Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Energieversorgungseinheit für ein Kraftfahrzeug,
mit mindestens einem vorzugsweise als Zündspule ausgebildeten induktiven
Element.The
The present invention relates to a power supply unit for a motor vehicle,
with at least one preferably designed as an ignition coil inductive
Element.
Die
vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Betreiben
einer Energieversorgungseinheit für ein Kraftfahrzeug, mit mindestens
einem vorzugsweise als Zündspule
ausgebildetem induktivem Element.The
The present invention further relates to a method of operation
a power supply unit for a motor vehicle, with at least
a preferably as ignition coil
trained inductive element.
Derartige
Vorrichtungen sind beispielsweise aus induktiven Zündsystemen
für fremdgezündete Brennkraftmaschinen
bekannt. Bei solchen Zündsystemen
wird ein durch eine Primärwicklung
der Zündspule
fließender
Primärstrom
mittels einer Zündungsendstufe
so geschaltet, dass sich aufgrund von Induktionseffekten an einer
magnetisch mit der Primärwicklung
gekoppelten Sekundärwicklung
der Zündspule
eine Hochspannung ergibt, die an einer mit der Sekundärwicklung
verbundenen Zündkerze
einen Funkenüberschlag
bewirkt.such
Devices are for example made of inductive ignition systems
for spark-ignited internal combustion engines
known. In such ignition systems
becomes one through a primary winding
the ignition coil
flowing
primary current
by means of an ignition amplifier
switched so that due to induction effects on a
magnetic with the primary winding
coupled secondary winding
the ignition coil
a high voltage results at one with the secondary winding
connected spark plug
a sparkover
causes.
Energieversorgungseinheiten
dieser Art sind üblicherweise
allein zur Bereitstellung der zur Versorgung von Zündkerzen
erforderlichen Hochspannung vorgesehen und finden ansonsten keine
weitere Verwendung in Kraftfahrzeugen, so dass das funktionelle
Potential der aufwendigen und damit teuren Zündspule(n) nicht optimal genutzt
wird.Power supply units
of this kind are common
solely to provide the supply of spark plugs
required high voltage provided and find no other
further use in motor vehicles, so that the functional
Potential of the complex and therefore expensive ignition coil (s) not optimally used
becomes.
Demgemäß ist es
Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Energieversorgungseinheit
der eingangs genannten Art derart zu verbessern, dass sie eine gesteigerte
Funktionalität
aufweist und insbesondere eine vorhandene Zündspule besser ausnutzt.Accordingly, it is
Object of the present invention, a power supply unit
of the type mentioned above to improve so that they increased
functionality
and in particular better exploits an existing ignition coil.
Diese
Aufgabe wird bei einer Energieversorgungseinheit der eingangs genannten
Art erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
dass mindestens eine mit der Zündspule
verbundene Speicherschaltung zur Speicherung und/oder Weiterleitung
von durch die Zündspule
bereitgestellter elektrischer Energie an mindestens einen Verbraucher
vorgesehen ist.These
Task is in a power supply unit of the aforementioned
Type according to the invention thereby
solved,
that at least one with the ignition coil
connected memory circuit for storage and / or forwarding
from through the ignition coil
provided electrical energy to at least one consumer
is provided.
Vorteile der
ErfindungAdvantages of
invention
Die
erfindungsgemäße Speicherschaltung kann
die mittels der Zündspule
bereitgestellte elektrische Energie einerseits im wesentlichen ohne
Zwischenspeicherung an geeignete Verbraucher wie beispielsweise
Magnetventile oder auch piezoelektrische Stellglieder von Kraftstoffeinspritzsystemen weiterleiten,
d.h., es erfolgt keine Zwischenspeicherung von elektrischer Energie
in der erfindungsgemäßen Speicherschaltung.The
Inventive memory circuit can
by means of the ignition coil
provided electrical energy on the one hand substantially without
Caching to appropriate consumers such as
Forward solenoid valves or piezoelectric actuators of fuel injection systems,
that is, there is no intermediate storage of electrical energy
in the memory circuit according to the invention.
Andererseits
kann die erfindungsgemäße Speicherschaltung
von der Zündspule
bereitgestellte elektrische Energie auch zunächst zwischenspeichern, um
sie bei Bedarf an Verbraucher abzugeben.on the other hand
can the memory circuit according to the invention
from the ignition coil
initially caching electrical energy provided to
to deliver them to consumers when needed.
Durch
die erfindungsgemäße Speicherschaltung
kann die bisher nur zur Erzeugung einer Hochspannung bzw. Zündspannung
verwendete Zündspule
auch zur Versorgung weiterer Verbraucher mit elektrischer Energie
verwendet werden.By
the memory circuit according to the invention
can previously only to generate a high voltage or ignition voltage
used ignition coil
also to supply additional consumers with electrical energy
be used.
Bevorzugt
werden für
die Energieübertragung
von der Zündspule
zu der Speicherschaltung insbesondere diejenigen Zeiträume ausgenutzt,
die zwischen zwei Zündvorgängen liegen.
Unter einem Zündvorgang
wird hierbei das Zeitintervall verstanden, in dem eine Primärwicklung
der Zündspule
in bekannter Weise zunächst
bestromt wird, um ein entsprechendes Magnetfeld aufzubauen, bis
hin zu dem eigentlichen Zündvorgang,
bei dem der Funkenüberschlag
an einer mit der Zündspule
verbundenen Zündkerze
stattfindet. Darüberhinaus
ist es mit der erfindungsgemäßen Speicherschaltung
auch möglich,
während
eines Zündvorgangs
Energie von der Zündspule
zu der Speicherschaltung zu übertragen.Prefers
be for
the energy transfer
from the ignition coil
exploited to the memory circuit in particular those periods,
which lie between two ignitions.
Under an ignition process
is understood here as the time interval in which a primary winding
the ignition coil
in a known manner first
is energized to build up a corresponding magnetic field until
towards the actual ignition process,
in which the sparkover
at one with the ignition coil
connected spark plug
takes place. Furthermore
it is with the memory circuit according to the invention
also possible,
while
an ignition process
Energy from the ignition coil
to transmit to the memory circuit.
In
Abhängigkeit
der elektrischen Spannung, mit der die elektrische Energie von der
Zündspule
zu der erfindungsgemäßen Speicherschaltung
zu übertragen
ist, kann ein Eingang der Speicherschaltung bspw. mit einer Primärwicklung
der Zündspule
oder auch mit einer Sekundärwicklung
der Zündspule
verbunden sein.In
dependence
the electrical voltage with which the electrical energy of the
ignition coil
to the memory circuit according to the invention
transferred to
is an input of the memory circuit, for example. With a primary winding
the ignition coil
or with a secondary winding
the ignition coil
be connected.
Als
eine weitere Lösung
der Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Betreiben einer
Energieversorgungseinheit gemäß Patentanspruch
11 angegeben.When
another solution
The object of the present invention is a method for operating a
Energy supply unit according to claim
11 indicated.
Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.advantageous
Embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.
Weitere
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene
Ausführungsbeispiele
der Erfindung dargestellt sind. Dabei können die in den Ansprüchen und
in der Beschreibung erwähnten
Merkmale jeweils einzeln für
sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.Further
Advantages, features and details emerge from the following
Description in which referring to the drawing various
embodiments
the invention are shown. It can in the claims and
mentioned in the description
Features individually for each
itself or in any combination essential to the invention.
Zeichnungdrawing
In
der Zeichnung zeigt:In
the drawing shows:
1 ein
Blockschaltbild einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Energieversorgungseinheit, 1 a block diagram of a first embodiment of the power supply unit according to the invention,
2 eine
Detailansicht der Speicherschaltung der in 1 gezeigten
Energieversorgungseinheit, 2 a detailed view of the memory circuit of in 1 shown power supply unit,
3a eine
erste schaltungstechnische Realisierung der erfindungsgemäßen Energieversorgungseinheit, 3a a first circuit realization of the power supply unit according to the invention,
3b eine
weitere schaltungstechnische Realisierung der erfindungsgemäßen Energieversorgungseinheit, 3b a further circuit realization of the energy supply unit according to the invention,
3c eine
dritte schaltungstechnische Realisierung der erfindungsgemäßen Energieversorgungseinheit, 3c a third circuit realization of the power supply unit according to the invention,
4a eine
weitere Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Energieversorgungseinheit, 4a a further embodiment of the energy supply unit according to the invention,
4b eine
weitere Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Energieversorgungseinheit
mit mehreren Zündspulen,
und 4b a further embodiment of the power supply unit according to the invention with a plurality of ignition coils, and
5 ein
Flussdiagramm einer Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens. 5 a flowchart of an embodiment of the operating method according to the invention.
1 zeigt
ein Blockschaltbild einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Energieversorgungseinheit 100.
Die Energieversorgungseinheit 100 weist eine Zündspule 110 auf,
an die über den
Hochspannungsanschluss 110b_2 in bekannter Weise eine Zündkerze 111 angeschlossen
ist, die in einem nicht gezeigten Brennraum einer Brennkraftmaschine
zur Zündung
eines Luft-/Kraftstoffgemischs vorgesehen ist. 1 shows a block diagram of a first embodiment of the power supply unit according to the invention 100 , The power supply unit 100 has an ignition coil 110 on, to the over the high voltage connection 110b_2 in a known manner, a spark plug 111 is connected, which is provided in a combustion chamber, not shown, of an internal combustion engine for igniting an air / fuel mixture.
Zusätzlich zu
der Zündkerze 111 ist
eine erfindungsgemäße Speicherschaltung 120 über ihren Eingang 121 mit
der Zündspule 110 verbunden. Über diesen
Eingang 121 wird die Speicherschaltung 120 von
der Zündspule 110 mit
elektrischer Energie versorgt, die die Speicherschaltung 120 in
einer nachfolgend näher
erläuterten
Weise an die Verbraucher 200a, 200b weiterleiten
kann.In addition to the spark plug 111 is a memory circuit according to the invention 120 over her entrance 121 with the ignition coil 110 connected. About this entrance 121 becomes the memory circuit 120 from the ignition coil 110 supplied with electrical energy, which is the memory circuit 120 in a manner explained in more detail below to consumers 200a . 200b can forward.
Aus
der in 2 abgebildeten Detailansicht der Speicherschaltung 120 aus 1 ist
ersichtlich, dass die Speicherschaltung 120 an ihrem Eingang 121 einen
Schalter 122 aufweist, der vorzugsweise als Halbleiterschalter
ausgebildet ist. Bei dem Halbleiterschalter 122 kann es
sich insbesondere um einen Biopolartransistor oder auch um einen
Feldeffekttransistor (FET) handeln.From the in 2 pictured detail view of the memory circuit 120 out 1 it can be seen that the memory circuit 120 at her entrance 121 a switch 122 has, which is preferably formed as a semiconductor switch. In the semiconductor switch 122 it may be in particular a Biopolartransistor or even a field effect transistor (FET).
Ferner
weist die erfindungsgemäße Speicherschaltung 120 einen
Speicherkondensator 124 auf, der dem Halbleiterschalter 122 nachgeordnet
ist, so dass ein Aufladen des Speicherkondensators 124 mit
von der Zündspule 110 (1)
bereitgestellter elektrischer Energie durch den Halbleiterschalter 122 steuerbar
ist. Dass heißt,
wenn der Halbleiterschalter 122 nichtleitend ist, wird
der Speicherkondensator 124 nicht aufgeladen. Falls der
Halbleiterschalter 122 jedoch leitend ist, kann der Speicherkondensator 124 dementsprechend
aufgeladen werden.Furthermore, the memory circuit according to the invention 120 a storage capacitor 124 on top of the semiconductor switch 122 is downstream, so that charging the storage capacitor 124 with from the ignition coil 110 ( 1 ) provided electrical energy through the semiconductor switch 122 is controllable. That is, when the semiconductor switch 122 is non-conductive, becomes the storage capacitor 124 not charged. If the semiconductor switch 122 however, is conductive, the storage capacitor 124 charged accordingly.
Über den
in 2 rechts abgebildeten Ausgang 126 der
Speicherschaltung 120 kann der Speicherschaltung 120 die
in dem Speicherkondensator 124 gespeicherte elektrische
Energie durch einen oder mehrere nicht in 2 dargestellte
Verbraucher (vgl. 200a, 200b aus 1)
entnommen werden.About the in 2 right illustrated output 126 the memory circuit 120 can the memory circuit 120 in the storage capacitor 124 stored electrical energy by one or more not in 2 illustrated consumers (see. 200a . 200b out 1 ).
Falls
die Verbraucher 200a, 200b eine eigene Schaltungsanordnung
zur geregelten Entnahme von Energie aus der Speicherschaltung 120,
insbesondere zur Strombegrenzung, aufweisen, kann der Ausgang 126 der
Speicherschaltung 120 direkt mit dem Speicherkondensator 124 verbunden
sein. Alternativ hierzu ist es jedoch möglich, dass die erfindungsgemäße Speicherschaltung 120 zwischen
dem Speicherkondensator 124 und dem Ausgang 126 einen
ebenfalls vorzugsweise als Halbleiterschalter ausgebildeten Schalter 125 aufweist,
der zur Steuerung der Entladung der Speicherkondensators 124 vorgesehen
ist. In diesem Fall kann ein nahezu beliebiger Verbraucher an die
Speicherschaltung 120 angeschlossen werden.If the consumer 200a . 200b a separate circuit arrangement for the controlled removal of energy from the memory circuit 120 , in particular for current limiting, have, the output 126 the memory circuit 120 directly with the storage capacitor 124 be connected. Alternatively, however, it is possible that the memory circuit according to the invention 120 between the storage capacitor 124 and the exit 126 a likewise preferably designed as a semiconductor switch switch 125 comprising, for controlling the discharge of the storage capacitor 124 is provided. In this case, an almost arbitrary consumer can connect to the memory circuit 120 be connected.
Bei
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung weist die Speicherschaltung 120 keinen Speicherkondensator 124 bzw.
einen Speicherkondensator 124 mit sehr geringer Kapazität auf. Diese
Erfindungsvariante ermöglicht
die Versorgung von Verbrauchern 200a, 200b (1)
zu derjenigen Zeit, zu der gerade elektrische Energie von der Zündspule 110 zu
der Speicherschaltung 120 übertragen wird, so dass die
Funktionalität
einer derartig ausgebildeten Speicherschaltung stark vereinfacht
mit derjenigen eines Schalters vergleichbar ist. Der ggf. vorhandene
Speicherkondensator 124 geringer Kapazität dient
dabei zur Vermeidung von Spannungssprüngen im Bereich der Speicherschaltung.In a further advantageous embodiment of the present invention, the memory circuit 120 no storage capacitor 124 or a storage capacitor 124 with very low capacity. This variant of the invention enables the supply of consumers 200a . 200b ( 1 ) at the time when just electrical energy from the ignition coil 110 to the memory circuit 120 is transmitted, so that the functionality of a memory circuit formed in this way greatly simplified with that of a switch is comparable. The possibly existing storage capacitor 124 Low capacity serves to avoid voltage jumps in the memory circuit.
Generell
ist mit der erfindungsgemäßen Speicherschaltung 120 (2)
auch eine Versorgung von Verbrauchern möglich, bei der ein Teil der insgesamt
für die
Verbraucher benötigten
elektrischen Energie durch die momentan an dem Eingang 121 verfügbare, von
der Zündspule 110 gelieferte
Energie gebildet ist und bei der ein weiterer Teil der benötigten Energie
aus dem Speicherkondensator 124 entnommen wird.Generally, with the memory circuit according to the invention 120 ( 2 ) Also a supply of consumers possible, in which a part of the total required for the consumer electrical energy through the moment at the entrance 121 available from the ignition coil 110 supplied energy is formed and in the case of another part of the required energy from the storage capacitor 124 is removed.
3a zeigt
eine erste schaltungstechnische Realisierung der erfindungsgemäßen Energieversorgungseinheit 100.
Die Energieversorgungseinheit 100 weist eine Zündspule 110 auf,
deren Primärwicklung 110a über einen
Anschluss 110a_1 mit einer nicht in 3a abgebildeten
Bordnetzspannung eines 12-Volt-Netzes eines Kraftfahrzeugs verbunden
ist. Der andere Anschluss der Primärwicklung 110a ist
mit einem Masseanschluss 100b_1 der Sekundärwicklung 110b der
Zündspule 110 und
mit einem Eingang einer Zündungsendstufe 112 verbunden,
die zur Steuerung des durch die Primärwicklung 110a fließenden Primärstroms
vorgesehen ist und hierzu einen Steuereingang 112a aufweist.
Die Zündungsendstufe 112 ist
darüberhinaus
mit einer Fahrzeugmasse GND verbunden, zu der der Primärstrom abfließen kann. 3a shows a first circuit realization of the power supply unit according to the invention 100 , The power supply unit 100 has an ignition coil 110 on, their primary winding 110a via a connection 110a_1 with a not in 3a mapped electrical system voltage of a 12-volt network of a motor vehicle is connected. The other terminal of the primary winding 110a is with a ground connection 100b_1 the secondary winding 110b the ignition coil 110 and with an input of an ignition output stage 112 connected to the control of the through the primary winding 110a flowing primary current is provided and this a control input 112a having. The ignition amplifier 112 is also connected to a vehicle ground GND, to which the primary current can flow.
Über den
Steuereingang 112a kann die Zündungsendstufe 112 entweder
mittels einer geeigneten Treiberstufe oder auch direkt von einem
in einem Steuergerät
(nicht gezeigt) vorgesehenen Mikrocontroller angesteuert werden,
um den durch die Primärwicklung 110a der
Zündspule 110 fließenden Primärstrom zeitlich
zu steuern.About the control input 112a can the ignition output stage 112 either by means of a suitable driver stage or else directly by a microcontroller provided in a control device (not shown) to be driven by the primary winding 110a the ignition coil 110 Timing of flowing primary flow.
Aufgrund
des Induktionsgesetzes ergibt sich bei einer zeitlichen Änderung
des Primärstroms
in bekannter Weise eine an der Sekundärwicklung 110b abfallende
Sekundärspannung,
die in ebenfalls bekannter Weise über einen Hochspannungsanschluss 110b_2 abgegriffen
werden kann und der Zündkerze 111 zugeführt wird.
Erfindungsgemäß ist zwischen dem
Hochspannungsanschluss 110b_2 und der Zündkerze 111 eine Kippdiode 111a vorgesehen,
die beispielsweise erst oberhalb einer Durchbruchspannung von etwa
16kV durchschaltet und damit der Zündkerze 111 die Zündspannung
zuführt.
Bei Spannungen kleiner 16kV schaltet die Kippdiode 111a dementsprechend
nicht durch und verhindert damit einen ansonsten ggf. auftretenden
Funkenüberschlag
an der Zündkerze 111.Due to the law of induction arises at a time change of the primary current in a known manner, one at the secondary winding 110b falling secondary voltage, in a likewise known manner via a high voltage terminal 110b_2 can be tapped and the spark plug 111 is supplied. According to the invention is between the high voltage terminal 110b_2 and the spark plug 111 a breakover diode 111 provided, for example, only above a breakdown voltage of about 16kV turns on and thus the spark plug 111 supplies the ignition voltage. At voltages below 16kV, the breakover diode switches 111 Accordingly, not through and thus prevents any otherwise occurring sparkover on the spark plug 111 ,
Bei
der in 3a abgebildeten Erfindungsvariante
ist der Eingang 121 der mit einem gestrichelten Rechteck
symbolisierten Speicherschaltung 120 direkt mit dem Masseanschluss 110b_1 der
Primärwicklung 110a beziehungsweise
der Sekundärwicklung 110b der
Zündspule 110 verbunden.
Dadurch liegt eine sich beim Abschalten eines durch die Primärwicklung 110a fließenden Primärstroms
einstellende Induktionsspannung, die im wesentlichen von der Eigeninduktivität der Primärwicklung 110a und der
Abschaltgeschwindigkeit abhängt,
direkt an dem Eingang 121, der Speicherschaltung 120 an.
Zum Aufladen des in der Speicherschaltung 120 vorgesehenen
Speicherkondensators 124 wird der Halbleiterschalter 122 durch
ein entsprechendes Steuersignal an seinem Steuereingang 122a in
einen leitenden Zustand versetzt, so dass von dem Eingang 121 ein Ladestrom über die
Diode 123, den Halbleiterschalter 122 und die
Diode 124a schließlich
auf den Speicherkondensator 124 fließen kann. Sobald die an dem
Eingang 121 anliegende Spannung kleiner ist als die Spannung
des Speicherkondensators 124 bzw. wenn der Halbleiterschalter 122 nichtleitend wird,
findet kein weiteres Aufladen des Speicherkondensators 124 statt.At the in 3a pictured variant of the invention is the entrance 121 the symbolized by a dashed rectangle memory circuit 120 directly to the ground connection 110b_1 the primary winding 110a or the secondary winding 110b the ignition coil 110 connected. As a result, when switching off one is due to the primary winding 110a flowing primary current-adjusting induction voltage, which essentially depends on the self-inductance of the primary winding 110a and the shutdown speed depends directly on the input 121 , the memory circuit 120 at. To charge the in the memory circuit 120 provided storage capacitor 124 becomes the semiconductor switch 122 by a corresponding control signal at its control input 122a placed in a conductive state so that from the input 121 a charging current through the diode 123 , the semiconductor switch 122 and the diode 124a finally on the storage capacitor 124 can flow. Once at the entrance 121 applied voltage is less than the voltage of the storage capacitor 124 or if the semiconductor switch 122 becomes non-conductive, finds no further charging of the storage capacitor 124 instead of.
Bei
einer Variante des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens
findet ein derartiges Aufladen des Speicherkondensators 124 jeweils
zwischen aufeinanderfolgenden Zündvorgängen der
Zündspule 110 statt,
zu denen die Zündkerze 111 mit
einer Zündspannung
versorgt werden muss. Dabei wird nach einem beendeten Zündvorgang
in dem Schritt 300 aus 5 der Speicherkondensator 124 zunächst für eine vorgebbare
Ladezeit auf die vorstehend beschriebene Weise aufgeladen. D.h.,
die Primärwicklung 110a wird
durch die Zündungsendstufe 112 zunächst mit
einem vorgebbaren Primärstrom
bestromt, so dass sich in ihr ein entsprechendes Magnetfeld aufbauen
kann. Bei einem anschließenden Abschalten
des Primärstroms
durch die Zündungsendstufe 112 entsteht
durch den Abbau des Magnetfelds eine Induktionsspannung, die einen
Stromfluss in die erfindungsgemäße Speicherschaltung 120 und somit
ein Aufladen der Speicherschaltung 120 bewirkt.In a variant of the operating method according to the invention, such charging of the storage capacitor takes place 124 in each case between successive ignition processes of the ignition coil 110 instead, to which the spark plug 111 must be supplied with an ignition voltage. In this case, after a completed ignition in the step 300 out 5 the storage capacitor 124 initially charged for a predeterminable charging time in the manner described above. That is, the primary winding 110a is through the ignition output stage 112 initially energized with a predetermined primary current, so that it can build up a corresponding magnetic field in it. In a subsequent shutdown of the primary current through the Zündungsendstufe 112 caused by the degradation of the magnetic field, an induction voltage, the current flow in the memory circuit according to the invention 120 and thus charging the memory circuit 120 causes.
Nach
Ablauf der Ladezeit wird in Schritt 310 überprüft, ob ein
nächster
Zündvorgang
durchzuführen
ist. Falls dies nicht der Fall ist, kann der Speicherkondensator 124 in
Schritt 300 weiter aufgeladen werden. Steht jedoch ein
Zündvorgang
bevor, so wird aus dem Schritt 310 in den Schritt 320 aus
Figur verzweigt, der den Zündvorgang
symbolisiert. Nach Abschluss des Zündvorgangs 320 wird
in dem Schritt 300 erneut der Speicherkondensator 124 aufgeladen.After the loading time is over in step 310 checks whether a next ignition is to be performed. If this is not the case, the storage capacitor 124 in step 300 continue to be charged. However, if an ignition process is imminent, then the step 310 in the step 320 branched out of figure, symbolizing the ignition. After completion of the ignition process 320 is in the step 300 again the storage capacitor 124 charged.
Bei
der in 3a gezeigten Schaltungsanordnung,
bei der der Eingang 121 der Speicherschaltung 120 direkt
mit einem Masseanschluss der Primärwicklung 110a der
Zündspule 110 verbunden
ist, kann durch das beschriebene Schalten des Primärstroms
mittels der Zündungsendstufe 112 und
der Eigeninduktivität
einer herkömmlichen
Primärwicklung 110a eine
Induktionsspannung von bis zu etwa 400 Volt erzeugt werden. Diese
Induktionsspannung von 400 Volt stellt gleichzeitig die maximale
Spannung dar, auf die der Speicherkondensator 124 aufgeladen werden
kann.At the in 3a shown circuit arrangement, wherein the input 121 the memory circuit 120 directly to a ground terminal of the primary winding 110a the ignition coil 110 can be connected by the described switching of the primary current by means of the Zündungsendstufe 112 and the self-inductance of a conventional primary winding 110a an induction voltage of up to about 400 volts can be generated. This induction voltage of 400 volts also represents the maximum voltage to which the storage capacitor 124 can be charged.
Durch
die bereits beschriebene, der Zündkerze
vorgeschaltete Kippdiode 111a ist sichergestellt, dass
ein allein zum Zweck des Aufladens der Speicherschaltung 120 durchgeführtes Schalten
des Primärstroms
nicht zu einem Funkenüberschlag
an der Zündkerze 111 und
damit zu einer unerwünschten
Zündung
führt.
Die zu dem Aufladen der Speicherschaltung 120 erforderliche
Spannung kann durch den Betrag und die zeitliche Änderung
des Primärstroms
durch die Primärwicklung 110a vorgegeben
werden. Darüberhinaus
kann ein Aufladen der Speicherschaltung 120 durch das Abschalten
des Halbleiterschalters 122 verhindert werden. Entsprechend
der maximalen Spannung an dem Speicherkondensator 124 muss
der Halbleiterschalter 122 in dem vorliegenden Beispiel
eine Spannungsfestigkeit von mindestens etwa 400 Volt zwischen seinem
Eingang und seinem Ausgang 122b aufweisen.By the already described, the spark plug upstream Kippdiode 111 Ensures that one alone for the purpose of charging the memory circuit 120 performed switching of the primary current is not a flashover on the spark plug 111 and thus to an undesirable th ignition leads. The to the charging of the memory circuit 120 required voltage can be determined by the amount and the time change of the primary current through the primary winding 110a be specified. In addition, charging the memory circuit 120 by switching off the semiconductor switch 122 be prevented. According to the maximum voltage on the storage capacitor 124 must the semiconductor switch 122 in the present example, a withstand voltage of at least about 400 volts between its input and its output 122b exhibit.
Ein
unbeabsichtigtes Entladen des Speicherkondensators 124 durch
die Diode 124b und die Zündungsendstufe 112 wird
durch die dem Eingang 121 der Speicherschaltung 120 nachgeschaltete
Diode 123 verhindert.Accidental discharge of the storage capacitor 124 through the diode 124b and the ignition output stage 112 is through the entrance 121 the memory circuit 120 downstream diode 123 prevented.
Sobald
der Speicherkondensator 124 auf die vorstehend beschriebene
Weise geladen worden ist, kann der Speicherschaltung 120 über ihren
Ausgang 126 durch den Verbraucher 200a elektrische
Energie entnommen werden. Bei dem Verbraucher 200a handelt
es sich beispielsweise um ein Magnetventil, dass in einem nicht
gezeigten Einspritzsystem des Kraftfahrzeugs verwendet wird und
ein federbelastetes elektromagnetisches Stellglied aufweist. Das
Magnetventil 200a besitzt eine eigene Schaltendstufe 201a,
die über
einen Steuereingang 201b steuerbar ist. Bei der Schaltendstufe 201a kann
es sich ebenfalls um einen Halbleiterschalter wie beispielsweise einen
Feldeffekttransistor handeln.Once the storage capacitor 124 has been loaded in the manner described above, the memory circuit 120 about her exit 126 by the consumer 200a electrical energy can be taken. At the consumer 200a For example, it is a solenoid valve that is used in an injection system, not shown, of the motor vehicle and having a spring-loaded electromagnetic actuator. The solenoid valve 200a has its own switching output stage 201 that have a control input 201b is controllable. At the switching output stage 201 it may also be a semiconductor switch such as a field effect transistor.
Um
dem Magnetventil 201a in der Speicherschaltung 120 beziehungsweise
in deren Speicherkondensator 124 gespeicherte elektrische
Energie zuzuführen,
wird die Schaltendstufe 201a in einen leitenden Zustand
versetzt, so dass ein Entladestrom von dem Speicherkondensator 124 über die
Diode 124b und den ebenfalls leitenden Halbleiterschalter 122 sowie
durch das Magnetventil 200a fließen kann. Die Entnahme von
elektrischer Energie aus der Speicherschaltung 120 kann
durch ein Versetzen der Schaltendstufe 201a in einen nichtleitenden
Zustand beendet werden.To the solenoid valve 201 in the memory circuit 120 or in their storage capacitor 124 supplying stored electrical energy is the switching output stage 201 placed in a conductive state, so that a discharge current from the storage capacitor 124 over the diode 124b and the likewise conductive semiconductor switch 122 as well as through the solenoid valve 200a can flow. The removal of electrical energy from the memory circuit 120 can by offsetting the switching output stage 201 be terminated in a non-conductive state.
Falls
eine an dem Eingang 121 anliegende Spannung größer ist
als die an dem Speicherkondensator 124 anliegende Spannung,
kann auch direkt ein Strom von dem Eingang 121 über die
Diode 123 und den Halbleiterschalter 122 in das
Magnetventil 200a fließen.If any at the entrance 121 applied voltage is greater than that of the storage capacitor 124 voltage applied, can also directly a current from the input 121 over the diode 123 and the semiconductor switch 122 in the solenoid valve 200a flow.
Eine
weitere, ganz besonders vorteilhafte Variante der erfindungsgemäßen Speicherschaltung ist
in 3b abgebildet. Im Unterschied zu der in 3a gezeigten
Speicherschaltung weist die in 3b abgebildete
Speicherschaltung 120 zusätzlich die Dioden 124c, 124d und
einen Spannungsversorgungsanschluss 124d' auf.Another, particularly advantageous variant of the memory circuit according to the invention is shown in FIG 3b displayed. Unlike the in 3a shown memory circuit has the in 3b Pictured memory circuit 120 in addition the diodes 124c . 124d and a power supply terminal 124d ' on.
Die
Diode 124c ist zwischen dem Magnetventil 200a und
der ihm zugeordneten Schaltendstufe 201a beziehungsweise
einem Anschluss des Speicherkondensators 124 angeordnet.
Auf diese Weise ist es möglich,
eine bei der Deaktivierung des Magnetventils 200a an einer
Wicklung (nicht gezeigt) des Magnetventils 200a auftretende
Induktionsspannung dazu zu nutzen, um den Speicherkondensator 124 über die
Diode 124c aufzuladen, so dass zumindest ein Teil der in
dem Magnetfeld der Wicklung des Magnetventils 200a gespeicherten
elektromagnetischen Energie in den Speicherkondensator 124 zurückgespeist
werden kann. Hierdurch verbessert sich der Wirkungsgrad der erfindungsgemäßen Energieversorgungseinheit 100 und
eine üblicherweise
aufwendig abzuführende
Verlustleistung wird reduziert.The diode 124c is between the solenoid valve 200a and its associated switching output stage 201 or a connection of the storage capacitor 124 arranged. In this way it is possible, one at the deactivation of the solenoid valve 200a on a winding (not shown) of the solenoid valve 200a to use occurring induction voltage to the storage capacitor 124 over the diode 124c charge, so that at least part of the magnetic field in the winding of the solenoid valve 200a stored electromagnetic energy in the storage capacitor 124 can be fed back. This improves the efficiency of the power supply unit according to the invention 100 and a usually consuming to be dissipated power loss is reduced.
Über die
Diode 124d ist das Magnetventil 200a ferner mit
einem 5-Volt-Versorgungsspannungsanschluss 124d' verbunden.
Dieser Versorgungsspannungsanschluss 124d' dient erfindungsgemäß dazu,
um nach einem Anziehen des Magnetventils 200a einen Haltestrom
für das
Magnetventil 200a zu liefern. D.h., die von der erfindungsgemäßen Speicherschaltung 120 in
dem Speicherkondensator 124 bereitgestellte elektrische
Energie wird nur dazu verwendet, um das Magnetventil 200a gegen
den Widerstand einer Rückstellfeder
aus seiner Ruhestellung in eine Arbeitsstellung herauszubewegen,
es also zum Anziehen zu bringen. Danach wird der zum Beibehalten
der Arbeitsstellung erforderliche Haltestrom über die Diode 124d durch
den Versorgungsspannungsanschluss 124d' bereitgestellt. Um den Haltestrom
aufrechtzuerhalten reicht die Spannung des Versorgungsspannungsanschlusses 124d' von 5 Volt
aus. Diese Erfindungsvariante weist den Vorteil auf, dass von der
Speicherschaltung 120 nicht permanent ein Strom bei einer
verhältnismäßig hohen Spannung
entnommen werden muss, wodurch die Zündspule 110 und die
Speicherschaltung 120 unnötig belastet würden. Ferner
ist ein Versorgungsspannungsanschluss 124d' mit einer Spannung von 5 Volt in
jeder herkömmlichen
Energieversorgungsschaltung verfügbar,
so dass kein zusätzlicher
Schaltungsaufwand erforderlich ist, um den Haltestrom bereitzustellen.About the diode 124d is the solenoid valve 200a also with a 5 volt supply voltage connection 124d ' connected. This supply voltage connection 124d ' serves according to the invention to after tightening the solenoid valve 200a a holding current for the solenoid valve 200a to deliver. That is, that of the memory circuit according to the invention 120 in the storage capacitor 124 Provided electrical energy is only used to the solenoid valve 200a move out of its rest position to a working position against the resistance of a return spring, so bring it to wear. Thereafter, the required to maintain the working position holding current through the diode 124d through the supply voltage connection 124d ' provided. To maintain the holding current, the voltage of the supply voltage connection is sufficient 124d ' from 5 volts. This variant of the invention has the advantage that of the memory circuit 120 does not have to be permanently removed a current at a relatively high voltage, whereby the ignition coil 110 and the memory circuit 120 would be unnecessarily burdened. Furthermore, a supply voltage connection 124d ' with a voltage of 5 volts available in any conventional power supply circuit, so that no additional circuitry is required to provide the holding current.
Diese
Spannung lässt
sich zentral für
alle Stellglieder, also auch für
weitere Ventileinheiten, bereitstellen und abhängig von beliebigen Parametern vorgeben,
um optimale Verhältnisse
zu erhalten. Vorteil dabei ist die Verwendung von linearen Reglern
für z.B.
den Haltestrom, da hier nur geringe Verlustleistungen im Leistungstransistor
entstehen und der Abschaltvorgang immer von einem definierten Strompegel
erfolgt. Der Regler hierfür
lässt sich
gegenüber
einem vergleichbaren Schaltregler wesentlich stabiler realisieren
mit weniger Störsignalen
auf dem Bordnetz.This voltage can be centrally provided for all actuators, including for other valve units, and given depending on any parameters to obtain optimal conditions. The advantage here is the use of linear regulators for, for example, the holding current, since only low power losses occur in the power transistor and the turn-off always takes place from a defined current level. The controller for this can be compared to a comparable switching regulator much more stable realize with less noise on the board network.
Ferner
kann ein weiterer Versorgungsspannungsanschluss (nicht gezeigt)
z.B. mit einer Spannung von 12 Volt vorgesehen sein, der analog
zu dem Versorgungsspannungsanschluss 124d' über eine Diode z.B. mit dem
Eingang des Halbleiterschalters 122 verbunden ist. Diese
Versorgungsspannung von 12 Volt kann zur Realisierung einer Übergangsphase
zwischen einer Ansteuerung des Magnetventils 200a mit einer
verhältnismäßig hohen,
von der Zündspule 110 stammenden
Spannung und einer Ansteuerung des Magnetventils 200a mit
der vorstehend beschriebenen Spannung von 5 Volt aus dem Versorgungsspannungsanschluss 124d' dienen, wobei
gemäß dem vorliegenden
Beispiel ein Stromfluss aus dem 12 Volt-Versorgungsspannungsanschluss zu
dem Magnetventil 200a durch Aktivieren des Halbleiterschalters 122 ermöglicht wird.Furthermore, a further supply voltage connection (not shown) may be provided, for example, with a voltage of 12 volts, which is analogous to the supply voltage connection 124d ' via a diode, for example with the input of the semiconductor switch 122 connected is. This supply voltage of 12 volts can be used to realize a transition phase between a control of the solenoid valve 200a with a relatively high, from the ignition coil 110 originating voltage and a control of the solenoid valve 200a with the voltage of 5 volts from the supply voltage terminal described above 124d ' serve, according to the present example, a current flow from the 12 volt supply voltage terminal to the solenoid valve 200a by activating the semiconductor switch 122 is possible.
Noch
eine weitere Schaltungsvariante einer Speicherschaltung 120 der
erfindungsgemäßen Energieversorgungseinheit 100 ist
in 3c dargestellt. Die Versorgung der Speicherschaltung 120 nach 3c erfolgt
in der bereits unter Bezug auf 3a, 3b beschriebenen
Weise durch die Zündspule 110.Yet another circuit variant of a memory circuit 120 the power supply unit according to the invention 100 is in 3c shown. The supply of the memory circuit 120 to 3c takes place in the already under reference to 3a . 3b way described by the ignition coil 110 ,
Im
Unterschied zu den vorstehend beschriebenen Speicherschaltungen 120 weist
die in 3c abgebildete Speicherschaltung 120 zwei
Halbleiterschalter 122, 125 auf, wobei der Speicherkondensator 124 in
bekannter Weise über
den Halbleiterschalter 122 geladen werden kann, und wobei
der zweite Halbleiterschalter 125 zum kontrollierten Entladen des
Speicherkondensators 124 z.B. zur Versorgung eines Verbrauchers
vorgesehen ist. Zur Ansteuerung weisen die Halbleiterschalter 122, 125 entsprechende
Steuereingänge 122a, 125a auf.In contrast to the memory circuits described above 120 has the in 3c Pictured memory circuit 120 two semiconductor switches 122 . 125 on, with the storage capacitor 124 in a known manner via the semiconductor switch 122 can be charged, and wherein the second semiconductor switch 125 for the controlled discharge of the storage capacitor 124 for example, to supply a consumer is provided. For driving, the semiconductor switches 122 . 125 corresponding control inputs 122a . 125a on.
Es
ist auch denkbar, beide Halbleiterschalter 122, 125 gleichzeitig
zu aktivieren, um einen der Speicherschaltung 120 an ihrem
Eingang 121 zugeführten
Strom direkt an einen Verbraucher weiterzuleiten.It is also possible to use both semiconductor switches 122 . 125 activate at the same time to one of the memory circuit 120 at her entrance 121 supplied electricity directly to a consumer.
Mittels
der in 3c abgebildeten Speicherschaltung 120 kann
beispielsweise ein als piezoelektrisches Element 200b ausgebildeter
Verbraucher über
den Ausgang 126 der Speicherschaltung 120 mit
elektrischer Energie versorgt werden. Bei dem piezoelektrischen
Element 200b kann es sich z.B. um ein Stellglied handeln,
welches in einem nicht abgebildeten Einspritzventil zur Betätigung einer
Ventilnadel verwendet wird.By means of in 3c illustrated memory circuit 120 For example, as a piezoelectric element 200b trained consumer about the output 126 the memory circuit 120 be supplied with electrical energy. In the piezoelectric element 200b it may be, for example, an actuator, which is used in a non-illustrated injection valve for actuating a valve needle.
Eine
Entladeschaltung 202b für
das piezoelektrische Element 200b ist parallel zu dem piezoelektrischen
Element 200b geschaltet und kann z.B. einen nicht in 3c abgebildeten
Halbleiterschalter und/oder einen ggf. hierzu in Serie geschalteten Ohmwiderstand
aufweisen, um das piezoelektrische Element 200b entladen
zu können.A discharge circuit 202b for the piezoelectric element 200b is parallel to the piezoelectric element 200b switched and can not eg a 3c illustrated semiconductor switch and / or have an optionally connected in series for this purpose ohmic resistance to the piezoelectric element 200b to be able to unload.
Eine
Regelung der an dem piezoelektrischen Element 200b anliegenden
Spannung gemäß einervorgegebenen
Verlaufsform erfolgt über
die Entladeschaltung 202b zur Spannungsreduktion und dem Halbleiterschalter 125 zur
Spannungserhöhung. Dazu
muss der Kondensator 124 vorher über dem Halbleiterschalter 122 gemäß einem
Pumpvorgang aufgeladen worden sein.A regulation of the piezoelectric element 200b applied voltage according to a predetermined waveform is via the discharge circuit 202b for voltage reduction and the semiconductor switch 125 to increase the voltage. This requires the capacitor 124 previously over the semiconductor switch 122 have been charged according to a pumping process.
4a zeigt
eine weitere Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung, bei der zwei Speicherschaltungen 120, 120a in
der bereits beschriebenen Weise mit einem Masseanschluss 110b_1 der
Primärwicklung 110a beziehungsweise
der Sekundärwicklung 110b derselben
Zündspule 110 verbunden sind.
Die Speicherschaltungen 120, 120a stellen an ihren
Ausgängen 126, 126a elektrische
Energie für Verbraucher
zur Verfügung. 4a shows a further embodiment of the present invention, wherein the two memory circuits 120 . 120a in the manner already described with a ground connection 110b_1 the primary winding 110a or the secondary winding 110b the same ignition coil 110 are connected. The memory circuits 120 . 120a put at their outputs 126 . 126a electrical energy available to consumers.
Darüberhinaus
weist die in 4a abgebildete Energieversorgungseinheit 100 noch
zwei weitere Speicherschaltungen 120b, 120c auf.
Diese weiteren Speicherschaltungen 120b, 120c sind
eingangsseitig jeweils mit einem extra hierfür vorgesehenen Abgriff 110b_3 , 110b_4 der
Sekundärwicklung 110b der
Zündspule 110 verbunden.
Diese Anordnung erlaubt es, den Speicherschaltungen 120b, 120c je
nach Position des Abgriffs 110b_3, 110b_4 in der
Sekundärwicklung 110b elektrische
Energie der Zündspule 110 bei
einem entsprechenden Spannungsniveau zur Verfügung zu stellen.In addition, the in 4a illustrated power supply unit 100 two more memory circuits 120b . 120c on. These further memory circuits 120b . 120c are on the input side each with a specially provided tap 110b_3 . 110b_4 the secondary winding 110b the ignition coil 110 connected. This arrangement allows the memory circuits 120b . 120c depending on the position of the tap 110b_3 . 110b_4 in the secondary winding 110b electrical energy of the ignition coil 110 at a corresponding voltage level.
Die
Abgriffe 110b_3, 100b_4 können beispielsweise derart
mit der Sekundärwicklung 110b verbunden
sein, dass sich eine zu der Induktionsspannung an dem Massenanschluss 110b_1 vergleichbare
Spannung von etwa 300 bis 400 Volt an ihnen einstellt.The taps 110b_3 . 100b_4 For example, with the secondary winding 110b be connected, that one to the induction voltage at the ground terminal 110b_1 Comparable voltage of about 300 to 400 volts sets them.
Es
ist alternativ hierzu jedoch auch möglich, die Abgriffe 110b_3, 110b_4 so
mit der Sekundärwicklung 110b der
Zündspule 110 zu
verbinden, dass an ihnen deutlich höhere Spannungen von bis zu
einigen kV bereitgestellt werden. Über entsprechende Ausgänge 126b, 126c können die
weiteren Speicherschaltungen 120b, 120c nicht
in 4a abgebildete Verbraucher mit diesen Spannungen
versorgen. Die jeweiligen Komponenten der Speicherschaltungen 120b, 120c müssen bei
dieser Erfindungsvariante eine entsprechende Spannungsfestigkeit
aufweisen.It is alternatively possible, however, the taps 110b_3 . 110b_4 so with the secondary winding 110b the ignition coil 110 to be connected to provide significantly higher voltages of up to a few kV. Via corresponding outputs 126b . 126c can the other memory circuits 120b . 120c not in 4a provide illustrated loads with these voltages. The respective components of the memory circuits 120b . 120c must have a corresponding dielectric strength in this variant of the invention.
Lediglich
Spannungen oberhalb der Durchbruchspannung der Kippdiode 111a von
etwa 16kV können
nicht mehr durch die erfindungsgemäße Speicherschaltung 120 gespeichert
bzw. bereitgestellt werden, weil die Kippdiode 111a bei
Erreichen ihrer Durchbruchspannung leitend wird und die in der Zündspule 110 gespeicherte
Energie der Zündkerze 111 bei
der Zündspannung
zugeführt
wird.Only voltages above the breakdown voltage of the breakover diode 111 of about 16kV can no longer by the memory circuit according to the invention 120 be stored or provided because the breakover diode 111 when reached their breakdown voltage becomes conductive and that in the ignition coil 110 stored energy of the spark plug 111 is supplied at the ignition voltage.
Noch
eine weitere Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Energieversorgungseinheit 100 ist in 4b gezeigt.
Bei dieser Erfindungsvariante sind erfindungsgemäße Speicherschaltungen 120, 120a, 120b mit
einer ersten Zündspule 110 verbunden, während weitere
Speicherschaltungen 120c, 120d mit einer zweiten
Zündspule 110' verbunden sind. Eine
derartige Energieversorgungseinheit 100 eignet sich insbesondere
zur Verwendung mit Brennkraftmaschinen, bei denen jedem Zylinder
eine eigene Zündspule 110, 110' zugewiesen
ist. Beide Zündspulen 110, 110' sind mit einem
Anschluss ihrer Primärwicklung
an einen 12-Volt-Bordnetzanschluss V 12 des Kraftfahrzeugs angeschlossen.Yet another embodiment of the power supply unit according to the invention 100 is in 4b shown. In this variant of the invention are memory circuits according to the invention 120 . 120a . 120b with a first ignition coil 110 connected while other memory circuits 120c . 120d with a second ignition coil 110 ' are connected. Such a power supply unit 100 is particularly suitable for use with internal combustion engines, where each cylinder has its own ignition coil 110 . 110 ' is assigned. Both ignition coils 110 . 110 ' are connected to a terminal of their primary winding to a 12-volt vehicle power supply V 12 of the motor vehicle.
Neben
einem Aufladen der erfindungsgemäßen Speicherschaltung
zwischen einzelnen Zündvorgängen ist
es bei der in 4a gezeigten Energieversorgungseinheit 100 beispielsweise
auch denkbar, einen jeweils an dem Eingang 121 der Speicherschaltung 120b, 120c angeordneten
Schalter 122 (2) kurzzeitig während eines
Zündvorgangs
zu öffnen,
um der Zündspule 110 Energie
zu entnehmen und diese z.B. in einem Speicherkondensator 124 zwischenzuspeichern.In addition to charging the memory circuit according to the invention between individual ignition processes, it is in the in 4a shown power supply unit 100 for example, also conceivable, one at the entrance 121 the memory circuit 120b . 120c arranged switch 122 ( 2 ) to open briefly during an ignition process to the ignition coil 110 Take energy and this example in a storage capacitor 124 temporarily.
Alternativ
ist auch eine Speisung einer Speicherschaltung 120 durch
mehrere Zündspulen 110, 110' denkbar. Ebenso
können
mehrere Verbraucher von einer Speicherschaltung 120 versorgt
werden.Alternatively, a supply of a memory circuit 120 through several ignition coils 110 . 110 ' conceivable. Similarly, multiple consumers of a memory circuit 120 be supplied.
Generell
ist das Aktivieren bzw. Deaktivieren des Schalters 122 mit
einer Ansteuerung der Zündspule 110, 110' durch die Zündungsendstufe 112 zu synchronisieren.
Besonders vorteilhaft können
ein oder mehrere Messpunkte in der erfindungsgemäßen Energieversorgungseinheit 100 vorgesehen sein, über die
ein nicht abgebildetes Steuergerät,
das u.a. zur Ansteuerung der Schalter 112, 122, 125 dient,
entsprechende in der erfindungsgemäßen Energieversorgungseinheit 100 auftretende
Spannungen bzw. Ströme
erfassen kann.In general, this is the activation or deactivation of the switch 122 with a control of the ignition coil 110 . 110 ' through the ignition output stage 112 to synchronize. One or more measuring points in the energy supply unit according to the invention can be particularly advantageous 100 be provided on the one not shown control unit, including the control of the switch 112 . 122 . 125 serves, corresponding in the power supply unit according to the invention 100 can detect occurring voltages or currents.
Besonders
zweckmäßig ist
eine Erfassung der Induktionsspannung an dem Masseanschluss 110b_1 (3a)
der Primärwicklung 110a bzw.
der Sekundärwicklung 110b der
Zündspule 110 oder auch
der Ladespannung des Speicherkondensators 124.Particularly useful is a detection of the induction voltage at the ground terminal 110b_1 ( 3a ) of the primary winding 110a or the secondary winding 110b the ignition coil 110 or the charging voltage of the storage capacitor 124 ,
Ein
zum Aufladen der erfindungsgemäßen Speicherschaltung 120 eingestellter
Primärstrom kann
beispielsweise in Abhängigkeit
der erfassten Induktionsspannung bzw. Ladespannung des Speicherkondensators 124 geregelt
werden.A for charging the memory circuit according to the invention 120 set primary current, for example, as a function of the detected induction voltage or charging voltage of the storage capacitor 124 be managed.
Die
erfindungsgemäße Energieversorgungseinheit 100 eignet
sich besonders gut zum Einsatz bei Kraftstoffsystemen mit Benzindirekteinspritzung (BDE),
bei denen Kraftstoff zu einem Einspritzzeitpunkt direkt in einen
Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt wird und bei denen
anschließend zu
einem von dem Einspritzzeitpunkt verschiedenen Zündzeitpunkt ein Zündvorgang
initiiert wird. Bei einem derartigen BDE-System kann eine Speicherschaltung 120 ohne
Speicherkondensator 124 verwendet werden, weil der Einspritzzeitpunkt
und der Zündzeitpunkt
voneinander verschieden sind und dementsprechend eine sequentielle
Energieversorgung eines Einspritzventils und einer Zündspule möglich ist.The energy supply unit according to the invention 100 is particularly well suited for use in fuel systems with gasoline direct injection (BDE), in which fuel is injected at an injection time directly into a combustion chamber of the engine and in which then an ignition is initiated at a different ignition timing from the injection timing. In such a BDE system, a memory circuit 120 without storage capacitor 124 be used because the injection timing and the ignition timing are different from each other and, accordingly, a sequential power supply of an injection valve and an ignition coil is possible.
Bei
einer weiteren Erfindungsvariante ist eine lokale Steuereinheit
(nicht gezeigt) zur Steuerung der Energieversorgungseinheit 100 vorgesehen,
wobei insgesamt z.B. für
jeden Zylinder einer Brennkraftmaschine eine erfindungsgemäße Energieversorgungseinheit 100 vorgesehen
sein kann. Die jeweilige lokale Steuereinheit kann beispielsweise
von einer die Brennkraftmaschine steuernden Motorelektronik, die
als zentrales Steuergerät
realisiert ist, Vorgaben hinsichtlich des Timings der durchzuführenden
Zündvorgänge bzw.
der mittels der Speicherschaltung 120 zu speichernden elektrischen
Energie erhalten und Statusrückmeldungen
an die Motorelektronik zurückgeben.In a further variant of the invention is a local control unit (not shown) for controlling the power supply unit 100 provided, wherein a total of, for example, for each cylinder of an internal combustion engine, a power supply unit according to the invention 100 can be provided. The respective local control unit can, for example, from an engine electronics controlling the internal combustion engine, which is realized as a central control unit, specifications with regard to the timing of the ignition processes to be carried out or by means of the memory circuit 120 receive stored electrical energy and return status feedback to the engine electronics.
Generell
ist es denkbar, neben als Stellglieder von Kraftstoffeinspritzsystemen
ausgebildeten Verbrauchern beliebige weitere elektrische Verbraucher
mittels der erfindungsgemäßen Energieversorgungseinheit 100 zu
versorgen. Besonders zweckmäßig ist
die Verwendung der erfindungsgemäßen Energieversorgungseinheit 100 zur
Bereitstellung bzw. Speicherung elektrischer Energie bei höheren Spannungen
als der 12 Volt aufweisenden Bordnetzspannung, weil zur Bereitstellung
höherer
Spannungen bis auf wenige Ausnahmen Schaltungsanordnungen mit induktiven
Elementen erforderlich sind, die – ebenso wie bei herkömmlichen
Kraftfahrzeugen – bisher
zusätzlich
zu einer bereits vorhandenen Zündspule
vorgesehen werden müssen.In general, it is conceivable, in addition to consumers designed as actuators of fuel injection systems, any further electrical consumers by means of the energy supply unit according to the invention 100 to supply. Particularly useful is the use of the power supply unit according to the invention 100 for providing or storing electrical energy at higher voltages than the 12 volt vehicle electrical system voltage, because to provide higher voltages with a few exceptions circuit arrangements with inductive elements are required, which - as in conventional motor vehicles - previously provided in addition to an existing ignition coil have to.
Durch
die erfindungsgemäße Mehrfachnutzung
der Zündspule 110 ergibt
sich insgesamt eine Kostenreduktion gegenüber herkömmlichen Systemen, weil bisher
erforderliche separate Energieversorgungseinheiten zur Ansteuerung
von Magnetventilen, piezoelektrischen Stellgliedern und dergleichen entfallen
können.Due to the inventive multiple use of the ignition coil 110 overall results in a cost reduction over conventional systems, because previously required separate power supply units for controlling solenoid valves, piezoelectric actuators and the like can be omitted.
Es
ist auch denkbar, die erfindungsgemäße Energieversorgungseinheit 100 in
bestehende Vorrichtungen zu integrieren, insbesondere um eine ggf. bereits
vorhandene Zündspule 110 mitzuverwenden. Besonders
zweckmäßig ist
hierbei eine Schaltungskonfiguration nach 3a, weil
nur geringfügige
Modifikationen nötig
sind, um die Speicherschaltung 120 mit der Zündspule 110 und
einer ebenfalls bereits vorhandenen Zündungsendstufe 112 zu
verbinden.It is also conceivable, the energy supply unit according to the invention 100 to integrate into existing devices, in particular a possibly existing ignition coil 110 concomitantly. Particularly useful here is a circuit configuration according to 3a because only minor modifications are needed to the memory circuit 120 with the ignition coil 110 and a likewise already existing ignition output stage 112 connect to.
Es
ist ferner denkbar, die erfindungsgemäße Energieversorgungseinheit 100 als
sog. zentrale Zylinderenergieeinheit vorzusehen, bei der die Energieversorgungseinheit 100 und
entsprechend vorgesehene Speicherschaltungen 120 sämtliche
Verbraucher im Bereich eines Zylinders einer Brennkraftmaschine
zentral mit elektrischer Energie der benötigten Spannung versorgen.
Neben Zündspulen
und Stellgliedern von Einspritzventilen können beispielsweise auch Stellglieder
zur Ansteuerung von Strömungsklappen
oder Komponenten einer elektrohydraulischen Ventilsteuerung durch
die Energieversorgungseinheit mitversorgt werden.It is also conceivable, the energy supply unit according to the invention 100 to provide as so-called. Central cylinder power unit, wherein the power supply unit 100 and correspondingly provided memory circuits 120 provide all consumers in the range of a cylinder of an internal combustion engine centrally with electrical energy of the required voltage. In addition to ignition coils and actuators of injectors, for example, actuators for controlling flow flaps or components of an electro-hydraulic valve control can be co-supplied by the power supply unit.
Besonders
zweckmäßig ist
die erfindungsgemäße Energieversorgungseinheit 100 auch
mit einem Wechselspannungszündsystem
einsetzbar, bei dem der Primärstrom
durch eine Primärwicklung 110a der
Zündspule 110 mit
einer verhältnismäßig hohen
Frequenz getaktet wird und bei dem die Zündspule 110 eine verhältnismäßig geringe
Induktivität aufweist.Particularly useful is the power supply unit according to the invention 100 Can also be used with an alternating voltage ignition system, in which the primary current through a primary winding 110a the ignition coil 110 is clocked at a relatively high frequency and in which the ignition coil 110 has a relatively low inductance.
Es
ist darüberhinaus
möglich,
in der Speicherschaltung 120 gespeicherte elektrische Energie nach
einer Zündung
als Zusatzenergie für
eine Brennspannung zu verwenden.It is also possible in the memory circuit 120 stored electrical energy to use after ignition as additional energy for a burning voltage.
Bei
gegebener Verbindung des Eingangs 121 der Speicherschaltung 120 mit
der Zündspule 110 kann
die Spannung, mit der der Speicherschaltung 120 die elektrische
Energie von der Zündspule 110 zugeführt wird,
dadurch eingestellt werden, dass der Betrag des abzuschaltenden
Primärstroms
und damit die in der Primärwicklung 110a gespeicherte Energie
vorgegeben wird. Ferner kann eine Abschaltgeschwindigkeit, d.h.
das Maß der
zeitlichen Änderung
des Primärstroms
bei dem Abschalten, vorgegeben werden.For a given connection of the input 121 the memory circuit 120 with the ignition coil 110 can the voltage at which the memory circuit 120 the electrical energy from the ignition coil 110 is supplied, be adjusted by the fact that the amount of the primary current to be disconnected and thus in the primary winding 110a stored energy is given. Furthermore, a shutdown speed, ie the extent of the change in the time of the primary current during shutdown, can be specified.
Die
erfindungsgemäße Energieversorgungseinheit 100 kann
auch in ein Zündsystem
integriert werden, bei dem die Zündenergie
in einem Kondensator gespeichert wird (Kondensatorzündung).The energy supply unit according to the invention 100 can also be integrated into an ignition system in which the ignition energy is stored in a capacitor (capacitor ignition).
Insgesamt
ermöglicht
die erfindungsgemäße Energieversorgungseinheit 100 die
kurzzeitige Bereitstellung verhältnismäßig hoher
elektrischer Energiewerte zur Ansteuerung elektrischer Stellglieder auch
bei hohen Spannungsniveaus von einigen hundert Volt.Overall, the power supply unit according to the invention allows 100 the short-term provision of relatively high electrical energy values for controlling electrical actuators even at high voltage levels of a few hundred volts.
Um
einen zuverlässigen
Betrieb der Energieversorgungseinheit 100 sicherzustellen,
können
verschiedene Spannungen und/oder Ströme beispielsweise von einem
die Energieversorgungseinheit 100 steuernden Steuergerät (nicht
gezeigt) überwacht werden,
insbesondere die Spannung an dem Speicherkondensator 124,
die an dem piezoelektrischen Stellglied 200b anliegende
Spannung, eine an dem Eingang 121 anliegende Spannung,
ein durch die Primärwicklung 110a oder
die Sekundärwicklung 110b der
Zündspule 110 fließender Strom
und dergleichen. Bei Überschreiten
vorgebbarer Höchstwerte
oder Erreichen anderer kritischer Zustände kann durch das Steuergerät eine entsprechende
Fehlerreaktion eingeleitet werden und beispielsweise ein Notbetrieb angenommen
werden, der z.B. eine Versorgung der Speicherschaltung 120 mit
verringerter Leistung vorsieht oder das zeitweise Deaktivieren der
Speicherschaltung 120.To ensure reliable operation of the power supply unit 100 For example, different voltages and / or currents may be provided by, for example, one of the power supply units 100 controlling controller (not shown), in particular the voltage across the storage capacitor 124 attached to the piezoelectric actuator 200b voltage applied, one at the entrance 121 applied voltage, one through the primary winding 110a or the secondary winding 110b the ignition coil 110 flowing electricity and the like. When predefinable maximum values or other critical states are exceeded, a corresponding error reaction can be initiated by the control unit and, for example, an emergency operation can be assumed, for example a supply to the memory circuit 120 with reduced power or temporarily deactivating the memory circuit 120 ,