DE102013222479A1

DE102013222479A1 - Verfahren zum Betreiben mindestens einer Magnetspule, insbesondere für ein Einspritzventil für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102013222479A1
Application number: DE201310222479
Authority: DE
Inventors: Thomas Wuerzbach; Armin Mann; Tobias Schuhmacher
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2013-11-06
Filing date: 2013-11-06
Publication date: 2015-05-07

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben mindestens einer Magnetspule (12), insbesondere für ein Einspritzventil für eine Brennkraftmaschine, wobei die Magnetspule (12) zeitweise in einem Schnelllöschbetrieb betrieben wird, in dem ein durch die Magnetspule (12) fließender Spulenstrom (80) dazu verwendet wird, einen Kondensator (32) zu laden. Erfindungsgemäß ist der Kondensator (32) über ein Messelement (38, 52, 66) mit einem ersten Bezugspotenzial (20), insbesondere einem Massepotenzial, verbunden. Dabei wird der Spulenstrom (80) mittels des Messelements ermittelt.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie eine elektronische Schaltung und ein Computerprogramm nach den nebengeordneten Patentansprüchen.
Vom Markt her bekannt sind elektronische Schaltungen, welche Magnetspulen von Einspritzventilen von Brennkraftmaschinen ansteuern können. Für ein besonders schnelles Schalten der Einspritzventile ist es erforderlich, eine jeweilige Magnetspule mit einem hohen und schnell ansteigenden Strom anzusteuern. Dies ist besonders einfach mittels einer zusätzlichen und vergleichsweise hohen Spannung möglich. Diese Spannung kann beispielsweise mittels eines Gleichspannungswandlers erzeugt werden.
Offenbarung der Erfindung
Das der Erfindung zugrunde liegende Problem wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1, sowie durch eine elektronische Schaltung und ein Computerprogramm nach den nebengeordneten Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben. Für die Erfindung wichtige Merkmale finden sich ferner in der nachfolgenden Beschreibung und in den Zeichnungen, wobei die Merkmale sowohl in Alleinstellung als auch in unterschiedlichen Kombinationen für die Erfindung wichtig sein können, ohne dass hierauf nochmals explizit hingewiesen wird.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben mindestens einer Magnetspule, insbesondere für ein Einspritzventil für eine Brennkraftmaschine, welche beispielsweise ein Benzinmotor oder ein Dieselmotor ist. Dabei wird die Magnetspule zeitweise in einem Schnelllöschbetrieb betrieben, in dem ein durch die Magnetspule fließender Spulenstrom dazu verwendet wird, einen Kondensator zu laden. Erfindungsgemäß ist der Kondensator über ein Messelement mit einem ersten Bezugspotenzial, insbesondere Massepotenzial, verbunden. Dabei wird der Spulenstrom mittels des Messelements ermittelt. Die Magnetspule ist ein Element einer elektromagnetischen Betätigungseinrichtung, insbesondere zur Betätigung des Einspritzventils. Die Erfindung geht unter anderem von der Überlegung aus, dass in dem Schnelllöschbetrieb der Spulenstrom im Wesentlichen in bzw. durch den Kondensator fließt, und dass daher aus dem Stromfluss durch den Kondensator auf den Spulenstrom mit großer Genauigkeit rückgeschlossen werden kann. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Strom durch den Kondensator mittels eines Messelements ermittelt wird, welches an einem seiner Anschlüsse mit dem Massepotenzial verbunden ist. Vorzugsweise wird der Strom durch das Messelement mittels einer Spannungsmessung ermittelt, und diese Spannungsmessung ist dann vergleichsweise genau und besonders einfach durchführbar, wenn die zu messende Spannung in etwa das Massepotenzial aufweist bzw. im Bereich des Massepotentials liegt. Somit können auch Störspannungen, welche beispielsweise einer Betriebsspannung überlagert sein können, die Ermittlung des Spulenstroms nicht beeinträchtigen, wodurch sich eine entsprechende Robustheit des erfindungsgemäßen Verfahrens ergibt. Insbesondere ist eine vergleichsweise teure so genannte "high-side"-Strommessung für den erfindungsgemäßen Schnelllöschbetrieb nicht erforderlich. Außerdem kann der Spulenstrom in dem Schnelllöschbetrieb kontinuierlich ermittelt werden. Ein intermittierendes Verfahren, bei welchem der Spulenstrom zwecks Ermittlung periodisch auf das erste Bezugspotenzial geschaltet wird, ist also nicht erforderlich. Auf diese Weise kann der Schnelllöschbetrieb definiert und nach einer optimalen Zeit beendet werden, wodurch der Betrieb auch des Einspritzventils verbessert werden kann. Der Schnelllöschbetrieb der Magnetspule kann zum einen dann erfolgen, wenn die Magnetspule nach einer Bestromung in der so genannten "Anzugsphase" (eines Magnetankers) mit einem verminderten mittleren Strom in der so genannten "Haltephase" betrieben werden soll. Zum andern kann der Schnelllöschbetrieb dann erfolgen, wenn die Magnetspule nach der Bestromung in der Haltephase abgeschaltet und die in der Magnetspule bzw. ihrem Magnetfeld vorhandene restliche Energie besonders schnell abgebaut werden soll. Allgemein kann der Schnelllöschbetrieb sinnvoll sein, wenn der Spulenstrom von einem vergleichsweise hohen Stromniveau schnell auf ein vergleichsweise niedriges Stromniveau vermindert werden soll.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens ist ein erster Anschluss der Magnetspule mit einem ersten Anschluss des Kondensators, insbesondere über eine Diode, verbunden, und ein zweiter Anschluss des Kondensators ist über das Messelement mit dem ersten Bezugspotenzial verbunden, und ein zweiter Anschluss der Magnetspule wird mindestens mittelbar (also z.B. über einen Shunt oder auch direkt) und/oder mindestens zeitweise mit dem ersten Bezugspotenzial und/oder mit einem zweiten Bezugspotenzial und/oder mit einem dritten Bezugspotenzial verbunden. Diese Verbindungen erfolgen jeweils in Abhängigkeit von einem jeweiligen Betriebszustand der Magnetspule. Dabei erfolgt die Verbindung mit dem ersten Bezugspotenzial beispielsweise in einem so genannten "Freilauf" der Magnetspule, wenn – bedingt durch eine jeweilige Stromrichtung – eine an das Massepotenzial geschaltete Diode leitend wird. Die Verbindung mit dem zweiten Bezugspotenzial – welches beispielsweise einer Batteriespannung entspricht – erfolgt vorzugsweise über einen gesteuerten Schalter, insbesondere einen Halbleiterschalter MOSFET (Metall-Oxid-Silizium-Feldeffekttransistor). Die Verbindung mit dem dritten Bezugspotenzial – welches beispielsweise einer Spannung an dem ersten Anschluss des Kondensators entspricht, wie weiter unten noch erläutert werden wird – erfolgt vorzugsweise über einen weiteren Halbleiterschalter. Damit kann das erfindungsgemäße Verfahren besonders effizient durchgeführt werden.
Vorzugsweise ist das besagte Messelement ein Messwiderstand, welcher in Reihe zu einem steuerbaren Schalter eines Gleichspannungswandlers geschaltet ist, oder welcher in Reihe zu einem steuerbaren Schalter (so genannten "low-side"-Schalter) geschaltet ist, der den ersten Anschluss der Magnetspule an das erste Bezugspotenzial schalten kann, oder welcher in Reihe zu dem Kondensator geschaltet ist. Damit werden drei alternative und besonders vorteilhafte Schaltungsanordnungen zur Durchführung des Verfahrens beschrieben. In der ersten genannten Variante weist der Gleichspannungswandler den beschriebenen Messwiderstand bereits auf, wodurch ein Strom durch den steuerbaren Schalter – welcher vorzugsweise ebenfalls ein Halbleiterschalter ist – gesteuert bzw. geregelt werden kann. Somit ist das erfindungsgemäße Verfahren besonders kostengünstig durchführbar. In der zweiten genannten Variante ist der Messwiderstand im Allgemeinen ebenfalls bereits vorhanden, und wird insbesondere dazu verwendet, um den Spulenstrom durch die Magnetspule zu steuern bzw. zu regeln. Somit kann das Verfahren auch in diesem Fall besonders kostengünstig durchgeführt werden. Die dritte genannte Variante erfordert – im Allgemeinen – einen zusätzlichen Messwiderstand, welcher ausschließlich den über den Kondensator fließenden Strom messen kann. Dadurch wird die Ermittlung des Spulenstroms in dem Schnelllöschbetrieb besonders einfach, da dies unabhängig von dem Gleichspannungswandler sowie von einem Betrieb des die Magnetspule ansteuernden Schalters erfolgen kann.
Das Verfahren arbeitet besonders effizient, wenn der erste Anschluss des Kondensators mit einem Ausgang des Gleichspannungswandlers verbunden ist, wobei der Ausgang des Gleichspannungswandlers z.B. dem dritten Bezugspotenzial entspricht. Dadurch wird vorteilhaft erreicht, dass die in der Magnetspule zu Beginn des Schnelllöschbetriebs vorhandene restliche Energie den Kondensator aufladen kann, wodurch der Gleichspannungswandler bzw. eine elektronische Schaltung zum Betreiben der mindestens einen Magnetspule insgesamt mit einem vergleichsweise hohen Wirkungsgrad arbeiten kann. Dabei ist es nicht zwingend erforderlich, dass der Kondensator baulich dem Gleichspannungswandler zugeordnet ist, sondern der Kondensator kann gegebenenfalls auch entfernt von dem Gleichspannungswandler angeordnet sein.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass der Messwiderstand in Reihe zu dem steuerbaren Schalter des Gleichspannungswandlers geschaltet ist, wobei dann, wenn die Magnetspule in dem Schnelllöschbetrieb betrieben wird, der Gleichspannungswandler zu Beginn des Schnelllöschbetriebs ausgeschaltet wird, und danach der Spulenstrom mit einem vorgebbaren Schwellwert verglichen wird, und wobei in Abhängigkeit von dem Vergleich der Gleichspannungswandler eingeschaltet wird und/oder der Schnelllöschbetrieb beendet wird. Der besagte Messwiderstand wird also zusagen doppelt genutzt. Dabei bedeutet der Vergleich insbesondere, dass geprüft wird, ob der Spulenstrom den vorgebbaren Schwellwert unterschreitet. Das Ausschalten des Gleichspannungswandlers zu Beginn des Schnelllöschbetriebs hat den Vorteil, dass die Ermittlung des Spulenstroms ungestört durch den Betrieb des Gleichspannungswandlers erfolgen kann, wobei der Halbleiterschalter des Gleichspannungswandlers in dem Schnelllöschbetrieb vorzugsweise dauernd gesperrt wird, wodurch der Gleichspannungswandler also ausgeschaltet wird. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erfolgt das Ausschalten des Gleichspannungswandlers bereits (kurz) vor dem Beginn des Schnelllöschbetriebs und derart, dass ein durch den Betrieb des Gleichspannungswandlers bedingter Stromfluss durch den Messwiderstand und/oder durch den Kondensator zu Beginn des Schnelllöschbetriebs im Wesentlichen nicht mehr vorliegt. Das hat den Vorteil, dass der Spulenstrom nahezu in einem gesamten den Schnelllöschbetrieb charakterisierenden Zeitintervall mit dem vorgebbaren Schwellwert verglichen werden kann. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird der Gleichspannungswandler nicht unmittelbar beim Beenden des Schnelllöschbetriebs wieder eingeschaltet (indem der Halbleiterschalter des Gleichspannungswandlers wieder periodisch betrieben wird), sondern um eine vorgebbare Zeitspanne verzögert. Damit wird optional eine zusätzliche Flexibilität beim Betrieb des Gleichspannungswandlers ermöglicht.
In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass eine Zeitdauer des Schnelllöschbetriebs ermittelt und in einem Datenspeicher gespeichert wird. Dadurch kann der Schnelllöschbetrieb auch dann sicher und definiert beendet werden, falls eine Ermittlung des Spulenstroms an dem Messwiderstand – insbesondere bei einem Betrieb mehrerer Magnetspulen – nicht störungsfrei möglich ist, wie weiter unten noch erläutert werden wird.
In dem letztgenannten Fall wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, den Schnelllöschbetrieb in Abhängigkeit von der ermittelten Zeitdauer zu beenden. Da diese Zeitdauer zuvor im realen Betrieb der Magnetspule ermittelt wurde, ist diese Alternative im Allgemeinen nicht oder nur wenig ungünstiger als bei der Ermittlung des Spulenstroms mittels des Messwiderstands.
Das Verfahren ist besonders vielseitig anwendbar, wenn mindestens zwei Magnetspulen betrieben werden, wobei in Abhängigkeit von einem Betriebszustand der mindestens zwei Magnetspulen und/oder in Abhängigkeit von einem Betriebszustand des Gleichspannungswandlers der Schnelllöschbetrieb der jeweiligen Magnetspule in Abhängigkeit von der ermittelten Zeitdauer oder in Abhängigkeit von dem vorgebbaren Schwellwert gesteuert wird. Insbesondere betrifft dieses "Steuern" ein Beenden des Schnelllöschbetriebs. Erfindungsgemäß wird der Schnelllöschbetrieb dann mittels der Abhängigkeit von dem vorgebbaren Schwellwert beendet, wenn in dem aktuellen Betriebszustand sichergestellt ist, dass der über den Messwiderstand fließende Strom im Wesentlichen dem Spulenstrom entspricht. Insbesondere kann in diesem Fall zugleich die besagte Zeitdauer für die jeweilige Magnetspule ermittelt werden. Diese Zeitdauer wird – wie weiter unten noch näher erläutert werden wird – vorzugsweise dann zum Beenden des Schnelllöschbetriebs der jeweiligen Magnetspule verwendet, falls nicht sichergestellt ist, dass während des Schnelllöschbetriebs der über den Messwiderstand fließende Strom im Wesentlichen dem Spulenstrom entspricht. Indem für jede der erfindungsgemäß betriebenen Magnetspulen die Zeitdauer individuell ermittelt wird, können toleranzbedingte Unterschiede ausgeglichen werden.
Erfindungsgemäß wird dann, wenn eine erste der Magnetspulen in dem Schnelllöschbetrieb betrieben wird und mindestens eine zweite der Magnetspulen ebenfalls in dem Schnelllöschbetrieb oder derart betrieben wird, dass der Kondensator entladen wird, der Schnelllöschbetrieb der ersten und/oder der zweiten Magnetspule in Abhängigkeit von der ermittelten Zeitdauer gesteuert, insbesondere beendet. In diesem Fall wird der über den Messwiderstand fließende Strom durch mehr als eine Magnetspule verursacht, das heißt, es ergibt sich eine Überlagerung von mehreren Strömen. Dadurch ist die Messung sozusagen "gestört", weil sich ein gemessener Summenstrom nicht eindeutig einer jeweiligen Magnetspule zuordnen lässt. Daher wird der Schnelllöschbetrieb in Abhängigkeit von der zuvor ermittelten Zeitdauer definiert beendet. In einem ersten Fall wird die erste der Magnetspulen in dem Schnelllöschbetrieb betrieben, und die zweite der Magnetspulen wird in einer so genannten "Boostphase" betrieben, wobei der Kondensator zumindest teilweise und vergleichsweise schnell entladen wird. Dadurch bedingt fließt ein die Messung der ersten Magnetspule störender Strom zusätzlich über den Messwiderstand. Dann wird der Schnelllöschbetrieb (zunächst) nur der ersten Magnetspule in Abhängigkeit von der ermittelten Zeitdauer beendet. Wenn die zweite Magnetspule etwas später auch in dem Schnelllöschbetrieb betrieben wird, wird mit der "zweiten" Magnetspule entsprechend wie zuvor mit der "ersten" Magnetspule verfahren, das heißt, es wird geprüft, ob es eventuell weiterhin einen Konflikt mit der ersten Magnetspule oder eventuell mit einer "dritten" Magnetspule gibt, und so fort. In einem zweiten Fall wird die erste der Magnetspulen in dem Schnelllöschbetrieb betrieben und die zweite der Magnetspulen wird auch in einem Schnelllöschbetrieb betrieben. Insbesondere dann, wenn sich beide Phasen vergleichsweise stark überlappen und somit eine eindeutige Ermittlung der Spulenströme nicht möglich ist, wird der Schnelllöschbetrieb vorzugsweise sowohl für die erste als auch für die zweite der Magnetspulen individuell in Abhängigkeit von der ermittelten Zeitdauer beendet.
Dabei kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass eine erste Steuergröße in Abhängigkeit von einem Betriebszustand des Gleichspannungswandlers gesetzt bzw. rückgesetzt wird, und dass eine zweite Steuergröße in Abhängigkeit von den Betriebszuständen der Magnetspulen und/oder in Abhängigkeit von der ersten Steuergröße gesetzt bzw. rückgesetzt wird, wobei die zweite Steuergröße dazu verwendet wird, um den Schnelllöschbetrieb der Magnetspulen in Abhängigkeit von der ermittelten Zeitdauer oder in Abhängigkeit von dem vorgebbaren Schwellwert zu steuern, insbesondere zu beenden. Mittels der ersten und der zweiten Steuergröße kann das Verfahren mit einem besonders geringen Aufwand und zugleich besonders sicher durchgeführt werden. Dabei kann die Entscheidung, ob der Schnelllöschbetrieb einer jeweiligen Magnetspule mittels der ermittelten Zeitdauer oder alternativ in Abhängigkeit von dem vorgebbaren Schwellwert beendet werden soll, dynamisch während des Schnelllöschbetriebs getroffen werden. Es ist also nicht zwingend erforderlich, dass schon zu Beginn des jeweiligen Schnelllöschbetriebs der oben beschriebene Konflikt zwischen zwei oder mehr Magnetspulen absehbar ist. Beispielsweise können die besagten Steuergrößen Variable eines Computerprogramms zur Durchführung des Verfahrens sein.
Weiterhin umfasst die Erfindung eine elektronische Schaltung zum Betreiben mindestens einer Magnetspule, insbesondere für ein Einspritzventil für eine Brennkraftmaschine, wobei die elektronische Schaltung dazu ausgebildet ist, die Magnetspule zeitweise in einem Schnelllöschbetrieb zu betreiben, in dem ein durch die Magnetspule fließender Spulenstrom dazu verwendet wird, einen Kondensator der elektronischen Schaltung zu laden. Erfindungsgemäß ist ein Messelement vorgesehen und der Kondensator ist über das Messelement mit einem ersten Bezugspotenzial, insbesondere Massepotenzial, verbunden, wobei die elektronische Schaltung weiter dazu ausgebildet ist, den Spulenstrom mittels des Messelements zu ermitteln. Eine derart ausgebildete elektronische Schaltung ist zur Durchführung des weiter oben beschriebenen Verfahrens besonders gut geeignet.
In einer Ausgestaltung der elektronischen Schaltung ist ein erster Anschluss des Kondensators mit einem ersten Anschluss der Magnetspule, insbesondere über eine Diode, verbunden, und ein zweiter Anschluss des Kondensators ist über das Messelement mit dem ersten Bezugspotenzial verbunden, und ein zweiter Anschluss der Magnetspule ist mindestens mittelbar und/oder mindestens zeitweise mit dem ersten Bezugspotenzial und/oder mit einem zweiten Bezugspotenzial und/oder mit einem dritten Bezugspotenzial verbindbar. Dadurch kann ein Betrieb der Magnetspule verbessert werden.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die elektronische Schaltung einen ersten Halbleiterschalter aufweist, welcher den ersten Anschluss der Magnetspule mindestens mittelbar mit dem ersten Bezugspotenzial verbinden kann, und dass sie einen zweiten Halbleiterschalter aufweist, welcher den zweiten Anschluss der Magnetspule mit dem ersten Bezugspotenzial verbinden kann, und dass sie einen dritten Halbleiterschalter aufweist, welcher den zweiten Anschluss der Magnetspule mit dem zweiten Bezugspotenzial verbinden kann und dass sie einen vierten Halbleiterschalter aufweist, welcher den zweiten Anschluss der Magnetspule mit dem dritten Bezugspotenzial verbinden kann. Vorzugsweise sind der erste, der dritte und der vierte Halbleiterschalter als Transistoren ausgeführt, beispielsweise als so genannte MOSFET. Der zweite Halbleiterschalter kann beispielsweise als Diode ausgeführt sein, welche bekanntlich in Abhängigkeit von einer Polarität einer anliegenden Spannung leiten oder sperren kann. Insoweit ist diese Diode auch ein "Halbleiterschalter". Mit der dadurch beschriebenen Struktur ist die elektronische Schaltung verfahrensgemäß besonders vielseitig verwendbar, wobei ein Aufwand an Bauelementen minimiert werden kann, wodurch Kosten gespart werden können. In einer Ausgestaltung der Erfindung ist der erste Anschluss der Magnetspule mittelbar mit dem ersten Bezugspotenzial verbunden. Dabei ist der erste Anschluss der Magnetspule über den ersten Halbleiterschalter und weiter über einen Messwiderstand an das erste Bezugspotenzial geschaltet. In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist dieser Messwiderstand nicht vorhanden, und es ist der erste Anschluss der Magnetspule nur über den ersten Halbleiterschalter direkt an das erste Bezugspotenzial geschaltet.
In einer weiteren Ausgestaltung umfasst die elektronische Schaltung auch einen Gleichspannungswandler zur Erzeugung des dritten Bezugspotenzials, wobei das Messelement ein Messwiderstand ist, welcher in Reihe zu einem Halbleiterschalter des Gleichspannungswandlers geschaltet ist, oder welcher in Reihe zu einem ersten Halbleiterschalter geschaltet ist, der den ersten Anschluss der Magnetspule an das erste Bezugspotenzial schalten kann, oder welcher in Reihe zu dem zweiten Anschluss des Kondensators geschaltet ist. Dadurch werden drei vorteilhafte Ausführungsformen zur Anordnung des Messwiderstands beschrieben, wobei es die beiden letztgenannten Ausführungsformen ermöglichen, den Gleichspannungswandler auch in dem Schnelllöschbetrieb zu betreiben, wodurch der elektrische Wirkungsgrad verbessert wird. Weiterhin ist es denkbar, dass das von dem Gleichspannungswandler erzeugte "dritte" Bezugspotenzial von dem weiter oben beschriebenen "dritten" Bezugspotenzial, mit welchem der zweite Anschluss der Magnetspule verbindbar ist, verschieden ist. Dadurch ergeben sich optional weitere Möglichkeiten zur Ausgestaltung der elektronischen Schaltung.
In einer weiteren Ausgestaltung der elektronischen Schaltung ist bei dem Gleichspannungswandler ein Anschluss für eine Eingangsspannung über eine Induktivität und eine Diode an den ersten Anschluss des Kondensators geschaltet. Ein Schaltungsknoten, über den die Induktivität und die Diode verbunden sind, kann mittels eines Halbleiterschalters an einen ersten Anschluss eines ersten Messwiderstands geschaltet werden. Der zweite Anschluss des Kondensators ist dabei an den ersten Anschluss des Messwiderstands geschaltet und ein zweiter Anschluss des ersten Messwiderstands ist an das erste Bezugspotenzial geschaltet. Ein derart ausgeführter Gleichspannungswandler kann vorteilhaft geeignet sein, in dem Schnelllöschbetrieb ein Aufladen des Kondensators und eine Messung des durch den Kondensator fließenden Stroms zu ermöglichen.
Weiterhin betrifft die Erfindung ein Computerprogramm, mittels welchem zumindest einige der das Verfahren betreffenden Schritte besonders einfach und kostengünstig durchgeführt werden können.
Nachfolgend werden beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigen:
1 eine erste Ausführungsform einer elektronischen Schaltung zum Betreiben einer Magnetspule eines Einspritzventils für eine Brennkraftmaschine;
2 eine zweite Ausführungsform der elektronischen Schaltung zum Betreiben der Magnetspule;
3 eine dritte Ausführungsform der elektronischen Schaltung zum Betreiben der Magnetspule;
4 eine detailliertere Darstellung der elektronischen Schaltung gemäß 1;
5 ein erstes Zeitdiagramm mit einer schematischen Darstellung von Signalen der elektronischen Schaltung gemäß 1;
6 ein zweites Zeitdiagramm ähnlich zu 5 mit einer detaillierten Darstellung von Signalen der elektronischen Schaltung gemäß 1;
7 ein drittes Zeitdiagramm mit einer schematischen Darstellung von Signalen der elektronischen Schaltung gemäß 1;
8 ein viertes Zeitdiagramm mit einer schematischen Darstellung von Signalen der elektronischen Schaltung gemäß 1;
9 eine vierte Ausführungsform der elektronischen Schaltung zum Betreiben von zwei Magnetspulen;
10 ein Blockdiagramm einer Steuer- und/oder Regeleinrichtung zur Ansteuerung mehrerer elektronischer Schaltungen zum Betreiben von mehreren Magnetspulen;
11 ein fünftes Zeitdiagramm mit einer detaillierten Darstellung von Signalen der elektronischen Schaltung gemäß 9;
12 ein sechstes Zeitdiagramm mit einer schematischen Darstellung von Signalen der elektronischen Schaltung gemäß 9;
13 ein siebtes Zeitdiagramm mit einer schematischen Darstellung von Signalen der elektronischen Schaltung gemäß 9;
14 ein achtes Zeitdiagramm mit einer schematischen Darstellung von Signalen der elektronischen Schaltung gemäß 9;
15 ein erstes Flussdiagramm für ein Verfahren zum Betreiben von mindestens einer Magnetspule für mindestens ein Einspritzventil; und
16 ein zweites Flussdiagramm für das Verfahren zum Betreiben von mindestens einer Magnetspule für mindestens ein Einspritzventil.
Es werden für funktionsäquivalente Elemente und Größen in allen Figuren auch bei unterschiedlichen Ausführungsformen die gleichen Bezugszeichen verwendet. Es versteht sich, dass nachfolgend genannte Werte von Variablen, Größen oder Parametern, oder Vorzeichen von Spannungen oder Richtungen von Strömen und dergleichen beispielhaft sind und in alternativen Ausführungsformen der Erfindung zumindest teilweise invertiert verwendet sein können.
Die 1 zeigt eine erste Ausführungsform einer elektronischen Schaltung 10 zum Betreiben einer Magnetspule 12 eines nicht dargestellten Einspritzventils für eine Brennkraftmaschine. In einem linken Bereich von 1 ist ein Gleichspannungswandler 14 dargestellt und in einem rechten Bereich von 1 ist eine Ansteuerschaltung 16 für die Magnetspule 12 dargestellt. Nachfolgend wird zuerst der Gleichspannungswandler 14 beschrieben.
Ganz links in der 1 ist eine Eingangsspannung 18 für den Gleichspannungswandler 14 dargestellt. Die Eingangsspannung 18 ist beispielsweise eine Batteriespannung einer Fahrzeugbatterie und ist auf ein erstes Bezugspotenzial 20 bezogen, welches vorliegend einem Massepotenzial entspricht. Ein zweites Bezugspotenzial 22, welches vorliegend ebenfalls der Betriebsspannung entspricht, wird in der Ansteuerschaltung 16 verwendet. Ein drittes Bezugspotenzial 24 entspricht einer Ausgangsspannung an dem Gleichspannungswandler 14.
Die Eingangsspannung 18 des Gleichspannungswandlers 14 ist über eine Induktivität 26 und eine Diode 28 an einen ersten Anschluss 30 eines Kondensators 32 geschaltet. Ein eine Verbindung zwischen der Induktivität 26 und der Diode 28 herstellender Schaltungsknoten (ohne Bezugszeichen) kann mittels eines Halbleiterschalters 34 ("steuerbarer Schalter") an einen ersten Anschluss 36 eines ersten Messwiderstands 38 ("Messelement") geschaltet werden. Durch den Messwiderstand 38 fließt ein Strom 88. Der Halbleiterschalter 34 ist vorliegend als MOSFET (Metall-Oxid-Silizium-Feldeffekttransistor) ausgeführt und weist entsprechend einen G-Anschluss (engl. "gate"), einen S-Anschluss (engl. "source") und einen D-Anschluss (engl. "drain") auf.
Ein zweiter Anschluss 40 des Kondensators 32 ist an den ersten Anschluss 36 des Messwiderstands 38 geschaltet. Ein zweiter Anschluss 42 des ersten Messwiderstands 38 ist an das erste Bezugspotenzial 20 geschaltet. Elektrisch parallel zu dem Messwiderstand 38 ist eine erste Messeinrichtung 44 geschaltet. Die erste Messeinrichtung 44 kann eine Spannung an dem ersten Messwiderstand 38 ermitteln und daraus auf den über den ersten Messwiderstand 38 fließenden Strom 88 schließen.
Der Kondensator 32 ist vorliegend als dem Gleichspannungswandler 14 zugehörig dargestellt. Dies ist jedoch nicht zwingend erforderlich. Beispielsweise kann der Kondensator 32 auch entfernt von dem Gleichspannungswandler 14 angeordnet sein, oder der Kondensator 32 kann parallel zu einem nicht dargestellten (weiteren) Ausgangskondensator des Gleichspannungswandlers 14 geschaltet sein, und dergleichen. Ebenso ist es nicht zwingend erforderlich, dass der Kondensator 32 ein funktionales Element des Gleichspannungswandlers 14 ist. Es ist denkbar, dass der Kondensator 32 gegebenenfalls auch ein Element einer beliebig anderen Schaltung ist, welche aus dem Kondensator 32 zumindest gelegentlich Strom entnimmt, so dass der Kondensator 32 mittels der Magnetspule 12 geladen werden kann. Erfindungsgemäß ist es jedoch vorgesehen, dass der Kondensator 32 über ein Messelement – in der 1 also der erste Messwiderstand 38 – mit dem ersten Bezugspotenzial 20 verbunden ist, und dass ein Spulenstrom 80 (siehe auch die 5) mittels des Messelements ermittelt wird, insbesondere in einem so genannten Schnelllöschbetrieb (siehe ebenfalls die 5).
Nachfolgend wird nun die Ansteuerschaltung 16 für die Magnetspule 12 beschrieben. Ein erster Anschluss 46 der Magnetspule 12 ist mit dem ersten Anschluss 30 des Kondensators 32 verbunden. Vorliegend erfolgt dies über eine Diode 48. Weiterhin ist der erste Anschluss 46 über einen ersten Halbleiterschalter 50 und einen zweiten Messwiderstand 52 mit dem ersten Bezugspotenzial 20 verbunden. Der Halbleiterschalter 50 wird auch als "low-side"-Schalter bezeichnet. Elektrisch parallel zu dem zweiten Messwiderstand 52 ist eine zweite Messeinrichtung 54 geschaltet. Die zweite Messeinrichtung 54 kann eine Spannung an dem zweiten Messwiderstand 52 ermitteln und daraus auf einen über den zweiten Messwiderstand 52 fließenden Strom schließen.
Ein zweiter Anschluss 56 der Magnetspule 12 ist vorliegend über eine Diode 58 mit dem ersten Bezugspotenzial 20 verbunden. Die Diode 58 kann in Abhängigkeit von einer Polarität einer anliegenden Spannung leiten oder sperren und ist insoweit ein "Halbleiterschalter". In einer nicht dargestellten Ausführungsform der elektronischen Schaltung 10 wird an Stelle der Diode 58 ein zweiter Halbleiterschalter (nicht dargestellt) verwendet. Weiterhin ist der zweite Anschluss 56 der Magnetspule 12 über eine Diode 60 und einen dritten Halbleiterschalter 62 mit dem zweiten Bezugspotenzial 22 verbunden. Weiterhin ist der zweite Anschluss 56 der Magnetspule 12 über einen vierten Halbleiterschalter 64 mit dem dritten Bezugspotenzial 24 verbunden. Die Halbleiterschalter 62 und 64 werden auch als "high-side"-Schalter bezeichnet.
Eine beispielhafte Ansteuerung der Magnetspule 12 kann wie nachfolgend beschrieben durchgeführt werden: In einem ersten Betriebszustand ("Boostphase") wird die Magnetspule 12 bestromt, indem zumindest der erste Halbleiterschalter 50 und der vierte Halbleiterschalter 64 in den leitenden Zustand geschaltet werden. Dadurch wird das dritte Bezugspotenzial 24 für die Bestromung der Magnetspule 12 verwendet. Dabei ergibt sich ein Stromfluss des Spulenstroms 80 wie folgt: Über den ersten Anschluss 30 des Kondensators 32 zu dem vierten Halbleiterschalter 64, danach über die Magnetspule 12, danach über den ersten Halbleiterschalter 50, danach über den zweiten Messwiderstand 52, und hin zu dem ersten Bezugspotenzial 20.
In einem zweiten Betriebszustand ("Anzugsphase", engl. "pickup phase") wird die Magnetspule 12 bestromt, indem der erste Halbleiterschalter 50 derart angesteuert wird, dass er dauernd leitet, und der dritte Halbleiterschalter 62 derart angesteuert wird, dass er periodisch leitet. Dadurch wird das zweite Bezugspotenzial 22 für die Bestromung verwendet. Bei leitendem dritten Halbleiterschalter 62 ergibt sich ein erster Stromfluss des Spulenstroms 80 wie folgt: Vom zweiten Bezugspotenzial 22 über den dritten Halbleiterschalter 62, danach über die Diode 60, danach über die Magnetspule 12, danach über den ersten Halbleiterschalter 50, danach über den zweiten Messwiderstand 52, und hin zu dem ersten Bezugspotenzial 20. Bei gesperrtem dritten Halbleiterschalter 62 ergibt sich ein zweiter Stromfluss des Spulenstroms 80 wie folgt: Vom ersten Anschluss 46 der Magnetspule 12 über den ersten Halbleiterschalter 50, danach über den zweiten Messwiderstand 52, danach über das erste Bezugspotenzial 20, danach über die Diode 58, und hin zu dem zweiten Anschluss 56 der Magnetspule 12.
In einem dritten Betriebszustand wird Magnetspule 12 in einem ersten Schnelllöschbetrieb betrieben. Dabei wird der erste Halbleiterschalter 50 derart angesteuert, dass er sperrt und der dritte Halbleiterschalter 62 wird derart angesteuert, dass er leitet. Dabei ergibt sich ein Stromfluss des Spulenstroms 80 der Magnetspule 12 wie folgt: Von dem ersten Anschluss 46 der Magnetspule 12 über die Diode 48, danach über den Kondensator 32, danach über den ersten Messwiderstand 38, danach über das erste Bezugspotenzial 20, danach über eine (nicht dargestellte) das zweite Bezugspotenzial 22 erzeugende Spannungsquelle (beispielsweise die Fahrzeugbatterie), danach über den dritten Halbleiterschalter 62, danach über die Diode 60, und hin zu dem zweiten Anschluss 56 der Magnetspule 12. Dabei wird der durch die Magnetspule 12 fließende Spulenstrom 80 dazu verwendet, den Kondensator 32 zu laden.
In einem vierten Betriebszustand ("Haltephase") wird die Magnetspule 12 ähnlich wie in dem oben beschriebenen zweiten Betriebszustand betrieben, wobei mittels einer geeigneten periodischen Ansteuerung des dritten Halbleiterschalters 62 ein mittlerer Strom in der Magnetspule 12 in Bezug auf den zweiten Betriebszustand kleiner ist.
In einem fünften Betriebszustand wird Magnetspule 12 in einem zweiten Schnelllöschbetrieb betrieben. Dieser ist zu dem oben beschriebenen dritten Betriebszustand vergleichbar.
In dem ersten und dem zweiten Schnelllöschbetrieb wird – zumindest in der Ausführungsform der elektronischen Schaltung 10 von 1 – der Gleichspannungswandler 14 vorübergehend ausgeschaltet, indem der Halbleiterschalter 34 gesperrt wird. Dadurch kann der Spulenstrom 80 der Magnetspule 12 mittels des ersten Messwiderstands 38 vergleichsweise präzise ermittelt werden. Sobald der Spulenstrom 80 kleiner ist als ein vorgebbarer Schwellwert (siehe weiter unten die 7 und 8), so kann der Schnelllöschbetrieb zu einem optimalen Zeitpunkt beendet werden. In den übrigen Betriebszuständen der elektronischen Schaltung 10 bzw. der Magnetspule 12 wird der Halbleiterschalter 34 in an sich vorbekannter Weise periodisch angesteuert, wodurch eine Aufwärts-Spannungswandlung erfolgt. Dadurch ist das dritte Bezugspotenzial 24 im Allgemeinen wesentlich größer als die Eingangsspannung 18.
Die 2 zeigt eine zweite Ausführungsform der elektronischen Schaltung 10 zum Betreiben der Magnetspule 12. Im Unterschied zu der 1 ist in der 2 der zweite Anschluss 40 des Kondensators 32 an den zweiten Messwiderstand 52 geschaltet, welcher in Reihe zu dem ersten Halbleiterschalter 50 geschaltet ist.
Die 3 zeigt eine dritte Ausführungsform der elektronischen Schaltung 10 zum Betreiben der Magnetspule 12. Im Unterschied zu der 1 ist in der 3 der zweite Anschluss 40 des Kondensators 32 an einen dritten Messwiderstand 66 geschaltet, welcher in Reihe zu dem zweiten Anschluss 40 des Kondensators 32 geschaltet ist. Der dritte Messwiderstand 66 und ebenso die Messwiderstände 38 und 52 der 1 und 2, weisen beispielsweise einen Wert von 10 mΩ, Milliohm, auf. Elektrisch parallel zu dem dritten Messwiderstand 66 ist eine dritte Messeinrichtung 68 geschaltet, welche eine Spannung an dem dritten Messwiderstand 66 ermitteln und daraus auf einen über den Kondensator 32 fließenden Strom schließen kann. Der dritte Messwiderstand 66 ist vorliegend also im Wesentlichen mit dem Kondensator 32 und dem ersten Bezugspotenzial 20 verbunden.
Die Ausführungsformen der elektronischen Schaltung 10 der 2 und 3 können ähnlich zu der Ausführungsform von 1 zum erfindungsgemäßen Betreiben der Magnetspule 12 verwendet werden. Die Ausführungsformen der 2 und 3 weisen jedoch den Vorteil auf, dass es nicht erforderlich ist, den Gleichspannungswandler 14 in dem ersten und dem zweiten Schnelllöschbetrieb vorübergehend auszuschalten. Dadurch kann eine Ansteuerung des Halbleiterschalters 34 vereinfacht und insbesondere ein Wirkungsgrad bzw. eine Ausnutzung des Gleichspannungswandlers 14 verbessert werden.
4 zeigt eine etwas detailliertere Ansicht der elektronischen Schaltung 10 von 1. Ergänzend zu der 1 zeigt die 4 eine integrierte Schaltung 70 (ASIC, engl. "application specific integrated circuit"), welche unter anderem die erste und die zweite Messeinrichtung 44 und 54 umfasst. Die integrierte Schaltung 70 ist unter anderem an das erste Bezugspotenzial 20 sowie an eine nicht dargestellte Betriebsspannung angeschlossen.
Die Messeinrichtungen 44 bzw. 54 umfassen vorliegend jeweils einen Differenzverstärker 72a bzw. 72b, einen Digital-Analog-Umsetzer 74a bzw. 74b und einen Vergleicher 76a bzw. 76b. Die Vergleicher 76a weisen jeweils ein Ausgangssignal 77a bzw. 77b auf. Die Digital-Analog-Umsetzer 74a und 74b und die Vergleicher 76a und 76b sind mit einer digitalen Logik 78 verbunden. Dadurch wird des jeweils ermöglicht, die durch die Messwiderstände 38 bzw. 52 fließenden Ströme mit einem vorgegebenen Maximalwert bzw. Minimalwert zu vergleichen und somit den Betrieb des Gleichspannungswandlers 14 bzw. den Schnelllöschbetrieb der Magnetspule 12 zu steuern bzw. zu regeln.
5 zeigt ein Zeitdiagramm mit einer schematischen Darstellung von insgesamt fünf Signalen der elektronischen Schaltung 10 gemäß 1. In einem oberen Zeitdiagramm ist ein Zeitverlauf des durch die Magnetspule 12 fließenden Spulenstroms 80 dargestellt. In einem darunter angeordnetem Zeitdiagramm ist ein Ansteuersignal 82 des vierten Halbleiterschalters 64 dargestellt. In einem darunter angeordnetem Zeitdiagramm ist ein Ansteuersignal 84 des dritten Halbleiterschalters 62 dargestellt. In einem darunter angeordnetem Zeitdiagramm ist ein Ansteuersignal 86 des ersten Halbleiterschalters 50 dargestellt. In einem darunter angeordnetem Zeitdiagramm ist der durch den ersten Messwiderstand 38 fließende Strom 88 dargestellt. Die Diagramme weisen einen zueinander gleichen Zeitmaßstab auf.
In dem in der 5 oberen Zeitdiagramm sind horizontale Doppelpfeile zur Kennzeichnung der fünf bei der 1 beschriebenen Betriebszustände dargestellt. Somit kennzeichnen die Doppelpfeile 90, 92, 94, 96 und 98 der Reihe nach den ersten, zweiten, dritten, vierten und fünften Betriebszustand der elektronischen Schaltung 10 bzw. der Magnetspule 12.
In dem ersten Betriebszustand 90 ("Boostphase") werden der erste, der dritte und der vierte Halbleiterschalter 50, 62 und 64 mittels der Ansteuersignale 86, 84 und 82 jeweils in den leitenden Zustand geschaltet. Aufgrund des vergleichsweise großen dritten Bezugspotenzials 24 ergibt sich ein entsprechend steiler Anstieg des Spulenstroms 80 auf einen Maximalwert 100. Nach einem Abschalten des Ansteuersignals 82 fällt der Spulenstrom 80 ab. In einer alternativen Ausführungsform werden in dem ersten Betriebszustand 90 nur der erste und der vierte Halbleiterschalter 50 und 64 in den leitenden Zustand geschaltet.
In dem zweiten Betriebszustand 92 ("Anzugsphase") wird der vierte Halbleiterschalter 64 gesperrt, der dritte Halbleiterschalter 62 wird periodisch in den leitenden Zustand gesteuert, und der erste Halbleiterschalter 50 wird dauernd in den leitenden Zustand gesteuert. In Abhängigkeit von dem Ansteuersignal 84 des dritten Halbleiterschalters 62 ergibt sich ein periodisch ansteigender und abnehmender Spulenstrom 80. Horizontale Linien bezeichnen jeweilige obere und untere Schwellwerte 92a und 92b ("I_Pickup_max" und "I_Pickup_min") des Spulenstroms 80 in dem zweiten Betriebszustand.
In dem dritten Betriebszustand 94 (erster Schnelllöschbetrieb) werden der erste, der dritte und der vierte Halbleiterschalter 50, 62 und 64 gesperrt. Wie bei der 1 bereits beschrieben, ergibt sich ein vergleichsweise steil abfallender Spulenstrom 80 durch die Magnetspule 12. Dabei ist der Halbleiterschalter 34 des Gleichspannungswandlers 14 ebenfalls gesperrt, so dass der Strom 88 im Wesentlichen dem Spulenstrom 80 entspricht. Dies hat den Vorteil, dass der Spulenstrom 80 mittels des Messwiderstands 38 vergleichsweise genau ermittelt werden kann, wobei die ohnehin für den normalen Betrieb des Gleichspannungswandlers 14 vorhandene Messeinrichtung 44 mit verwendet wird. Siehe dazu eine mit einem Pfeil 102 bezeichnete Markierung. In einer alternativen Ausführungsform ist in dem dritten Betriebszustand 94 der dritte Halbleiterschalter 62 in den leitenden Zustand geschaltet.
In dem vierten Betriebszustand 96 ("Haltephase") wird die Magnetspule 12 ähnlich wie in dem oben beschriebenen zweiten Betriebszustand betrieben, wobei mittels einer geeigneten periodischen Ansteuerung des dritten Halbleiterschalters 62 der mittlere Spulenstrom 80 in der Magnetspule 12 in Bezug auf den zweiten Betriebszustand kleiner ist. Horizontale Linien bezeichnen vorgebbare obere und untere Schwellwerte 96a und 96b ("I_Hold_max" und "I_Hold_min") des Spulenstroms 80 in dem vierten Betriebszustand.
In dem fünften Betriebszustand 98 wird die Magnetspule 12 ähnlich wie in dem dritten Betriebszustand und wie bei der 1 bereits beschrieben in einem zweiten Schnelllöschbetrieb betrieben. Siehe dazu eine mit einem Pfeil 104 bezeichnete Markierung. Der Halbleiterschalter 34 des Gleichspannungswandlers 14 ist wie in dem dritten Betriebszustand gesperrt.
In dem zweiten und vierten Betriebszustand (Doppelpfeile 92 und 96) arbeitet der Gleichspannungswandler 14 unabhängig von einer Bestromung der Magnetspule 12 mittels der ersten und dritten Halbleiterschalter 50 und 62; vergleiche die Ansteuersignale 84 und 86 in Bezug auf den Strom 88.
6 zeigt einige der bei 5 nur schematisch gezeigten Signale in einer detaillierten Darstellung. In einem in der Zeichnung oberen Teildiagramm sind das Ansteuersignal 86 für den ersten Halbleiterschalter 50, der Spulenstrom 80, und der Strom 88 durch den ersten Messwiderstand 38 dargestellt. In einem in der Zeichnung unteren Teildiagramm sind dieselben Signale in einem den ersten Schnelllöschbetrieb charakterisierenden Zeitbereich (Pfeile 94) zeitlich vergrößert dargestellt. In dem durch den Doppelpfeil 94 gekennzeichneten Zeitabschnitt sind der Strom 88 durch den ersten Messwiderstand 38 und der Spulenstrom 80 nahezu gleich. Dabei wurde der Spulenstrom 80 durch die Magnetspule 12 vorliegend mittels einer "Stromzange" gemessen. Dies bestätigt die Brauchbarkeit des Verfahrens, den Spulenstrom 80 in dem ersten und zweiten Schnelllöschbetrieb mittels des Stroms 88 bzw. mittels der an dem Messwiderstand 38 abfallenden Spannung zu ermitteln.
7 zeigt ein weiteres Zeitdiagramm mit einer schematischen Darstellung von Signalen der elektronischen Schaltung 10 gemäß 1. Das Zeitdiagramm der 7 ist dem Zeitdiagramm der 5 ähnlich und zeigt einen zeitlich vergrößerten Ausschnitt in einem Bereich des ersten Schnelllöschbetriebs. Ergänzend zeigt ein in der 7 unterstes (sechstes) Zeitdiagramm das Ausgangssignal 77a des in der 5 oberen Vergleichers 76a. Eine gestrichelt gezeichnete Markierung 105a markiert einen Bereich des Stroms 88 in dem ersten Schnelllöschbetrieb.
Weiter ergänzend sind in der 7 drei Schwellwerte 106, 108 und 110 (von oben nach unten) als horizontale gestrichelte Linien eingezeichnet, welche in dieser Reihenfolge Stromwerten "I_DCDC_max", "I_Hold_min/max" und "I_DCDC_min" entsprechen. Ganz unten in der 7 sind vier Markierungen A, B, C und D dargestellt, welche jeweils mit gestrichelten Ellipsen gemeinsam umrandete Bereiche des Stroms 88 und des Ausgangssignals 77a bezeichnen.
Markierung A: Der Digital-Analog-Umsetzer 74a ist mit den Schwellwerten 106 und 110 programmiert, wodurch eine Stromregelung für den Gleichspannungswandler 14, beispielsweise für den zweiten Betriebszustand (Doppelpfeil 92), ermöglicht wird. Zugleich ist der Digital-Analog-Umsetzer 74b (also der in der 4 untere Digital-Analog-Umsetzer) mit den Schwellwerten 92a und 92b programmiert.
Markierung B: Der Digital-Analog-Umsetzer 74a (also der in der 4 obere Digital-Analog-Umsetzer) wird mit den vorgebbaren Schwellwerten 96a und 96b programmiert. Dadurch kann eine an dem Messwiderstand 38 anliegende und den Spulenstrom 80 charakterisierende Spannung mit den Schwellwerten 96a und 96b verglichen werden, um den ersten Schnelllöschbetrieb definiert beenden zu können.
Markierung C: Das Ausgangssignal 77a ändert, nachdem der Spulenstrom 80 den Schwellwert 96a bzw. 96b erreicht bzw. unterschritten hat, seinen Wert von 0 ("low") auf 1 ("high") oder gegebenenfalls umgekehrt. Vorliegend ändert das Ausgangssignal 77a seinen Wert von 1 auf 0. Die digitale Logik 78 wertet diese Änderung aus und gibt eine (nicht dargestellte) Steuerschaltung (oder eine Programmsequenz) frei, um den vierten Betriebszustand ("Haltephase") für die Magnetspule 12 zu starten.
Markierung D: Der Digital-Analog-Umsetzer 74a wird erneut mit den Schwellwerten 106 und 110 programmiert, wodurch die Stromregelung für den Gleichspannungswandler 14 für den vierten Betriebszustand (Doppelpfeil 96) starten kann und der Gleichspannungswandler 14 somit wieder eingeschaltet wird. Zugleich wird bzw. ist der Digital-Analog-Umsetzer 74b (also der in der 4 untere Digital-Analog-Umsetzer) mit den Schwellwerten 96a und 96b programmiert.
8 zeigt ein zu der 7 vergleichbares und daran anschließendes Zeitdiagramm für den fünften Betriebszustand der elektronischen Schaltung 10 bzw. der Magnetspule 12. Die Beschreibung der Signale von 7 gilt daher für die 8 sinngemäß. Eine gestrichelt gezeichnete Markierung 105b markiert einen Bereich des Stroms 88 in dem zweiten Schnelllöschbetrieb.
Markierung A: Vergleichbar zu der Beschreibung zu "Markierung D" von 7.
Markierung B: Der Digital-Analog-Umsetzer 74a (also der in der 4 obere Digital-Analog-Umsetzer) wird mit einem Schwellwert 112 ("I_min_2FastDecay"), welcher beispielsweise einem Strom von 0,5 A (Ampere) entspricht, programmiert. Somit kann mittels der digitalen Logik 78 erkannt werden, ab welchem Zeitpunkt die in der Magnetspule 12 gespeicherte restliche Energie einen vorgebbaren Minimalwert unterschreitet und die Energie somit als "gelöscht" betrachtet werden kann.
Markierung C: Das Ausgangssignal 77a ändert, nachdem der Spulenstrom 80 den Schwellwert 112 erreicht bzw. unterschritten hat, seinen Wert von 0 ("low") auf 1 ("high") oder gegebenenfalls umgekehrt. Vorliegend ändert das Ausgangssignal 77a seinen Wert von 1 auf 0. Die digitale Logik 78 wertet diese Änderung aus und gibt eine (nicht dargestellte) Steuerschaltung (oder eine Programmsequenz) frei, um den Gleichspannungswandler 14 wieder zu starten.
Markierung D: Der Digital-Analog-Umsetzer 74a wird erneut mit den Schwellwerten 106 und 110 programmiert, wodurch die Stromregelung für den Gleichspannungswandler 14 wieder starten kann.
Zu einem Zeitpunkt 114 ist die vorliegende Ansteuerung der Magnetspule 12 beendet und somit ein zugehöriger Einspritzvorgang eines Einspritzventils im Wesentlichen abgeschlossen. Danach folgt ein Zeitintervall 116, in welchem kein Einspritzvorgang stattfindet.
9 zeigt eine weitere Ausführungsform der elektronischen Schaltung 10 zum Betreiben von vorliegend zwei Magnetspulen 12a, 12b. Die Anordnung der 9 charakterisiert somit eine durch einen gestrichelten Rahmen umfasste "Bank 130" von Einspritzventilen und elektronischen Bauteilen zur Ansteuerung der zwei Magnetspulen 12a, 12b. Eine zugehörige zweite Bank 130 ist im Wesentlichen baugleich und funktionsäquivalent ausgeführt und wird daher in der 9 nicht gezeigt. Die in der 9 dargestellte elektronische Schaltung 10 weist also unter anderem zwei Magnetspulen 12a, 12b zwei Dioden 48, zwei erste Halbleiterschalter 50, und zwei Ansteuersignale 86 auf, welche in der 9 durch Indizes "a" und "b" unterscheidbar sind.
Ein Betrieb der Magnetspulen 12a bzw. 12b kann entsprechend den oben bei den 1 bis 8 beschriebenen Ausführungsformen erfolgen. Bedingt durch die Mehrzahl der Magnetspulen 12, insbesondere bei Verwendung mehrerer Bänke 130, welche mit einem gemeinsamen Gleichspannungswandler 14 betrieben werden, können sich jedoch Unterschiede ergeben. Dies ergibt sich insbesondere dann, wenn zwei oder mehrere Magnetspulen 12 zumindest teilweise zeitlich überlappend angesteuert werden, beispielsweise, wenn in verschiedenen Zylindern der Brennkraftmaschine in etwa gleichzeitig eingespritzt wird. Dabei können zwei oder mehr Magnetspulen 12 in etwa gleichzeitig eine Boostphase oder einen ersten oder zweiten Schnelllöschbetrieb aufweisen. Dann können die individuellen Ströme 88 an dem ersten Messwiderstand 38 einander überlagern, wodurch diese nicht voneinander unterscheidbar sind. Dies wird mittels der nachfolgenden 10 bis 16 noch näher erläutert werden.
10 zeigt ein Blockdiagramm einer Steuer- und/oder Regeleinrichtung 118, welche vorliegend in einer integrierten Schaltung (ASIC) integriert ist – beispielsweise in der integrierten Schaltung 70 – und zur Ansteuerung mehrerer elektronischer Schaltungen 10 zum Betreiben von mehreren Magnetspulen 12 verwendbar ist. Unter anderem umfasst die Steuer- und/oder Regeleinrichtung 118 einen Datenspeicher 120 mit wahlfreiem Zugriff (RAM, engl. "random access memory"), sowie vier Treiberschaltungen 122, 124, 126 und 128 ("Sequencer"), welche den Gleichspannungswandler 14 und drei Bänke 130a, 130b und 130c ansteuern können.
Jede der drei in der Zeichnung unteren Treiberschaltungen 124, 126 und 128 kann unabhängig von den übrigen jeweils eine Bank 130 betreiben. Insbesondere können die jeweiligen Halbleiterschalter 50, 62 und 64 angesteuert werden, und den Betrieb der Bank 130 charakterisierende Größen können ermittelt und gesteuert bzw. geregelt werden. In einer spezifischen Ausführungsform der Steuer- und/oder Regeleinrichtung 118 kann der Betrieb oder eine Konfiguration der Treiberschaltungen 122, 124, 126 und 128 programmiert erfolgen.
11 zeigt ein Zeitdiagramm mit einer detaillierten Darstellung von Signalen einer ersten Bank 130a und einer zweiten Bank 130b bzw. der davon umfassten elektronischen Schaltungen 10 gemäß 9. Die mit den Indizes "a" und "b" in der 11 bezeichneten Größen betreffen zwei Magnetspulen 12a und 12b, welche also – abweichend zu der Schaltung von 9 – verschiedenen Bänken 130 zugehörig sind.
In einem in der 11 oberen Teildiagramm sind folgende Signale dargestellt:
Ein erstes Startsignal 132, betreffend die erste Bank 130a; ein zweites Startsignal 134, betreffend die zweite Bank 130b; ein Moden-Signal 136 ("CurTimeMode"); ein erster Spulenstrom 80a in der ersten Magnetspule 12a; ein zweiter Spulenstrom 80b in der zweiten Magnetspule 12b; und der Strom 88 durch den ersten Messwiderstand 38.
Ein in der 11 unteres Teildiagramm entspricht einem zeitlichen Ausschnitt aus dem oberen Teildiagramm entsprechend einer Markierung 138 und zeigt den ersten und den zweiten Spulenstrom 80a und 80b, sowie den Strom 88 durch den ersten Messwiderstand 38.
Man erkennt, dass beide Magnetspulen 12 in einem durch eine Markierung 140 in dem unteren Teildiagramm gekennzeichneten Bereich jeweils den dritten Betriebszustand (erster Schnelllöschbetrieb) aufweisen. Entsprechend sind die Ströme 88 überlagert, so dass keine eindeutige Ermittlung der einzelnen Spulenströme 80a und 80b mittels des ersten Messwiderstands 38 möglich ist. Die Darstellung der 11 gilt beispielhaft für weitere Kombinationen von Betriebszuständen der Magnetspulen 12, bei welchen eine ähnliche Überlagerung von Strömen 88 an dem ersten Messwiderstand 38 erfolgt.
Allgemein kann gesagt werden, dass eine Ermittlung des Spulenstroms 80 in dem ersten oder zweiten Schnelllöschbetrieb für eine jeweilige Magnetspule 12 mittels des ersten bzw. dritten Messwiderstands 38 bzw. 66 möglich ist, sofern zugleich keine der übrigen Magnetspulen 12 in der "Boostphase", dem ersten Schnelllöschbetrieb oder dem zweiten Schnelllöschbetrieb betrieben wird. Ist jedoch eine zeitliche Überlappung in einem Einzelfall möglich, so wird für diesen Einzelfall jeweils eine Zeitsteuerung verwendet, um einen jeweiligen Schnelllöschbetrieb definiert zu beenden, vergleiche dazu die folgenden 12 bis 16. Als grober Anhaltswert kann gesagt werden, dass die besagte Zeitsteuerung beispielsweise in weniger als 10 Prozent der Fälle erforderlich ist, bezogen auf eine Gesamtzahl von Betätigungen der Magnetspule 12.
12 zeigt ähnlich zu dem Zeitdiagramm von 5 den Spulenstrom 80 für eine einzelne Magnetspule 12 einer Bank 130. Ergänzend zeigt die 12 in einem unteren Bereich der Zeichnung einen Zeitverlauf einer ersten Steuergröße 142 ("DCDC_Enable_Flag"), welche in Abhängigkeit von einem gewünschten Betriebszustand des Gleichspannungswandlers 14 gesetzt bzw. rückgesetzt wird.
Die erste Steuergröße 142 wird als Zustandsinformation verwendet, um festzustellen, ob sich mindestens eine Magnetspule 12 in einer Boostphase oder in einem ersten oder zweiten Schnelllöschbetrieb befindet. Die erste Steuergröße 142 ("flag") kann von jeder der Treiberschaltungen 124, 126 oder 128 ("Sequencer", siehe 10) gesetzt bzw. rückgesetzt werden.
Man erkennt, dass in der Boostphase der Magnetspule 12, sowie in dem ersten und dem zweiten Schnelllöschbetrieb die erste Steuergröße 142 den Wert "0" aufweist, wodurch der Halbleiterschalter 34 gesperrt und der Gleichspannungswandler 14 somit ausgeschaltet wird und daher die Ermittlung des Spulenstroms 80 mittels des ersten Messwiderstands 38 nicht stören kann. Falls die erste Steuergröße 142 den Wert "1" aufweist, so kann der Gleichspannungswandler 14 eingeschaltet werden, da keine der betreffenden Magnetspulen 12 sich aktuell in einer Boostphase oder einem Schnelllöschbetrieb befindet. Diese Maßnahme ist jedoch dann nicht alleine ausreichend, wenn zwei oder mehr Magnetspulen 12 sich gleichzeitig in der Boostphase oder dem ersten oder zweiten Schnelllöschbetrieb befinden, weil sich deren Spulenströme 80 dann an dem Messwiderstand 38 überlagern.
13 zeigt schematisch in einem Zeitdiagramm weitere Signale der elektronischen Schaltung 10 bei einem Betrieb mit zwei oder mehr Magnetspulen 12 bzw. bei einem Betrieb mit zwei oder mehr Bänken 130. Von oben nach unten sind in der 13 insgesamt fünf Signale dargestellt: Der Spulenstrom 80a einer ersten Magnetspule 12a in einer ersten Bank 130a; der Spulenstrom 80b einer zweiten Magnetspule 12b in einer zweiten Bank 130b; die erste Steuergröße 142; eine zweite Steuergröße 144 ("Current_Meas_Possible"); und eine dritte Steuergröße 146 ("Storage of measured FD1_Duration Time"). Die drei letztgenannten Signale sind beispielsweise in der digitalen Logik 78 lokalisiert.
Insbesondere kann die zweite Steuergröße 144 anzeigen, ob ein Schnelllöschbetrieb der jeweiligen Magnetspule 12 kontrolliert unter Verwendung des Stroms 88 erfolgen kann (Wert 1) oder nicht (Wert 0). Sofern dies nicht möglich ist (Wert 0), kann der erste oder zweite Schnelllöschbetrieb jeweils mittels einer Zeitsteuerung beendet werden, wie weiter unten bei der 16 noch näher erläutert werden wird.
Eine erste und eine zweite Markierung 148 und 150 in der 13 zeigen jeweils einen Bereich, in welchem für die erste Magnetspule 12 eine Ermittlung des Spulenstroms 80 an dem ersten Messwiderstand 38 möglich ist. Für den ersten Schnelllöschbetrieb nimmt die dritte Steuergröße 146 dazu vorübergehend den Wert "1" an. Eine dritte Markierung 152 rechts in der 13 zeigt einen Bereich, in welchem der erste Schnelllöschbetrieb der ersten Magnetspule 12 mit der Boostphase der zweiten Magnetspule 12 kollidiert. Eine vierte Markierung 154 rechts in der 13 zeigt einen Bereich, in welchem der zweite Schnelllöschbetrieb der ersten Magnetspule 12 mit dem ersten Schnelllöschbetrieb der zweiten Magnetspule 12 kollidiert.
In einem Beispiel (vergleiche die dritte Markierung 152) sei angenommen, dass die erste Bank 130a aktuell einen ersten Schnelllöschbetrieb unter Verwendung des Stroms 88 durchführt, weil die zweite Steuergröße 144 aktuell den Wert 1 aufweist. Dazu wird die erste Steuergröße 142 auf den Wert 0 gesteuert, wodurch der Gleichspannungswandler 14 also vorübergehend deaktiviert wird.
Die zweite Bank 130b beginnt kurz danach die Boostphase. In der Treiberschaltung 126 für die zweite Bank 130b wird an dem aktuellen Wert 0 für die erste Steuergröße 142 erkannt, dass schon eine andere Treiberschaltung 124 bzw. Bank 130a in der Boostphase oder dem ersten oder zweiten Schnelllöschbetrieb betrieben wird und setzt nachfolgend die zweite Steuergröße 144 auf den Wert 0. In der Treiberschaltung 124 für die erste Bank 130a wird an dem aktuellen Wert 0 für die zweite Steuergröße 144 erkannt, dass ab sofort keine ungestörte Ermittlung des Stroms 80 in dem ersten Messwiderstand 38 möglich ist und beendet daher den ersten Schnelllöschbetrieb mittels der Zeitsteuerung.
Vorliegend bedeutet also ein Wert 0 der zweiten Steuergröße 144, dass der erste bzw. zweite Schnelllöschbetrieb mittels Zeitsteuerung beendet werden soll. Entsprechend bedeutet ein Wert 1 der zweiten Steuergröße 144, dass der erste bzw. zweite Schnelllöschbetrieb kontrolliert mittels einer Ermittlung des Stroms 88 an dem ersten Messwiderstand 38 erfolgen kann.
Nachfolgend wird die besagte Zeitsteuerung näher erläutert. Dazu wird in einem ersten Schritt eine Zeitdauer 156 (siehe 14) des ersten Schnelllöschbetriebs – vorzugsweise mittels eines Zählers oder Zeitgebers in der Steuer- und/oder Regeleinrichtung 118 – ermittelt. Vorzugsweise beginnt die Ermittlung der Zeitdauer 156 beim Beginn des ersten Schnelllöschbetriebs, und endet, sobald der Spulenstrom 80 den Schwellwert 96a bzw. 96b ("I_Hold_max" bzw. "I_Hold_min") erreicht bzw. unterschreitet, wobei das Ausgangssignal 77a des Vergleichers 76a seinen Wert von 0 nach 1 bzw. von 1 nach 0 ändert.
Die derart ermittelte Zeitdauer 156 kann beispielsweise in dem Datenspeicher 120 gespeichert werden. Vorzugsweise wird die Zeitdauer 156 bei jedem ersten Schnelllöschbetrieb ermittelt. Die Zeitdauer 156 wird jedoch nur dann gespeichert, wenn der Schnelllöschbetrieb ungestört erfolgte, das heißt, wenn dabei keine der übrigen Magnetspulen 12 sich in der Boostphase oder dem ersten oder dem zweiten Schnelllöschbetrieb befand. Vergleiche dazu auch die dritte Steuergröße 146 in der 13. Dazu dient ein aktueller Wert der zweiten Steuergröße 144 als Kriterium. Vor einer ersten Ermittlung der Zeitdauer 156 wird diese mit einem voreingestellten Wert initialisiert, um einen undefinierten Betrieb der Magnetspulen 12 zu vermeiden.
Auf vergleichbare Weise kann auch eine den zweiten Schnelllöschbetrieb charakterisierende Zeitdauer 156' (nicht dargestellt) ermittelt werden, welche gegebenenfalls von der den ersten Schnelllöschbetrieb charakterisierenden Zeitdauer 156 verschieden ist. 14 zeigt die ermittelte Zeitdauer 156 für den ersten Schnelllöschbetrieb.
15 zeigt ein erstes Flussdiagramm für ein Verfahren zum Betreiben von einer oder mehrerer Magnetspulen 12 bzw. Einspritzventilen für eine Brennkraftmaschine. In einem Startblock 158 beginnt die in der 15 dargestellte Prozedur, welche beispielsweise mittels eines Computerprogramms in der Steuer- und/oder Regeleinrichtung 118 abgearbeitet werden kann. Ein gestrichelter Rahmen 160 deutet an, dass mindestens eine der Magnetspulen 12 in dem ersten Betriebszustand ("Boostphase"), in dem dritten Betriebszustand (erster Schnelllöschbetrieb), oder in dem fünften Betriebszustand (zweiter Schnelllöschbetrieb) betrieben wird oder nachfolgend betrieben werden soll.
In einem Abfrageblock 162 wird für eine jeweilige Magnetspule 12 vor dem Beginn von einem der besagten Betriebszustände geprüft, ob die erste Steuergröße 142 ("DCDC_Enable'"') gesetzt ist oder nicht. Falls die erste Steuergröße 142 nicht gesetzt ist (also den Wert 0 aufweist), dann bedeutet dies, dass der Gleichspannungswandler 14 vorübergehend ausgeschaltet wurde. Daher wird zu einem folgenden Block 164 verzweigt, in welchem die zweite Steuergröße 144 ("Current_Meas_Possible") auf den Wert 0 gesetzt wird, weil keine Ermittlung des Spulenstroms 80 mittels des ersten Messwiderstands 38 ungestört erfolgen kann. Danach wird die Bearbeitung in einem Block 166 durchgeführt.
Falls die erste Steuergröße 142 jedoch gesetzt ist (also den Wert 1 aufweist), wird die Bearbeitung unmittelbar im Block 166 weiter durchgeführt. Im Block 166 wird für die jeweilige Magnetspule 12 der jeweilige Betriebszustand (siehe oben) durchgeführt. Anschließend wird in einem Block 168 die zweite Steuergröße 144 auf den Wert 1 gesetzt. Dadurch wird eine Ermittlung des Spulenstroms 80 mittels des ersten Messwiderstands 38 für eventuell nachfolgende Ansteuerungen der Magnetspulen 12 ermöglicht und somit freigegeben. In einem folgenden Block 170 wird mindestens eine der Magnetspulen 12 in dem vierten Betriebszustand ("Haltephase") betrieben. Damit endet die in der 15 dargestellte Prozedur.
16 zeigt ein zweites Flussdiagramm für ein Verfahren zum Betreiben von Magnetspulen 12. In einem in der Zeichnung oberen Block 172 wird mindestens eine der Magnetspulen 12 in dem zweiten Betriebszustand ("Anzugsphase") betrieben. Ein gestrichelter Rahmen 174 deutet an, dass mindestens eine der Magnetspulen 12 in dem dritten Betriebszustand (erster Schnelllöschbetrieb) betrieben wird oder nachfolgend betrieben werden soll.
In der 16 werden also mindestens zwei Magnetspulen 12 betrieben. Wie nachfolgend anhand des Flussdiagramms noch näher erläutert wird, wird dabei in Abhängigkeit von einem Betriebszustand der mindestens zwei Magnetspulen 12 und/oder in Abhängigkeit von einem Betriebszustand des Gleichspannungswandlers 14 der Schnelllöschbetrieb der jeweiligen Magnetspule 12 in Abhängigkeit von der ermittelten Zeitdauer 156 oder in Abhängigkeit von dem vorgebbaren Schwellwert 96a bzw. 96b gesteuert.
In einem Abfrageblock 176 wird für eine jeweilige Magnetspule 12 vor dem Beginn des dritten Betriebszustands geprüft, ob die erste Steuergröße 142 ("DCDC_Enable'"') gesetzt ist oder nicht. Falls die erste Steuergröße 142 nicht gesetzt ist (also den Wert 0 aufweist), dann bedeutet dies, dass der Gleichspannungswandler 14 vorübergehend ausgeschaltet wurde, weil aktuell zumindest eine der Magnetspulen 12 in dem ersten, dem dritten oder dem fünften Betriebszustand betrieben wird. Daher wird zu einem folgenden Block 178 verzweigt, in welchem die zweite Steuergröße 144 auf den Wert 0 gesetzt wird. Danach wird die Bearbeitung in einem Block 180 durchgeführt. Falls die erste Steuergröße 142 den Wert 1 aufweist, so wird von dem Abfrageblock 176 direkt zu dem Block 180 verzweigt.
In dem Block 180 wird eine Zeitmesseinrichtung (beispielsweise ein Zähler) zu Beginn des dritten Betriebszustands gestartet, um eine Zeitdauer des dritten Betriebszustands zu ermitteln. In einem folgenden Block 182 wird ebenfalls zu Beginn des dritten Betriebszustands eine Zeitgebereinrichtung gestartet. Die Zeitgebereinrichtung ist beispielsweise ein Zähler, welcher mit einer in dem Datenspeicher 120 gespeicherten Zeitdauer 156 geladen ist und abwärts bis auf Null zählt.
In einem folgenden Block 184 wird der Digital-Analog-Umsetzer 74a der ersten Messeinrichtung 44 (siehe 4) mit den Schwellwerten 96a und 96b für den vierten Betriebszustand ("Haltephase") programmiert. In einem folgenden Abfrageblock 186 wird der Zustand der zweiten Steuergröße 144 abgefragt. Falls diese den Wert 0 aufweist, so wird zu einem Abfrageblock 188 verzweigt. Falls diese den Wert 1 aufweist, so wird zu einem Abfrageblock 190 verzweigt.
Falls die zweite Steuergröße 144 also den Wert 0 aufweist, wird eine erste der Magnetspulen 12 in dem Schnelllöschbetrieb betrieben, und mindestens eine zweite der Magnetspulen 12 wird ebenfalls in einem Schnelllöschbetrieb oder derart betrieben, dass der Kondensator 32 entladen wird (dies kann beispielsweise erfolgen, wenn die zweite Magnetspule 12 in der Boostphase betrieben wird), wobei dann der Schnelllöschbetrieb für die erste der Magnetspulen 12 in Abhängigkeit von der ermittelten Zeitdauer (156) gesteuert, also vorliegend beendet wird.
In dem Abfrageblock 188 wird geprüft, ob die im Block 182 gestartete Zeitgebereinrichtung ihren Endzustand erreicht hat, wobei also die dadurch bestimmte Zeitdauer abgelaufen ist. Diese Zeitdauer entspricht, wie oben bereits beschrieben wurde, einer zuvor in dem Datenspeicher 120 gespeicherten Zeitdauer 156 des ersten Schnelllöschbetriebs, welche in einem ungestörten Betrieb der Magnetspule 12 ermittelt wurde, also beispielsweise entsprechend der Markierung 148 von 13. Sofern die bestimmte Zeitdauer jedoch noch nicht abgelaufen ist, wird fortwährend an den Anfang des Abfrageblocks 188 zurück verzweigt.
In dem Abfrageblock 190 wird geprüft, ob der Strom 88 in dem Messwiderstand 38 (entsprechend dem Spulenstrom 80 durch die Magnetspule 12) kleiner ist als die Schwellwerte 96a bzw. 96b, das heißt, ob der erste Schnelllöschbetrieb beendet ist, vergleiche die 7. Falls unzutreffend, so wird an den Anfang des Abfrageblocks 186 zurück verzweigt. Durch die Verzweigung an den Anfang des Abfrageblocks 186 wird erreicht, dass der Zustand der zweiten Steuergröße 144 während des Schnelllöschbetriebs fortlaufend überwacht wird. Falls die Abfrage in dem Abfrageblock 186 zutreffend ist, so wird zu einem Block 192 verzweigt.
In dem Block 192 wird die ermittelte Zeitdauer der in dem Block 180 gestarteten Zeitmesseinrichtung (beispielsweise ein aktueller Zählerstand) gelesen und in dem Datenspeicher 120 gespeichert. Diese Zeitdauer kann bei einem wiederholten Durchlauf der in der 16 dargestellten Prozedur in dem Block 182 dazu verwendet werden, die Zeitgebereinrichtung zu laden, wie dies weiter oben bereits beschrieben wurde. Danach wird die Bearbeitung in einem folgenden Block 194 fortgesetzt. Ebenso verzweigt der Abfrageblock 188 dann an den Anfang des Blocks 194, wenn die im Block 182 gestartete Zeitgebereinrichtung ihren Endzustand erreicht hat und die Zeitdauer 156 somit abgelaufen ist. Dabei wird zugleich der Schnelllöschbetrieb beendet.
In dem Block 194 wird der Digital-Analog-Umsetzer 74a der ersten Messeinrichtung 44 mit den Schwellwerten 106 und 110 ("I_DCDC_max" und "I_DCDC_min") programmiert, vergleiche die 4 sowie die 7 bei der Markierung D. In einem folgenden Block 196 wird die zweite Steuergröße 144 auf den Wert 1 gesetzt. In einem folgenden Block 198 wird – vergleichbar zu dem Flussdiagramm der 15 – mindestens eine der Magnetspulen 12 in dem vierten Betriebszustand ("Haltephase") betrieben. Damit endet die in der 16 dargestellte Prozedur.

Claims

Verfahren zum Betreiben mindestens einer Magnetspule (12), insbesondere für ein Einspritzventil für eine Brennkraftmaschine, wobei die Magnetspule (12) zeitweise in einem Schnelllöschbetrieb betrieben wird, in dem ein durch die Magnetspule (12) fließender Spulenstrom (80) dazu verwendet wird, einen Kondensator (32) zu laden, dadurch gekennzeichnet, dass der Kondensator (32) über ein Messelement (38, 52, 66) mit einem ersten Bezugspotenzial (20), insbesondere Massepotenzial, verbunden ist, und dass der Spulenstrom (80) mittels des Messelements ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei ein erster Anschluss (46) der Magnetspule (12) mit einem ersten Anschluss (30) des Kondensators (32), insbesondere über eine Diode (48), verbunden ist, und wobei ein zweiter Anschluss (40) des Kondensators (32) über das Messelement mit dem ersten Bezugspotenzial (20) verbunden ist, und wobei ein zweiter Anschluss (56) der Magnetspule (12) mindestens mittelbar und/oder mindestens zeitweise mit dem ersten Bezugspotenzial (20) und/oder mit einem zweiten Bezugspotenzial (22) und/oder mit einem dritten Bezugspotenzial (24) verbunden wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Messelement ein Messwiderstand (38, 52, 66) ist, welcher in Reihe zu einem steuerbaren Schalter (34) eines Gleichspannungswandlers (14) geschaltet ist, oder welcher in Reihe zu einem steuerbaren Schalter (50) geschaltet ist, der den ersten Anschluss (46) der Magnetspule (12) an das erste Bezugspotenzial (20) schalten kann, oder welcher in Reihe zu dem Kondensator (32) geschaltet ist.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei der erste Anschluss (30) des Kondensators (32) mit einem Ausgang des Gleichspannungswandlers (14) verbunden ist, und wobei der Ausgang des Gleichspannungswandlers (14) dem dritten Bezugspotenzial (24) entspricht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 oder 4, wobei der Messwiderstand (38) in Reihe zu dem steuerbaren Schalter (34) des Gleichspannungswandlers (14) geschaltet ist, und wobei dann, wenn die Magnetspule (12) in dem Schnelllöschbetrieb betrieben wird, der Gleichspannungswandler (14) zu Beginn des Schnelllöschbetriebs ausgeschaltet wird, und danach der Spulenstrom (80) mit einem vorgebbaren Schwellwert (96a; 96b; 112) verglichen wird, und wobei in Abhängigkeit von dem Vergleich der Gleichspannungswandler (14) eingeschaltet wird und/oder der Schnelllöschbetrieb beendet wird.
Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Zeitdauer (156) des Schnelllöschbetriebs ermittelt und in einem Datenspeicher (120) gespeichert wird.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei der Schnelllöschbetrieb in Abhängigkeit von der ermittelten Zeitdauer (156) beendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei mindestens zwei Magnetspulen (12) betrieben werden, und wobei in Abhängigkeit von einem Betriebszustand der mindestens zwei Magnetspulen (12) und/oder in Abhängigkeit von einem Betriebszustand des Gleichspannungswandlers (14) der Schnelllöschbetrieb der jeweiligen Magnetspule (12) in Abhängigkeit von der ermittelten Zeitdauer (156) oder in Abhängigkeit von dem vorgebbaren Schwellwert (96a; 96b; 112) gesteuert wird.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei dann, wenn eine erste der Magnetspulen (12) in dem Schnelllöschbetrieb betrieben wird, und mindestens eine zweite der Magnetspulen (12) ebenfalls in dem Schnelllöschbetrieb oder derart betrieben wird, dass der Kondensator (32) entladen wird, der Schnelllöschbetrieb der ersten und/oder der zweiten Magnetspule in Abhängigkeit von der ermittelten Zeitdauer (156) gesteuert wird.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, wobei eine erste Steuergröße (142) in Abhängigkeit von einem Betriebszustand des Gleichspannungswandlers (14) gesetzt bzw. rückgesetzt wird, und wobei eine zweite Steuergröße (144) in Abhängigkeit von den Betriebszuständen der Magnetspulen (12) und/oder in Abhängigkeit von der ersten Steuergröße (142) gesetzt bzw. rückgesetzt wird, wobei die zweite Steuergröße (144) dazu verwendet wird, um den Schnelllöschbetrieb der Magnetspulen (12) in Abhängigkeit von der ermittelten Zeitdauer (156) oder in Abhängigkeit von dem vorgebbaren Schwellwert (96a; 96b; 112) zu steuern.
Elektronische Schaltung (10) zum Betreiben mindestens einer Magnetspule (12), insbesondere für ein Einspritzventil für eine Brennkraftmaschine, wobei die elektronische Schaltung (10) dazu ausgebildet ist, die Magnetspule (12) zeitweise in einem Schnelllöschbetrieb zu betreiben, in dem ein durch die Magnetspule (12) fließender Spulenstrom (80) dazu verwendet wird, einen Kondensator (32) der elektronischen Schaltung (10) zu laden, dadurch gekennzeichnet, dass ein Messelement (38, 52, 66) vorgesehen ist und der Kondensator (32) über das Messelement (38, 52, 66) mit einem ersten Bezugspotenzial (20), insbesondere Massepotenzial, verbunden ist, und dass die elektronische Schaltung (10) weiter dazu ausgebildet ist, den Spulenstrom (80) mittels des Messelements (38, 52, 66) zu ermitteln.
Elektronische Schaltung (10) nach Anspruch 11, wobei ein erster Anschluss (30) des Kondensators (32) mit einem ersten Anschluss (46) der Magnetspule (12), insbesondere über eine Diode (48), verbunden ist, und wobei ein zweiter Anschluss (40) des Kondensators (32) über das Messelement mit dem ersten Bezugspotenzial (20) verbunden ist, und wobei ein zweiter Anschluss (56) der Magnetspule (12) mindestens mittelbar und/oder mindestens zeitweise mit dem ersten Bezugspotenzial (20) und/oder mit einem zweiten Bezugspotenzial (22) und/oder mit einem dritten Bezugspotenzial (24) verbindbar ist.
Elektronische Schaltung (10) nach Anspruch 11 oder 12, wobei die Schaltung (10) einen ersten Halbleiterschalter (50) aufweist, welcher den ersten Anschluss (46) der Magnetspule (12) mindestens mittelbar mit dem ersten Bezugspotenzial (20) verbinden kann, und wobei sie einen zweiten Halbleiterschalter (58) aufweist, welcher den zweiten Anschluss (56) der Magnetspule (12) mit dem ersten Bezugspotenzial (20) verbinden kann, und wobei sie einen dritten Halbleiterschalter (62) aufweist, welcher den zweiten Anschluss (56) der Magnetspule (12) mit dem zweiten Bezugspotenzial (22) verbinden kann, und wobei sie einen vierten Halbleiterschalter (64) aufweist, welcher den zweiten Anschluss (56) der Magnetspule (12) mit dem dritten Bezugspotenzial (24) verbinden kann.
Elektronische Schaltung (10) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei die Schaltung (10) einen Gleichspannungswandler (14) zur Erzeugung eines dritten Bezugspotenzials (24) umfasst, und wobei das Messelement ein Messwiderstand (38, 52, 66) ist, welcher in Reihe zu einem Halbleiterschalter (34) des Gleichspannungswandlers (14) geschaltet ist, oder welcher in Reihe zu einem ersten Halbleiterschalter (50) geschaltet ist, der den ersten Anschluss (46) der Magnetspule (12) an das erste Bezugspotenzial (20) schalten kann, oder welcher in Reihe zu dem zweiten Anschluss (40) des Kondensators (32) geschaltet ist.
Elektronische Schaltung (10) nach einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei die Schaltung (10) einen Gleichspannungswandler (14) zur Erzeugung eines dritten Bezugspotenzials (24) umfasst, bei welchem Gleichspannungswandler (14) ein Anschluss für ein einer Eingangsspannung (18) entsprechendes Bezugspotenzial über eine Induktivität (26) und eine Diode (28) an den ersten Anschluss (30) des Kondensators (32) geschaltet ist, und bei welchem ein Schaltungsknoten, über den die Induktivität (26) und die Diode (28) verbunden sind, mittels eines Halbleiterschalters (34) an einen ersten Anschluss (36) eines ersten Messwiderstands (38) geschaltet werden kann, und bei welchem der zweite Anschluss (40) des Kondensators (32) an den ersten Anschluss (36) des ersten Messwiderstands (38) geschaltet ist, und bei welchem ein zweiter Anschluss (42) des ersten Messwiderstands (38) an das erste Bezugspotenzial (20) geschaltet ist.
Computerprogramm, dadurch gekennzeichnet, dass es zur Durchführung eines Verfahrens nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 10 programmiert ist.