DE10359272A1 - Elektromagnetisches Lastantriebsgerät - Google Patents

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DE10359272A1
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capacitor
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drive device
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Senta Kariya Tojo
Toshiyuki Kariya Yoda
Keiichi Kariya Kato
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Abstract

Ein Antriebsgerät (M) führt elektrische Leistung einem Solenoiden (Li) einer induktiven Last (Ai) aus einer Batterie (B) und einem Kondensator (C) zur Verbesserung des Ansprechens der Last zu. Das Antriebsgerät weist Schalter (SWb, SWc) zum Schalten zwischen einem ersten Zustand, in dem eine negative Seite der Batterie mit einer positiven Seite der Batterie verbunden ist, und einem zweiten Zustand auf, in dem die negative Seite des Kondensators mit der negativen Seite der Batterie verbunden ist. Wenn die Last betätigt wird, wird die an den Solenoiden angelegte Spannung um die Spannung der Batterie als ersten Zustand erhöht, so dass der in den Solenoiden fließende Strom steil ansteigt, um das Ansprechen der Last zu verbessern. Wenn die Betätigung der Last zu stoppen ist, wird die elektrische Leistung zu dem Solenoiden unterbrochen, und die in dem Solenoiden akkumulierte Energie wird durch den Kondensator als der zweite Zustand wiedergewonnen.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein elektromagnetisches Lastantriebsgerät (Lastbetätigungsgerät).
  • Eine Vielzahl von Betätigungsgliedern befindet sich in praktischer Anwendung zur Erzeugung einer Antriebskraft, indem ein elektrischer Strom in ein induktives Element wie ein Solenoid (Elektromagnet) zum Fließen gebracht wird und der elektromagnetische Zustand variiert wird. In einer Brennkraftmaschine ist beispielsweise ein derartiges Betätigungsglied an einem Injektor (Einspritzvorrichtung) angebracht, das Kraftstoff einspritzt, und das Ventil des Injektors antreibt.
  • Ein Antriebsgerät zum Antrieb der elektromagnetischen Last mit dem induktiven Element weist einen Kondensator als kapazitives Element zusätzlich zu einer Batterie auf, bei der es sich um eine Energiequelle mit niedriger Gleichspannung handelt. Bei diesem Gerät wird die in dem induktiven Element aufgrund der Zufuhr elektrischer Leistung akkumulierte Energie durch das kapazitive Element wiedergewonnen, indem eine gegenelektromotorische Kraft zu der Zeit erzeugt wird, wenn der Betrieb der elektromagnetischen Last gestoppt wird ( EP 0 548 915 A1 , JP 2598595 ).
  • In diesem Gerät wird die elektrische Leistung dem induktiven Element aus dem kapazitiven Element zugeführt, bis die Spannung zwischen den Anschlüssen des kapazitiven Element gleich der Spannung zwischen den Anschlüssen der Energieversorgung mit niedriger Spannung wird. Danach wird die elektrische Leistung aus der Energieversorgung mit niedriger Spannung zugeführt.
  • Das das induktive Element verwendende Betätigungsglied ist hervorragend im Hinblick auf dessen Ansprechcharakteristiken, wenn der dem induktiven Element zugeführte Strom schnell ansteigt. Das Ansteigen des dem induktiven Element zugeführten Stroms variiert annähernd proportional zu der an das induktive Element angelegten Spannung.
  • Wenn es gewünscht wird, die an das induktive Element angelegte Spannung zu erhöhen, kann die Kapazität des kapazitiven Elementes verringert werden, um die Spannung zwischen den Anschlüssen des kapazitiven Elementes nach Wiedergewinnung der Energie zu erhöhen. Im Hinblick auf die Durchbruchsspannung des kapazitiven Elementes ist es jedoch nicht zulässig, die Spannung zwischen den Anschlüssen des kapazitiven Elementes zu erhöhen.
  • Weiterhin gibt es, wenn die Energieversorgung zu der Energieversorgung mit niedriger Spannung verschoben wird, fast keine Änderung in dem elektrischen Strom, der in das induktive Element fließt. Die in dem induktiven Element akkumulierte Energie steigt nämlich nicht so sehr an. Es wird nicht alle vor dem Betrieb gehaltene Energie durch das kapazitive Element wiedergewonnen. Daher muss der Energieverlust bis zu dem nächsten Betrieb wieder ausgeglichen werden. Jedoch kann die Energie nicht ausreichend ausgeglichen werden, wenn das Intervall bis zu dem nächsten Betrieb des Betätigungsglieds kurz ist. Wenn beispielsweise derselbe Injektor aufeinanderfolgend innerhalb kurzer Zeitdauern wie beim Mehrstufeneinspritzen der Brennkraftmaschine betätigt wird, fällt das Ansprechen zu nachfolgenden Betätigungen ab.
  • Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein elektromagnetisches Lastantriebsgerät bereitzustellen, das ein schnelles Ansprechen zu einem ausreichendem Grad erzielt.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird, wenn ein induktives Element arbeitet, die angelegte Spannung die Summe einer Spannung zwischen den Anschlüssen einer Energieversorgung mit niedriger Spannung und einer Spannung zwischen den Anschlüssen eines kapazitiven Elementes. Daher wird der Anstieg des in das induktive Element fließenden Stroms durch die Spannung zwischen den Anschlüssen der Energieversorgung mit niedriger Spannung scharf (steil).
  • Weiterhin akkumuliert das induktive Element die Energie, durch die Spannung zwischen den Anschlüssen der Energieversorgung mit niedriger Spannung, um eine Menge, die größer als derjenige der Energie ist, die durch das kapazitive Element beim Start des Betriebs des induktiven Elementes gehalten wird, und vermeidet einen starken Abfall der Energiemenge, die durch das kapazitive Element wiedergewonnen wird, als im Vergleich zu dem Wert beim Start der Betätigung (des Betriebs) der elektromagnetischen Last. Daher fällt das Ansprechen nicht ab, selbst wenn das Intervall bis zu der nächsten Betätigung der elektromagnetischen Last kurz ist. Wenn die Betätigung des induktiven Elementes nicht fortgesetzt wird, wird das Potential des kapazitiven Elementes im Vergleich zu desjenigen während der Betätigung nahe an die Referenzspannung gebracht, und Energie kann leicht aus dem induktiven Element wiedergewonnen werden.
  • Vorzugsweise kann, selbst wenn das kapazitive Element mit einer geringen Kapazität angewendet wird, um die Spannung zwischen den Anschlüssen anzuheben, der elektrische Strom unter Verwendung eines unterstützenden kapazitiven Elementes selbst nach einem scharfen (steilen) Abfall der Spannung zwischen den Anschlüssen des kapazitiven Elementes zu einem ausreichenden Maß zugeführt werden. Als Ergebnis wird die Energie zu einem ausreichenden Maß in dem induktiven Element akkumuliert, und die Spannung zwischen den Anschlüssen des kapazitiven Elementes nach Wiedergewinnung der Energie kann leicht bis zu einer Spannung an dem Start bei der Betätigung der elektromagnetischen Last wiedergewonnen werden.
  • Die Erfindung ist nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung beschrieben. Es zeigen:
  • 1 ein Schaltbild eines elektromagnetischen Lastantriebsgeräts gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
  • 2 Zeitverläufe, die den Betrieb gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel veranschaulichen,
  • 3 ein Schaltbild eines elektromagnetischen Lastantriebsgeräts gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
  • 4 einen Graphen, der den Betrieb gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel veranschaulicht,
  • 5 ein Schaltbild eines elektromagnetischen Lastantriebsgeräts gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
  • 6 einen Graphen, der den Betrieb gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel veranschaulicht,
  • 7 einen Graphen, der die elektromagnetischen Lastantriebsgeräte gemäß den ersten bis dritten Ausführungsbeispielen vergleicht,
  • 8 ein Schaltbild eines elektromagnetischen Lastantriebsgeräts gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
  • 9 erste Zeitverläufe, die den Betrieb gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel veranschaulichen,
  • 10 zweite Zeitverläufe, die den Betrieb gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel veranschaulichen, und
  • 11 einen Graphen, der die elektromagnetische Lastantriebsgeräte gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel und dem vierten Ausführungsbeispiel vergleicht.
  • Erstes Ausführungsbeispiel
  • 1 veranschaulicht ein elektromagnetisches Lastantriebsgerät, wobei ein elektromagnetisches Lastantriebsgerät M für eine Vielzahl elektromagnetischer Lasten Ai gemeinsam vorhanden ist und die elektromagnetischen Lasten Ai selektiv antreibt. Als Beispiel dafür sei ein Kraftstoffinjektor eines MPI-Systems genannt, das für Brennkraftmaschinen verwendet wird. In der Brennkraftmaschine ist nämlich ein Injektor, bei dem es sich um eine elektromagnetische Last handelt, zum Einspritzen von Kraftstoff für jeden der Zylinder vorgesehen, und ein Solenoid (Elektromagnet), bei dem es sich um ein in dem Injektor enthaltenes induktives Element handelt, ändert das in die Düse des Injektors eingesetzte Ventil zwischen einem gesetzten Zustand und einem abgehobenen Zustand bei Änderung einer elektromagnetischen Anziehungskraft, um dadurch zwischen Kraftstoffeinspritzen und Kraftstoffunterbrechung zu wechseln. Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel sind drei elektromagnetische Lasten Ai für eine Drei-Zylinder-Brennkraftmaschine vorgesehen.
  • Die elektromagnetischen Lasten Ai weisen Solenoide (Elektromagnete) Li entsprechend jeder der elektromagnetischen Lasten Ai in einer 1-zu-l-Zuordnung auf. Jeder Solenoid Li ist mit Zufuhrleitungen Wb und Wc versehen. Die Zufuhrleitung Wb wird an einem unteren Ende einer einzelnen Leitung, und die elektrische Energie wird aus einer Batterie B, bei der es sich um eine gemeinsame Energieversorgung mit niedriger Spannung handelt, über eine Diode Db zugeführt, die für die Zufuhrleitung Wb vorgesehen ist. Die Diode Db ist mit einem Anschluss BT1 (positiver Anschluss BT1 der Batterie B) an der positiven Seite der Batterie B verbunden, bei dem es sich um einen Anschluss auf der Seite handelt, die entgegengesetzt ist zu einem Anschluss BT2 einer Bezugspotentialseite handelt. Der Anschluss BT2 (negativer Anschluss BT2 der Batterie B) auf der negativen Seite der Batterie B, bei dem es sich um einen Anschluss der Bezugspotentialseite handelt, dient als Bezugspotentialabschnitt. Die Diode Db weist eine Anode auf, die mit dem positiven Anschluss BT1 der Batterie B verbunden ist. Die Richtung, in der der Strom aus der Batterie B zu dem Solenoiden Li zugeführt wird, ist die Durchlassrichtung. Daher wird der Fluss des Stroms in einer zu dem Stromfluss entgegengesetzten Richtung blockiert, um die Batterie B zu schützen.
  • Die Zufuhrleitung Wc ist für einen Kondensator C vorgesehen, bei dem es sich um ein kapazitives Element handelt, das als Quelle zur Zufuhr elektrischer Leistung zu dem Solenoiden Li dient. Der Kondensator C weist einen Anschluss CT1 auf, der mit der Diode Db über einen Schalter SWr und einer Diode Dc verbunden ist. Die Diode Dc weist eine Anode auf, die mit einem Anschluss CT1 des Kondensators C über den Schalter SWr verbunden ist. Die Richtung, in der der Strom aus dem Kondensator C zu dem Solenoiden Li zugeführt wird, ist die Durchlassrichtung. Eine Resonanzschaltung ist durch den Kondensator C und den Solenoiden Li gebildet. Der Strom tendiert dazu, in eine Richtung entgegengesetzt zu der Richtung zu fließen, in der der Strom zugeführt wird. Jedoch wird ein Fließen des Stroms in die zu der Richtung, in der der Strom zugeführt wird, entgegengesetzten Richtung blockiert, weshalb verhindert wird, dass der Strom in den Solenoiden Li in der zu dem normalen Fluss des Stroms entgegengesetzten Richtung fließt. Dies vermeidet das Auftreten eines elektromagnetischen Vorgangs in dem Solenoiden Li in einer Richtung, die entgegengesetzt zu der normalen Richtung ist.
  • Ein Schalter SWi, der als Schalteinrichtung und Auswahleinrichtung arbeitet, ist zwischen dem Anschluss BT2 (negative Seite der Batterie B) und einem Anschluss LT2 (Anschluss auf der negativen Seite) auf der Seite vorgesehen, die entgegengesetzt zu dem Anschluss (Anschluss der positiven Seite) LT1 des Solenoiden Li liegt, der mit dem positiven Anschluss BT1 der Batterie B über die Diode Db verbunden ist, wodurch zwischen Zufuhr und Unterbrechung des Stroms aus der Batterie B und dem Kondensator C gewechselt wird. Dies wählt die zu betätigende elektromagnetische Last Ai aus und spezifiziert deren Betätigungszeitdauer, d.h., wählt den Zylinder aus, in den Kraftstoff einzuspritzen ist und spezifiziert die Einspritzzeitdauer im Fall einer Brennkraftmaschine. Wie im weiteren Verlauf beschrieben sein wird, wird weiter der Schalter SWi zur Steuerung der Spannung Vc zwischen den Anschlüssen des Kondensators C verwendet.
  • Der andere Anschluss CT2 auf der Bezugspotentialseite des Kondensators C ist über einen Schalter SWc geerdet, bei dem es sich um eine Schalteinrichtung handelt, und nimmt ein Bezugspotential an, wenn der Schalter SWc eingeschaltet ist. Ein Anschluss CT1 wird als positiver Anschluss (positivseitiger Anschluss) bezeichnet, und der andere Anschluss CT2 wird als negativer Anschluss (negativseitiger Anschluss) bezeichnet. Der Anschluss CT2 ist weiterhin mit dem positiven Anschluss BT1 der Batterie B über einen Schalter SWb, bei dem es sich um eine Schalteinrichtung handelt, verbunden. Bei Wechseln (Umschalten) der Schalter SWb und SWc kann die Verbindung zwischen der Batterie B und dem Kondensator C umgeschaltet werden. Das heißt, wenn der Schalter SWb eingeschaltet wird und der Schalter SWc ausgeschaltet wird, wird ein Leiten zwischen dem positiven Anschluss BT1 der Batterie B und dem negativen Anschluss CT2 des Kondensators C hergestellt, wodurch die an den Solenoiden Li angelegte Spannung gleich der Summe der Spannung Vp (Spannung zwischen den Batterieanschlüssen) zwischen den Anschlüssen der Spannung B und der Spannung Vc (Spannung zwischen den Kondensatoranschlüssen) zwischen den Anschlüssen des Kondensators C wird, vorausgesetzt, dass die Schalter SWi und SWr eingeschaltet sind (erster Zustand).
  • Wenn der Schalter SWb ausgeschaltet wird, und der Schalter SWc eingeschaltet wird, wird demgegenüber der negative Anschluss CT2 des Kondensators C mit dem negativen Anschluss BT2 der Batterie B verbunden (zweiter Zustand). Wie im weiteren Verlauf der Beschreibung beschrieben ist, kann die Energie aus dem Solenoiden Li durch den Kondensator C wiedergewonnen werden, vorausgesetzt, dass der Schalter SWi eingeschaltet ist.
  • Eine Wiedergewinnungsleitung Bi ist zwischen dem negativen Anschluss des Solenoiden Li und dem positiven Anschluss CT1 des Kondensators C entsprechend dem Solenoiden Li in einer 1-zu-l-Weise vorgesehen, um die in dem Solenoiden Li akkumulierte Energie in dem Kondensator C wiederzugewinnen. Eine Diode Di ist in der Wiedergewinnungsleitung Wi derart vorgesehen, dass die Richtung, in der der Strom aus dem Solenoiden Li durch den Kondensator C wiedergewonnen wird, die Durchlassrichtung ist, d.h., in einer derartigen Weise vorgesehen, dass die Anode mit dem Solenoiden Li verbunden ist.
  • Die Diode Di blockiert den Stromfluss in einer Richtung, die entgegengesetzt zu dem Fluss des Wiedergewinnungsstroms ist. Daher wird kein Strom durch den Kondensator C1 aus dem Solenoiden Li wiedergewonnen. Wenn alle Energie in dem Solenoiden Li zu dem Kondensator C1 wandert, wird die Wiedergewinnung der Energie ohne Involvieren eines Schaltvorgangs abgeschlossen. Weiterhin wird verhindert, dass der positive Anschluss CT1 des Kondensators C geerdet wird, wenn der Schalter SWi eingeschaltet wird, wie es bei Betätigung der elektromagnetischen Last Ai der Fall ist.
  • Die Schalter SWi, SWb, SWc und SWr sind durch Leistungs-MOSFETs aufgebaut und werden durch eine Zentralsteuerungseinheit X gesteuert. Die Zentralsteuerungseinheit X ist mit einem Mikrocomputer oder dergleichen aufgebaut und sendet Steuerungssignale Si, Sb, Sc und Sr zu den Schaltern SWi, SWb, SWc und SWr, um die Schalter SWi, SWb, SWc und SWr ein- und auszuschalten. Weiterhin empfängt die Zentralsteuerungseinheit X ein Potential (Kondensatorpotential) aus dem positiven Anschluss CT1 des Kondensators C und ein Potential (Spannung Vb) zwischen den Anschlüssen der Batterie B von dem positiven Anschluss BT1 der Batterie B und berechnet die Zeitverläufe zur Erzeugung der Steuerungssignale Si, Sb, Sc und Sr auf der Grundlage der Eingänge.
  • Der Betrieb des elektromagnetischen Lastantriebgeräts M ist nachstehend beschrieben. 2 veranschaulicht den Zustand des Betriebs von jedem der Abschnitte des elektromagnetischen Lastantriebgeräts M unter der Annahme, dass der Schalter SWc zu einem Zeitpunkt T0 vor dem Start der Betätigung der elektromagnetischen Last Ai ausgeschaltet ist, und dass dann die Schalter SWb und SWr zu einem Zeitpunkt T1 eingeschaltet werden. Dies ist der erste Zustand, in dem das Kondensatorpotential Vi von der Spannung Vc zwischen den Anschlüssen des Kondensators C auf die Summe (Vc + Vb) der Spannung Vb zwischen den Anschlüssen der Batterie B und der Spannung Vc zwischen den Anschlüssen des Kondensators C ansteigt. Weiterhin ist, da der Schalter SWr eingeschaltet ist, der positive Anschluss CT1 des Kondensators C mit einem Punkt verbunden, an dem die Dioden Db und Dc miteinander verbunden sind. Dabei ist die Diode Dc in Durchlassrichtung gepolt, jedoch ist die Diode Db in Sperrrichtung gepolt.
  • Danach wird beim Start (Zeitpunkt T2) der Betätigung der elektromagnetischen Last Ai in Reaktion auf das Signal Si der Schalter SWi eingeschaltet, der irgendeiner der drei elektromagnetischen Lasten Ai entspricht, die zu betätigen ist. Dann wird die Spannung (Vc + Vb) an den Solenoiden Li angelegt, und der Fluss eines Stroms Ii in den Solenoiden Li beginnt. Zu diesem Zeitpunkt ist der Anstieg des Stroms Ii, d.h. die Anstiegsrate des Stroms Ii, proportional zu der an den Solenoiden Li angelegten Spannung (Vc + Vb). Die Spannung Vc zwischen den Anschlüssen des Kondensators C und die Kondensatorspannung Vi verringern sich mit Fließen des Solenoidstroms Ii.
  • Wenn das Kondensatorpotential Vi gleich der Spannung Vb zwischen den Anschlüssen der Batterie B zu dem Zeitpunkt T3 wird, wird die Diode Db in Vorwärtsrichtung gepolt. Dann nimmt die an den Solenoiden Li angelegte Spannung die Spannung Vb zwischen den Anschlüssen der Batterie B an. Die Anstiegsrate des Solenoidstroms Ii wird langsamer als vorher.
  • Die Betätigung der elektromagnetischen Last Ai wird wie nachstehend beschrieben gestoppt oder unterbrochen. Zunächst wird der Schalter SWr vor Stoppen der Betätigung der elektromagnetischen Last Ai zu dem Zeitpunkt T4 ausgeschaltet. Wie im weiteren Verlauf beschrieben wird, dient dies zur Blockierung eines erneuten Stromflusses aus dem Kondensator C durch die Diode Dc in den Solenoiden Li, da die Kondensatorspannung Vc bei Wiedergewinnung der Energie durch den Kondensator C aus dem Solenoiden Li ansteigt.
  • Zu dem Zeitpunkt T4 werden die Schalter SWi und SWb ausgeschaltet, und wird der Schalter SWc eingeschaltet. Während der Aus-Zeitdauer (T4 – T5) des Schalters Si wird eine gegenelektromotorische Kraft in dem Solenoiden Li erzeugt, wird die Diode Di in Vorwärtsrichtung gepolt und fließt ein Wiedergewinnungsstrom durch den Pfad Solenoid Li – Diode Di – Kondensator C, und die in dem Solenoiden Li akkumulierte Energie wird durch den Kondensator C wiedergewonnen. Daher steigt die Spannung Vc zwischen den Anschlüssen des Kondensators C an und wird das Kondensatorpotential Vi auf das Kondensatorpotential Vc vor dem Start der Betätigung wiederhergestellt.
  • Während der Ein-Zeitdauer (T5 – T6) des Schalters Si fließt erneut ein Strom durch den Pfad Batterie B – Diode Db – Solenoid Li – Schalter Swi – Batterie B, und die Energie wird in dem Solenoiden Li akkumuliert. Während der nächsten Aus-Zeitdauer (T6 – T7) fließt ein Wiedergewinnungsstrom durch den Pfadsolenoid Li-Diode Di-Kondensator C, und die in dem Solenoiden Li akkumulierte Energie wird durch den Kondensator C wiedergewonnen.
  • Die Zentralsteuerungseinheit X stellt den Schalter SWi auf ausgeschaltet fest, wenn das Kondensatorpotential Vi oder die Spannung Vc zwischen den Anschlüssen des Kondensators eine vorab eingestellte Endspannung annimmt (T7). Somit werden die ausgewählten elektromagnetischen Lasten Ai aufeinanderfolgend gesteuert.
  • Gemäß dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel sind die Ein-Zeitdauern und die Aus-Zeitdauern auf dieselbe Länge eingestellt. Das Ausführungsbeispiel ist jedoch keinesfalls darauf beschränkt. Die Ein-Zeitdauer kann beispielsweise auf eine vorbestimmte Länge eingestellt werden, und der in den Solenoiden Li fließende Strom kann derart überwacht werden, dass die Aus-Zeitdauer beendet werden kann, d.h., die Ein-Zeitdauer gestartet werden kann, jedes Mal wenn der überwachte Strom Null wird. Die erste Aus-Zeitdauer (T4 – T5) des Schalters Si ist natürlich lang genug, damit der Solenoidstrom Ii auf einen Wert abfällt, zu dem die Betätigung (der Betrieb) der elektromagnetischen Last Ai verschwindet.
  • In dem elektromagnetischen Lastantriebsgerät M wird beim Start der Betätigung der elektromagnetischen Last Ai die an den Solenoiden Li angelegte Spannung die Summe (Vc + Vb) der Spannung Vc zwischen den Anschlüssen des Kondensators C und der Spannung Vb zwischen den Anschlüssen der Batterie B. Daher steigt der in den Solenoiden Li fließende Strom dementsprechend an, und das Ansprechen (das Ansprechverhalten) der elektromagnetischen Last Ai wird verbessert.
  • Beim Start der Betätigung der elektromagnetischen Last Ai akkumuliert weiterhin der Solenoid Li die Energie um eine Menge entsprechend der Spannung Vb zwischen den Anschlüssen der Batterie stärker als die durch den Kondensator C gehaltene Energie. Es wird vermieden, dass im Vergleich zu der Energie beim Start der Betätigung der elektromagnetischen Last Ai die zu dem Kondensator C wiedergewonnene Energie sich stark verringert. Daher wird das Kondensatorpotential Vi bis zu der Spannung beim Start der Betätigung durch eine geringe Anzahl von Ein-Aus-Betätigungen des Schalters Si wiederhergestellt. Daher fällt das Ansprechen nicht ab, obwohl das Intervall bis zur nächsten Betätigung der elektromagnetischen Last Ai kurz ist. Wenn die Betätigung des Solenoiden Li unterbrochen wird, wird das Potential des Kondensators C im Vergleich zu demjenigen während der Betätigung nahe an das Bezugspotential durch die Spannung Vb zwischen den Anschlüssen der Batterie gebracht, und die Energie kann leicht aus dem Solenoiden Li wiedergewonnen werden.
  • Zweites Ausführungsbeispiel
  • Wie es in 3 gezeigt ist, ist ein elektromagnetisches Lastantriebsgerät M gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel in ähnlicher Weise wie gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel aufgebaut. Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel wird die Wiedergewinnung der Energie bei Stoppen der Betätigung abgeschlossen, wenn die Spannung Vc zwischen den Anschlüssen des Kondensators C die vorbestimmte Endspannung annimmt. Gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel können jedoch die Betätigungscharakteristiken der elektromagnetischen Last Ai weiter verbessert werden.
  • Die Zentralsteuerungseinheit X empfängt das Kondensatorpotential Vi als auch das Potential einer positiven Seite (= Spannung Vb zwischen den Anschlüssen der Batterie) der Batterie B und stellt eine Zeitdauer zum Abschluss des Ladens des Kondensators C auf der Grundlage des Kondensatorpotentials Vi und der Spannung Vb zwischen den Anschlüssen der Batterie B ein.
  • Das heißt, dass die Zentralsteuerungseinheit X die Endspannung des Kondensatorpotentials Vi (= Spannung Vc zwischen den Anschlüssen des Kondensators) derart einstellt, dass die Endspannung nicht konstant wird, sondern dass die Summe (Vb + Vc) der Spannung Vb zwischen den Anschlüssen der Batterie und die Spannung Vc zwischen den Anschlüssen des Kondensators C konstant (Vk) wird. Die Endspannung ist nämlich gegeben durch (Vk – Vb).
  • Daher variiert, wenn die Spannung Vb zwischen den Anschlüssen der Batterie B in Abhängigkeit von den Bedingungen anderer von der Batterie B gespeisten Lasten variiert, die Endspannung dementsprechend. Falls die Spannung Vb zwischen den Anschlüssen der Batterie B von Vb2 auf Vb1 abfällt, wie es in 4 dargestellt ist, steigt die Endspannung von Vc2 (= Vk – Vb2) zu Vc1 (= Vk – Vb1 > Vc2) an.
  • Daher kann selbst, wenn die Spannung Vb zwischen den Anschlüssen der Batterie B variiert, die an den Solenoiden Li angelegte Spannung beim Start der Betätigung konstant eingestellt werden. Der Anstieg des Solenoidstroms Ii kann beim Start der Betätigung konstant eingestellt werden.
  • Drittes Ausführungsbeispiel
  • Wie es in 5 gezeigt ist, ist ein elektromagnetisches Lastantriebsgerät M gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel in ähnlicher Weise wie gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel aufgebaut.
  • Gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel stellt die Zentralsteuerungseinheit X den Zeitverlauf zum Abschließen des Ladens des Kondensators C auf der Grundlage des Kondensatorpotentials Vi und der Spannung Vb zwischen den Anschlüssen der Batterie B ein.
  • Das heißt, die Zentralsteuerungseinheit X stellt die Endspannung des Kondensatorpotentials Vi (= Spannung Vc zwischen den Anschlüssen des Kondensators C) derart ein, dass die Summe (Vb – Vc) der Spannung Vb zwischen den Anschlüssen der Batterie B und der Spannung Vc zwischen den Anschlüssen des Kondensators C einen vorbestimmten Wert Vs annimmt.
  • Das heißt, die Zentralsteuerungseinheit X stellt die Endspannung des Kondensatorpotentials Vi (= Spannung Vc zwischen den Anschlüssen des Kondensators C) derart ein, dass die Summe (Vb + Vc) der Spannung Vb zwischen den Anschlüssen der Batterie B und der Spannung Vc zwischen den Anschlüssen des Kondensators C den vorbestimmten Wert Vs annimmt. Dabei variiert jedoch der vorbestimmte Wert Vs in Abhängigkeit von der Spannung Vb zwischen den Anschlüssen der Batterie B. Der vorbestimmte Wert Vs steigt nämlich mit einem Abfall der Spannung Vb zwischen den Anschlüssen der Batterie B an.
  • Wie es in 6 gezeigt ist, steigt daher mit Abfallen der Spannung Vb zwischen den Anschlüssen der Batterie B von Vb2 herunter auf Vb1 der vorbestimmte Wert Vs von Vs2 auf Vs1 an, und die Endspannung steigt von Vc2 (= Vs2 – Vb2) zu Vc1 (= Vs1 – Vb1 > Vc2) an. Da Vs2 < Vs1 gilt, steigt die Endspannung des Kondensatorpotentials Vi (= Spannung Vc zwischen den Anschlüssen des Kondensators C) derart an, dass sie größer als diejenige gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ist, wenn die Spannung Vb zwischen den Anschlüssen der Batterie B abfällt.
  • 7 veranschaulicht die Ergebnisse der Messung der Ventilansprechzeit Tr des Injektors bei Variieren der Spannung Vb zwischen den Anschlüssen der Batterie B, wenn die elektromagnetischen Lastantriebsgeräte gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel bis zum dritten Ausführungsbeispiel (#1 – #3) bei einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung einer Brennkraftmaschine angewandt werden. Das Ventilansprechen ist durch die Zeit vom Start der Zufuhr des Stroms zu dem Solenoiden Li für einen Kraftstoffeinspritzvorgang bis zu einem vollständigen Abheben des Ventils definiert. Wenn die Spannung Vc zwischen den Anschlüssen des Kondensators C einfach bis zu der vorbestimmten Endspannung wie gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel aufgeladen wird, spiegelt sich die Fluktuation in der Spannung Vb zwischen den Anschlüssen der Batterie B direkt auf den Anstieg des Solenoidstroms Ii beim Start der Betätigung der elektromagnetischen Last, und das Ansprechen des Ventils variiert entsprechend.
  • Gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel sind jedoch die Anstiegsraten der Solenoidströme Ii beim Start der Betätigung der elektromagnetischen Last gleichförmig, und die Variation in dem Ventilansprechen ist verbessert. Gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel ist weiterhin die Variation in dem Ventilansprechen gegenüber demjenigen gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel weiter verbessert.
  • Dies liegt daran, dass zwischen den an den Solenoiden Li angelegten Spannungen die Spannungskomponente (Vb) aufgrund der Batterie B annähernd einen konstanten Wert nach dem Start der Betätigung der elektromagnetischen Last annimmt, während die Spannungskomponente (Vc) aufgrund des Kondensators C dazu tendiert, abzufallen, wenn der elektrische Strom dem Solenoiden Li zugeführt wird. Das heißt, dass gemäß dem zweiten und dem dritten Ausführungsbeispiel mit Verringern der Spannung Vb zwischen den Anschlüssen der Batterie das Ausmaß der Verringerung durch die Spannungskomponente aufgrund des Kondensators C1 ersetzt wird, die mit Zufuhr des Stroms zu dem Solenoiden Li dazu tendiert, sich zu verringern. Gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel unterscheiden sich daher, selbst falls die Anstiegscharakteristiken unmittelbar nach Start der Betätigung der elektromagnetischen Lasten gleichförmig sind, die Anstiegscharakteristiken innerhalb einer vorbestimmten Zeitdauer (von T2 zu T3 in 2) beim Start der Betätigung der elektromagnetischen Last in Abhängigkeit vom Verhältnis der Spannungskomponente (Vb) aufgrund der Batterie B zu der Spannungskomponente (Vc) aufgrund des Kondensators C. Insbesondere werden, wenn die Spannung Vb zwischen den Anschlüssen der Batterie B absinkt und das Verhältnis der Spannungskomponente (Vc) aufgrund des Kondensators C ansteigt, die Anstiegscharakteristiken langsam, insbesondere in der letzteren Hälfte in der vorbestimmten Zeitdauer beim Start der Betätigung der elektromagnetischen Last.
  • Gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel ist, wenn die Spannung Vb zwischen den Anschlüssen der Batterie B sich verringert, das Kondensatorpotential Vi größer als (Vb + Vc = Vk (konstant)) gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel. Daher werden die Anstiegscharakteristiken in der letzteren Hälfte in der vorbestimmten Zeitdauer beim Start der Betätigung der elektromagnetischen Last langsam, und Variationen im Ansprechen des Ventils können unterdrückt werden.
  • Die Injektoren können in einer Vielzahl von Strukturen entwickelt werden, wie eine, in dem ein Ventil zum Öffnen und Schließen des Einspritzanschlusses (Injektionsanschluss) direkt durch einen Solenoiden angetrieben wird, und eine, in der ein Ventil zur Steuerung durch einen Solenoiden betätigt wird. In jeder Struktur beeinträchtigt die Zeitdauer, in der ein in den Solenoiden fließender Strom eine ausreichende Größe erreicht, die Ansprechzeit signifikant, bis eine Antriebskraft den Druck zum Öffnen des durch den Solenoiden angetriebenen Ventils erreicht, oder beeinträchtigt signifikant die Zeit bis zum vollständigen Abheben des Ventils. Daher kann das dritte Ausführungsbeispiel der Erfindung insbesondere vorzugsweise bei dem Kraftstoffeinspritzgerät angewandt werden.
  • Viertes Ausführungsbeispiel
  • Wie es in 8 gezeigt ist, ist ein elektromagnetisches Lastantriebsgerät M gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel in ähnlicher Weise wie gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel aufgebaut.
  • Das elektromagnetische Lastantriebsgerät M ist mit zwei Kondensatoren C1 und C2 versehen. Der Kondensator C1 ist ein kapazitives Element, das als Energiequelle dient. Der Kondensator C2 ist ein unterstützendes kapazitives Element. Der Kondensator C1 ist im wesentlichen derselbe wie der Kondensator C gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Der Kondensator C2 weist eine Kapazität auf, die größer als diejenige des Kondensators C1 ist. Der Kondensator C1 ist als kleiner Kondensator C1 bezeichnet und der Kondensator C2 ist als großer Kondensator C2 bezeichnet. Die elektrische Leistung kann dem Solenoiden Li aus dem kleinen Kondensator C1 über eine Zufuhrleitung Wc1 zugeführt werden, und die elektrische Leistung kann dem Solenoiden Li aus dem großen Kondensator C2 über eine Zufuhrleitung Wc2 zugeführt werden. Der kleine Kondensator C1 und der große Kondensator C2 sind in der Lage, elektrische Leistung dem Solenoiden Li parallel zuzuführen.
  • Die Zufuhrleitungen Wc1 und Wc2 sind miteinander über den Schalter SWr gekoppelt, und sind mit Dioden Dc1 und Dc2 versehen. Die Anode der Diode Dc1 ist mit dem positiven Anschluss C1T1 des Kondensators C1 verbunden. Die Richtung, in der der Strom aus dem Kondensator C1 zu dem Solenoiden Li zugeführt wird, ist die Durchlassrichtung. Die Anode der Diode DC2 ist mit dem positiven Anschluss C2T1 des Kondensators C2 verbunden. Die Richtung, in der der Strom aus dem Kondensator C2 zu dem Solenoiden Li zugeführt wird, ist die Durchlassrichtung.
  • Die Diode Dc1 auf der Seite des kleinen Kondensators C1 arbeitet im wesentlichen in derselben Weise wie die Diode Dc gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Die Diode Dc2 ist deswegen eingesetzt, weil eine Resonanzschaltung durch den großen Kondensator C2 und dem Solenoiden Li gebildet ist, und weil ein Strom dazu tendiert, in eine zu dem Zufuhrstrom entgegengesetzten Richtung zu fließen. Die Diode Dc2 arbeitet derart, dass ein Fließen des Stroms in einer zu dem Zufuhrstrom entgegengesetzten Richtung blockiert wird, und vermeidet ein Fließen des Stroms in den Solenoiden Li in einer zu der eines normalen Stroms entgegengesetzten Richtung.
  • Weiterhin ist ein Anschluss des großen Kondensators C2 auf der Seite der Diode Dc2 mit dem positiven Anschluss BT1 der Batterie über eine Ladeleitung Wa verbunden, und der große Kondensator C2 kann elektrisch aus der Batterie B geladen werden. Die Ladeleitung Wa ist mit einer Diode Da versehen, wobei deren Anode auf der Seite der Batterie B liegt, und eine Richtung, in der der Ladestrom aus der Batterie B zu dem großen Kondensator C2 fließt, ist die Durchlassrichtung.
  • Nachstehend ist der Betrieb des elektromagnetischen Lastantriebsgeräts M beschrieben. Die Zentralsteuerungseinheit X des elektromagnetischen Lastantriebsgeräts M führt im wesentlichen denselben Steuerungsvorgang wie denjenigen gemäß des ersten Ausführungsbeispiels aus. 9 veranschaulicht den Zustand des Betriebs jedes Abschnitts des elektromagnetischen Lastantriebsgeräts M. Die Steuerungsvorgänge der Schalter SWc, SWb, SWr und SWi zum Starten der Betätigung der elektromagnetischen Last Ai sind dieselben wie diejenigen gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. In einem Zustand, in dem der Schalter SWc eingeschaltet ist und der Schalter SWb ausgeschaltet sind, ist die Diode Da in Durchlassrichtung gepolt und der große Kondensator C2 wird bis zu der Spannung Vb zwischen den Anschlüssen der Batterie B aufgeladen.
  • Wenn der Schalter SWb zu dem Zeitpunkt T1 eingeschaltet wird, wird daher das Potential (großes Kondensatorpotential) Vi2 des großen Kondensators C2 auf der Seite der Diode Dc2 um die Spannung Vb zwischen den Anschlüssen der Batterie B wie das Potential (kleines Kondensatorpotential) Vi1 des kleinen Kondensators C1 auf der Seite der Diode Dc1 angehoben. Weiterhin wird der kleine Kondensator C1 bis zu einer Spannung aufgeladen, die höher als die Spannung (= Vb) zwischen den Anschlüssen des großen Kondensators C2 ist, da die Energie aus dem Solenoiden Li wiedergewonnen wird, wie nachstehend beschrieben ist. Daher ist das Potential des großen Kondensators Vi2 niedriger als das Potentials des kleinen Kondensators Vi1, und die Diode Dc2 wird in Sperrrichtung gepolt.
  • Bei Zufuhr der elektrischen Leistung zu dem Solenoiden Li nach dem Zeitpunkt T2 wird die Diode D6 in Sperrrichtung gepolt, wie es vorstehend beschrieben worden ist, und die elektrische Leistung wird dem Solenoiden Li aus dem kleinen Kondensator C1 zugeführt.
  • Wenn dann das Potential des kleinen Kondensators Vi1 auf das Potential des großen Kondensators Vi2 (= 2Vb) abfällt, wird dann die elektrische Leistung sowohl aus dem kleinen Kondensator C1 als auch dem großen Kondensator C2 zugeführt. Wie aus 9 hervorgeht, fällt das kleine Kondensatorpotential Vi1 (= großes Kondensatorpotential Vi2), das die an den Solenoiden Li angelegte Spannung ist, langsamer als das kleine Kondensatorpotential Vi1 ab, das die Spannung ist, die an den verwendeten Solenoiden Li angelegt wird. Daher steigt der Solenoidstrom Ii ohne starke Unterdrückung beim Anstieg an.
  • Die Betätigung der elektromagnetischen Last Ai wird unterbrochen, indem zu dem Zeitpunkt T4 die Schalter SWi und SWb ausgeschaltet werden und der Schalter SWc eingeschaltet wird, wie gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel wird jedoch die elektrische Leistung aus sowohl dem kleinen Kondensator C1 als auch dem großen Kondensator C2 wie vorstehend beschrieben zugeführt. Daher kann die Spannung Vc1 zwischen den Anschlüssen des kleinen Kondensators auf einmal bis zu der Spannung vor dem Starten der Betätigung zur Wiedergewinnung der Energie lediglich in den kleinen Kondensator C1 wiederhergestellt werden. Daher lädt die Zentralsteuerungseinheit X den kleinen Kondensator C1 nicht durch Ein- und Ausschalten des Schalters Si. Jedoch kann die Zentralsteuerungseinheit X natürlich den kleinen Kondensator C1 derart laden, dass er den Energieverlust mit Verstreichen der Zeit ausgleichen kann.
  • Somit kann die nächste Betätigung ohne getrenntes Laden des kleinen Kondensators C1 aufgeführt werden, im Gegensatz zu dem ersten Ausführungsbeispiel (Zeitdauer von T5 bis T7). Dementsprechend kann das Ausführungsbeispiel in wünschenswerter Weise angewendet werden, selbst wenn das Intervall bis zur nächsten Betätigung der elektromagnetischen Last Ai sehr kurz ist. Es ist weder ein Gleichspannungswandler zum Erhalt einer notwendigen Anlegespannung noch ein großer Kondensator erforderlich, der mit dessen Spannung elektrisch geladen wird, weshalb die Kosten verringert werden können.
  • Beim Umschalten der Schalter SWi, SWb und SWc zu dem Zeitpunkt der Unterbrechung der Betätigung der elektromagnetischen Last Ai wird die Diode Da in Durchlassrichtung gepolt, und wird der große Kondensator C2 elektrisch aus der Batterie B durch die Diode Da geladen.
  • 10 veranschaulicht ein Beispiel, in dem das Intervall bis zur nächsten Betätigung der nächsten elektromagnetischen Last Ai kurz ist, und stellt eine Mehrstufen-Einspritzung beim Einspritzen von Kraftstoff in beispielsweise eine Brennkraftmaschine dar. Die Spannung Vc zwischen den Anschlüssen des kleinen Kondensators C1 kann auf einmal auf die Spannung Vc vor Starten der Betätigung wiederhergestellt werden. Somit kann eine Vielzahl elektromagnetischer Lasten aufeinanderfolgend betätigt werden. Weiterhin kann die Vielzahl elektromagnetischer Lasten mit einem kurzen Intervall betätigt werden. In diesem Fall muss die Treiberschaltung nicht für jede elektromagnetische Last vorgesehen werden, weshalb die Kosten verringert werden können.
  • Die Spannung Vc1 zwischen den Anschlüssen des kleinen Kondensators, die durch Wiedergewinnen der in dem Solenoiden Li akkumulierten Energie wiederhergestellt wird, variiert in Abhängigkeit von der Kapazität des großen Kondensators C2 und kann somit durch Berücksichtigung der Anstiegscharakteristiken des erforderlichen Solenoidstroms Ii wie der Solenoidstrom Ii zum Zeitpunkt T3 eingestellt werden.
  • 11 vergleicht das Ventilansprechen Tr gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel (#1) ohne den großen Kondensator C2 mit dem Ventilansprechen Tr gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel (#4). Aus der Darstellung geht hervor, dass das vierte Ausführungsbeispiel ein besseres Ventilansprechen ungeachtet der Spannung Vb zwischen den Anschlüssen der Batterie B zeigt.
  • Das vierte Ausführungsbeispiel mit dem großen Kondensator C2 wendet den kleinen Kondensator C1 mit einer ausreichenden kleinen Kapazität an, um die Anstiegscharakteristiken des Solenoidstroms Ii zu verbessern. Daher ist, falls die Kapazitäten der Kondensatoren C1 und C2 mit C1 und C2 bezeichnet sind, es vorzuziehen, dass wie in diesem Ausführungsbeispiel C1 < C2 gilt. Der Kondensator C2 dient zur Ergänzung der fehlenden Energiezufuhrfähigkeiten des Kondensators C1, der die Energie aus dem Solenoiden Li wiedergewinnt. In Abhängigkeit von dem Ausmaß der Ergänzung der erforderlichen Leistungszufuhrfähigkeit kann jedoch der Kondensator C2 eine Kapazität aufweisen, die kleiner als diejenige des Kondensators C1 ist.
  • Die vorliegende Erfindung sollte nicht auf die offenbarten Ausführungsbeispiele begrenzt sein, sondern kann in verschiedener Weise ohne Abweichen von dem erfinderischen Gedanken modifiziert werden.
  • Wie es vorstehend beschrieben ist, führt ein Antriebsgerät M elektrische Leistung einem Solenoiden LI einer induktiven Last Ai aus einer Batterie B und einem Kondensator C zur Verbesserung des Ansprechens der Last zu. Das Antriebsgerät weist Schalter SWb, SWc zum Schalten zwischen einem ersten Zustand, in dem eine negative Seite der Batterie mit einer positiven Seite der Batterie verbunden ist, und einen zweiten Zustand auf, in dem die negative Seite des Kondensators mit der negativen Seite der Batterie verbunden ist. Wenn die Last betätigt wird, wird die an den Solenoiden angelegte Spannung um die Spannung der Batterie als den ersten Zustand erhöht, so dass der in den Solenoiden fließende Strom scharf (steil) ansteigt, um das Ansprechen der Last zu verbessern. Wenn die Betätigung der Last zu stoppen ist, wird die elektrische Leistung für den Solenoiden unterbrochen, und die in dem Solenoiden akkumulierte Energie wird durch den Kondensator als der zweite Zustand wiedergewonnen.

Claims (10)

  1. Elektromagnetisches Lastantriebsgerät (M) für eine elektromagnetische Last (Ai) mit einem induktiven Element (Li), wobei das Gerät (M) aufweist: eine Energiequelle mit niedriger Gleichspannung (B), und ein kapazitives Element (C, C1) als Energiequelle zur Zufuhr elektrischer Leistung zu dem induktiven Element während der Betätigung der elektromagnetischen Last und zur Wiedergewinnung von Energie, die in dem induktiven Element aufgrund der Zufuhr elektrischer Leistung akkumuliert ist, wobei die Energie durch das kapazitive Element zu der Zeit wiedergewonnen wird, wenn die Betätigung der elektromagnetischen Last gestoppt ist, gekennzeichnet durch eine erste Schalteinrichtung (SWb, SWc) zum Schalten zwischen einem ersten Zustand, in dem ein Anschluss des kapazitiven Elements auf einer Bezugspotentialseite mit einem Anschluss der Energiequelle mit niedriger Spannung auf einer zu dem Anschluss der Bezugspotentialseite entgegengesetzten Seite verbunden ist, und einem zweiten Zustand, in dem der Anschluss des kapazitiven Elementes auf der Bezugspotentialseite mit einem Anschluss der Energiequelle mit niedriger Spannung auf der Bezugspotentialseite verbunden ist, und eine Steuerungseinrichtung (X) zur Steuerung der ersten Schalteinrichtung zur Auswahl des ersten Zustands, wenn die elektromagnetische Last betätigt wird, so dass die elektrische Leistung dem induktiven Element aus dem kapazitiven Element und der Energiequelle mit niedriger Spannung zugeführt wird, die in Reihe geschaltet sind, und zur Auswahl des zweiten Zustands, wenn die Betätigung der elektromagnetischen Last gestoppt ist.
  2. Elektromagnetisches Lastantriebsgerät nach Anspruch 1, weiterhin gekennzeichnet durch ein unterstützendes kapazitives Element (C2), das ein anderes kapazitives Element parallel zu dem kapazitiven Element zur Zufuhr elektrischer Leistung zu dem induktiven Element ist, wobei das unterstützende kapazitive Element elektrisch in dem zweiten Zustand durch die Energiequelle niedriger Spannung geladen wird.
  3. Elektromagnetisches Lastantriebsgerät nach Anspruch 2, weiterhin gekennzeichnet durch eine Ladeleitung (Wa), zum elektrischen Aufladen des unterstützenden kapazitiven Elements aus der Energiequelle niedriger Spannung und mit einer Diode (Da), die als eine Durchlassrichtung eine Richtung einstellt, in der der Ladestrom aus der Energiequelle niedriger Spannung zu dem unterstützenden kapazitiven Element fließt.
  4. Elektromagnetisches Lastantriebsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, weiterhin gekennzeichnet durch eine Wiedergewinnungsleitung (Wi), die zur Wiedergewinnung der in dem induktiven Element akkumulierten Energie durch das kapazitive Element dient und eine Diode (Di) aufweist, die als eine Durchlassrichtung eine Richtung einstellt, in der ein Wiedergewinnungsstrom aus dem induktiven Element zu dem kapazitiven Element fließt.
  5. Elektromagnetisches Lastantriebsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, weiterhin gekennzeichnet durch eine Zufuhrleitung (Wb) für die Energiequelle niedriger Spannung zur Zufuhr der elektrischen Leistung aus der Energiequelle niedriger Spannung zu dem induktiven Element und mit einer Diode (Db), die als eine Durchlassrichtung eine Richtung einstellt, in der ein Zufuhrstrom aus der Energiequelle niedriger Spannung zu dem induktiven Element fließt.
  6. Elektromagnetisches Lastantriebsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, weiterhin gekennzeichnet durch eine Zufuhrleitung (Wc, Wc1) für das kapazitive Element zur Zufuhr elektrischer Leistung zu dem induktiven Element aus dem kapazitiven Element und mit einer Diode (Dc, Dc1), die als Durchlassrichtung eine Richtung einstellt, in der der Zufuhrstrom aus dem kapazitiven Element zu dem induktiven Element fließt.
  7. Elektromagnetisches Lastantriebsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, weiterhin gekennzeichnet durch einer zweiten Schalteinrichtung (SWi) zum Öffnen und Schließen der Zufuhrleitung für die Energiequelle niedriger Spannung, wobei die Steuerungseinrichtung (X) die zweite Schalteinrichtung derart steuert, dass die zweite Schalteinrichtung zu einem Zeitpunkt ein- und ausgeschaltet wird, wenn die Energie durch das kapazitive Element aus dem induktiven Element wiedergewonnen wird, und die in dem induktiven Element während der eingeschalteten Zeitdauer der zweiten Schalteinrichtung zu dem kapazitiven Element überträgt, während einer Aus-Zeitdauer der zweiten Schalteinrichtung, und stoppt den Ein- und Ausschaltvorgang der zweiten Schalteinrichtung, wenn die Spannung der Anschlüsse des kapazitiven Elementes eine vorbestimmte Endspannung annimmt.
  8. Elektromagnetisches Lastantriebsgerät nach Anspruch 7, wobei die Steuerungseinrichtung (X) die Endspannung derart einstellt, dass eine Summe einer Spannung zwischen den Anschlüssen der Energiequelle niedriger Spannung und der Endspannung einen vorbestimmten Wert annimmt.
  9. Elektromagnetisches Lastantriebsgerät nach Anspruch 7, wobei die Steuerungseinrichtung (X) die Endspannung derart einstellt, dass eine Summe der Spannung zwischen den Anschlüssen der Energiequelle niedriger Spannung und der Endspannung einen vorbestimmten Wert annimmt, der auf der Grundlage der Spannung zwischen den Anschlüssen der Energiequelle niedriger Spannung eingestellt ist, und den vorbestimmten Wert auf einen Wert einstellt, der mit Absinken der Spannung zwischen den Anschlüssen der Energiequelle niedriger Spannung ansteigt.
  10. Elektromagnetisches Lastantriebsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9, weiterhin gekennzeichnet durch eine Auswahleinrichtung (SWi) zur Auswahl einer aus der Vielzahl der induktiven Elemente, und eine Wiedergewinnungsleitung (Wi), durch die die in dem induktiven Element akkumulierte Energie durch das kapazitive Element entsprechend jedem der induktiven Elemente wiedergewonnen wird.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20210381617A1 (en) 2020-06-03 2021-12-09 Capstan Ag Systems, Inc. System and methods for operating a solenoid valve
US11873907B2 (en) 2017-08-03 2024-01-16 Capstan Ag Systems, Inc. Methods and drive circuit for controlling a solenoid valve
US11904333B2 (en) 2018-04-23 2024-02-20 Capstan Ag Systems, Inc. Systems and methods for controlling operation of a valve

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060262479A1 (en) * 2005-05-19 2006-11-23 Heaston Bruce A Current control system for electromagnetic actuators
WO2008142824A1 (ja) * 2007-05-18 2008-11-27 Panasonic Corporation リレー駆動回路、及びそれを用いた電池パック
JP5203859B2 (ja) * 2008-09-01 2013-06-05 日立オートモティブシステムズ株式会社 電磁負荷回路の故障診断装置
JP5160581B2 (ja) * 2010-03-15 2013-03-13 日立オートモティブシステムズ株式会社 インジェクタ駆動装置
JP5509112B2 (ja) * 2011-01-28 2014-06-04 本田技研工業株式会社 内燃機関の燃料噴射制御装置
CN103748352B (zh) 2011-08-22 2017-02-22 丰田自动车株式会社 燃料喷射阀
JP5605379B2 (ja) 2012-01-23 2014-10-15 株式会社デンソー 電磁弁の駆動装置
DE102013220613B4 (de) * 2013-10-11 2024-03-14 Vitesco Technologies GmbH Verfahren und Computerprogramm zum Ansteuern eines Kraftstoffinjektors
US9478338B2 (en) * 2014-12-03 2016-10-25 Eaton Corporation Actuator driver circuit
US10832846B2 (en) 2018-08-14 2020-11-10 Automatic Switch Company Low power solenoid with dropout detection and auto re-energization
CN111446126B (zh) * 2020-04-09 2022-04-08 华能伊敏煤电有限责任公司 开合闸装置
CN112509782B (zh) * 2020-11-27 2022-07-01 兰州空间技术物理研究所 一种电磁锁工作功率减持电路

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3708726A (en) * 1971-08-02 1973-01-02 Ncr Inductor drive means
JPS5760811A (en) * 1980-09-29 1982-04-13 Matsushita Electric Ind Co Ltd Electromagnetic solenoid driving equipment
IT1218673B (it) * 1987-08-25 1990-04-19 Marelli Autronica Circuito per il controllo di carichi induttivi in particolare per il comando degli elettroiniettori di un motore a ciclo diesel
IT1223872B (it) * 1988-10-27 1990-09-29 Marelli Autronica Circuito per il pilotaggio di un carico induttivo in particolare per il comando degli elettroiniettori di un motore a ciclo diesel
IT1251259B (it) 1991-12-23 1995-05-05 Elasis Sistema Ricerca Fiat Circuito di comando di carichi prevalentemente induttivi, in particolare elettroiniettori.
DE4413240A1 (de) * 1994-04-16 1995-10-19 Bosch Gmbh Robert Vorrichtung und ein Verfahren zur Ansteuerung eines elektromagnetischen Verbrauchers
US5491623A (en) * 1994-09-23 1996-02-13 Fluke Corporation Voltage multiplier using switched capacitance technique
US5952738A (en) * 1996-02-15 1999-09-14 Motorola, Inc. Switching circuit for an inductive load
FR2772972B1 (fr) * 1997-12-19 2000-01-28 Renault Dispositif de commande d'un electroaimant

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11873907B2 (en) 2017-08-03 2024-01-16 Capstan Ag Systems, Inc. Methods and drive circuit for controlling a solenoid valve
US11904333B2 (en) 2018-04-23 2024-02-20 Capstan Ag Systems, Inc. Systems and methods for controlling operation of a valve
US20210381617A1 (en) 2020-06-03 2021-12-09 Capstan Ag Systems, Inc. System and methods for operating a solenoid valve
WO2021247867A1 (en) * 2020-06-03 2021-12-09 Capstan Ag Systems, Inc. System and methods for operating a solenoid valve
US11976744B2 (en) 2020-06-03 2024-05-07 Capstan Ag Systems, Inc. System and methods for operating a solenoid valve

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Publication number Publication date
JP2004197629A (ja) 2004-07-15
US20040196092A1 (en) 2004-10-07
FR2849263A1 (fr) 2004-06-25
US6900973B2 (en) 2005-05-31

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