magnetventiles zur Steuerung der Kraftstoffzumessung einer Verbrennungskraftmaschine, mit einer von einem Steuergerät ansteuerbaren Endstufe, die ein erstes Schaltmittel (Highside-Schaltmittel) aufweist und für jeden elektromagnetischen Verbraucher ein zweites Schaltmittel (Lowside-Schaltmittel) aufweist, wobei der wenigstens eine elektromagnetische Verbraucher in einem Strompfad zwischen dem ersten und jeweils einem zweiten Schaltmittel geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Steueranschluss jedes zweiten Schaltmittels (24) durch ein drittes Schaltmittel (34) ansteuerbar ist, über das eine Verriegelung der zweiten Schaltmittel (24) bei Anliegen eines Reset-Signales des Steuergerätes am Steueranschluss des dritten Schaltmittels (34) erfolgt.
  2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltmittel (34) in einem Schaltmittel-Array (35) verschaltet sind.
  3. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltmittel-Array (35) sieben Schaltmittel (34, 34') umfasst.
  4. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schaltmittel (34') als invertierendes Schaltmittel geschaltet ist.
  5. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltmittel (34) als npn-Transistoren ausgebildet sind.
  6. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Anschluss (36), an den ein Reset-Signal des Steuergerätes legbar ist, mit den Steueranschlüssen (Basis) der Schaltmittel (34, 34') verbunden ist.
  7. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Anschluss (36) und den Steueranschlüssen der Schaltmittel (34, 34') eine Spannungsteilerschaltung der Widerstände (R4, R6) geschaltet ist.
  8. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steueranschlüsse der Schaltmittel (34, 34') über einen Widerstand (R3) mit einem Spannungspotential (VCC) verbunden sind.
  9. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und die zweiten Schaltmittel (18, 24) Feldeffekt-Transistoren sind.
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