Verfahren zum Ansteuern von Stellgliedern

Abstract

 Ein Verfahren zum Ansteuern von Stellgliedern in Verdrängungsmaschinen, insbesondere von Einspritzpumpen, Ventilen oder Flachschiebern in Brennkraftmaschinen, die durch elektromagnetische Erregung oder Entregung sequentiell betätigt werden, wird derart verbessert, daß es trotz aufwendiger energie-optimaler Endstufen mit geringerem apparativen Aufwand auskommt. Dies wird dadurch erreicht, daß jedem Stellglied (1-4) der Erregerstrom von einer gemeinsamen Endstufe (12) über ein Schaltelement (6-9) zugeführt wird, welches jeweils das zu betätigende Stellglied wählt.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Ansteuern von Stellgliedern in Verdrängungsmaschinen, insbesondere von Ein­spritzpumpen, Ventilen oder Flachschiebern in Brennkraftmaschi­nen, die durch elektromagnetische Erregung oder Entregung sequen­tiell betätigt werden.

[0002] Bei Verdrängungsmaschinen ist eine anpassungsfähige Steuerung zum Ein- und Ausströmen des Arbeitsmediums erforderlich, um den Ar­beitsprozeß nach den jeweilig erforderlichen Gesichtspunkten optimal beeinflussen zu können. Der Ablauf der Steuerung hat dabei großen Einfluß auf verschiedene Parameter, beispielsweise die Zustände des Arbeitsmediums vor, im und nach dem Arbeitsraum, die Arbeitsfrequenz und die Vorgänge im Arbeitsraum. Die Notwen­digkeit einer anpassungsfähigen Steuerung ist insbesondere bei Brennkraftmaschinen gegeben, da sie bei sehr unterschiedlichen Betriebszuständen instationär arbeiten und eine entsprechend variable Zwangssteuerung der Gaswechselventile vorteilhaft ist.

[0003] Zur Steuerung der Gaswechselventile in Brennkraftmaschinen wurden bisher im wesentlichen Nockenwellen verwendet. Eine variable Steuerung ist hier nur mit sehr hohem technischen Aufwand mög­lich. Daneben sind elektromagnetische Steuerungen von Gaswechsel­ventilen an Brennkraftmaschinen bekannt geworden, bei denen die Schließkraft auf das Gaswechselventil von einer Feder aufgebracht wird, während die Öffnungskräfte von einem entsprechend angesteu­erten Elektromagneten erzeugt werden, wie es beispielsweise in DE-OS 20 63 158 beschrieben ist.

[0004] Bei Maschinen dieser Art sind Schaltungsanordnungen zum Ansteu­ern von mehreren gleichartigen Stellgliedern erforderlich, die nacheinander im Takt der Verbrennungszyklen der einzelnen Zylin­der angesteuert werden. In herkömmlichen Schaltungen werden Sig­nale allenfalls auf der Kleinsignalseite mit Hilfe der Multiplex­technik weitergegeben; für jeden Aktuator wird nach einem Demul­tiplex-Vorgang eine getrennte Endstufe verwendet. Bei aufwendig aufgebauten Endstufen mit Stromregeleinrichtungen, Taktungsrege­lungen und Auftrefferkennung von Magnetankern steigt jedoch der Aufwand in Größenordnungen, die bei einer größeren Anzahl von Stellgliedern nicht mehr wirtschaftlich ist.

[0005] Üblicherweise wird jedes dieser Stellglieder durch eine separate Schaltung angesteuert. Sobald jedoch gewährleistet ist, daß von mehreren Stellgliedern nicht mehr als eines gleichzeitig ange­steuert wird, kann für diese Stellglieder eine gemeinsame An­steuerschaltung verwendet werden. Dies ist wünschenswert, da so der gesamte Bauteileaufwand deutlich reduziert werden kann.

[0006] Aufgabe der Erfindung ist, ein Verfahren zum Ansteuern von Stell­gliedern in Verdrängungsmaschinen zu schaffen, das trotz aufwen­diger energie-optimaler Endstufen mit geringerem apparativen Auf­wand auskommt und daher auch kostengünstig ist.

[0007] Dies wird bei einem Verfahren der eingangs bezeichneten Art da­durch erreicht, daß jedem Stellglied der Erregerstrom von einer Endstufe über ein Schaltelement zugeführt wird, welches jeweils das zu betätigende Stellglied wählt.

[0008] Das bedeutet, daß das Problem der Ansteuerung des jeweils rich­tigen Stellgliedes dadurch gelöst ist, daß jedem Stellglied ein Schaltelement zugeordnet ist, über das die Auswahl eines bestimm­ten Stellgliedes möglich ist.

[0009] Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß die Zuführung des Stromes zu den Stellgliedern über je einen jedem Stellglied zugeordneten Thyristor erfolgt, wobei vorgesehen werden kann, daß jeweils nur ein Thyristor durchgeschaltet wird.

[0010] Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß bei Vorhandensein mehrerer Endstufen und mehrerer Schaltele­mente bei Ausfall einer Endstufe die Ansteuerung durch eine ande­re Endstufe zusätzlich übernommen wird.

[0011] Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt im Diagramm den Stromverlauf für vier Stellglieder in Abhängigkeit von der Zeit.

Fig. 2 zeigt eine Schaltung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung.

Fig. 3 zeigt eine Schaltungsanordnung, welche eine Redundanz in der Ansteuerung der Stellglieder ermöglicht.

[0012] In Fig. 1 ist gezeigt, wie vier Stellglieder zeitlich nacheinan­der in Abhängigkeit von der Zeit t mit den Strömen I1, I2, I3 und I4 angesteuert bzw. beaufschlagt werden, wobei I5 den Gesamtstrom über der Zeit darstellt.

[0013] In Fig. 2 ist eine Schaltung dargestellt, in der vier elektromag­netische Verbraucher 1, 2, 3 und 4, beispielsweise Schaltmagnete für je ein Stellglied, über eine gemeinsame, den Stromfluß beein­flussende Schaltung 12, die nachfolgend als Endstufe bezeichnet wird, zeitlich versetzt angesteuert werden. Die Art der Schaltung ist durch einen Transistor 5 symbolisch angedeutet. Die Regelung des zu den Verbrauchern 1-4 fließenden Stromes erfolgt in der Endstufe 12, wobei die Art der Regelung unerheblich ist.

[0014] Die Verteilung des Stromflusses auf die Verbraucher 1-4 erfolgt in einem Multiplexer 11, welcher Schaltelemente 6, 7, 8 und 9 aufweist, die entsprechend dem Arbeitszyklus der Brennkraftma­schine durch eine Steuerschaltung 10 angesteuert werden. Es ver­ steht sich von selbst, daß die Anordnung von Transistor und Thy­ristor mit Stellglied auch vertauscht werden kann.

[0015] Wenn mehrere der in Fig. 2 dargestellten Schaltungen vorhanden sind, kann durch eine geeignete Verknüpfung auch eine Redundanz erzielt werden, so daß bei Ausfall eines der Transistoren der oder die anderen Transistoren dessen Aufgabe übernehmen.

[0016] Eine Schaltungsanordnung dieser Art ist in Fig. 3 dargestellt. Es sind hier zwei Endstufen 31 und 32 vorhanden, denen Multiplexer 33, 34, 35 und 36 zugeordnet sind. Im Normalfall steuert Endstufe 31 über Multiplexer 33 Verbrauchergruppe 37 an, während Endstufe 32 über Multiplexer 36 Verbrauchergruppe 38 ansteuert.

[0017] Im Fehlerfall von Endstufe 31 übernimmt Endstufe 32 über den Multiplexer 34 die Funktion der Endstufe 31 und steuert zusätz­lich zu der Verbrauchergruppe 37 auch die Verbrauchergruppe 38 an. Dabei steht für jeden Verbraucher ein geringerer Zeitraum zur Verfügung. Dies ist jedoch in den meisten Fällen unproblematisch, da dann zwar kein uneingeschränkter Betrieb mehr möglich ist, aber z.B. im Fall der Ansteuerung von Einspritzventilen von Kraftfahrzeugmotoren noch gute Notlaufeigenschaften erzielt wer­den.

[0018] Auch bei Schaltungsanordnungen der in Fig. 3 dargestellten Art ergibt sich ein erheblicher Kostenvorteil gegenüber der Verwen­dung von acht getrennten Endstufen, die zur Erzielung einer Re­dundanz auf konventionellem Wege erforderlich wären.

Ansprüche

1. Verfahren zum Ansteuern von Stellgliedern in Verdrängungsma­schinen, insbesondere von Einspritzpumpen, Ventilen oder Flach­schiebern in Brennkraftmaschinen, die durch elektromagnetische Erregung oder Entregung sequentiell betätigt werden, dadurch ge­kennzeichnet, daß jedem Stellglied der Erregerstrom von einer gemeinsamen Endstufe über ein Schaltelement zugeführt wird, wel­ches jeweils das zu betätigende Stellglied wählt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zu­führung des Stromes zu den Stellgliedern über je einen jedem Stellglied zugeordneten Thyristor erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils nur ein Thyristor durchgeschaltet wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeich­net, daß bei Vorhandensein mehrerer Endstufen und mehrerer Schaltelemente bei Ausfall einer Endstufe die Ansteuerung durch eine andere Endstufe zusätzlich übernommen wird.

Zeichnung