DE3730513C2

DE3730513C2 -

Info

Publication number: DE3730513C2
Application number: DE19873730513
Authority: DE
Inventors: Hartwig 8500 Nuernberg De Reindl
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1987-09-11
Filing date: 1987-09-11
Publication date: 1990-11-08
Also published as: DE3730513A1

Description

Gegenstand der Erfindung ist eine Schaltungsanordnung zur Ansteuerung eines Stellgliedes nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 (DE 37 04 586 A1).

Anordnungen zur Leerlauffüllungsregelung haben die Aufgabe, einen einwandfreien Leerlauf der Brennkraftmaschine zu gewähr leisten. Um dies zu erreichen, wird üblicherweise bei einem Drehzahlabfall, z. B. bedingt durch das Einschalten eines elek trischen Verbrauchers wie Klimananlage, Ventilator etc., ein als Bypass zur Drosselklappe angeordneter Zusatzluftkanal ge öffnet. Die Zusatzluft bewirkt über den Luftmengenmesser ein Erhöhen der der Brenkraftmaschine zugeführten Kraftstoffmenge und entspricht damit einem leichten "Gasgeben", das heißt, die Drehzahl wird wieder auf die Solldrehzahl angehoben.

Zum exakten Regulieren Der Zusatzluftmenge ist im Zustzluftkanal ein Stellglied angeordnet, das mittels eines elektrischen An triebes, z. B. eines Elektromagneten, betätigbar ist. Der Elek tromagnet seinerseits wird von einer Regelschaltung über eine Transistorstufe angesteuert. Dies geschieht üblicherweise so, daß die Regelschaltung in Abhängigkeit von der Ist-Drehzahl und gegebenenfalls weiterer Parameter der Brennkraftamschine ein pulsbreitenmoduliertes Signal an die Basis des Endstufen transistors legt. Das Tastverhältnis der pulsbreitenmodulierten Signals hängt dabei von der Differenz zwischen Ist-Drehzahl und Soll-Drehzahl und gegebenenfalls von weiteren Parametern ab. Der Endstufentransistor legt in Abhängigkeit von dem an seiner Basis anliegenden Signal den Elektromagneten an die Versorgungs spannung und bewirkt dadurch ein definiertes Öffnen des Zusatz luftkanals. Die pulsbreitenmodulierte Ansteuerung wird deshalb gewählt, weil ein derartiges System in der Lage ist, sehr viel schneller auf Drehzahländerungen zu reagieren.

Da das vorstehend beschriebene System zur Leerlauffüllungsre gelung unmittelbar auf die Drehzahl der Brennkraftmaschine ein wirkt, kann dies bei Vorliegen eines Fehlers in der Regelschal tung oder bei Kurzschluß in der Transistorendstufe zu einem un kontrollierten Drehzahlanstieg der Brennkraftmaschine und damit zu einem unkontrollierten Beschleunigen des von der Brennkraft maschine angetriebenen Fahrzeugs führen.

Bei der aus der DE 37 04 586 A1 bekannten Schaltungsanordnung ist im Laststromkreis eines Endstufentransistors ein Widerstand angeordnet, der den Laststrom nicht nur im Kruzschlußfall, sondern auch im Normalbetriebsfall begrenzt.

Aus Tietze-Schenk, "Halbleiter-Schaltungstechnik", 3. Auflage, Springer-Verlag Berlin u.a., 1974, S. 391 bis 393 sind Strom begrenzer-Schaltungen bekannt, bei denen ebenfalls der Last strom durch einen Widerstand ständig begrenzt wird. Aus der selben Druckschrift, S. 370 ist bekannt, eine Leistungsstufe kurzschlußsicher zu machen, indem man in die Ausgangsleitung eine Schmelzsicherung schaltet. Im Kurzschlußfall wird dann der Laststrom nicht begrenzt, sondern abgeschaltet.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, die bekannte Schaltung

a) wesentlich zu vereinfachen und damit kostengünstiger zu gestalten sowie
b) im Normalbetriebsfall einen möglichst hohen Anteil der Ver sorgungsspannung dem Antrieb des Stellgliedes zuzuführen.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 genannten Merkmale gelöst.

Die in den Patentansprüchen 2 und 3 angegebene Weiterbildung der Schaltungsanordnung ermöglicht es in vorteilhafter Weise, beim Auftreten eines zu hohen Stroms im Laststromkreis den Strom auf einen Wert zu begrenzen, der unterhalb des maximal zulässigen liegt, so daß nach einer sehr kurzfristigen Dreh zahlanhebung die Drehzahl wieder auf ein normales Maß zurück geführt wird.

Anhand eines Beispiels ist nachfolgend die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung und ihre Weiterbildung sowie ihre Funktions weise unter Zuhilfenahme der Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt dabei in kombinierter Darstellung ein verein fachtes Schaltbild der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung sowie eine schematische Darstellung des Ansauglufttraktes einer Brennkraftmaschine.

Die Schaltungsanordnung weist eine Regelschaltung auf, die über einen Basisvorwiderstand 2 mit der Basis eines Transistors 3 verbunden ist. Die Basisvorspannung des in Kollektorschaltung geschalteten PNP-Transistors 3 wird durch einen Widerstand 4 erzeugt, der zwischen Basis und Emitter geschaltet ist. Mit dem Kollektor des Transistors 3 ist einerseits der eine Anschluß eines Elektromagneten 5 verbunden, dessen anderer Anschluß an Masse liegt und andererseits eine in Sperrichtung geschaltete Diode 6, die zur Beseitigung von Einschaltspitzen dient. Der Emitter des Transistros 3 liegt über eine Schmelzsicherung 7, zu der ein Widerstand 8 parallel geschaltet ist, an der posi tiven Versorungsspannung U _b. Die am Widerstand 8 abfallende Spannung wird mittels einer Auswerteschaltung 9 abgegriffen, deren Ausgang über einen Signalgeber 10 an Masse liegt.

Der schematisch dargestellte Ansauglufttrakt einer Brennkraft maschine besteht aus einem Hauptluftkanal 11, in dem die Dros selklappe 12 angeordnet ist, und einem Zusatzluftkanal 13, in dem sich ein Stellglied 14 befindet. Das Stellglied 14 ist über eine mechanische Verbindung mit dem Elektromagneten 5 verbunden.

Im folgenden wird die Funktionsweise der Schaltungsanordnung sowie ihr Einwirken auf das Stellglied 14 und die damit ver bundenen Auswirkungen auf das Drehzahlverhalten der Brennkraft maschine (nicht dargestellt) näher erläutert.

Wie bereits weiter oben erwähnt, erzeugt die Regelschaltung 1 ein pulsbreitenmoduliertes Signal. Das Taktverhältnis des puls breitenmodulierten Signals hängt dabei, wie einleitend ausge führt, von der Differenz zwischen Ist-Drehzahl und Soll-Drehzahl und gegebenenfalls von weiteren Parametern ab. Über den Basis vorwiderstand 2 gelangt das pulsbreitenmodulierte Signal an die Basis des Transistors 3, wodurch der Elektromagnet 5 entspre chend der Pulsbreite des vorstehend erwähnten pulsbreitenmodu lierten Signals über den Transistor 3 und die Schmelzsicherung 7 an positive Versorgungsspannung gelegt wird. Die Frequenz des pulsbreitenmodulierten Signals beträgt in der Praxis ca. 140 Hertz, so daß das Stellglied 14, angetrieben durch den Elektro magneten 5, eine schwingende Bewegung mit der vorstehend er wähnten Frequenz ausführt. Die Amplitude der Bewegung wird dabei durch die Pulsbreite des puslbreitenmodulierten Signals bestimmt. Durch diese Methode der Ansteuerung wird sehr genau dosierbar eine Zusatzluftmenge über den Zusatzluftkanal 13, in der durch die Pfeile angedeuteten Richtung, um die im Haupt luftkanal 11 angeordnete Drosselklappe 12 herumgeleitet. Da durch, daß sich das Stellglied 14 in Schwingung befindet, reagiert es sehr schnell auf eine Veränderung des pulsbreiten modulierten Signals mit einer entsprechenden Amplitudenänderung. Auf die Gründe für die Pulsbreitenänderung in Abhängigkeit von der Drehzahl der Brenkraftmaschine und gegebenenfalls weiterer Parameter soll hier nicht näher eingegangen werden, da dies für das Verständnis der Schaltungsanordnung keinen Beitrag liefert.

Tritt in der Regelschaltung 1 ein Defekt auf, dergestalt, daß das an der Basis des Transistors 3 liegende Signal den Tran sistor 3 ständig durchgeschaltet hält, oder liegt ein Kurz schluß des Transistors 3 vor, unterbricht die Schmelzsicherung 7 nach Überschreiten der Ansprechdauer den Laststromkreis, wo durch der Widerstand 8 zur Wirkung kommt, der zur Schmelz sicherung 7 parallel liegt. Der Widerstand 8 ist dabei so aus gelegt, daß er den Strom im Laststromkreis auf einen Wert be grenzt, der so gewählt ist, daß der Elektromagnet 5 das Stell glied 14 in eine Position bringt, die einen bestimmten vorge gebenen Luftdurchsatz durch den Zusatzluftkanal 13 gestattet. Dieser Luftdurchsatz ist so bestimmt, daß die Leerlaufdrehzahl der Brennkraftmaschine einen Wert annimmt, der sicherstellt, daß eine Belastung der Brennkraftmaschine, z. B. durch das Einschalten der Klimaanlage, nicht zum Absterben des Motors führt. Das von der Brenkraftmaschine getriebene Fahrzeug ist somit in der Lage, bei Eintreten des vorstehend beschriebenen Defektes eine Servicestation anzufahren.

Beim Eintreten des Defektes fällt am Widerstand 8 eine Spannnung ab, die, wie bereits erwähnt, von den Eingängen einer Auswerte schaltung 9 abgegriffen wird. Die Auswerteschaltung 9 ist dabei so ausgebildet, daß sie bei Anliegen dieser Spannung an ihren Eingängen an ihrem Ausgang ein Signal erzeugt, mit dem ein Si gnalgeber 10 angesteuert wird. Der Signalgeber 10 kann dabei z. B. als Signallampe ausgebildet sein, die dem Fahrer des mittels der Brennkraftmaschine betriebenen Fahrzeugs das Ein treten des Defektes signalisiert.

Um eine Verkürzung der Ansprechdauer der Schmelzsicherung 7 zu erreichen, kann im Laststromkreis eine Strommeß- und Ver gleicherschaltung vorgesehen sein (im Beispiel und in der Figur nicht dargestellt). Derartige Schaltungen sind allgemein be kannt und wirken derart, daß der Strom im Laststromkreis ge messen und mit einem Referenzwert verglichen wird. Diese Strom meß- und Vergleicherschaltung wirkt auf ein Schaltglied (in der Figur ebenfalls nicht dargestellt), das den einen Anschluß der Schmelzsicherung 7, die mit ihrem anderen Anschluß an der positiven Versorgungsspannung +U _b liegt, mit Massepotential verbindet. Es wird also absichtlich ein Kurzschluß herbeige führt, so daß die Schmelzsicherung 7 augenblicklich anspricht. Durch das Erzeugen des Kurzschlusses wird der Strom in dem Teil des Laststromkreises, der nach dem Widerstand 8 liegt, kurz zeitig zu Null, so daß die in diesem Teil des Laststromkreises liegende Strommeß- und Begrenzerschaltung über das Schaltglied den Kurzschluß aufhebt. Durch den Widerstand 8 wird nun, wie bereits weiter oben ausgeführt, der Strom im Laststromkreis auf einen vorgegebenen Wert begrenzt.

Die vorstehend beschriebene Schaltungsanordnung besitzt selbst verständlich nur Beispielcharakter. So kann z. B. die Strom begrenzerschaltung als aktive elektronische Schaltung ausge führt sein. Darüber hinaus läßt sich selbstverständlich das gezeigte Prinzip durch den Fachmann auch auf andere Endstufen schaltungen übertragen, so daß sich weitere Angaben hierzu erübrigen.

Claims

1. Schaltungsanordnung zur Ansteuerung eines Stellgliedes, insbesondere eines in einem Luft-Bypass parallel zur Drossel klappe einer Brennkraftmaschine zum Zweck der Leerlauffüllungs regelung angeordneten Stellgliedes, dessen Antrieb über einen Widerstand und einen Endstufentransistor, dessen Basis von einer Regelschaltung mit einem Signal beaufschlagbar ist, an einer Versorgungsspannung liegt, dadurch gekennzeichnet, daß dem Widerstand (8) ein Sicherungselement (7) parallel ge schaltet ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den Laststromkreis eine Strommeß- und Vergleicher schaltung geschaltet ist, die auf ein Schaltglied wirkt, derart, daß das Schaltglied das eine Ende des Sicherungselementes (7), das mit seinem anderen Ende an der positiven Versorgungs spannung (+U _b) liegt, dann mit Massepotential verbindet, wenn der mittels der Strommeßschaltung gemessene Strom einen in der Vergleicherschaltung vorgegebenen Referenzwert übersteigt.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die am Widerstand (8) abfallende Spannung durch die Ein gänge einer Auswerteschaltung (9) abgegriffen und in ein Warn signal übergeführt wird, das einen Signalgeber (10) ansteuert.