DE4140043A1

DE4140043A1 - System zur ansteuerung eines induktiven verbrauchers

Info

Publication number: DE4140043A1
Application number: DE4140043A
Authority: DE
Inventors: Norbert Dipl.-Ing. 7146 Tamm De Mueller; Juergen 7257 Ditzingen De Wietelmann; Thomas Dipl.-Ing. Rueping (Fh), 7318 Lenningen, De; Wolfgang Dipl.-Ing. 7141 Schwieberdingen De Duehlmeyer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1991-12-05
Filing date: 1991-12-05
Publication date: 1993-06-09
Also published as: JP3410124B2; JPH05222993A; FR2684795A1; US5383086A; FR2684795B1

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein System zur Ansteuerung eines induktiven Verbrauchers gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine solche System zur Ansteuerung eines induktiven Verbrauchers ist aus der DE-OS 28 05 876 bekannt. Das dort beschriebene System wird zur Beeinflussung der Leistungsabgabe von Kraftfahrzeugen einge setzt. So werden insbesondere bei Diesel-Brennkraftmaschinen induk tive Verbraucher dazu eingesetzt, die Regelstange bzw. entsprechende Bauelemente zu positionieren. Es ist aber auch vorstellbar, daß die induktiven Verbraucher zur Positionierung der Drosselklappe bei fremdgezündeten Brennkraftmaschinen eingesetzt werden.

Bei solchen Systemen steht ein induktiver Verbraucher über ein Schaltmittel mit einer Spannungsquelle in Verbindung. Ein Steuermit tel steuert das Schaltmittel mit einer vorgegebenen Einschaltdauer taktweise an.

Um eine genaue Einstellung der Leistungsabgabe der Brennkraftmaschi ne zu erzielen, ist die Position der Drosselklappe bzw. der Regel stange sehr genau auf eine vorgegebene Position einzustellen. Hierzu ist es erforderlich, daß der durch den Verbraucher fließende effek tive Strom sehr genau erfaßt wird.

Aufgabe der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem System zur An steuerung eines induktiven Verbrauchers der eingangs genannten Art, eine möglichst präzise und einfache Erfassung des durch den Verbrau cher fließenden Stroms zu ermöglichen. Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst.

Vorteile der Erfindung

Die im Anspruch 1 beanspruchte Merkmalskombination stellt ein ein faches und präzise arbeitendes System zur Erfassung des effektiven Stroms, der durch den induktiven Verbraucher fließt, dar.

Vorteilhafte und zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Zeichnung

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung darge stellten Ausführungsform erläutert. Es zeigen die Fig. 1 ein grobes Blockdiagramm des erfindungsgemäßen Systems, Fig. 2 eine detail liertere Darstellung der Stromerfassung und Fig. 3 den Verlauf des durch den induktiven Verbraucher fließenden Stroms über der Zeit.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Das erfindungsgemäße System wird im folgenden am Beispiel einer Ein richtung zur Positionierung eines Stellers im Bereich der Kraft stoffzumessung bei einer Dieselbrennkraftmaschine beschrieben. Sol che Steller werden zum Beispiel eingesetzt um die einzuspritzende Kraftstoffmenge bzw. den Zeitpunkt des Einspritzbeginns einzustel len. Mit entsprechenden Abwandlungen kann das erfindungsgemäße Sy stem auch zur Positionierung einer Drosselklappe einer fremdgezünde ten Brennkraftmaschine eingesetzt werden.

In Fig. 1 sind die wesentlichen Elemente des erfindungsgemäßen Sy stems schematisch dargestellt. Ein induktiver Verbraucher 10, der auch als Spule bezeichnet wird, steht über ein Schaltmittel 20, so wie ein Meßmittel 40 mit Masse 35 und andererseits mit dem Pluspol 30 der Versorgungsspannung in Verbindung. Der induktive Verbraucher 10 dient zur Verschiebung eines beweglichen Stellers 5.

Das Meßmittel 40 steht über Leitungen 41 und 42 mit einer Meßein richtung 45 in Verbindung. Die Mittel zur Stromerfassung 45 und 40 leiten ein Signal an ein Steuermittel 60, das wiederum das Schalt mittel 20 mit einem Ansteuersignal beaufschlagt. Verschiedene Senso ren 50 stehen sowohl mit dem Steuermittel 60 als auch mit der Meß einrichtung 45 in Verbindung.

Die Anschlüsse 30 und 35, mit der die Spule an Masse bzw. am positi ven Pol der Versorgungsspannung angeschlossen sind, können auch ver tauscht angeordnet werden. Üblicherweise stellt die Batterie die Versorgungsspannung bereit. In diesem Fall entspricht die Versor gungsspannung der Batteriespannung. Es ist aber auch möglich, daß eine stabilisierte Versorgungsspannung gewählt wird.

Diese Einrichtung arbeitet nun wie folgt. Das Steuermittel 60 steuert das Schaltmittel 20 für eine vorgegebene Einschaltdauer D taktweise an. Entsprechend dieser Ansteuerung verbindet das Schalt mittel die Spule mit Masse, was einen entsprechenden Stromfluß durch die Reihenschaltung bestehend aus Spule 10, Schaltmittel 20 und dem Meßmittel 40 zur Folge hat.

Abhängig von dem durch die Spule fließenden Strom nimmt der Steller 5 eine bestimmte Position ein. Handelt es sich bei dem Steller um die Regelstange einer Dieselbrennkraftmaschine, so läßt sich mittels des durch die Spule fließenden Stroms die einzuspritzende Kraft stoffmenge beeinflussen. Handelt es sich bei dem Steller um den Steller für den Spritzbeginn einer Dieselbrennkraftmachine, so läßt sich mittels des durch die Spule fließenden Stroms der Zeitpunkt des Ein spritzbeginns beeinflussen. Die Position des Stellers hängt dabei von dem Effektivwert des durch die Spule 10 fließenden Stroms ab.

Als Schaltmittel werden bevorzugt Halbleiterbauelemente verwendet. Es ist aber auch möglich, mechanische Schalter wie zum Beispiel ein Relais einzusetzen. Bei dem Meßmittel 40 handelt es sich vorzugswei se um einen ohm′schen Widerstand, an dem sich, auf Grund es durch den Widerstand fließenden Strom, ein zum Strom proportionaler Span nungsabfall ausbildet. Der Spannungsabfall wird durch die zwei Lei tungen 41 und 42 von der Meßeinrichtung 45 abgegriffen.

Ausgehend von diesem Spannungsabfall am Widerstand 40 berechnet die Meßeinrichtung 45 den, durch den Widerstand 40 und damit auch durch die Spule 10 fließenden, effektiven Strom. Zu der Berechnung des effektiven Stroms durch die Spule werden von der Stromerfassung 45 die von den Sensoren 50 erfaßten Größen für den Betriebszustand der Brennkraftmaschine ausgewertet.

Besonders vorteilhaft wird von dem Sensor 50 eine Temperaturgröße bzw. die Höhe der Versorgungsspannung erfaßt. Zur Erfassung dieser Signale werden bevorzugt keine neuen Sensoren verwendet, sondern es werden die Signale, die von dem Steuermittel zur Vorgabe zum Bei spiel der Kraftstoffeinspritzmenge benötigt werden, herangezogen.

In dem Steuermittel wird der so gewonnene Stromwert für den effekti ven Strom mit einem vorgegebenen Sollwert verglichen. Abhängig von dem Vergleich verändert das Steuermittel dann die Einschaltdauer D bzw. das Tastverhältnis zur Ansteuerung des Schaltmittels 20. Zur Vorgabe des Sollwerts wertet das Steuermittel 60 die Signale, die die Sensoren 50 bereitstellen, aus.

Die Berechnung des effektiven Stromwerts und die Bildung des An steuersignals wird in Fig. 2 näher erläutert. In einem ersten Block 200 erfaßt die Meßeinrichtung 45 zwei Strommeßwerte. Erfindungsgemäß wird ein erster Stromwert IE kurz nach dem Einschalten und ein zwei ter Stromwert IA unmittelbar vor dem Ausschalten erfaßt.

Beim Einschalten wird der Schalter 20 in die Stellung gebracht, in der Strom durch die Spule 10 fließt. Beim Ausschalten wird das Schaltmittel in die Stellung gebracht, bei der kein Stromfluß mög lich ist. Vorzugsweise wird der erste Stromwert IE ca. 80 Microse kunden nach dem Einschalten erfaßt. Der zweite Stromwert IA wird un mittelbar vor der Ansteuerung des Schalters erfaßt.

Im Block 210 wird dann der tatsächliche, effektive Stromwert berech net. Hierzu wird zuerst der Mittelwert aus dem ersten Stromwert IE und dem zweiten Stromwert IA gebildet. Anschließend wird dieser Wert mit einem Korrekturfaktor K multipliziert. Dieser Korrekturfaktor hängt wesentlich von der Spulentemperatur, der Einschaltdauer D und der an der Spule anliegenden Spannung ab. Um einen Temperatursensor für die Spulentemperatur einsparen zu können, wird anstelle der Spu lentemperatur die Kühlwassertemperatur der Brennkraftmaschine ver wendet.

In dem Block 230 wird daher die Kühlwassertemperatur und die Bat teriespannung erfaßt. Im Block 220 liest die Einrichtung den Korrek turfaktor K aus einem bzw. aus zwei Kennfeldern abhängig von der Kühlwassertemperatur der Batteriespannung und der Einschaltdauer D aus. Das Signal bezüglich der Ansteuerdauer wird hierzu vom Aus gangssignal des Blocks 270 auf den Block 220 geführt.

Die Berechnung des effektiven Stromwerts I_ist erfolgt gemäß der Formel:

I_ist = K * (IA+IE)/2.

Der Vergleichspunkt 240 vergleicht den so gewonnenen effektiven Stromwert I_ist mit dem vom Block 250 vorgegebenen Sollwert I_soll für den Spulenstrom. Das Steuermittel 60 gibt den Stromsollwert I_soll vorzugsweise abhängig von wenigstens der Drehzahl N und der gewünschten Kraftstoffmenge OK bzw. der gewünschten Position der Re gelstange 5 vor. In die gewünschte Kraftstoffmenge gehen zahlreiche Größen ein, die hier nicht alle aufgeführt sind. Hierzu werden im Block 260 die Drehzahl und die gewünschte Kraftstoffmenge erfaßt. In einem oder mehreren Kennfeldern wird dann im Block 250 der Strom sollwert I_soll berechnet.

Bei Benzinbrennkraftmaschinen wird nicht die gewünschte Position der Regelstange, sondern die gewünschte Drosselklappenposition vorgege ben.

In einer vorteilhaften Abwandlung der Erfindung ist vorgesehen, daß ein Positionsregler vorgesehen ist, der die Regelstangenposition mit einem vorgegebenen Wert vergleicht und abhängig von diesem Vergleich einen Stromsollwert vorgibt. Dieser Positionsregler tritt dann an die Stelle der Blöcke 250 und 260.

Das Vergleichsergebnis des Vergleichblocks 240 wird dann einem Regler 270 zugeführt. Dieser Regler 270 bestimmt abhängig von dem Vergleichsergebnis die neue Einschaltdauer D. Mit dieser Einschaltdauer D wird dann das Schaltmittel 20 angesteuert. Ist der Istwert kleiner als der Sollwert, so wird die Einschaltdauer D entsprechend verlängert. Ist der Istwert größer als der Sollwert, so wird die Einschaltdauer D entsprechend verkürzt.

In Fig. 3 ist der Verlauf des durch die Spule fließenden Stroms I über der Zeit t aufgetragen. Zum Zeitpunkt T1 wird der Schalter 20 geschlossen. Dies bedeutet, der Strom wird eingeschaltet. Dies hat zur Folge, daß der Strom gemäß einer vorgegebenen Funktion, insbe sondere gemäß einer Exponentialfunktion ansteigt. Zum Zeitpunkt T2 wird der Schalter wieder geöffnet und der Stromfluß unterbrochen. Dies hat zur Folge, daß der durch die Spule fließende Strom gemäß einer vorgegebenen Funktion, insbesondere einer Exponentialfunktion abnimmt.

Ein Zeitspanne DT nach dem Zeitpunkt T1 wird der erste Stromwert IE erfaßt. Unmittelbar vor Ausgabe des Signals zum Ausschalten bzw. zur Unterbrechung des Stroms wird der zweite Stromwert IA erfaßt. Die Zeitpunkte T1 und T2 sowie die entsprechenden Stromwerte IE und IA sind ebenfalls in der Fig. 3 eingezeichnet.

Aufgrund der speziellen Anordnung des Meßwiderstands 40 läßt sich der Abfall des Stroms nach Abschalten des Stroms nicht erfassen. Mit dem erfindungsgemäßen System kann mit dem erfindungsgemäßen System dennoch der effektive Stromwert besonders einfach bestimmt werden.

Claims

1. System zur Ansteuerung eines induktiven Verbrauchers (10), insbe sondere von Verbrauchern zur Steuerung einer Brennkraftmaschine, wo bei der induktive Verbraucher (10) über ein Schaltmittel (20) mit einer Spannungsquelle (30, 35) verbunden ist, und das Schaltmittel (20) von einem Steuermittel (60) für eine vorgegebene Einschaltdauer (D) taktweise angesteuert wird, mit Mitteln (40, 45) zur Erfassung des durch den induktiven Verbraucher fließenden Stroms (I_ist), da durch gekennzeichnet, daß zur Erfassung eines effektiven Stromwerts ein erster Stromwert (IE) kurz nach dem Einschalten und ein zweiter Stromwert (IA) unmittelbar vor dem Ausschalten ausgewertet werden.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Berech nung eines effektiven Stromwerts ein Mittelwert aus diesen beiden Stromwerten gebildet wird.

3. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß dieser Wert abhängig von wenigstens einer der Größen Einschaltdauer (D), Höhe der Versorgungsspannung (U_Bat), Kühlwas sertemperatur (T) korrigiert wird.

4. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Stromwert einem Regler (270) als Istwert zugeführt wird.

5. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler (270) abhängig von dem Vergleich dieses Istwerts mit einem Sollwert das Schaltmittel (20) ansteuert.