DE19854305A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Ansteuerung eines elektromagnetischen Verbrauchers - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur Ansteuerung eines elektromagnetischen VerbrauchersInfo
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Abstract
Es werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ansteuerung eines elektromagnetischen Verbrauchers, der ein bewegliches Element umfaßt, insbesondere eines Magnetventils zur Steuerung der Kraftstoffzumessung in eine Brennkraftmaschine, beschrieben. Innerhalb eines Zeitfensters wird ein Schaltzeitpunkt ermittelt, bei dem das bewegliche Element eine bestimmte Lage erreicht. Die Zeitdauer des Zeitfensters ist derart vorgebbar, daß der Strom, der während des Zeitfensters durch den Verbraucher fließt, einen Schwellwert nicht übersteigt.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung
zur Ansteuerung eines elektromagnetischen Verbrauchers
gemäß den Oberbegriffen der unabhängigen Ansprüche.
Ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ansteuerung eines
elektromagnetischen Verbrauchers sind aus der DE-OS 44 20 282
bekannt. Dort wird eine Vorrichtung zur
Ansteuerung eines Verbrauchers beschrieben, der ein
bewegliches Element umfaßt. Bei dem Verbraucher handelt es
sich um ein Magnetventil zur Ansteuerung der
Kraftstoffzumessung in eine Brennkraftmaschine. Innerhalb
eines Zeitfensters wird ein Schaltzeitpunkt erkannt, bei
dem das bewegliche Element eine bestimmte Lage erreicht.
Dies erfolgt durch die Auswertung des zeitlichen Verlaufs
einer Größe, die den Strom, der durch den Verbraucher
fließt, entspricht. Während des Zeitfensters, in dem der
Strom ausgewertet wird, ist vorgesehen, daß die Spannung,
die an dem Verbraucher anliegt, auf einen konstanten Wert
geregelt oder gesteuert wird.
In der Kaltstartphase sind die Zuleitungen zu dem
Verbraucher niederohmig, so daß die Ströme bei konstanter
Spannung ein höheres Niveau erreichen, als im normalen
Betrieb. Ist eine Stromüberwachung vorgesehen, die ab einem
bestimmten Schwellenwert des Stromes die Endstufe
abschaltet, so kann dies dazu führen, daß die Endstufe von
der Stromüberwachung abgeschaltet wird.
Dies ist insbesondere dann problematisch, wenn während des
Zeitfensters in dem die Schaltzeitpunkt erkannt wird, der
Verbraucher mit der Versorgungsspannung verbunden ist.
Abhängig von der Dauer des Zeitfensters steigt der Strom,
der durch den Verbraucher fließt, auf unterschiedlich hohe
Werte an.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem
Verfahren und einer Vorrichtung zur Ansteuerung eines
elektromagnetischen Verbrauchers der eingangs genannten Art
die Dauer des Zeitfensters, innerhalb dem die
Schaltzeitpunkt erfaßt wird, geeignet vorzugeben. Das
Zeitfenster soll ausreichend groß sein, damit der
Schaltzeitpunkt erfaßt werden kann. Andererseits soll das
Zeitfenster so klein sein, so daß es nicht zu einem
Stromanstieg auf unzulässige Werte und damit zu einer
Abschaltung der Endstufe kommt.
Durch die erfindungsgemäße Vorgehensweise werden
Stromabschaltungen der Endstufe während der Erfassung des
Schaltzeitpunkts vermieden. Das Zeitfenster, innerhalb dem
der Schaltzeitpunkt erfaßt wird, wird derart vorgegeben,
daß zum einen eine Erfassung des Schaltzeitpunkts möglich
ist und zum anderen der Strom nicht auf unzulässig hohe
Werte ansteigt.
Vorteilhafte und zweckmäßige Ausgestaltungen und
Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen
gekennzeichnet.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung
dargestellten Ausführungsformen erläutert. Es zeigen Fig. 1
eine schematische Darstellung der Endstufe, Fig. 2
verschiedene über der Zeit aufgetragene Signale und Fig. 3
ein Flußdiagramm zur Verdeutlichung der erfindungsgemäßen
Vorgehensweise.
Nachfolgend wird die Erfindung am Beispiel eines
Verbrauchers beschrieben. Bei dem Verbraucher handelt es
sich insbesondere um eine Magnetventil zur Steuerung der
Kraftstoffzumessung in eine Brennkraftmaschine. Der
Verbraucher umfaßt ein bewegliches Element, das bei einem
Magnetventil üblicherweise als Ventilnadel bezeichnet ist.
In Fig. 1 ist die erfindungsgemäße Vorrichtung anhand
eines Blockdiagrammes dargestellt. Ein Verbraucher 100 ist
mit einem ersten Anschluß mit einer Versorgungsspannung
Ubat verbunden, der zweite Anschluß des Verbrauchers 100
steht mit dem ersten Anschluß eines Schaltmittels 110 in
Verbindung. Der zweite Anschluß des Schaltmittels 110 steht
mit dem ersten Anschluß eines Strommeßmittels 120 in
Verbindung. Der zweite Anschluß des Strommeßmittels steht
mit Masse in Kontakt.
Die Anschlüsse des Verbrauchers 100 und die Anschlüsse des
Strommeßmittels 120 beaufschlagen eine Steuereinheit 130
mit Signalen, die wiederum das Schaltmittel 110 mit einem
Ansteuersignal A beaufschlagt.
In der dargestellten Ausführungsform ist der Verbraucher
100, das Schaltmittel 110 und das Strommeßmittel 120 in
dieser Reihenfolge in Reihe geschaltet. Diese Reihenfolge
ist nur beispielhaft gewählt. Die drei Elemente können auch
in anderer Reihenfolge angeordnet sein. So kann das
Schaltmittel auch zwischen der Versorgungsspannung und dem
Verbraucher angeordnet sein. Desweiteren kann das
Strommeßmittel 120 zwischen dem Schaltmittel 110 und dem
Verbraucher 100 bzw. zwischen dem Verbraucher 100 und der
Versorgungsspannung angeordnet sein. Desweiteren ist es
möglich, daß weitere Schaltmittel, insbesondere ein
zwischen dem Verbraucher 100 und der Versorgungsspannung,
vorgesehen sind.
Das Schaltmittel 110 ist vorzugsweise als Transistor,
insbesondere als Feldeffekttransistor, realisiert. Das
Strommeßmittel 120 ist vorzugsweise als ohmscher Widerstand
ausgebildet. Bei dem Verbraucher 100 handelt es sich
vorzugsweise um die Spule eines Magnetventils, das zur
Zumessung von Kraftstoff eingesetzt wird.
In der Teilfigur 2a ist der Strom I, der durch den
Verbraucher 100 fließt, und vorzugsweise durch das
Strommeßmittel 120 erfaßt wird, über der Zeit aufgetragen.
In der Fig. 2a ist eine Zumessung bzw. ein
Einspritzvorgang dargestellt. Zum Zeitpunkt t1 beginnt die
Ansteuerung des Verbrauchers 100.
Zu diesem Zeitpunkt t1 steigt der Strom I steil an. Zum
Zeitpunkt t2 wird ein erster Wert S1 erreicht. Zu diesem
Zeitpunkt öffnet das Schaltmittel. Fällt der Strom um einen
bestimmten Wert ab, so schließt das Schaltmittel 110 und
der Strom steigt wieder auf den Wert S1 an. Der Wert S1
wird auch als Anzugsstrom bezeichnet.
Der Zeitraum zwischen dem Zeitpunkt t1 und dem Zeitpunkt t2
wird als freier Stromhochlauf bezeichnet. An diesen
schließt sich die Regelung auf den Anzugsstrom an.
Zum Zeitpunkt t3 beginnt ein Zeitfenster innerhalb dem das
Schaltmittel 110 sich ständig in seinem geschlossenen
Zustand befindet. Dies hat zur Folge, daß der Strom
ansteigt. Zum Zeitpunkt tBIP erreicht das bewegliche
Element aufgrund der Magnetkraft seine neue Endlage. Dies
hat eine Änderung der Induktivität des Verbrauchers zur
Folge. Dies bewirkt einen veränderten Stromanstieg. Zum
Zeitpunkt t4 endet das Zeitfenster.
Ab dem Zeitpunkt t4 wird auf einen zweiten Wert S2 für den
Strom geregelt. Dieser Wert wird auch als Haltestrom
bezeichnet. Die Ansteuerung des Verbrauchers endet zum
Zeitpunkt t5, bei dem das Schaltmittel 110 geöffnet wird
und der Strom bis zum Zeitpunkt t6 auf 0 abfällt.
Der Stromverlauf ist nur schematisch dargestellt und kann
bei anderen Typen von Magnetventilen oder anderen
Ansteuerverfahren auch andere Verläufe annehmen.
Insbesondere das Verhalten während des Erreichens der neuen
Endlage zum Zeitpunkt tBIP kann unterschiedlich sein.
Wesentlich ist, daß zum Schaltzeitpunkt tBIP der
Stromverlauf einen Knick und/oder eine Unstetigkeit
aufweist. Üblicherweise wird dieser Knick durch eine
Stromauswertung erkannt.
Problematisch ist nun, daß während des Zeitraumes t3 bis t4
das Schaltmittel 110 ständig geschlossen ist. Bei einem
kleinen ohmschen Widerstand des Verbrauchers 100 steigt der
Strom daher in diesem Zeitraum sehr stark an. Dies kann
dazu führen, daß ein höchstzulässiger Stromwert
überschritten wird, und die Endstufe abschaltet, d. h. das
Schaltmittel 110 dauerhaft geöffnet wird.
Die Zeitpunkte t3 und t4 definieren ein Zeitfenster
innerhalb dem der Schaltzeitpunkt erfaßt wird. Dabei ist
vorgesehen, daß innerhalb dem Zeitfenster das Schaltmittel
110 sich in seinem geschlossenen Zustand befindet. Durch
Auswertung des Stromverlaufs innerhalb des Zeitfensters
wird der Schaltzeitpunkt tBIP erkannt. Während des
Zeitfensters, das durch die Zeitpunkte t3 und t4 definiert
ist, wird der Verbraucher 100 mit der Versorgungsspannung
Ubat beaufschlagt und der zeitliche Verlauf des Stroms zur
Ermittlung der Schaltzeit ausgewertet. Dadurch, daß der
Verbraucher im Zeitfenster mit Versorgungsspannung
beaufschlagt wird, vereinfacht sich die Ansteuerung im
Zeitfenster wesentlich, eine Spannungsregelung ist nicht
erforderlich.
Die Grenzen für das Zeitfenster t3 und t4 werden
vorzugsweise ausgehend von dem Schaltzeitpunkt tBIP der
vorhergehenden Ansteuerung und der Breite B des
Zeitfensters vorgegeben. Dabei erfolgt die Berechnung
vorzugsweise gemäß der Formel.
t3 = TBIP - B/2
t4 = TBIP + B/2
t4 = TBIP + B/2
Die Breite B des Zeitfensters wird dabei, wie in Fig. 3
beschrieben, vorgegeben.
Erfindungsgemäß wird durch eine Vorgabe des Zeitfensters
d. h. des Zeitabstandes zwischen den Zeitpunkten t3 und t4
der Stromanstieg während des Zeitfensters begrenzt. Dies
erfolgt insbesondere beim Start der Brennkraftmaschine.
In Teilfigur 2b ist der zeitliche Verlauf der Dauer des
Zeitfensters mit einer durchgezogenen Linie aufgetragen.
Der Höchstwert IB des Stromes I, der kurz vor dem Zeitpunkt
t4 erfaßt wird, ist mit einer gestrichelten Linie
aufgetragen. Desweiteren ist der Schwellwert SW mit einer
Doppellinie aufgetragen. Es sind die Verhältnisse im
normalen ungestörten Betrieb dargestellt.
Zum Zeitpunkt 0 d. h. beim Start der Brennkraftmaschine wird
ein minimaler Wert BMIN für die Dauer des Zeitfensters d. h.
im Abstand zwischen t3 und t4 vorgegeben. Der Höchstwert IB
des Stromes liegt deutlich unterhalb des Schwellwertes SW.
Dies hat zur Folge, daß bei der nächsten Einspritzung ein
größerer Wert für das Zeitfenster vorgegeben wird. Dies
bedeutet, die Dauer B des Zeitfensters steigt über der Zeit
mehrere Stufen an, bis ein Maximalwert BMAX erreicht ist.
Der Wert BMIN ist so gewählt, daß auch bei ungünstigen
Bedingungen der Maximalstrom IB nicht größer als der
Schwellwert SW ist.
Gleichzeitig mit dem Anstieg der Dauer B des Zeitfenster
steigt auch der Höchstwert IB des Stroms an. Der Höchstwert
erreicht aber nicht den Schwellwert SW. Der Schwellwert SW
ist so gewählt, daß er geringfügig kleiner ist als der
höchstzulässige Stromwert, bei dem die Stromüberwachung
anspricht.
Der Fig. 2b ist ferner zu entnehmen, daß der Schwellwert
SW nicht konstant ist, sondern abhängig von der
Batteriespannung Ubat, mit dem der Verbraucher beaufschlagt
wird, vorgegeben wird. Wie in der Fig. 2b zu erkennen ist,
steigt dieser Wert während des Startvorganges langsam an.
In Fig. 3 ist die erfindungsgemäße Vorgehensweise anhand
eines Flußdiagrammes erläutert. Vorzugsweise wird die
erfindungsgemäße Vorgehensweise nur einmal nach dem Start
der Brennkraftmaschine durchgeführt. Dies bedeutet, nach
dem Start der Brennkraftmaschine beginnt das Programm in
Schritt 300.
Im sich anschließenden Schritt 310 wird der Wert B für das
Zeitfenster auf den Minimalwert BMIN gesetzt. Die sich
anschließende Abfrage 320 überprüft, ob der Höchstwert des
Stromes IB größer als der Schwellwert SW ist. Ist dies
nicht der Fall, d. h. der Höchstwert IB des Stromes ist
kleiner als der Schwellwert SW, so wird im Schritt 330 das
Zeitfenster B um den Wert X vergrößert.
Der Höchstwert IB des Stromes entspricht dem Stromwert, der
zum Zeitpunkt t4 vorliegt. Kann dieser meßtechnisch nicht
oder nur schwer erfaßt werden, so kann auch ein Stromwert
unmittelbar vor der Zeitpunkt t4 als Höchstwert IB
verwendet werden. Der Höchstwert IB des Stroms entspricht
dem größten Stromwert, der im Zeitfenster gemessen wird.
Der Höchstwert IB des Stromes I wird vorzugsweise
unmittelbar vor dem Ende des Zeitfensters (t4) erfaßt.
Die sich anschließende Abfrage 340 überprüft, ob die Breite
B des Zeitfensters größer als der Maximalwert BMAX ist. Ist
dies der Fall, so endet das Programm in Schritt 350.
Ist dies nicht der Fall, erfolgt erneut die Abfrage 320. Im
normalen Betrieb werden die Programmschritte 320, 330 und
340 mehrmals durchlaufen, bis die Breite B des Zeitfensters
den Maximalwert BMAX erreicht hat. Ist dies der Fall endet
das Verfahren.
Erkennt die Abfrage 320, daß der Höchstwert IB des Stromes
größer als der Schwellwert SW ist, so wird in Schritt 360
die Breite B des Fensters um den Wert Y verringert. Die
anschließende Abfrage 370 überprüft, ob die Breite B
kleiner oder gleich als der Minimalwert BMIN ist. Ist dies
nicht der Fall, so erfolgt erneut die Abfrage 320. Ist dies
der Fall, so wird unter Schritt 380 die Breite B auf den
Minimalwert BMIN gesetzt, und die Abfrage 320 erfolgt
erneut.
Dies bedeutet, ist der Höchstwert des Stromes IB größer als
der Schwellwert SW, so wird die Breite des Fensters B um
den Wert Y verringert, bis der Höchstwert IB des Stromes
kleiner als der Schwellwert ist. Vorzugsweise ist
vorgesehen, daß der untere Wert BMIN nicht unterschritten
wird.
Erfindungsgemäß wird ausgehend von einem Startwert (BMIN)
die Zeitdauer des Zeitfensters vergrößert, wenn der Strom
kleiner als der Schwellwert ist. Die Zeitdauer des
Zeitfensters wird vergrößert, bis ein Maximalwert (BMAX)
für die Zeitdauer erreicht ist. Die Zeitdauer des
Zeitfensters wird verkleinert, wenn der Strom größer als
der Schwellwert ist.
Claims (7)
1. Verfahren zur Ansteuerung eines elektromagnetischen
Verbrauchers, der ein bewegliches Element umfaßt,
insbesondere eines Magnetventils zur Steuerung der
Kraftstoffzumessung in eine Brennkraftmaschine, wobei
innerhalb eines Zeitfensters ein Schaltzeitpunkt
ermittelt wird, bei dem das bewegliche Element eine
bestimmte Lage erreicht, dadurch gekennzeichnet, daß die
Zeitdauer des Zeitfensters derart vorgebbar ist, daß der
Strom, der während des Zeitfensters durch den
Verbraucher fließt einen Schwellwert nicht übersteigt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
ausgehend von einem Startwert (BMIN) die Zeitdauer des
Zeitfensters vergrößert wird, wenn der Strom kleiner als
der Schwellwert ist.
3. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, die Zeitdauer des Zeitfensters
verkleinert wird, wenn der Strom größer als der
Schwellwert ist.
4. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Zeitdauer des Zeitfensters
vergrößert wird, bis ein Maximalwert (BMAX) für die
Zeitdauer erreicht ist.
5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, während der Zeitdauer der Verbraucher
mit einer Versorgungsspannung beaufschlagt wird und der
zeitliche Verlauf des Stroms zur Ermittlung einer
Schaltzeit ausgewertet wird.
6. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß der Strom unmittelbar vor Ende des
Zeitfensters erfaßt wird.
7. Vorrichtung zur Ansteuerung eines elektromagnetischen
Verbrauchers, der ein bewegliches Element umfaßt,
insbesondere eines Magnetventils zur Steuerung der
Kraftstoffzumessung in eine Brennkraftmaschine, mit
Mitteln, die innerhalb eines Zeitfensters ein
Schaltzeitpunkt ermitteln, bei dem das bewegliche
Element eine bestimmte Lage erreicht, dadurch
gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, die die
Zeitdauer des Zeitfensters derart vorgeben, daß der
Strom, der während des Zeitfensters durch den
Verbraucher fließt einen Schwellwert nicht übersteigt.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |