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Die
Erfindung betrifft eine Ansteuervorrichtung, die zur Ansteuerung
eines Einspritzventils geeignet ist, gemäß dem
Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Stand der Technik
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Die
DE 195 39 071 A1 beschreibt
eine Vorrichtung zur Ansteuerung eines Magnetventils zur Steuerung
der Kraftstoffzumessung in einer Brennkraftmaschine. Die Vorrichtung
weist ein erstes Schaltmittel und ein zweites Schaltmittel auf,
wobei das erste Schaltmittel zwischen einem ersten Anschluss einer
Versorgungsspannung und einem ersten Anschluss eines Magnetventils
und das zweite Schaltmittel zwischen einem zweiten Anschluss einer Versorgungsspannung
und einem zweiten Anschluss eines zugeordneten Verbrauchers angeordnet
ist.
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Die
Ansteuerung eines Benzin-Hochdruck-Einspritzenventils (HDEV) kann
mit einer Endstufe bewerkstelligt werden. Integrierte Endstufen bieten
den Vorteil eines geringen Platzbedarfs und einer geringen Anzahl
von Komponenten. Dies ist beispielsweise für den Test und
für die Freigabe der Endstufe vorteilhaft.
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Hochintegrierte
Endstufen haben jedoch den Nachteil, dass ihre Architektur starr
und unflexibel ist. Dies kann dazu führen, dass Ventile
nicht gleichzeitig angesteuert werden dürfen oder auf Grund
von Einspritzüberlappungen zwei Bausteine verwendet werden
müssen.
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Vor
diesem Hintergrund wird mit der vorliegenden Erfindung eine Ansteuervorrichtung,
die zur Ansteuerung eines Einspritzventils geeignet ist, gemäß dem
unabhängigen Patentanspruch vorgestellt. Vorteilhafte Ausgestaltungen
ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen und der
nachfolgenden Beschreibung.
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Vorteile der Erfindung
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Der
Kern der vorliegenden Erfindung besteht aus einer flexiblen IC-Architektur
(IC = integrierte Schaltung) mit integrierten Leistungsschaltern,
die in geeigneter Weise intern verschaltet sind, um in einer späteren
Applikation ein Maximum an Flexibilität, inklusive einer
Komponentenschutzstrategie und einer Notlaufstrategie zu erzielen.
Die Flexibilität beinhaltet beispielsweise die Möglichkeit
eines Bankbetriebs, eines bankunabhängigen Betriebs, einer
Ansteuerung von Fremdventilen, eine Ansteuerung eines Mengensteuerventils
(MSV), eine Realisierung einer Gegenstromlöschung und einer
skalierbaren Anwendung für 3, 4 und 6 Zylinder-Projekte.
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Der
Vorteil der Erfindung besteht darin, der kompakten, integrierten
Endstufe durch eine intern verschaltete Lösung, Flexibilität
bei der Gestaltung der Architektur zu verleihen.
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Gemäß einer
Ausgestaltung kann die Ansteuervorrichtung einen Versorgungsanschluss
zum Bereitstellen des ersten Spannungspotentials und einen Masseanschluss
zum Bereitstellen des dritten Spannungspotentials aufweisen.
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Die
Schalter können als Transistoren ausgebildet sein. Dadurch
lässt sich die Ansteuervorrichtung vorteilhaft als integrierte
Schaltung realisieren.
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Gemäß einer
Ausgestaltung kann zwischen dem ersten Ausgang und dem fünften
Eingang ein erstes Ventil, zwischen dem zweiten Ausgang und dem
sechsten Eingang ein zweites Ventil, zwischen dem dritten Ausgang
und dem siebten Eingang ein drittes Ventil und zwischen dem vierten
Ausgang und dem achten Eingang ein viertes Ventil schaltbar sein. Gemäß einer
nachfolgend als Basisschaltung bezeichneten Ausgestaltung ist zwischen
dem ersten Ausgang und dem fünften Eingang ein erstes Ventil, zwischen
dem zweiten Ausgang und dem sechsten Eingang ein zweites Ventil
und zwischen dem dritten Ausgang und dem siebten Eingang ein drittes
Ventil geschaltet.
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Ferner
kann zumindest der fünfte Eingang über eine in
Durchflussrichtung geschaltete Diode mit dem ersten Spannungspotential
verbunden sein. Somit können Löschdioden realisiert
werden.
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Die
Basisschaltung kann dadurch erweitert werden, dass der zweite Eingang
mit dem ersten Spannungspotential, der vierte und der achte Eingang
mit einem zweiten Spannungspotential und der vierte und der achte
Ausgang über jeweils eine in Durchflussrichtung geschaltete
Diode mit dem ersten, dem zweiten und dem dritten Ausgang verbunden
sind. Somit eignet sich die Ansteuervorrichtung zur Ansteuerung
von drei Zylindern.
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Die
Basisschaltung kann dadurch erweitert werden, dass zwischen dem
vierten Ausgang und dem achten Eingang ein viertes Ventil geschaltet
ist und der zweite und der vierte Eingang mit dem ersten Spannungspotential
und der achte Ausgang mit dem dritten Spannungspotential verbunden
sind. Somit eignet sich die Ansteuervorrichtung zur Ansteuerung von
vier Zylindern oder von drei Zylindern und einem zusätzlichen
Steuerventil.
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Der
erste Ausgang, der zweite Ausgang, der dritte Ausgang und der vierte
Ausgang können über jeweils eine in Sperrrichtung
geschaltete Diode mit dem dritten Spannungspotential verbunden sein.
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Alternativ
können der erste Ausgang, der zweite Ausgang, der dritte
Ausgang und der vierte Ausgang über jeweils eine in Sperrrichtung
geschaltete Diode und über eine weitere in Sperrrichtung
geschaltete Diode mit dem dritten Spannungspotential sowie über
einen neunten Schalter mit einem zweiten Spannungspotential verbunden
sein. Somit lässt sich das dritte Spannungspotential, beispielsweise
eine Batteriespannung, an die Ventile anlegen.
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Das
vierte Ventil kann als Steuerventil oder als Einspritzventil ausgebildet
sein. Somit kann die Ansteuervorrichtung wahlweise zur Ansteuerung
von vier Zylindern oder zur Ansteuerung von drei Zylindern und einem
zusätzlichen Steuerventil eingesetzt werden.
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Die
Basisschaltung kann dadurch erweitert werden, dass zwischen dem
vierten Ausgang und dem achten Eingang ein viertes Ventil geschaltet
ist. Der zweite und der vierte Eingang sind jeweils über eine
in Sperrrichtung geschaltete Diode mit einem zweiten Spannungspotential,
der erste und der zweite Ausgang und der dritte und der vierte Ausgang
jeweils über eine in Sperrrichtung geschaltete Diode mit
dem dritten Spannungspotential und der achte Ausgang mit dem dritten
Spannungspotential verbunden. Somit eignet sich die Ansteuervorrichtung zur
Ansteuerung von vier Zylindern.
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Gemäß einer
weiteren Ausgestaltung ist zwischen dem ersten Ausgang und dem fünften
Eingang ein erstes Ventil und zwischen dem zweiten Ausgang und dem
sechsten Eingang ein zweites Ventil geschaltet. Der zweite Eingang
ist über eine in Sperrrichtung geschaltete Diode mit einem
zweiten Spannungspotential, der erste und der zweite Ausgang mit dem
siebten und dem achten Eingang, der dritte Ausgang mit dem fünften
und dem sechsten Eingang und der achte Ausgang mit dem dritten Spannungspotential
verbunden. Somit eignet sich die Ansteuervorrichtung zur Ansteuerung
von vier Zylindern in Bankstruktur mit Gegenstromlöschung.
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Gemäß einer
weiteren Ausgestaltung ist zwischen dem ersten Ausgang und dem fünften
Eingang ein erstes Ventil und zwischen dem zweiten Ausgang und dem
sechsten Eingang ein zweites Ventil geschaltet. Der zweite und der
vierte Eingang ist mit dem ersten Spannungspotential, der erste
Ausgang und der achte Eingang über eine in Sperrrichtung
geschaltete Diode und einen zehnten Schalter mit einem zweiten Spannungspotential,
der zweite Ausgang und der siebte Eingang über eine in
Sperrrichtung geschaltete Diode und einen elften Schalter mit dem
zweiten Spannungspotential und der achte Ausgang mit den dritten
Spannungspotential verbunden. Somit eignet sich die Ansteuervorrichtung
zur Ansteuerung von vier Zylindern mit unabhängiger Einspritzanlage
und Gegenstromlöschung.
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Gemäß einer
weiteren Ausgestaltung kann die Ansteuervorrichtung eine erste und
eine zweite Ansteuervorrichtung nach Ausgestaltungen der vorliegenden
Erfindung aufweisen. Somit eignet sich die Ansteuervorrichtung zur
Ansteuerung von sechs Zylindern. Vorzugsweise ist die zweite Ansteuervorrichtung
als Basisschaltung ausgebildet, wobei zusätzlich der zweite
und der vierte Eingang mit dem ersten Spannungspotential, der erste,
der zweite und der dritte Ausgang über jeweils in Sperrrichtung
ge schaltete Diode und über die weitere in Sperrrichtung
geschaltete Diode mit dem dritten Spannungspotential sowie über
den neunten Schalter mit dem zweiten Spannungspotential, der vierte
Ausgang mit dem vierten Ausgang der ersten Ansteuervorrichtung,
der achte Eingang mit dem achten Eingang der ersten Ansteuervorrichtung
und der achte Ausgang mit dem dritten Spannungspotential verbunden
sein kann. Somit eignet sich die Ansteuervorrichtung zur Ansteuerung
von sechs Zylindern und einem zusätzlichen Steuerventil.
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Weitere
Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der
Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen.
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Es
versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend
noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils
angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder
in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden
Erfindung zu verlassen.
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Die
Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in den Zeichnungen
schematisch dargestellt und wird im folgenden unter Bezugnahme auf die
Zeichnungen ausführlich beschrieben.
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Figurenbeschreibung
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1 zeigt
eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Ansteuervorrichtung; und
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2 bis 12 zeigen
schematische Darstellungen weiterer Ausführungsformen der
erfindungsgemäßen Ansteuervorrichtung.
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1 zeigt
ein Schaltbild einer Ansteuervorrichtung gemäß einem
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Ansteuervorrichtung
kann zur Ansteuerung eines oder einer Mehrzahl von elektrischen
Verbrauchern geeignet sein. Bei den elektrischen Verbrauchern kann
es sich um Ventile, beispielsweise in Form von Einspritzventilen
oder Steuerventilen, handeln. Die Ansteuervorrichtung kann als flexible
IC-Architektur realisiert sein.
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Die
in 1 gezeigte Ansteuervorrichtung weist acht Schalter 102, 104, 106, 108, 112, 114, 116, 118,
einen Anschluss für ein erstes Spannungspotential und einen
Anschluss für ein drittes Spannungspotential auf.
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Das
erste Spannungspotential wird von einer Energiequelle 122 bereitgestellt.
Bei dem Anschluss für das dritte Spannungspotential handelt
es sich um einen Masseanschluss. Jeder der Schalter 102, 104, 106, 108, 112, 114, 116, 118 weist
einen Eingang und einen Ausgang auf. Ferner weist jeder Schalter 102, 104, 106, 108, 112, 114, 116, 118 einen
Steueranschluss auf, über den der jeweilige Schalter 102, 104, 106, 108, 112, 114, 116, 118 angesteuert,
insbesondere geöffnet oder geschlossen werden kann. Zur Ansteuerung
der Schalter 102, 104, 106, 108, 112, 114, 116, 118 kann
eine Ansteuereinrichtung vorgesehen sein.
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Ein
erster Eingang eines ersten Schalters 102 ist mit dem ersten
Spannungspotential verbunden. Ein erster Ausgang des ersten Schalters 102 ist frei
beschaltbar. Ein zweiter Eingang und ein zweiter Ausgang eines zweiten
Schalters 104 sind frei beschaltbar. Ein dritter Eingang
eines dritten Schalters 106 ist mit dem ersten Spannungspotential
verbunden. Ein dritter Ausgang des dritten Schalters 106 ist frei
beschaltbar. Ein vierter Eingang und ein vierter Ausgang eines vierten
Schalters 108 sowie ein fünfter Eingang eines
fünften Schalters 112 sind frei beschaltbar. Ein
fünfter Ausgang des fünften Schalters ist mit
dem dritten Spannungspotential verbunden. Ein sechster Eingang eines
sechsten Schalters 114 ist frei beschaltbar. Ein sechster
Ausgang des sechsten Schalters ist mit dem dritten Spannungspotential verbunden.
Ein siebter Eingang eines siebten Schalters 116 ist frei
beschaltbar. Ein siebter Ausgang des siebten Schalters 116 ist
mit dem dritten Spannungspotential verbunden. Ein achter Eingang
und ein achter Ausgang eines achten Schalters 118 sind
frei beschaltbar.
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Verbindungen
innerhalb der Ansteuervorrichtung können durch elektrische
Leitungen realisiert sein. Frei beschaltbar bedeutet, dass der jeweilige
Eingang oder Ausgang eines Schalters 102, 104, 106, 108, 112, 114, 116, 118 beispielsweise
mit einem Eingang oder Ausgang eines anderen der Schalter 102, 104, 106, 108, 112, 114, 116, 118,
mit dem ersten oder zweiten Spannungspotential oder mit einem weiteren
Element oder Anschluss der Ansteuervorrichtung verschaltet werden
kann.
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Die
Energiequelle 122 ist zwischen dem Anschluss zum Bereitstellen
des ersten Spannungspotentials und dem Anschluss zum Bereitstellen
des dritten Spannungspotentials angeordnet. Die Energiequelle 122 ist
dabei über einen Widerstand 500 mit dem Anschluss
zum Bereitstellen des dritten Spannungspotentials verbunden. Alternativ
kann die Energiequelle 122 Teil der Ansteuervorrichtung
sein. Bei der Energiequelle 122 kann es sich um eine Spannungsquelle
handeln, die ausgebildet ist, um das erste Spannungspotential bereitzustellen.
Beispielsweise kann die Energiequelle 122 ausgebildet sein,
um eine Boosterspannung UBoost von 65 V
bereitzustellen.
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Bei
den Schaltern 102, 104, 106, 108, 112, 114, 116, 118 kann
es sich um Transistoren, beispielsweise um integrierte Leistungstransistoren, handeln.
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Die
frei beschaltbaren Eingänge und Ausgänge der Schalter 102, 104, 106, 108, 112, 114, 116, 118 ermöglichen
eine Realisierung unterschiedlicher Ansteuervorrichtungen. Die nachfolgenden
Figuren zeigen Ansteuerschaltungen, die jeweils auf der in 1 gezeigten
flexiblen Architektur basieren. Die nachfolgenden Ausführungsbeispiele
weisen jeweils die anhand von 1 beschriebenen
Schalter 102, 104, 106, 108, 110, 112, 114, 114, 118 in
der beschriebenen Verschaltung und die Energiequelle 122 bzw.
entsprechende Anschlüsse zum Bereitstellen des ersten und
des dritten Spannungspotentials auf. Die Ausführungsbeispiele
beziehen sich dabei auf Ansteuervorrichtungen, die als Endstufen
zur Ansteuerung von Zylindern einer Brennkraftmaschine eingesetzt
werden können.
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2 zeigt
ein Ausführungsbeispiel einer Ansteuervorrichtung mit einer
Beschaltung für drei Zylinder. Das bedeutet, dass die flexible
Architektur für eine Ansteuerung von drei Zylindern eingesetzt werden
kann. Dabei können der vierte Schalter 108 und
der achte Schalter 118 parallel geschaltet werden und als
Batteriespannungs-Schalter eingesetzt werden.
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Gemäß diesem
Ausführungsbeispiel ist der zweite Eingang des zweiten
Schalters 104 mit dem ersten Spannungspotential verbunden.
Die Ansteuervorrichtung weist ferner einen Anschluss 224 zum Bereitstellen
eines zweiten Spannungspotentials auf. Bei dem zweiten Spannungspotential
kann es sich um eine Batteriespannung UBatt han deln.
Die Batteriespannung kann einen niedrigeren Spannungswert als die
Boosterspannung UBoost aufweisen. Ferner weist
die Ansteuervorrichtung drei Ventile 232, 234, 236 auf.
Die Ventile 232, 234, 236 können
jeweils als Benzin-Hochdruck-Einspritzventile ausgebildet sein.
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Der
erste Ausgang des ersten Schalters 102 ist mit einem ersten
Anschluss eines ersten Ventils 232 verbunden. Ein zweiter
Anschluss des ersten Ventils 232 ist mit dem fünften
Eingang des fünften Schalters 112 verbunden. Zwischen
dem zweiten Anschluss des ersten Ventils 232 und dem fünften
Eingang des fünften Schalters 112 ist ein Widerstand 502,
der als Shunt ausgebildet sein kann, angeordnet. Der fünfte
Eingang des fünften Schalters 112 ist über
eine in Flussrichtung geschaltete Diode 402 mit dem ersten
Spannungspotential verbunden. Bei der Diode kann es sich um eine
Löschdiode handeln.
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Der
zweite Ausgang des zweiten Schalters 104 ist mit einem
ersten Anschluss eines zweiten Ventils 234 verbunden. Ein
zweiter Anschluss des zweiten Ventils 234 ist mit dem sechsten
Eingang des sechsten Schalters 114 verbunden. Zwischen
dem zweiten Anschluss des zweiten Ventils 234 und dem sechsten
Eingang des sechsten Schalters 114 ist ein Widerstand 504,
der als Shunt ausgebildet sein kann, angeordnet. Der sechste Eingang
des sechsten Schalters 114 ist über eine in Flussrichtung
geschaltete Diode 404 mit dem ersten Spannungspotential verbunden.
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Der
dritte Ausgang des dritten Schalters 106 ist mit einem
ersten Anschluss eines dritten Ventils 236 verbunden. Ein
zweiter Anschluss des dritten Ventils 236 ist mit dem siebten
Eingang des siebten Schalters 116 verbunden. Zwischen dem
zweiten Anschluss des dritten Ventils 236 und dem siebten
Eingang des siebten Schalters 116 ist ein Widerstand 506,
der als Shunt ausgebildet sein kann, angeordnet. Der siebte Eingang
des siebten Schalters 116 ist über eine in Flussrichtung
geschaltete Diode 406 mit dem ersten Spannungspotential
verbunden.
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Der
vierte Eingang des vierten Schalters 108 und der achte
Eingang des achten Schalters 118 sind mit dem Anschluss 224 zum
Bereitstellen des zweiten Spannungspotentials verbunden. Der vierte
Ausgang des vierten Schalters 108 ist mit dem achten Aus
gang des achten Schalters 118 verbunden. Der vierte Ausgang
des vierten Schalters 118 ist über eine in Sperrrichtung
geschaltete Diode 408 mit dem dritten Spannungspotential
verbunden sein. Ferner ist der vierte Ausgang des vierten Schalters 118 über eine
in Flussrichtung geschaltete Diode 410 mit dem ersten Ausgang
des ersten Schalters 102, über eine weitere, in
Flussrichtung geschaltete Diode 412 mit dem zweiten Ausgang
des zweiten Schalters 104 und über eine weitere,
in Flussrichtung geschaltete Diode 414 mit dem dritten
Ausgang des dritten Schalters 106 verbunden.
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Während
des Betriebs der Ansteuerschaltung können die in paralleler
Schaltung angeordneten Schalter 108, 118 prinzipiell
geschlossen sein und nur zum Komponentenschutz geöffnet
werden.
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Ein
Freilauf wird mit geöffneten Schaltern 112, 114, 116 und
geschlossenen Schaltern 102, 104, 106 oder
mit geschlossenen Schaltern 112, 114, 116 und
geöffneten Schaltern 102, 104, 106 ermöglicht.
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Eine
Schnelllöschung wird mit geöffneten Schaltern 102, 104, 106, 112, 114, 116 ermöglicht.
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Eine
Reaktion bei elektrischen Fehlern ist möglich. Ein Komponentenschutz
lässt sich durch Öffnen der parallelen Schaltung
der Schalter 108, 118 und einer nicht Betätigung
von betroffenen Schaltern 102, 104, 106, 112, 114, 116 realisieren.
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Eine
Verfügbarkeit bei elektrischen Fehlern besteht darin, dass
der Motor mit Zweidritteln des Moments weiter fahren kann. Falls
die parallele Schaltung aus den Schaltern 108, 118 zum
Komponentenschutz geöffnet wird, werden die nicht betroffenen
Ventile 232, 234, 236 nur mit der von
der Energiequelle 122 bereitgestellten Boosterspannung
angesteuert. Siehe dazu auch 4 in Bezug
auf Freilauf und Schnelllöschung. Dazu können
eine Umschaltung des Stromverlaufs und gegebenenfalls eine Drehzahleinschränkung
erforderlich sein.
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3 zeigt
ein Ausführungsbeispiel einer Ansteuervorrichtung mit einer
Beschaltung für drei Zylinder. Das bedeutet, dass die flexible
Architektur für eine Ansteuerung von drei Zylindern eingesetzt werden
kann. Ferner kann ein Mengensteuerventil einer Hochdruckpumpe (HDP)
mit angesteuert werden.
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Entsprechend
dem in 2 beschriebenen Ausführungsbeispiel weist
die in 3 gezeigte Ansteuervorrichtung den Anschluss 224 für
das zweite Spannungspotential und die Ventile 232, 234, 236 auf.
Die Ventile 232, 234, 236 sind, wie anhand
von 2 beschrieben, verschaltet. Ein viertes Ventil 338,
beispielsweise ein Mengensteuerventil, ist zwischen dem vierten
Ausgang des vierten Schalters 108 und dem achten Eingang
des achten Schalters 118 angeordnet. Dazu ist der vierte
Ausgang des vierten Schalters 108 mit einem ersten Anschluss des
vierten Ventils 338 und der achte Eingang des achten Schalters 118 mit
einem zweiten Anschluss des vierten Ventils 338 verbunden.
Zwischen dem zweiten Anschluss des vierten Ventils 338 und
dem achten Eingang des achten Schalters 118 ist ein Widerstand 508 in
Form eines Shunts angeordnet. Der achte Eingang 118 ist über
eine in Flussrichtung geschaltete Diode 416 mit dem ersten
Spannungspotential verbunden. Der zweite Eingang des zweiten Schalters 104 und
der vierte Eingang des vierten Schalters 108 sind mit dem
ersten Spannungspotential verbunden. Der achte Ausgang des achten
Schalters 118 ist mit dem dritten Spannungspotential verbunden.
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Die
Ansteuervorrichtung weist ferner einen neunten Schalter 342 und
eine Diode 344 auf. Der neunte Schalter 342 kann
als Transistor, beispielsweise als diskreter Leistungstransistor
ausgebildet sein. Ein neunter Eingang des neunten Schalters 342 ist
mit dem Anschluss 224 zum Bereitstellen des zweiten Spannungspotentials
verbunden. Ein neunter Ausgang des neunten Schalters 342 ist über
die in Sperrrichtung geschaltete Diode 344 mit dem dritten
Spannungspotential verbunden. Ferner ist der neunte Ausgang des
neunten Schalters 342 über eine in Flussrichtung
geschaltete Diode 418 mit dem ersten Ausgang des ersten
Schalters 102, über eine weitere in Flussrichtung
geschaltete Diode 420 mit dem zweiten Ausgang des zweiten
Schalters 104, über eine weitere in Flussrichtung
geschaltete Diode 422 mit dem dritten Ausgang des dritten
Schalters 106 und über eine weitere in Flussrichtung
geschaltete Diode 424 mit dem vierten Ausgang des vierten Schalters 108 verbunden.
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Während
des Betriebs der Ansteuervorrichtung kann der neunte Schalter 342 prinzipiell
geschlossen sein und nur zum Komponentenschutz geöffnet
werden.
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Ein
Freilauf wird mit geöffneten Schaltern 112, 114, 116, 118 und
geschlossenen Schaltern 102, 104, 106, 108 oder
mit geschlossenen Schaltern 112, 114, 116, 118 und
geöffneten Schaltern 102, 104, 106, 108 ermöglicht.
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Eine
Schnelllöschung wird mit geöffneten Schaltern 102, 104, 106, 108, 112, 114, 116, 118 ermöglicht.
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Eine
Reaktion bei elektrischen Fehlern kann durch einen Komponentenschutz
durch Öffnen des Schalters 342 und nicht Betätigung
der betroffenen Schalter 102, 104, 106, 108, 112, 114, 116, 118 realisiert
werden.
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Eine
Verfügbarkeit bei elektrischen Fehlern ist gegeben. Falls
ein Fehler bei der Ansteuerung der Benzin-Hochdruck-Einspritzventile 232, 234, 236 vorliegt,
kann der Motor mit Zweidritteln des Momentes weiterfahren. Falls
ein Fehler bei der Ansteuerung des Mengensteuerventils 338 vorliegt,
kann der Motor mit Niederdruck weiterfahren. Falls der neunte Schalter
zum Komponentenschutz geöffnet wird, werden die nicht betroffenen
Ventile 232, 234, 236, 338 nur
mit der von der Energiequelle 122 bereitgestellten Boosterspannung
angesteuert. Siehe dazu auch 4 in Bezug
auf Freilauf und Schnelllöschung. Dazu können
eine Umschaltung des Stromverlaufs und gegebenenfalls eine Drehzahleinschränkung
erforderlich sein.
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4 zeigt
ein Ausführungsbeispiel einer Ansteuervorrichtung mit einer
Beschaltung für drei Zylinder. Das bedeutet, dass die flexible
Architektur für eine Ansteuerung von drei Zylindern eingesetzt werden
kann. Die Ventile 232, 234, 236, 338,
beispielsweise in Form des Mengensteuerventils der Hochdruckpumpe
und die Benzin-Hochdruck-Einspritzventile werden gemäß diesem
Ausführungsbeispiel von der von der Energiequelle 122 bereitgestellten
Boosterspannung gespeist.
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Im
Unterschied zu dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel
benötigt die in 4 gezeigte Ansteuervorrichtung
keinen Anschluss 224 zum Bereitstellen eines zweiten Spannungspotentials,
keinen neunten Schalter 342 und keine Diode 344.
Die übrigen Elemente entsprechen dem anhand von 3 beschriebenen
Ausführungsbeispiel. Gemäß der in 4 gezeigten
Ansteuervorrichtung sind die Ausgänge der Schalter 102, 104, 106, 108 über
die jeweils in Sperrrichtung geschalteten Dioden 418, 420, 422, 424 mit
dem dritten Spannungspotential verbunden.
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Ein
Freilauf wird mit geöffneten Schaltern 112, 114, 116, 118 und
geschlossenen Schaltern 102, 104, 106, 108 oder
mit geschlossenen Schaltern 112, 114, 116, 118 und
geöffneten Schaltern 102, 104, 106, 108 ermöglicht.
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Eine
Schnelllöschung wird mit geöffneten Schaltern 102, 104, 106, 108, 112, 114, 116, 118 ermöglicht.
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Eine
Reaktion bei elektrischen Fehlern kann durch nicht Betätigung
der betroffenen Schalter 102, 104, 106, 108, 112, 114, 116, 118 realisiert
werden.
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Eine
Verfügbarkeit bei elektrischen Fehlern ist gegeben. Falls
ein Fehler bei der Ansteuerung der Benzin-Hochdruck-Einspritzventile 232, 234, 236 vorliegt,
kann der Motor mit Zweidritteln des Momentes weiterfahren. Falls
ein Fehler bei der Ansteuerung des Mengensteuerventils 338 vorliegt,
kann der Motor mit Niederdruck weiterfahren.
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5 zeigt
ein Ausführungsbeispiel einer Ansteuervorrichtung mit einer
Beschaltung für vier Zylinder. Das bedeutet, dass die flexible
Architektur für eine Ansteuerung von vier Zylindern eingesetzt werden
kann. Es besteht eine unabhängige Einspritzlage. Somit
sind Überlappungen möglich.
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Das
in 5 gezeigte Ausführungsbeispiel unterscheidet
sich von der anhand von 3 beschriebenen Ansteuervorrichtung
darin, dass es sich bei dem vierten Ventil 538 um ein Einspritzventil,
beispielsweise ein Benzin-Hochdruck-Einspritzventil, entsprechend
der Ventile 232, 234, 236 handelt.
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Während
des Betriebs der Ansteuervorrichtung kann der neunte Schalter 342 prinzipiell
geschlossen sein und nur zum Komponentenschutz geöffnet
werden.
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Ein
Freilauf wird mit geöffneten Schaltern 112, 114, 116, 118 und
geschlossenen Schaltern 102, 104, 106, 108 oder
mit geschlossenen Schaltern 112, 114, 116, 118 und
geöffneten Schaltern 102, 104, 106, 108 ermöglicht.
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Eine
Schnelllöschung wird mit geöffneten Schaltern 102, 104, 106, 108, 112, 114, 116, 118 ermöglicht.
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Eine
Reaktion bei elektrischen Fehlern kann durch einen Komponentenschutz
durch Öffnen des Schalters 342 und nicht betätigen
der betroffenen Schalter 102, 104, 106, 108, 112, 114, 116, 118 realisiert
werden.
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Eine
Verfügbarkeit bei elektrischen Fehlern ist gegeben. Dabei
kann der Motor mit Dreivierteln des Momentes weiterfahren. Falls
der neunte Schalter zum Komponentenschutz geöffnet wird,
werden die nicht betroffenen Ventile 232, 234, 236, 338 nur mit
der von der Energiequelle 122 bereitgestellten Boosterspannung
angesteuert. Siehe dazu auch 4 in Bezug
auf Freilauf und Schnelllöschung. Dazu können
eine Umschaltung des Stromverlaufs und gegebenenfalls eine Drehzahleinschränkung
erforderlich sein.
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6 zeigt
ein Ausführungsbeispiel einer Ansteuervorrichtung mit einer
Beschaltung für vier Zylinder. Das bedeutet, dass die flexible
Architektur für eine Ansteuerung von 3 Zylindern eingesetzt
werden kann. Es handelt sich dabei um eine Bankstruktur.
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Entsprechend
dem in 5 gezeigte Ausführungsbeispiel sind die
Ventile 232, 234, 236, 538 zwischen
den Schaltern 102, 104, 106, 108, 112, 114, 116, 118 verschaltet.
Im Unterschied zu dem in 5 gezeigten Ausführungsbeispiel
ist der zweite Anschluss des zweiten Schalters 104 über
eine in Sperrrichtung geschaltete Diode 418 mit dem Anschluss 224 zum
Bereitstellen des zweiten Spannungspotentials verbunden und der
vierte Anschluss des vierten Schalters 108 ist über
eine weitere in Sperrrichtung geschaltete Diode 420 mit
dem Anschluss 224 zum Bereitstellen des zweiten Spannungspotentials
verbunden. Ferner sind der erste Ausgang des ersten Schalters 102 und
der zweite Ausgang des zweiten Schalters 104 über
eine in Sperrrichtung geschaltete Diode 422 mit dem dritten Spannungspotential
verbunden. In entsprechender Weise sind der dritte Ausgang des dritten
Schalters 106 und der vierte Ausgang des vierten Schalters 108 über
eine weitere in Sperrrichtung geschaltete Diode 424 mit
dem dritten Spannungspotential verbunden. Der achte Ausgang des
achten Schalters 118 ist mit dem dritten Spannungspotential
verbunden.
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Ein
Freilauf wird mit geöffneten Schaltern 112, 114, 116, 118 und
geschlossenen Schaltern 102, 106 oder mit geschlossenen
Schaltern 112, 114, 116, 118 und
geöffneten Schaltern 102, 106 ermöglicht.
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Eine
Schnelllöschung wird mit geöffneten Schaltern 102, 104, 106, 108, 112, 114, 116, 118 ermöglicht.
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Eine
Reaktion bei elektrischen Fehlern kann durch Bankabschalten, bei
Lastabfall nur des entsprechenden Ventils 232, 234, 236, 538 realisiert werden.
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Eine
Verfügbarkeit bei elektrischen Fehlern ist gegeben. Der
Motor kann mit der Hälfte des Momentes weiterfahren.
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7 zeigt
ein Ausführungsbeispiel einer Ansteuervorrichtung mit einer
Beschaltung für vier Zylinder. Das bedeutet, dass die flexible
Architektur für eine Ansteuerung von vier Zylindern eingesetzt werden
kann. Es handelt sich dabei um eine Bankstruktur mit Gegenstromlöschung.
Für die Beschreibung nachfolgend nicht näher beschriebener
Elemente wird auf die vorhergehenden Ausführungen verwiesen.
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Der
erste Ausgang des ersten Schalters 102 ist mit dem zweiten
Ausgang des zweiten Schalters 104 verbunden. Der zweite
Ausgang des zweiten Schalters 104 ist mit dem siebten Eingang
des siebten Schalters 116 und dem achten Eingang des achten
Schalters 118 verbunden. Der dritte Ausgang des dritten
Schalters 106 ist mit dem sechsten Eingang des sechsten
Schalters 114 und dem fünften Eingang des fünften
Schalters 112 verbunden. Der achte Ausgang des achten Schalters 118 ist
mit dem dritten Spannungspotential verbunden.
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Ein
Freilauf wird mit geöffneten Schaltern 112, 114 und
geschlossenem Schalter 102 über inverse Diode
oder Betätigung des Schalters 106 oder mit geschlossenen
Schaltern 112, 114 und geöffnetem Schalter 102 über
inverse Diode oder Betätigung der Schalter 116, 118 ermöglicht.
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Eine
Schnelllöschung wird mit geöffneten Schaltern 102, 104, 112, 114 über
inverse Dioden oder Betätigung der Schalter 106, 116, 118 ermöglicht.
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Eine
Gegenstromlöschung wird mit geschlossenen Schaltern 106, 116, 118 ermöglicht. Eine
Löschung erfolgt über inverse Dioden oder Betätigung
der Schalter 102, 112, 114.
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Eine
Reaktion bei elektrischen Fehlern kann durch Bankabschalten, bei
Lastabfall nur des entsprechenden Ventils 232, 234 realisiert
werden.
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Eine
Verfügbarkeit bei elektrischen Fehlern ist gegeben. Der
Motor kann mit der Hälfte des Momentes weiterfahren.
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8 zeigt
ein Ausführungsbeispiel einer Ansteuervorrichtung mit einer
Beschaltung für vier Zylinder. Das bedeutet, dass die flexible
Architektur für eine Ansteuerung von vier Zylindern eingesetzt werden
kann. Es besteht eine unabhängige. Einspritzlage. Somit
sind Überlappungen möglich. Zudem ist eine Gegenstromlöschung
möglich. Für die Beschreibung nachfolgend nicht
näher beschriebener Elemente wird auf die vorhergehenden
Ausführungen verwiesen.
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Der
zweite Eingang des zweiten Schalters 104 und der vierte
Eingang des vierten Schalters 108 sind mit dem ersten Spannungspotential
verbunden. Der erste Ausgang des ersten Schalters 102 ist
mit dem achten Eingang des achten Schalters 118 verbunden.
Der Ausgang des achten Schalters 118 ist mit dem dritten
Spannungspotential verbunden. Der zweite Ausgang des zweiten Schalters 104 ist
mit dem siebten Eingang des siebten Schalters 116 verbunden.
Der dritte Ausgang des dritten Schalters 106 ist mit dem
sechsten Eingang des sechsten Schalters 114 verbunden.
Der vierte Ausgang des vierten Schalters 108 ist mit dem
fünften Eingang des fünften Schalters 112 verbunden.
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Die
Ansteuervorrichtung weist den Anschluss 224 zum Bereitstellen
des zweiten Spannungspotentials sowie einen zehnten Schalter 846 und
einen elften Schalter 848 auf. Der zehnte Schalter 846 und
der elfte Schalter 848 können als Transistoren,
beispielsweise als diskrete Leistungstransistoren ausgebildet sein.
Ein zehnter Eingang des zehnten Schalters 846 und ein elfter
Eingang des elften Schalters 848 sind mit dem Anschluss 224 zum
Bereitstellen des zweiten Spannungspotentials verbunden. Ein zehnter
Ausgang des zehnten Schalters 846 ist über eine
in Flussrichtung geschaltete Diode 418 mit dem achten Eingang
des achten Schalters 118 und dem ersten Ausgang des ersten
Schalters 102 verbunden. Ein elfter Ausgang des elften
Schalters 848 ist über eine weitere in Flussrichtung
geschaltete Diode 420 mit dem siebten Eingang des siebten Schalters 116 und
dem zweiten Ausgang des zweiten Schalters 104 verbunden.
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Ein
Freilauf wird mit geöffneten Schaltern 112, 114 und
geschlossenen Schaltern 102, 104 über inverse
Diode oder Betätigung der Schalter 106, 108 oder
mit geschlossenen Schaltern 112, 114 und geöffneten
Schaltern 102, 104 über inverse Diode
oder Betätigung der Schalter 116, 118 ermöglicht.
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Eine
Schnelllöschung wird mit geöffneten Schaltern 102, 104, 112, 114 über
inverse Dioden oder Betätigung der Schalter 106, 108, 116, 118 ermöglicht.
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Eine
Gegenstromlöschung wird mit geschlossenen Schaltern 106, 108, 116, 118 ermöglicht.
Eine Löschung erfolgt über inverse Dioden oder Betätigung
der Schalter 102, 104, 112, 114.
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Eine
Reaktion bei elektrischen Fehlern kann durch einen Komponentenschutz
durch Öffnen der entsprechenden Schalter 846, 848 und
Nicht-Betätigen der betroffenen Schalter 102, 104, 112, 114 realisiert
werden.
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Eine
Verfügbarkeit bei elektrischen Fehlern ist gegeben. Der
Motor kann mit Dreivierteln des Momentes weiterfahren.
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9 zeigt
ein Ausführungsbeispiel einer Ansteuervorrichtung mit einer
Beschaltung für sechs Zylinder. Das bedeutet, dass die
flexible Architektur für eine Ansteuerung von sechs Zylindern
eingesetzt werden kann. Dazu können zwei parallel geschaltete Schalter
als Batteriespannungs-Schalter eingesetzt werden.
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Die
Ansteuervorrichtung weist zwei der anhand von 2 beschriebenen
Ansteuervorrichtungen auf. Die beiden Ansteuervorrichtungen sind über ein
gemeinsames erstes Spannungspotential und ein gemeinsames drittes
Spannungspotential verbunden. Die in 2 gezeigten
Löschdioden, die jeweils zwischen den Eingängen
der Schalter 112, 114, 116, 118 und
dem ersten Potential angeordnet sind, sind in 9 nicht
dargestellt.
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Die
in paralleler Schaltung angeordneten Schalter 108, 118 können
prinzipiell geschlossen sein und nur zum Komponentenschutz geöffnet
werden.
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Ein
Freilauf wird mit geöffneten Schaltern 112, 114, 116 und
geschlossenen Schalter 102, 104, 106 oder
mit geschlossenen Schaltern 112, 114, 116 und
geöffneten Schaltern 102, 104, 106 ermöglicht.
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Eine
Schnelllöschung wird mit geöffneten Schaltern 102, 104, 106 112, 114, 116 ermöglicht.
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Eine
Reaktion bei elektrischen Fehlern ist möglich. Ein Komponentenschutz
lässt sich durch Öffnen der parallelen Schaltung
der Schalter 108, 118 und einer Nicht-Betätigung
von betroffenen Schaltern 102, 104, 106, 112, 114, 116 realisieren.
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Eine
Verfügbarkeit bei elektrischen Fehlern besteht darin, dass
der Motor mit Fünfsechsteln des Moments weiterfährt.
Falls die parallele Schaltung aus den Schaltern 108, 118 zum
Komponentenschutz geöffnet wird, werden die nicht betroffenen Ventile 232, 234, 236,
gegebenenfalls des einen Bausteins, nur mit der von der Energiequelle 122 bereitgestellten
Boosterspannung angesteuert. Siehe dazu auch 4 in Bezug
auf Freilauf und Schnelllöschung. Dazu können
eine Umschaltung des Stromverlaufs und gegebenenfalls eine Drehzahleinschränkung
erforderlich sein.
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10 zeigt
ein Ausführungsbeispiel einer Ansteuervorrichtung mit einer
Beschaltung für sechs Zylinder. Das bedeutet, dass die
flexible Architektur für eine Ansteuerung von sechs Zylindern
eingesetzt werden kann. Ferner können zwei Mengensteuerventile
einer Hochdruckpumpe mit angesteuert werden.
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Die
Ansteuervorrichtung weist zwei der anhand von 3 beschriebenen
Ansteuervorrichtungen auf. Die beiden Ansteuervorrichtungen sind über ein
gemeinsames erstes Spannungspotential, ein gemeinsames drittes Spannungspotential
sowie über einen gemeinsamen Anschluss 224 zum
Bereitstellen des zweiten Spannungspotentials, einen gemeinsamen
neunten Schalter 342 und eine gemeinsame Diode 344 verbunden.
Die in 3 gezeigten Löschdioden, die jeweils
zwischen den Eingängen der Schalter 112, 114, 116, 118 und
dem ersten Potential angeordnet sind, sind in 10 nicht
dargestellt.
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Während
des Betriebs der Ansteuervorrichtung kann der neunte Schalter 342 prinzipiell
geschlossen sein und nur zum Komponentenschutz geöffnet
werden.
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Ein
Freilauf wird mit geöffneten Schaltern 112, 114, 116, 118 und
geschlossenen Schaltern 102, 104, 106, 108 oder
mit geschlossenen Schaltern 112, 114, 116, 118 und
geöffneten Schaltern 102, 104, 106, 108 ermöglicht.
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Eine
Schnelllöschung wird mit geöffneten Schaltern 102, 104, 106, 108, 112, 114, 116, 118 ermöglicht.
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Eine
Reaktion bei elektrischen Fehlern kann durch einen Komponentenschutz
durch Öffnen des Schalters 342 und Nicht-Betätigung
der betroffenen Schalter 102, 104, 106, 108, 112, 114, 116, 118 realisiert
werden.
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Eine
Verfügbarkeit bei elektrischen Fehlern ist gegeben. Falls
ein Fehler bei der Ansteuerung der Benzin-Hochdruck-Einspritzventile 232, 234, 236 vorliegt,
kann der Motor mit Fünfsechsteln des Momentes weiterfahren.
Falls ein Fehler bei der Ansteuerung der Mengensteuerventile 338 vorliegt,
kann der Motor mit Niederdruck oder einer Hochdruckpumpe weiterfahren.
Falls der neunte Schalter 342 zum Komponentenschutz geöffnet
wird, werden die nicht betroffenen Ventile 232, 234, 236, 338 nur
mit der am ersten Spannungspotential bereitgestellten Boosterspannung
angesteuert. Siehe dazu auch 4 in Bezug
auf Freilauf und Schnelllöschung. Dazu können eine
Umschaltung des Stromverlaufs und gegebenenfalls eine Drehzahleinschränkung
erforderlich sein.
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11 zeigt
ein Ausführungsbeispiel einer Ansteuervorrichtung mit einer
Beschaltung für sechs Zylinder. Das bedeutet, dass die
flexible Architektur für eine Ansteuerung von sechs Zylindern
eingesetzt werden kann. Ferner kann ein Mengensteuerventil einer
Hochdruckpumpe mit angesteuert werden.
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Die
Ansteuervorrichtung unterscheidet sich von der anhand von 10 beschriebenen
Ansteuervorrichtung darin, dass im rechten Schaltungsteil zwischen
dem vierten Ausgang des vierten Schalters 108 und dem achten
Eingang des achten Schalters 118 kein Ventil angeordnet
ist. Der vierte Ausgang des vierten Schalters 108 des rechten
Schaltungsteils ist stattdessen mit dem vierten Ausgang des vierten
Schalters 108 des linken Schaltungsteils verbunden. In
entsprechender Weise ist der achte Eingang des achten Schalters 118 des
rechten Schaltungsteils mit dem achten Eingang des achten Schalters 118 des
linken Schaltungsteils verbunden.
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Die
Löschdioden, die jeweils zwischen den Eingängen
der Schalter 112, 114, 116, 118 und
dem ersten Potential angeordnet sind, sind in 11 wiederum
nicht dargestellt.
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Während
des Betriebs der Ansteuervorrichtung wird das Mengensteuerventil 338 der
Hochdruckpumpe durch eine parallele Schaltung von jeweils zwei Schaltern 108 und
zwei Schaltern 118 mit angesteuert. Dabei kann der neunte
Schalter 342 prinzipiell geschlossen sein und nur zum Komponentenschutz
geöffnet werden.
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Ein
Freilauf wird mit geöffneten Schaltern 112, 114, 116, 118 und
geschlossenen Schaltern 102, 104, 106, 108 oder
mit geschlossenen Schaltern 112, 114, 116, 118 und
geöffneten Schaltern 102, 104, 106, 108 ermöglicht.
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Eine
Schnelllöschung wird mit geöffneten Schaltern 102, 104, 106, 108, 112, 114, 116, 118 ermöglicht.
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Eine
Reaktion bei elektrischen Fehlern kann durch einen Komponentenschutz
durch Öffnen des Schalters 342 und Nicht-Betätigung
der betroffenen Schalter 102, 104, 106, 108, 112, 114, 116, 118 realisiert
werden.
-
Eine
Verfügbarkeit bei elektrischen Fehlern ist gegeben. Falls
ein Fehler bei der Ansteuerung der Benzin-Hochdruck-Einspritzventile 232, 234, 236 vorliegt,
kann der Motor mit Fünfsechsteln des Momentes weiterfahren.
Falls ein Fehler bei der Ansteuerung des Mengensteuerventils 338 vorliegt,
kann der Motor mit Niederdruck weiterfahren. Falls der neunte Schalter 342 zum
Komponentenschutz geöffnet wird, werden die nicht betroffenen
Ventile 232, 234, 236, 338 nur
mit der am ersten Spannungspotential bereitgestellten Boosterspannung
angesteuert. Siehe dazu auch 4 in. Bezug
auf Freilauf und Schnelllöschung. Dazu können
eine Umschaltung des Stromverlaufs und gegebenenfalls eine Drehzahleinschränkung
erforderlich sein.
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12 zeigt
ein alternatives Ausführungsbeispiel einer Ansteuervorrichtung
mit einer Beschaltung für vier Zylinder mit einer Bankstruktur
für die Ansteuerung von vier Ventilen mit jeweils zwei
verschiedenen Spannungen.
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Die
für die Ansteuerung von vier Ventilen entwickelte Endstufe
mit Bankbetrieb weist acht in zwei Bänken aufgeteilte Schalter 102, 104, 106, 108, 112, 114, 116, 118 auf.
Die zwei von einer Bank angesteuerten Ventile 232, 234, 236, 538 dürfen
auf Grund der Strommessung durch und Strombelastung von gemeinsamen
Komponenten nicht gleichzeitig angesteuert werden. Ferner müssen
für die Ansteuerung von drei Zylinder-Projekten auf Grund
von Einspritzungsüberlappungen zwei Bausteine verwendet
werden.
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Zunächst
sei an dieser Stelle auf die Beschreibung von 6 verwiesen.
Gemäß dem in 12 gezeigten
Ausführungsbeispiel sind jedoch keine Widerstände 502, 504, 506, 508 vorgesehen.
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Statt
dessen sind der fünfte Ausgang des fünften Schalters 112 und
der sechste Ausgang des sechsten Schalters 114 über
einen Widerstand 510, der als Shunt ausgebildet sein kann,
mit dem dritten Spannungspotential verbunden. Der siebte Ausgang des
siebten Schalters 116 und der achte Ausgang des achten
Schalters 118 sind über einen Widerstand 512,
der als Shunt ausgebildet sein kann, mit dem dritten Spannungspotential
verbunden.
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Die
beschriebenen Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen
Ansteuervorrichtung sind beispielhaft gewählt. Sie können
in einer Endstufe einer Brennkraftmaschine zur Ansteuerung eines
Einspritzventils oder zur Ansteuerung anderer Verbraucher eingesetzt
werden. Die beschriebenen Schaltungselemente können durch
geeignete andere Elemente ersetzt oder ergänzt werden.
Auch kann die Verschaltung der Elemente verändert werden,
sofern es für die jeweilige Ansteuervorrichtung zweckdienlich
ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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