DE4425987A1

DE4425987A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Ansteuerung eines elektromagnetischen Verbrauchers

Info

Publication number: DE4425987A1
Application number: DE4425987A
Authority: DE
Inventors: Viktor Dipl Ing Kahr; Peter Dipl Ing Dr Schmitz
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1994-07-22
Filing date: 1994-07-22
Publication date: 1996-01-25
Also published as: WO1996003758A1; EP0720770A1; JPH09503353A; EP0720770B1; KR100378452B1; DE59510199D1; KR960704148A

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und einen Vorrichtung zur Ansteuerung eines elektromagnetischen Verbrauchers gemäß den Oberbegriffen der unabhängigen Ansprüche.

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.

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.

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.

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.

Aufgabe der Erfindung

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.

Vorteile der Erfindung

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.

Zeichnung

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.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

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.

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.

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.

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.

Die beiden Anschlüsse des Strommeßmittels 120 sind mit einer Stromerfassung 130 verbunden. Die Stromerfassung 130 beauf schlagt einen Verknüpfungspunkt 135 mit dem Istwert I_Ist für den Strom. Am zweiten Eingang des Verknüpfungspunktes 135 liegt ein Sollwert I_Soll für den Strom an. Der Sollwert I_Soll wird von einer Steuerung 140 bereitgestellt.

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.

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 U_R 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.

Die Funktionsweise dieser Einrichtung wird im folgenden an hand der in der Fig. 2 dargestellten Signale beschrieben. In der ersten Zeile ist ein Ansteuersignal U_Ein über der Zeit T aufgetragen. Dieses Signal gibt an, ob die Steuerein heit 140 einen Sollwert I_Soll an den Verknüpfungspunkt 135 weiterleitet.

In der zweiten Zeile ist der durch das Magnetventil flie ßende Strom I_MV aufgetragen. In der dritten Zeile ist die am Ausgang des Reglers 150 anliegende Reglerspannung U_R in der vierten Zeile die differenzierte Reglerausgangsspannung bzw. der Reglerausgangsstrom I_R aufgetragen. In der letzten Zeile ist das Ausgangssignal der BIP-Erfassung 170 U_BIP aufgetra gen.

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 U_Ein 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 U_R ab, die von 0 auf einen Wert an steigt. Dies bedeutet, daß das Gate des Stromsteuermittels mittels eines Stromes aufgeladen wird. Der Strom I_R steigt daher sehr schnell an. Dies wiederum hat zur Folge, daß das Stromsteuermittel 110 den Stromfluß I_MV freigibt und der Strom I_MV über der Zeit ansteigt.

Nach kurzer Zeit erreicht die Stellgröße U_R ihren maximalen Wert und der Strom I_R fällt ab. Zum Zeitpunkt T2 erreicht der durch das Magnetventil fließende Strom I_MV seinen Soll wert I_Soll. Dies hat zur Folge, daß sich die Ausgangsgröße U_R des Reglers 150 ändert. Sie nimmt einen kleineren Wert als bisher an. Dies wiederum bewirkt, daß der Strom I_R 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.

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 U_R des Reglers 150, das ein Vorzeichenwechsel bzw. eine Änderung des Stroms I_R zur Folge hat. Dieser Vorzeichenwechsel des Stroms I_R wiederum bewirkt, daß die BIP-Erfassung 170 zum Zeitpunkt T3 ein Impulssignal an die Steuerung 140 abgibt.

Die Steuereinrichtung 140 erkennt den zweiten Impuls des Signals U_BIP 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.

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.

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.

Claims

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.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ei ne Reglerausgangsspannung (U_R) ausgewertet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltzeitpunkt erkannt wird, wenn die Ableitung der Reglerausgangsspannung (U_R) einen Vorzeichenwechsel auf weist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß ein Reglerausgangsstrom (I_R) ausgewertet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltzeitpunkt erkannt wird, wenn sich die Fließrich tung des Reglerausgangsstroms (I_R) ändert.

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.