Die
Erfindung betrifft eine Aktorvorrichtung, die einen elektrisch ansteuerbaren
Aktor umfasst.The
The invention relates to an actuator device having an electrically controllable
Actuator includes.
Eine
solche Aktorvorrichtung ist beispielsweise ein Einspritzventil für eine Brennkraftmaschine eines
Kraftfahrzeugs. Die Anforderungen an Brennkraftmaschinen, insbesondere
in Kraftfahrzeugen, steigen aufgrund von gesetzlichen Bestimmungen bezüglich Schadstoffemissionen
und aufgrund von Kundenwünschen
hinsichtlich Zuverlässigkeit,
effizientem Einsatz der Betriebsmittel, insbesondere von Kraftstoff,
und geringen Wartungskosten. Ein schadstoffarmer Betrieb soll sichergestellt
werden. Dazu ist es erforderlich, dass das Einspritzventil den Kraftstoff mit
hoher Präzision
in die Verbrennungskammern der Brennkraftmaschine einspritzt und
den Kraftstoff präzise
dosiert.A
Such actuator device is for example an injection valve for an internal combustion engine of a
Motor vehicle. The requirements for internal combustion engines, in particular
in motor vehicles, rise due to legal regulations regarding pollutant emissions
and due to customer requests
in terms of reliability,
efficient use of resources, especially fuel,
and low maintenance costs. A low-emission operation is to be ensured
become. For this it is necessary that the injector with the fuel
high precision
injected into the combustion chambers of the internal combustion engine and
the fuel precisely
dosed.
In
der DE 34 45 721 A1 ist
ein Magnetventil offenbart, das ein Ventil aus einem leitenden Material,
ein leitendes Gehäuse
mit einer Führungseinrichtung
zum Führen
des Ventils und mit einem dem Ventil zugeordneten Ventilsitz umfasst.
Zwischen dem Ventil und der Führungseinrichtung
ist eine Isolierschicht vorgesehen. Das Ventil und das leitende
Gehäuse
bilden einen Schalter, der eingeschaltet ist, wenn das Ventil auf
dem Ventilsitz aufsitzt, und der ausgeschaltet ist, wenn das Ventil
von dem Ventilsitz getrennt ist. Das leitende Gehäuse ist
geerdet. Das Ventil ist elektrisch gekoppelt mit einem Leitungsdraht,
der über
einen Widerstand mit einer Spannungsquelle verbunden ist. Es wird
ein Spannungssignal an dem Widerstand erzeugt, wenn das Ventil auf dem
Ventilsitz aufsitzt, d.h. der Schalter geschlossen ist, durch einen
Strom, der durch den Widerstand und den Schalter fließt. Dieser
Stromfluss wird unterbrochen, wenn das Ventil nicht in dem Ventilsitz
sitzt, der Schalter also geöffnet
ist. Die Spannung an dem Widerstand ist dann gleich Null.In the DE 34 45 721 A1 discloses a solenoid valve comprising a valve of a conductive material, a conductive housing with a guide means for guiding the valve and a valve seat associated with the valve. Between the valve and the guide means an insulating layer is provided. The valve and the conductive housing form a switch which is turned on when the valve is seated on the valve seat and which is turned off when the valve is separated from the valve seat. The conductive housing is grounded. The valve is electrically coupled to a lead wire connected to a voltage source through a resistor. A voltage signal is generated across the resistor when the valve is seated on the valve seat, ie, the switch is closed, by a current flowing through the resistor and the switch. This current flow is interrupted when the valve is not seated in the valve seat, so the switch is open. The voltage across the resistor is then zero.
Die
Aufgabe der Erfindung ist, eine Aktorvorrichtung zu schaffen, in
der elektrische Verbraucher mit elektrischer Energie versorgbar
sind.The
The object of the invention is to provide an actuator device, in
the electrical consumer can be supplied with electrical energy
are.
Die
Aufgabe wird gelöst
durch die Merkmale der unabhängigen
Patentansprüche.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.The
Task is solved
by the characteristics of the independent
Claims.
Advantageous developments of the invention are characterized in the subclaims.
Die
Erfindung zeichnet sich aus durch eine Aktorvorrichtung, die einen
elektrisch ansteuerbaren Aktor umfasst, der in oder an der Aktorvorrichtung angeordnet
ist. Ferner umfasst die Aktorvorrichtung eine Spannungsquelle oder
Stromquelle, die in oder an der Aktorvorrichtung angeordnet ist
und die eingangsseitig elektrisch gekoppelt ist mit dem Aktor zum
Zuführen
von elektrischer Energie. Die Spannungsquelle oder Stromquelle ist
ausgangsseitig mit mindestens einem elektrischen Verbraucher, der
der Aktorvorrichtung zugeordnet ist, elektrisch gekoppelt. Ferner
ist die Spannungsquelle oder Stromquelle ausgebildet, einen Teil
der elektrischen Energie, die der Aktorvorrichtung zugeführt wird,
dem elektrischen Verbraucher in geeigneter Form verfügbar zu machen.The
Invention is characterized by an actuator device having a
comprising electrically controllable actuator, which is arranged in or on the actuator device
is. Furthermore, the actuator device comprises a voltage source or
Power source which is arranged in or on the actuator device
and the input side is electrically coupled to the actuator for
Respectively
of electrical energy. The voltage source or power source is
on the output side with at least one electrical load, the
is associated with the actuator device, electrically coupled. Further
If the voltage source or current source is formed, a part
the electrical energy supplied to the actuator device
make the electrical consumer available in a suitable form.
Der
Vorteil ist, dass durch Nutzen eines Teils der elektrischen Energie,
die der Aktorvorrichtung zugeführt
wird, die Spannungsquelle oder Stromquelle einfach mit elektrischer
Energie versorgt werden kann. Die Spannungsquelle oder Stromquelle
kann einem oder mehreren elektrischen Verbrauchern diese elektrische
Energie in geeigneter Form zur Verfügung stellen. So ist keine
zusätzliche
Zuleitung an der Aktorvorrichtung zum Versorgen des elektrischen Verbrauchers
mit elektrischer Energie erforderlich.Of the
Advantage is that by utilizing a portion of the electrical energy,
fed to the actuator device
is the power source or power source simply with electrical
Energy can be supplied. The voltage source or power source
one or more electrical consumers can use this electrical
Provide energy in a suitable form. It's not like that
additional
Supply line to the actuator device for supplying the electrical load
required with electrical energy.
Der
elektrische Verbraucher ist beispielsweise ein aktiver Sensor, der
zu seinem Betrieb mit elektrischer Energie in geeigneter Form versorgt
werden muss. Beispielsweise ist für den Betrieb des aktiven Sensors
eine vorgegebene Gleich- oder Wechselspannung oder ein vorgegebener
Gleich- oder Wechselstrom erforderlich. Der Aktor ist beispielsweise
ein Piezoaktor oder ein Magnetaktor, dem für eine vorgebbare Zeitdauer
kontinuierlich oder pulsförmig elektrische
Energie zugeführt
oder gegebenenfalls entnommen wird. Die Aktorvorrichtung ist beispielsweise
ein hydraulisches oder pneumatisches Ventil. Die Aktorvorrichtung
ist beispielsweise ein Einspritzventil, insbesondere ein Einspritzventil
für eine Brennkraftmaschine
eines Kraftfahrzeugs zum Einspritzen von Kraftstoff.Of the
electrical loads, for example, an active sensor, the
supplied to its operation with electrical energy in a suitable form
must become. For example, for the operation of the active sensor
a predetermined DC or AC voltage or a predetermined
DC or AC required. The actuator is for example
a piezoelectric actuator or a magnetic actuator, the for a predetermined period of time
continuous or pulsed electric
Energy supplied
or optionally taken. The actuator device is for example
a hydraulic or pneumatic valve. The actuator device
is for example an injection valve, in particular an injection valve
for an internal combustion engine
a motor vehicle for injecting fuel.
In
einer vorteilhaften Ausgestaltung der Aktorvorrichtung weist die
Spannungsquelle oder Stromquelle einen Energiespeicher auf, der
so ausgebildet ist, dass dieser durch die der Spannungsquelle oder
Stromquelle eingangsseitig zugeführte elektrische
Energie aufgeladen wird. Ferner ist der Energiespeicher so ausgebildet,
dass die so gespeicherte elektrische Energie für den mindestens einen elektrischen
Verbraucher auch nach einem Beenden der Energiezufuhr zu der Spannungsquelle
oder Stromquelle verfügbar
ist. Dies hat den Vorteil, dass der elektrische Verbraucher auch
nach dem Beenden der Energiezufuhr noch für eine Zeitdauer mit elektrischer
Energie versorgt werden kann. Diese Zeitdauer kann abhängig sein
von mindestens einem Ansteuerparameter des Aktors, von einer Dimensionierung
des Energiespeichers und/oder von einem Ener giebedarf des elektrischen
Verbrauchers. Der elektrische Verbraucher kann somit auch außerhalb
einer Zeitdauer betrieben werden, in der der Spannungsquelle oder
Stromquelle elektrische Energie zugeführt wird.In
an advantageous embodiment of the actuator device has the
Voltage source or power source to an energy storage, the
is formed so that this by the voltage source or
Current source on the input side supplied electrical
Energy is charged. Furthermore, the energy store is designed such
that the stored electrical energy for the at least one electric
Consumers also after a termination of the power supply to the voltage source
or power source available
is. This has the advantage that the electrical consumer too
after stopping the power supply for a period of time with electric
Energy can be supplied. This period of time may be dependent
of at least one control parameter of the actuator, of a dimensioning
the energy storage and / or of an energy demand of the electrical
Consumer. The electrical consumer can thus also outside
a period of time are operated in the voltage source or
Power source electrical energy is supplied.
In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Aktorvorrichtung
weist die Spannungsquelle oder Stromquelle einen Spannungsteiler
auf, der eine eingangsseitige Spannung der Spannungsquelle oder Stromquelle
gemäß einem
vorgegebenen Teilerverhältnis
teilt. Dies hat den Vorteil, dass die eingangsseitige Spannung sehr
einfach verringert werden kann. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft,
wenn der Aktor mit einer höheren
Spannung betrieben wird als der elektrische Verbraucher.In a further advantageous embodiment In the actuator device, the voltage source or current source has a voltage divider which divides an input-side voltage of the voltage source or current source according to a predetermined divider ratio. This has the advantage that the input-side voltage can be very easily reduced. This is particularly advantageous when the actuator is operated at a higher voltage than the electrical load.
In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Aktorvorrichtung
weist die Spannungsquelle oder Stromquelle eine Spannungsbegrenzung
auf, die eine ausgangsseitige Spannung der Spannungsquelle oder
Stromquelle auf eine vorgegebene maximale Spannung begrenzt. Dies
hat den Vorteil, dass der elektrische Verbraucher vor einer zu hohen
Spannung geschützt
ist, die zu dessen Zerstörung
oder zu einer Verringerung von dessen Lebensdauer führen kann.
Auch der gegebenenfalls vorgesehene Energiespeicher kann so vor
der zu hohen Spannung geschützt
sein.In
a further advantageous embodiment of the actuator device
the voltage source or current source has a voltage limit
on, the output voltage of the voltage source or
Power source limited to a predetermined maximum voltage. This
has the advantage that the electrical consumer from too high
Voltage protected
that is to destroy it
or reduce its lifetime.
The optionally provided energy storage can so before
the voltage is too high
be.
In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Aktorvorrichtung
ist der elektrische Verbraucher ausgebildet zum Erzeugen einer Wechselspannung. Ist
der elektrische Verbraucher beispielsweise der aktive Sensor, so
kann sehr einfach ein Sensorsignal des aktiven Sensors in Form der
Wechselspannung übertragen
werden. Insbesondere kann die Wechselspannung gegebenenfalls sehr
einfach auf der Zuleitung der Aktorvorrich tung übertragen werden, über die
der Aktorvorrichtung elektrische Energie zugeführt wird. So ist zum Übertragen
der Wechselspannung keine zusätzliche
Zuleitung zu der Aktorvorrichtung erforderlich.In
a further advantageous embodiment of the actuator device
the electrical load is designed to generate an alternating voltage. is
the electrical load, for example, the active sensor, so
can very easily be a sensor signal of the active sensor in the form of
Transfer AC voltage
become. In particular, the AC voltage may be very
Simply be transferred to the supply line of Aktorvorrich device over the
the actuator device is supplied with electrical energy. So is to transfer
the AC voltage no additional
Supply line to the actuator device required.
In
diesem Zusammenhang ist es besonders vorteilhaft, wenn der elektrische
Verbraucher einen Multivibrator umfasst, der ein Verstärkerelement
aufweist. Dies hat den Vorteil, dass die Wechselspannung besonders
einfach und zuverlässig
mittels des Multivibrators erzeugt werden kann.In
In this context, it is particularly advantageous if the electrical
Consumers includes a multivibrator, which is an amplifier element
having. This has the advantage that the AC voltage is particularly
easy and reliable
can be generated by the multivibrator.
Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen erläutert. Es
zeigen:embodiments
The invention are explained below with reference to the schematic drawings. It
demonstrate:
1 ein
Einspritzventil, 1 an injection valve,
2 eine
erste Schaltungsvorrichtung, 2 a first circuit device,
3 eine
zweite Schaltungsvorrichtung 3 a second circuit device
4 eine
dritte Schaltungsvorrichtung und 4 a third circuit device and
5 eine
vierte Schaltungsvorrichtung. 5 a fourth circuit device.
Elemente
gleicher Konstruktion oder Funktion sind figurenübergreifend mit den gleichen
Bezugszeichen versehen.elements
same construction or function are cross-figurative with the same
Provided with reference numerals.
Eine
Aktorvorrichtung, die beispielsweise als ein Einspritzventil (1)
für eine
Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs ausgebildet ist, umfasst
einen elektrischen Anschluss 1, einen elektrisch ansteuerbaren
Aktor 2, eine Spannungsquelle 3 und mindestens
einen elektrischen Verbraucher 4. Der Aktor 2,
die Spannungsquelle 3 und der elektrische Verbraucher 4 sind
in oder an dem Einspritzventil angeordnet. Der Aktor 2 ist
beispielsweise ein Piezoaktor, kann jedoch auch ein beliebiger anderer
Aktor sein, z.B. ein Magnetaktor. Der elektrische Verbraucher 4 ist
beispielsweise ein aktiver Sensor 22, der zu einem Betrieb
elektrische Energie in geeigne ter Form benötigt. Diese elektrische Energie
kann dem elektrischen Verbraucher 4 durch die Spannungsquelle 3 zur
Verfügung
gestellt werden.An actuator device which can be used, for example, as an injection valve ( 1 ) is designed for an internal combustion engine of a motor vehicle, comprises an electrical connection 1 , an electrically controllable actuator 2 , a voltage source 3 and at least one electrical consumer 4 , The actor 2 , the voltage source 3 and the electrical consumer 4 are arranged in or on the injection valve. The actor 2 For example, is a piezoelectric actuator, but may also be any other actuator, such as a magnetic actuator. The electrical consumer 4 is for example an active sensor 22 who needs to operate electrical energy in appro priate form. This electrical energy can be the electrical consumer 4 through the voltage source 3 to provide.
2 zeigt
eine erste Schaltungsanordnung des Einspritzventils bzw. der Aktorvorrichtung.
Der Aktor 2 und die Spannungsquelle 3 sind über eine erste
Leitung 5 und eine zweite Leitung 6 elektrisch mit
dem elektrischen Anschluss 1 gekoppelt. Dem Aktor 2 und
der Spannungsquelle 3 wird über den elektrischen Anschluss 1,
die erste Leitung 5 und die zweite Leitung 6 elektrische
Energie zugeführt.
Der elektrische Verbraucher 4 ist elektrisch mit der Spannungsquelle 3 und
der zweiten Leitung 6 gekoppelt. Die Spannungsquelle 3 dient
einem Bereitstellen einer für
den Betrieb des elektrischen Verbrauchers 4 erforderlichen
Betriebsspannung, die aus einer dem Einspritzventil zum Ansteuern
des Aktors 2 zugeführten
Ansteuerspannung gewonnen wird. Alternativ oder zusätzlich zu
der Spannungsquelle 3 kann ebenso eine Stromquelle vorgesehen
sein, die entsprechend einen für
den elektrischen Verbraucher 4 geeigneten Betriebsstrom
zur Verfügung
stellt. 2 shows a first circuit arrangement of the injection valve or the actuator device. The actor 2 and the voltage source 3 are over a first line 5 and a second line 6 electrically with the electrical connection 1 coupled. The actor 2 and the voltage source 3 is via the electrical connection 1 , the first line 5 and the second line 6 electrical energy supplied. The electrical consumer 4 is electrical with the voltage source 3 and the second line 6 coupled. The voltage source 3 serves to provide one for the operation of the electrical load 4 required operating voltage, which consists of a the injection valve for driving the actuator 2 supplied drive voltage is obtained. Alternatively or in addition to the voltage source 3 it is also possible to provide a current source which corresponds to one for the electrical consumer 4 provides suitable operating current.
In 3 ist
eine zweite Schaltungsanordnung dargestellt, die die Spannungsquelle 3 bildet. Die
Spannungsquelle 3 umfasst einen ersten Widerstand 7 und
einen zweiten Widerstand 8, die in Reihe zueinander elektrisch
zwischen der ersten Leitung 5 und der zweiten Leitung 6 angeordnet
sind und die einen Spannungsteiler bilden. Der Spannungsteiler teilt
eine der Spannungsquelle 3 eingangsseitig zugeführte Spannung,
z.B. die Ansteuerspannung des Aktors 2, in einem vorgegebenen
Teilerverhältnis. Eine
Diode 9 ist mit ihrer Anode mit dem ersten Widerstand 7 und
dem zweiten Widerstand 8 verbunden. Ein Energiespeicher,
der als ein Kondensator 10 ausgebildet ist, eine Zenerdiode 11 und
ein dritter Widerstand 12 sind elektrisch zueinander parallel
miteinander verbunden und elektrisch zwischen einer Kathode der
Diode 9 und der zweiten Leitung 6 angeordnet.
Die über
dieser Parallelschaltung abfallende ausgangsseitige Spannung der
Spannungsquelle 3 kann dem elektrischen Verbraucher 4 zugeführt werden.In 3 a second circuit arrangement is shown, which is the voltage source 3 forms. The voltage source 3 includes a first resistor 7 and a second resistor 8th connected in series with each other electrically between the first line 5 and the second line 6 are arranged and form a voltage divider. The voltage divider shares one of the voltage sources 3 Input-side supplied voltage, eg the drive voltage of the actuator 2 , in a predetermined divider ratio. A diode 9 is with its anode with the first resistor 7 and the second resistor 8th connected. An energy store acting as a capacitor 10 is formed, a zener diode 11 and a third resistance 12 are electrically connected to each other in parallel with each other and electrically between a cathode of the diode 9 and the second line 6 arranged. The output voltage of the voltage source dropping across this parallel circuit 3 can be the electrical consumer 4 be supplied.
Die
von dem Spannungsteiler in einem vorgegebenen Teilerverhältnis geteilte
eingangsseitige Spannung der Spannungsquelle 3 wird über die
Diode 9 dem Kondensator 10, der Zenerdiode 11 und dem
dritten Widerstand 12 zugeführt. Der Kondensator 10 kann
so über
die Diode 9 aufgeladen werden. Die Diode 9 verhindert
ein Entladen des Kondensators 10 über den Spannungsteiler.The input voltage of the voltage source divided by the voltage divider in a predetermined divider ratio 3 is over the diode 9 the capacitor 10 , the zener diode 11 and the third resistor 12 fed. The capacitor 10 can do so over the diode 9 to be charged. The diode 9 prevents a discharge of the capacitor 10 over the voltage divider.
Die
Zenerdiode 11, die mit ihrer Anode mit der zweiten Leitung 6 und
mit ihrer Kathode mit der Kathode der Diode 9 verbunden
ist, wird in Sperrrichtung betrieben und begrenzt die ausgangsseitige Spannung
der Spannungsquelle 3 auf eine vorgegebene maximale Spannung.
Die Zenerdiode 11 hat somit die Funktion einer Spannungsbegrenzung.
Dadurch kann verhindert werden, dass der elektrische Verbraucher 4 oder
der Kondensator 10 beschädigt wird aufgrund einer zu
hohen ausgangsseitigen Spannung der Spannungsquelle 3.The zener diode 11 with its anode connected to the second line 6 and with its cathode to the cathode of the diode 9 is connected, is operated in the reverse direction and limits the output voltage of the voltage source 3 to a predetermined maximum voltage. The zener diode 11 thus has the function of a voltage limitation. This can prevent the electrical load 4 or the capacitor 10 is damaged due to a high output voltage of the voltage source 3 ,
Der
dritte Widerstand 12 kann vorgesehen sein, um sicherzustellen,
dass der Kondensator 10 spätestens entladen ist nach einer
vorgegebenen Zeitdauer nach einem Beenden der Energiezufuhr zu der
Spannungsquelle 3. Auf den dritten Widerstand 12 kann
verzichtet werden, wenn es nicht erforderlich ist, dass der Kondensator 10 nach
der vorgegebenen Zeitdauer entladen ist, oder wenn das Entladen
des Kondensators 10 anders sichergestellt ist, beispielsweise
durch den elektrischen Verbraucher 4.The third resistance 12 may be provided to ensure that the capacitor 10 is discharged at the latest after a predetermined period of time after a termination of the power supply to the voltage source 3 , On the third resistance 12 can be omitted if it is not necessary that the capacitor 10 is discharged after the predetermined period of time, or when the discharging of the capacitor 10 is ensured differently, for example by the electrical load 4 ,
Die
in 3 dargestellte Spannungsquelle 3 ist
sehr einfach und kann durch zusätzliche
Bauelemente oder auch durch Weglassen von gegebenenfalls nicht benötigten Bauelementen
so angepasst werden, dass dem jeweiligen Verbraucher 4 die
elektrische Energie in geeigneter Form zur Verfügung gestellt werden kann.
Beispielsweise kann der Spannungsteiler auch durch jeweils einen
weiteren Kondensator anstelle des ersten Widerstands 7 und
des zweiten Widerstands 8 gebildet sein. Dadurch können gegebenenfalls
ohmsche Verluste der Spannungsquelle 3 reduziert sein.
Ferner kann ein Stromfluss durch den Spannungsteiler verringert
sein, insbesondere während
der Aktorvorrichtung keine elektrische Energie über den elektrischen Anschluss 1 zugeführt oder
entnommen wird. Gegebenenfalls in dem Aktor 2 gespeicherte
Energie kann so effizienter genutzt werden. Die Spannungsquelle 3 oder
Stromquelle kann beispielsweise auch eine Spannungsregelvorrichtung
bzw. Stromregelvorrichtung umfassen, um dem elektrischen Verbraucher 4 ausgangsseitig
der Spannungsquelle 3 bzw. Stromquelle eine auf eine vorgegebene
Spannung stabilisierte Spannung bzw. einen auf einen vorgegebenen
Strom stabilisierten Strom zur Verfügung zu stellen.In the 3 illustrated voltage source 3 is very simple and can be adjusted by additional components or by omitting components that may not be needed so that the respective consumer 4 the electrical energy can be provided in a suitable form. For example, the voltage divider can also be replaced by a respective further capacitor instead of the first resistor 7 and the second resistor 8th be formed. This may possibly ohmic losses of the voltage source 3 be reduced. Furthermore, a current flow through the voltage divider can be reduced, in particular during the actuator device, no electrical energy via the electrical connection 1 supplied or removed. Optionally in the actuator 2 stored energy can be used more efficiently. The voltage source 3 or power source may, for example, also include a voltage regulation device to control the electrical load 4 on the output side of the voltage source 3 or current source to provide a voltage stabilized to a predetermined voltage or a current stabilized to a predetermined current available.
Der
Kondensator 10 ist vorzugsweise so dimensioniert, dass
der elektrische Verbraucher 4 auch nach dem Beenden der
Energiezufuhr zu der Spannungsquelle 3 über den elektrischen Anschluss 1 oder über die
gegebenenfalls in dem Aktor 2 gespeicherte Energie für eine begrenzte
Zeitdauer möglich ist,
beispielsweise für
einige Mikrosekunden oder Millisekunden. Die Kapazität des Kondensators 10 wird vorzugsweise
abhängig
von einem Stromfluss durch den elektrischen Verbraucher 4 und
durch den gegebenenfalls vorgesehenen dritten Widerstand 12 dimensioniert.
Die begrenzte Zeitdauer ist ferner abhängig von einem Ladungszustand
des Kondensators 10 zu einem Zeitpunkt des Beendens der
Energiezufuhr. Der Ladungszustand des Kondensators 10 kann
abhängig
sein von mindestens einem Ansteuerparameter des Aktors 2,
also beispielsweise von der dem Aktor 2 zugeführten Spannung
oder dem dem Aktor 2 zugeführten Strom oder von dem jeweiligen zeitlichen
Verlauf dieser Spannung bzw. dieses Stroms.The capacitor 10 is preferably dimensioned so that the electrical load 4 even after stopping the power supply to the power source 3 over the electrical connection 1 or optionally in the actor 2 stored energy is possible for a limited period of time, for example for a few microseconds or milliseconds. The capacity of the capacitor 10 is preferably dependent on a current flow through the electrical load 4 and by the optionally provided third resistor 12 dimensioned. The limited time duration is also dependent on a state of charge of the capacitor 10 at a time of stopping the power supply. The state of charge of the capacitor 10 may be dependent on at least one control parameter of the actuator 2 So for example by the actor 2 supplied voltage or the actuator 2 supplied current or from the respective time profile of this voltage or this current.
Der
Spannungsteiler ist vorzugsweise so dimensioniert, dass die eingangsseitige
Spannung, die höher
ist als die ausgangsseitige Spannung der Spannungsquelle 3,
so verringert ist, dass der elektrische Verbraucher 4 sicher
und zuverlässig
betrieben werden kann. Beträgt
die eingangsseitige Spannung beispielsweise mindestens 120 Volt
und beträgt
die maximale ausgangsseitige Spannung der Spannungsquelle 3 etwa
12 Volt, dann kann das Teilerverhältnis des Spannungsteilers
etwa ein Zehntel betragen. Ein Widerstandswert des ersten Widerstands 7 beträgt dann
beispielsweise 9000 Ohm und ein Widerstandswert des zweiten Widerstands 8 beträgt 1000
Ohm. Auf den Spannungsteiler kann verzichtet werden, wenn die eingangsseitige
Spannung der Spannungsquelle 3 etwa der gewünschten
ausgangsseitigen Spannung der Spannungsquelle 3 entspricht.The voltage divider is preferably dimensioned such that the input-side voltage, which is higher than the output-side voltage of the voltage source 3 , so reduced is that the electrical consumer 4 safe and reliable operation. For example, if the input side voltage is at least 120 volts and the maximum output side voltage is the voltage source 3 about 12 volts, then the divider ratio of the voltage divider may be about one-tenth. A resistance value of the first resistor 7 is then for example 9000 ohms and a resistance of the second resistor 8th is 1000 ohms. On the voltage divider can be omitted if the input side voltage of the voltage source 3 about the desired output voltage of the voltage source 3 equivalent.
4 zeigt
eine dritte Schaltungsanordnung mit einem ersten Einspritzventil 13,
einem zweiten Einspritzventil 14 und einer Steuereinrichtung 15.
Im Folgenden sind die Ausführungsbeispiele
anhand des ersten Einspritzventils 13 erläutert. Für das zweite
Einspritzventil 14 gelten diese Erläuterungen entsprechend. Die
dem zweiten Einspritzventil 14 zugeordneten Bezugszeichen
sind jeweils mit einem Strich kenntlich gemacht. Dem Aktor 2 des
ersten Einspritzventils 13 entspricht also beispielsweise
ein Aktor 2' des
zweiten Einspritzventils 14. 4 shows a third circuit arrangement with a first injection valve 13 , a second injection valve 14 and a control device 15 , In the following, the embodiments are based on the first injection valve 13 explained. For the second injection valve 14 these explanations apply accordingly. The second injection valve 14 assigned reference numerals are each identified by a dash. The actor 2 of the first injection valve 13 For example, corresponds to an actuator 2 ' of the second injection valve 14 ,
Das
erste Einspritzventil 13 umfasst den elektrischen Anschluss 1,
den Aktor 2 und die Spannungsquelle 3 mit mindestens
einem elektrischen Verbraucher 4. Die Spannungsquelle 3 ist
eingangsseitig elektrisch mit der ersten Leitung 5 und
einem Massepotenzial 16 gekoppelt. Die Steuereinrichtung 15 umfasst
eine Ansteuervorrichtung 17, die elektrisch über den
elektrischen Anschluss 1 mit der ersten Leitung 5 gekoppelt
ist. Ferner ist die Ansteuervorrichtung 17 mit dem Massepotenzial 16 gekoppelt.
Die Steuereinrichtung 15 umfasst ferner einen ersten Schalter 18,
der mit einem vierten Widerstand 19 eine Reihenschaltung
bildet, und einen zweiten Schalter 20, der mit einem fünften Widerstand 21 eine
Reihenschaltung bildet. Der erste Schalter 18 ist über den
elektrischen Anschluss 1 elektrisch mit der zweiten Leitung 6 gekoppelt.
Der zweite Schalter 20 ist entsprechend über einen
elektrischen Anschluss 1' mit
einer zweiten Leitung 6' gekoppelt.
Der vierte Widerstand 19 und der fünfte Widerstand 21 sind
ferner jeweils elektrisch mit dem Massepotenzial gekoppelt.The first injection valve 13 includes the electrical connection 1 , the actor 2 and the voltage source 3 with at least one electrical consumer 4 , The voltage source 3 is input side electrically to the first line 5 and a ground potential 16 coupled. The control device 15 includes a drive device 17 that are electrically connected via the electrical connection 1 with the first line 5 is coupled. Furthermore, the tax is contraption 17 with the ground potential 16 coupled. The control device 15 further includes a first switch 18 that with a fourth resistance 19 forms a series connection, and a second switch 20 that with a fifth resistance 21 forms a series circuit. The first switch 18 is over the electrical connection 1 electrically with the second line 6 coupled. The second switch 20 is correspondingly via an electrical connection 1' with a second line 6 ' coupled. The fourth resistance 19 and the fifth resistance 21 are also each electrically coupled to the ground potential.
Der
erste Schalter 18 dient als ein Auswahlschalter, um den
Aktor 2 des ersten Einspritzventils 13 auszuwählen, wenn
der erste Schalter 18 geschlossen ist. Entsprechend ist
der zweite Schalter 20 ein Auswahlschalter, der den Aktor 2' des zweiten Einspritzventils 14 auswählt, wenn
der zweite Schalter 20 geschlossen ist. Ist der jeweilige
Auswahlschalter geschlossen, so kann dem jeweils ausgewählten Aktor 2 bzw.
Aktor 2' durch
die Ansteuervorrichtung 17 elektrische Energie zugeführt oder
gegebenenfalls entnommen werden und kann dieser so angesteuert werden.The first switch 18 serves as a selector switch to the actuator 2 of the first injection valve 13 select when the first switch 18 closed is. Accordingly, the second switch 20 a selector switch that controls the actuator 2 ' of the second injection valve 14 selects when the second switch 20 closed is. If the respective selector switch is closed, then the respectively selected actuator can 2 or actuator 2 ' by the drive device 17 electrical energy supplied or optionally removed and this can be controlled.
Die
Ansteuervorrichtung 17 ist ausgebildet, ein geeignetes
Stellsignal zum Ansteuern des Aktors 2 zu erzeugen. Das Stellsignal
kann genutzt werden, um die Spannungsquelle 3 mit elektrischer
Energie zu versorgen und den Energiespeicher, also den Kondensator 10,
aufzuladen. Die Ansteuervorrichtung 17 ist gegebenenfalls
auch ausgebildet, dem Aktor 2 elektrische Energie zu entnehmen,
um beispielsweise einen Piezoaktor geeignet ansteuern zu können. Die
Steuereinrichtung 15 kann beispielsweise auch ausgebildet
sein, um weitere Steilsignale für weitere
Stellglieder der Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs zu erzeugen
oder um Messwerte von Sensoren der Brennkraftmaschine zu erfassen.The drive device 17 is formed, a suitable actuating signal for driving the actuator 2 to create. The control signal can be used to control the voltage source 3 to supply with electrical energy and the energy storage, so the capacitor 10 to charge. The drive device 17 is optionally also formed, the actuator 2 to take electrical energy, for example, to be able to control a piezoelectric actuator suitable. The control device 15 For example, it may also be designed to generate further steep signals for further actuators of the internal combustion engine of the motor vehicle or to record measured values of sensors of the internal combustion engine.
Es
können
auch mehr Einspritzventile als das erste Einspritzventil 13 und
das zweite Einspritzventil 14 oder auch nur das erste Einspritzventil 13 oder
nur das zweite Einspritzventil 14 vorgesehen sein. Alternativ
oder zusätzlich
zu der Spannungsquelle 3 kann ebenso eine Stromquelle vorgesehen sein.
Es können
auch mehrere elektrische Verbraucher 4 als eine Parallelschaltung
oder als eine Reihenschaltung elektrisch mit der Spannungsquelle 3 gekoppelt
sein. Ferner können
auch mehrere Spannungsquellen 3 oder Stromquellen in oder
an der Aktorvorrichtung vorgesehen sein, die jeweils mindestens
einen elektrischen Verbraucher 4 mit elektrischer Energie
versorgen.There may also be more injectors than the first injector 13 and the second injection valve 14 or even just the first injection valve 13 or only the second injection valve 14 be provided. Alternatively or in addition to the voltage source 3 may also be provided a current source. There may also be several electrical consumers 4 as a parallel connection or as a series connection electrically with the voltage source 3 be coupled. Furthermore, also several voltage sources 3 or power sources may be provided in or on the actuator device, each having at least one electrical load 4 supply with electrical energy.
Vorzugsweise
ist die Spannungsquelle 3 oder die Stromquelle als eine
anwendungsspezifische integrierte Schaltung, die auch als ASIC bezeichnet
werden kann, ausgebildet. Der Vorteil ist, dass die Spannungsquelle 3 oder
die Stromquelle so besonders klein und preisgünstig herstellbar ist. Gegebenenfalls
ist die Spannungsquelle 3 oder die Stromquelle zusammen
mit dem mindestens einen elektrischen Verbraucher 4 in
der anwendungsspezifischen integrierten Schaltung angeordnet.Preferably, the voltage source 3 or the power source is designed as an application specific integrated circuit, which may also be referred to as an ASIC. The advantage is that the voltage source 3 or the power source is so small and inexpensive to produce. If necessary, the voltage source 3 or the power source together with the at least one electrical load 4 arranged in the application-specific integrated circuit.
Der
elektrische Verbraucher 4 ist beispielsweise als der aktive
Sensor 22 ausgebildet (5). Der
aktive Sensor 22 umfasst ein Verstärkerelement 23, einen
sechsten Widerstand 24, eine Kapazität 25 und einen Ventilpositionsschalter 26.
Der Ventilnadelpositionsschalter 26 überbrückt die Kapazität 25 abhängig von
einer Ventilnadelposition einer Ventilnadel des ersten Einspritzventils 13 oder überbrückt diese
nicht. Die Ventilnadelposition der Ventilnadel ist abhängig von
der Aktoransteuerung. Die Ventilnadelposition der Ventilnadel kann
auch abhängig
sein von einem Kraftstoffdruck in dem ersten Einspritzventil 13.The electrical consumer 4 is for example the active sensor 22 educated ( 5 ). The active sensor 22 includes an amplifier element 23 , a sixth resistance 24 , a capacity 25 and a valve position switch 26 , The valve needle position switch 26 bridges the capacity 25 depending on a valve needle position of a valve needle of the first injection valve 13 or do not bridge them. The valve needle position of the valve needle depends on the actuator control. The valve needle position of the valve needle may also be dependent on a fuel pressure in the first injection valve 13 ,
Der
Ventilnadelpositionsschalter 26 ist beispielsweise gebildet
durch die Ventilnadel und einen Ventilkörper. Das erste Einspritzventil 13,
insbesondere dessen Ventilkörper,
ist mit dem Massepotenzial 16 elektrisch gekoppelt. Der
Ventilnadelpositionsschalter ist geschlossen, wenn die Ventilnadel
in einem Ventilnadelsitz des Ventilkörpers sitzt, und geöffnet, wenn
die Ventilnadel nicht in dem Ventilnadelsitz sitzt. Ferner kann
der Ventilnadelpositionsschalter auch dann geschlossen sein, wenn
die Ventilnadel beispielsweise in einer Ventilnadelposition ist,
die ausgehend von dem Ventilnadelsitz einem maximalen Hub der Ventilnadel
entspricht. Die Kapazität 25 ist
beispielsweise eine konstruktionsbedingte Kapazität zwischen
der Ventilnadel und dem Ventilkörper. Entsprechend
kann z.B. auch ein konstruktionsbedingter Widerstand zusätzlich zu
der konstruktionsbedingten Kapazität elektrisch zwischen der Ventilnadel
und dem Ventilkörper
ausgebildet sein. Ebenso kann zusätzlich oder alternativ beispielsweise
eine Kapazität
vorgesehen und elektrisch zwischen der Ventilnadel und dem Ventilkörper angeordnet
sein.The valve needle position switch 26 is formed for example by the valve needle and a valve body. The first injection valve 13 , in particular its valve body, is connected to the ground potential 16 electrically coupled. The valve needle position switch is closed when the valve needle is seated in a valve needle seat of the valve body and opened when the valve needle is not seated in the valve needle seat. Further, the valve needle position switch may be closed even when the valve needle is in, for example, a valve needle position corresponding to a maximum lift of the valve needle from the valve needle seat. The capacity 25 For example, is a design-related capacity between the valve needle and the valve body. Accordingly, for example, a design-related resistance in addition to the design-related capacity can be formed electrically between the valve needle and the valve body. Likewise, additionally or alternatively, for example, a capacitance may be provided and arranged electrically between the valve needle and the valve body.
Das
Verstärkerelement 23 ist
eingangsseitig mit dem Ventilnadelpostionsschalter 26 und
der Kapazität 25 verbunden.
Das Verstärkerelement 23 ist ferner
ausgangsseitig über
den sechsten Widerstand 24 mit dem Ventilnadelpositionsschalter 26 und
der Kapazität 25 verbunden.
Das Verstärkerelement 23 ist
vorzugsweise elektrisch mit der Spannungsquelle 3 gekoppelt
und wird vorzugsweise durch die Spannungsquelle 3 mit elektrischer
Energie versorgt. Das Verstärkerelement 23 kann
jedoch ebenso durch eine andere Spannungsquelle oder Stromquelle
mit elektrischer Energie versorgt werden, die diesem beispielsweise über weitere
Leitungen über
den elektrischen Anschluss 1 zugeführt wird.The amplifier element 23 is input side with the valve needle position switch 26 and the capacity 25 connected. The amplifier element 23 is also the output side over the sixth resistor 24 with the valve needle position switch 26 and the capacity 25 connected. The amplifier element 23 is preferably electrically connected to the voltage source 3 coupled and is preferably by the voltage source 3 supplied with electrical energy. The amplifier element 23 However, can also be powered by another power source or power source with electrical energy, this example, via other lines via the electrical connection 1 is supplied.
Das
Verstärkerelement 23,
der sechste Widerstand 24 und die Kapazität 25 bilden
einen Multivibrator. Der Multivibrator ist ausgebildet, mit einer vorgegebenen
Frequenz zu schwingen, die abhängig ist
von einem Widerstandswert des sechsten Widerstands 24 und
einem Kapazitätswert
der Kapazität 25.
Vorzugsweise schwingt der Multivibrator nur dann, wenn der Ventilnadelpositionsschalter 26 geöffnet ist,
d.h. die Kapazität 25 nicht überbrückt ist. Dann
erzeugt der Multivibrator eine Wechselspannung mit der vorgegebenen
Frequenz. Ein zugehöriges
Sensorsignal des aktiven Sensors 22 ist entsprechend abhängig von
dem Erzeugen oder Nicht-Erzeugen dieser Wechselspannung. Alternativ
kann der Multivibrator jedoch auch so ausgebildet sein, dass der
Multivibrator mit einer ersten Frequenz schwingt, wenn der Ventilnadelpositionsschalter 26 geschlossen
ist, und mit einer zweiten Frequenz schwingt, wenn der Ventilnadelpositionsschalter 26 geöffnet ist.
Das zugehörige
Sensorsignal des aktiven Sensors 22 ist dann entsprechend
abhängig
von dem Erzeugen der ersten Frequenz oder der zweiten Frequenz.
Das Sensorsignal repräsentiert
die Ventilnadelposition der Ventilnadel abhängig von einer Schalter stellung
des Ventilnadelpositionsschalters 26. Dadurch ist es beispielsweise
möglich,
abhängig von
dem Sensorsignal einen Zeitpunkt zu erfassen, zu dem die Ventilnadel
von dem Ventilsitz abhebt, das Ventil also geöffnet ist, oder zu dem die
Ventilnadel wieder auf dem Ventilsitz aufsitzt, das Ventil also geschlossen
ist. Der Energiespeicher der Spannungsquelle 3 ist vorzugsweise
so dimensioniert, dass der aktive Sensor nach dem Beenden der Energiezufuhr
zu der Spannungsquelle 3 mindestens so lange mit elektrischer
Energie versorgt ist, bis das Ventil nach einem Einspritzvorgang
wieder geschlossen ist. Vorzugsweise bleiben auch der erste Schalter 18 oder
der zweite Schalter 20 mindestens bis zu diesem Zeitpunkt
geschlossen. Dadurch ist sichergestellt, dass das Sensorsignal des
aktiven Sensors 22 bzw. des aktiven Sensors 22' auch für ein Beenden des
Einspritzvorgangs zuverlässig übertragen
werden kann.The amplifier element 23 , the sixth resistance 24 and the capacity 25 form a multivibrator. The multivibrator is configured to oscillate at a predetermined frequency that is dependent on a resistance of the sixth resistor 24 and a capacity value of the capacity 25 , Preferably, the multivibrator only oscillates when the valve needle position switch 26 is open, ie the capacity 25 is not bridged. Then the multivibrator generates an alternating voltage with the given frequency. An associated sensor signal of the active sensor 22 is accordingly dependent on the generation or non-generation of this AC voltage. Alternatively, however, the multivibrator may also be configured such that the multivibrator oscillates at a first frequency when the valve needle position switch 26 is closed, and oscillates at a second frequency when the valve needle position switch 26 is open. The associated sensor signal of the active sensor 22 is then dependent on the generation of the first frequency or the second frequency. The sensor signal represents the valve needle position of the valve needle depending on a switch position of the valve needle position switch 26 , This makes it possible, for example, depending on the sensor signal to detect a time at which lifts the valve needle from the valve seat, ie the valve is open, or to which the valve needle is seated again on the valve seat, the valve is thus closed. The energy storage of the voltage source 3 is preferably dimensioned such that the active sensor after termination of the power supply to the voltage source 3 is supplied with electrical energy at least until the valve is closed again after an injection process. Preferably, the first switch remain 18 or the second switch 20 closed at least until this time. This ensures that the sensor signal of the active sensor 22 or the active sensor 22 ' can be reliably transmitted even for a termination of the injection process.
Die
Steuereinrichtung 15 umfasst vorzugsweise eine Signalerfassungsvorrichtung 27.
Die Signalerfassungsvorrichtung 27 ist mit dem Massepotenzial 16 verbunden
und über
einen ersten Koppelkondensator 28 über den elektrischen Anschluss 1 mit
der zweiten Leitung 6 gekoppelt. Entsprechend ist die Signalerfassungsvorrichtung 27 über einen
zweiten Koppelkondensator 29 über den elektrischen Anschluss 1' mit der zweiten
Leitung 6' gekoppelt.
Der aktive Sensor 22 des ersten Einspritzventils 13 ist über eine
dritte Koppelkapazität 30 mit
der zweiten Leitung 6 gekoppelt. Entsprechend ist ein aktiver Sensor 22' des zweiten
Einspritzventils 14 über
eine dritte Koppelkapazität 30' mit der zweiten
Leitung 6' gekoppelt.
Die Signalerfassungsvorrichtung 27 ist ausgebildet, das
Sensorsignal zu erfassen, das durch den aktiven Sensor 22 bzw.
den aktiven Sensor 22' bereitgestellt
wird. Alternativ kann auch jeweils eine Signalerfassungsvorrichtung 27 für den aktiven
Sensor 22 und den aktiven Sensor 22' vorgesehen sein.The control device 15 preferably comprises a signal detection device 27 , The signal detection device 27 is with the ground potential 16 connected and via a first coupling capacitor 28 over the electrical connection 1 with the second line 6 coupled. Accordingly, the signal detection device 27 via a second coupling capacitor 29 over the electrical connection 1' with the second line 6 ' coupled. The active sensor 22 of the first injection valve 13 is via a third coupling capacity 30 with the second line 6 coupled. Accordingly, an active sensor 22 ' of the second injection valve 14 via a third coupling capacity 30 ' with the second line 6 ' coupled. The signal detection device 27 is configured to detect the sensor signal generated by the active sensor 22 or the active sensor 22 ' provided. Alternatively, in each case a signal detection device 27 for the active sensor 22 and the active sensor 22 ' be provided.
Elektrisch
zwischen der Ansteuervorrichtung 17 und dem elektrischen
Anschluss 1 bzw. dem elektrischen Anschluss 1' sowie zwischen
dem ersten Schalter 18 bzw. dem zweiten Schalter 20 und
dem elektrischen Anschluss 1 bzw. dem elektrischen Anschluss 1' ist vorzugsweise
jeweils eine Drossel 31 vorgesehen, die die Wechselspannung
des jeweiligen Multivibrators von der Ansteuervorrichtung 17, von
dem ersten Schalter 18 und von dem zweiten Schalter 20 abblockt.Electrically between the drive device 17 and the electrical connection 1 or the electrical connection 1' as well as between the first switch 18 or the second switch 20 and the electrical connection 1 or the electrical connection 1' is preferably in each case a throttle 31 provided that the AC voltage of the respective multivibrator of the drive device 17 , from the first switch 18 and from the second switch 20 block out.
Der
aktive Sensor 22 kann alternativ auch einen Funksender
umfassen oder mit dem Funksender gekoppelt sein, der vorzugsweise
in oder an dem ersten Einspritzventil 13 angeordnet ist
oder bei den Einspritzventilen an der Brennkraftmaschine angeordnet ist.
Die Signalerfassungsvorrichtung 27 ist dann vorzugsweise
als ein Funkempfänger
ausgebildet oder mit dem Funkempfänger gekoppelt.The active sensor 22 may alternatively comprise a radio transmitter or be coupled to the radio transmitter, which is preferably in or on the first injection valve 13 is arranged or arranged at the injection valves to the internal combustion engine. The signal detection device 27 is then preferably designed as a radio receiver or coupled to the radio receiver.
