DE19533131A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Ansteuern eines elektromagnetischen Verbrauchers - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Ansteuern eines elektromagnetischen Verbrauchers

Info

Publication number
DE19533131A1
DE19533131A1 DE19533131A DE19533131A DE19533131A1 DE 19533131 A1 DE19533131 A1 DE 19533131A1 DE 19533131 A DE19533131 A DE 19533131A DE 19533131 A DE19533131 A DE 19533131A DE 19533131 A1 DE19533131 A1 DE 19533131A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
sol
current
voltage
output stage
consumer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE19533131A
Other languages
English (en)
Other versions
DE19533131C2 (de
Inventor
Ralf Dr Ing Foerster
Hartmut Dipl Ing Gerken
Manfred Dipl Phys Weigl
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Continental Automotive GmbH
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Priority to DE19533131A priority Critical patent/DE19533131C2/de
Priority to FR9610766A priority patent/FR2738688B1/fr
Priority to KR1019960038563A priority patent/KR100413401B1/ko
Priority to GB9618656A priority patent/GB2304936B/en
Priority to US08/711,095 priority patent/US5711280A/en
Publication of DE19533131A1 publication Critical patent/DE19533131A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE19533131C2 publication Critical patent/DE19533131C2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D45/00—Electrical control not provided for in groups F02D41/00 - F02D43/00
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H47/00—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the relay and designed to obtain desired operating characteristics or to provide energising current
    • H01H47/22—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the relay and designed to obtain desired operating characteristics or to provide energising current for supplying energising current for relay coil
    • H01H47/32—Energising current supplied by semiconductor device
    • H01H47/325—Energising current supplied by semiconductor device by switching regulator
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/20—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/20—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils
    • F02D2041/2017—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils using means for creating a boost current or using reference switching
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/20—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils
    • F02D2041/202—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils characterised by the control of the circuit
    • F02D2041/2034—Control of the current gradient
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/20—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils
    • F02D2041/202—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils characterised by the control of the circuit
    • F02D2041/2041—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils characterised by the control of the circuit for controlling the current in the free-wheeling phase
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/20—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils
    • F02D2041/202—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils characterised by the control of the circuit
    • F02D2041/2051—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils characterised by the control of the circuit using voltage control
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/20—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils
    • F02D2041/202—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils characterised by the control of the circuit
    • F02D2041/2058—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils characterised by the control of the circuit using information of the actual current value
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/20—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils
    • F02D2041/2068—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils characterised by the circuit design or special circuit elements
    • F02D2041/2075—Type of transistors or particular use thereof

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ansteuern eines elektromagnetischen Verbrauchers, insbesondere eines Magnet­ ventils für eine Diesel-Einspritzpumpe, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1, und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 4.
In vielen Anwendungen, insbesondere in der Kraftfahrzeugtech­ nik, werden Magnetventile benötigt, welche hohe Drücke in kurzen, eng tolerierten Zeiten schalten können. Beispielswei­ se für die elektronische Steuerung von Dieselmotoren werden solche Ventile benötigt, um geringeren Kraftstoffverbrauch und bessere Abgaswerte zu erreichen. Eine exakte Einhaltung des Einspritzbeginns und und der Einspritzdauer ist unbedingt erforderlich. Außerdem ist, insbesondere bei großer Ein­ schaltdauer (einige ms) des Magnetventils, die Verlustlei­ stung in der Magnetspule möglichst klein zu halten und es müssen elektromagnetische Störungen, die von dem System Elek­ tronik - Magnetspule ausgehen, auf geforderte Werte begrenzt werden.
Schnell schaltende Magnetventile mit größerer Einschaltdauer werden in drei Phasen angesteuert:
  • - während der Einschaltphase wird eine möglichst große posi­ tive Spannung an die Magnetspule gelegt (Magnetisierung), um möglichst schnell einen hohen Strom und damit ein aus­ reichendes Magnetfeld zum schnellen Anziehen des Ankers aufbauen zu können;
  • - in der Haltephase wird der Strom auf einen vorgegebenen Wert geregelt und damit die Verlustleistung in der Spule begrenzt; und
  • - in der Ausschaltphase wird eine große negative Spannung an die Magnetspule gelegt (Entmagnetisierung), um ein schnel­ les Entladen des gespeicherten Stromes zum schnellen Abfal­ len des Ankers zu ermöglichen.
Es sind zwei grundsätzliche Ansteuervarianten für schnell schaltende Magnetventile bekannt.
Bei der ersten Variante wird eine große Spannung (etwa 100 V) erzeugt, die während der Einschaltphase an die Magnetspule gelegt wird. Nach dem Öffnen des Ventils genügt eine wesent­ lich geringere Spannung (etwa 12 V), um das Magnetventil in der Haltephase offen zu halten. Nachteilig ist der Aufwand zur Erzeugung der hohen Spannung und zur Speicherung von ge­ nügend Energie für die Einschaltphase. Elektrolytkondensato­ ren führen zu einer signifikanten Beschränkung der zulässigen Temperatur und der Lebensdauer, Folienkondensatoren sind sehr groß und teuer.
Bei der zweiten Variante wird eine Magnetspule mit geringem Innenwiderstand verwendet, um auch mit geringerer Spannung (beispielsweise 12 V) schnell schalten zu können. Der Halte­ strom durch die Magnetspule während der Haltephase muß auch hier begrenzt werden. Das geschieht entweder durch eine ana­ loge Regelung des Haltestromes (geringe elektromagnetische Störungen; aber große Verlustleistung bei größeren Einschalt­ dauern) oder durch eine geschaltete Regelung, die eine puls­ breitenmodulierte Spulenspannung zur Verfügung stellt und da­ mit gegenüber einer analogen Regelung eine wesentlich gerin­ gere Verlustleistung verursacht. Insbesondere auf den Versor­ gungsleitungen treten hier aber durch schnelle Stromänderun­ gen große elektromagnetische Störungen auf. Elektrolytkonden­ satoren als Energiezwischenspeicher zur Entstörung sind auf­ grund des großen Umgebungstemperaturbereichs, hoher Frequen­ zen (steile Schaltflanken) und hoher Ströme wenig geeignet.
Ein elektromagnetisches Kraftstoff-Einspritzventil der be­ schriebenen Art ist aus der DE-OS 28 28 678 bekannt.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrich­ tung zum Ansteuern eines elektromagnetischen Verbrauchers oh­ ne Speicherkondensatoren zu schaffen, bei dem Verlustleistung und elektromagnetische Störungen gering gehalten werden kön­ nen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gemäß den Merkmalen von Anspruch 1 und durch eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens gemäß den Merkmalen von An­ spruch 4 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden unter Bezugnahme auf die schematische Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Lei­ stungsendstufe,
Fig. 2 ein Signaldiagramm dieser Leistungsendstufe, und
Fig. 3 ein Flußdiagramm für den Verfahrensablauf beim Be­ trieb dieser Leistungsendstufe.
Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen, von einem Mikrocontroller MC gesteuerten Leistungsendstufe E, die an einer Versorgungsspannung Vbat betrieben wird, zum An­ steuern eines Magnetventils für eine Diesel-Einspritzpumpe einer Brennkraftmaschine.
Ein in diesem Ausführungsbeispiel invertierender Integrator I liefert eine Steuerspannung Vcon für die Endstufe E, die we­ nigstens einen Bipolar- oder MOSFET-Transistor aufweist. Der Integrator kann mittels vom Mikrocontroller MC gesteuerter Schalter S1 bis S4 über zwei Stromsenken Sgr und Skl aufgela­ den (Vcon steigt schnell oder langsamer) oder über zwei Stromquellen Qgr und Qkl entladen werden (Vcon sinkt schnell oder langsamer). Mit steigender Steuerspannung Vcon steigt der Strom Id durch die Endstufe E.
Die Magnetspule Sol ist mit einem umschaltbaren Freilaufkreis verbunden, der bei eingeschaltetem Verbraucher (Einschaltsi­ gnal St = H) den Strom Isol durch die Magnetspule Sol mit ge­ ringstem Spannungsabfall übernehmen kann und bei ausgeschal­ tetem Verbraucher (Einschaltsignal St = L) auf eine möglichst hohe, von den Grenzwerten der eingesetzten Bauelemente abhän­ gige Freilaufspannung umgeschaltet wird, um den Strom durch die Magnetspule möglichst rasch abbauen zu können.
In diesem Ausführungsbeispiel werden die Spannung Vd über der Endstufe E und der Strom Id durch die Endstufe, der mittels eines Strom-Spannungswandlers W in eine Spannung umgewandelt wird, mittels Komparatoren Kv bzw. Ki mit Schwellwerten Vdmin+, Vdmin-, Ipk, IHmax und Idmin verglichen, auf die später eingegangen wird. Die Ausgangssignale dieser Komparatoren werden dem Mikrocontroller MC zugeführt,der aufgrund dieser Signale den Verfahrensablauf der Leistungsendstufe E steuert. Der Mikrocontroller MC beinhaltet einen Zeitgeber T, der für die richtige Freilaufzeit toff und damit für einen ausrei­ chenden minimalen Haltestrom IHmin durch die Magnetspule Sol sorgt. Die Spannung Vsol über der Magnetspule kann zusätzlich (über Schwellwerte Vsolmax+ und Vsolmax-) oder alternativ zur Spannung Vd überwacht werden.
Bei großer Versorgungsspannung Vbat ist es möglich, daß der maximale Einschaltstrom Ipk erreicht wird, bevor das Ventil mechanisch schaltet. In diesem Fall ist eine Erkennung des Schaltens des Ventils über die Änderungserkennung des Strom­ anstiegs nicht mehr möglich.
Zur Abhilfe dieses Problems kann die Spannung Vsol über der Magnetspule Sol gemessen werden und durch eine Regelung auf einen maximalen Wert Vsolmax begrenzt werden. Damit wird ab einer bestimmten Größe der Versorgungsspannung der Stroman­ stieg durch die Magnetspule begrenzt.
Da sämtliche Baugruppen des beschriebenen Blockschaltbildes für sich bekannt sind, ist ein ausführlicher Schaltplan ent­ behrlich.
Anhand der Fig. 2 und 3, auf die nicht mehr gesondert ver­ wiesen wird, wird das in dieser Vorrichtung ablaufende Steu­ erverfahren näher erläutert.
Bei ausgeschaltetem Ventil sind die Schalter S1 bis S4 geöff­ net und die Endstufe E ist nichtleitend. Mit dem Einschaltsi­ gnal St = H schließt der Mikrocontroller MC den Schalter S1. Dadurch wird die große Stromsenke Sgr an den Eingang des In­ tegrators I gelegt, wodurch dessen Ausgangsspannung, die Steuerspannung Vcon der Endstufe E, vom Wert Null mit kon­ stanter, großer Anstiegsgeschwindigkeit +dVcon1/dt schnell steigt, bis beim Erreichen der nicht dargestellten Schwell­ spannung der Endstufe diese leitend wird und infolgedessen sich die Spannung Vd an der Endstufe E schnell verringert. Ein Strom Id beginnt durch die Endstufe E (und durch die Ma­ gnetspule Sol) zu fließen, Fig. 2.
Sobald sich die Spannung Vd an der Endstufe E auf einen vor­ gegebenen Wert Vdmin- verringert hat, was über einen Kompara­ tor Kv dem Mikrocontroller MC gemeldet wird, öffnet dieser den Schalter S1 und regelt anschließend die Spannung Vd so­ lange auf einen vorgegebenen, konstanten Wert Vdmin (mit Hy­ sterese zwischen Vdmin- und Vdmin+), bis der Strom Id = Isol (Magnetisierungsphase) durch Magnetspule und Endstufe, der weiter ansteigt, einen vorgegebenen Spitzenwert Ipk erreicht.
Zu diesem Zweck wird der Schalter S2 geschlossen (die kleine Stromsenke Skl an den Eingang des Integrators I gelegt), wenn die Spannung Vd größer als ein vorgegebener Schwellwert Vdmin- ist (wodurch die Steuerspannung Vcon langsam ansteigt und die Spannung Vd absinkt) und geöffnet (wenn Vd kleiner oder gleich Vdmin- ist), wodurch (wenn alle Schalter offen sind) die Steuerspannung Vcon konstant bleibt, während der Strom Id durch Endstufe und durch die Magnetspule Sol (Id = Isol) und damit die Spannung Vd an der Endstufe langsam steigen, bis die Spannung Vd an der Endstufe den zweiten vorgegebenen Schwellwert Vdmin+ erreicht oder überschreitet. Dann wird wieder Schalter S2 geschlossen (die kleine Stromsenke Skl an den Eingang des Integrators I gelegt) usw., bis der Spit­ zenwert Ipk erreicht ist. Damit ist sowohl eine Magnetisie­ rungsphase als auch die Einschaltphase (Flußdiagramm in Fig. 3a) beendet und es beginnt die Haltephase (linkes Flußdia­ gramm in Fig. 3b).
Eine geschaltete Regelung dieser Art mit vorgegebener Strom­ anstiegsgeschwindigkeit führt zu bestimmbaren, im Vergleich zu einem reinen Schaltregler wesentlich geringeren Störspan­ nungen, ohne die Verlustleistung eines analogen Reglers zu erreichen.
Wenn der gesamte Strom durch die Endstufe fließt, wird der Stromanstieg nicht mehr durch die Steuerspannung bestimmt, sondern im wesentlichen durch die Spuleninduktivität L und die Versorgungsspannung Vbat (di/dt = Vbat/L). Die Endstufe geht in die Sättigung und der Integrator wird zu stark aufge­ laden. Wenn jetzt ein Ausschaltbefehl kommt, muß zunächst der Integrator von der überschüssigen Ladung befreit werden, be­ vor sich der Strom verringert. Erfolgt diese Entladung zu langsam, so wird die Totzeit und damit die Ausschaltzeit des Ventils zu groß; bei einer schnellen Entladung führt der Übergang in den aktiven Bereich zu einer kräftigen Stromände­ rung und damit zu starken Störungen auf der Versorgungslei­ tung. Durch die Regelung der Spannung über der Endstufe wird die Sättigung verhindert, und die Ladung des Integrators ent­ spricht exakt dem Strom durch die Endstufe. Eine sofortige Stromänderung ist damit jederzeit möglich und es ergeben sich geringe Störungen auf der Versorgungsleitung. Die Streuungen der Ausschaltzeiten des Ventils bleiben damit gering und un­ abhängig vom aktuellen Zustand der Schaltvorrichtung.
In dem Moment, in welchem der Strom Id durch die Endstufe E (= Strom Isol durch die Magnetspule Sol) den Einschalt-Spit­ zenwert Ipk erreicht, wird auf Haltestromregelung umgeschal­ tet, wobei der Strom Isol zwischen den Werten IHmax und IHmin gehalten wird. Schalter S2 wird geöffnet und der Mikrocon­ troller MC startet den Timer T, der eine Zeitdauer toff vor­ gibt. Gleichzeitig wird Schalter S3 geschlossen, wodurch die kleine Stromquelle Qkl an den Eingang des Integrators I ge­ legt wird. Dadurch wird die Steuerspannung Vcon mit konstan­ ter, geringer Abfallgeschwindigkeit -dVcon2/dt so lange abge­ senkt, bis der sich dadurch ebenfalls verringernde Strom Id (gestrichelt in Fig. 2) den vorgegebenen Wert Idmin er­ reicht.
Endstufen mit bipolaren oder Power-MOS-Transistoren benötigen eine gewisse Schwellspannung, bevor sich der Ausgangsstrom ändert. Diese Schwellspannung ist exemplar- und temperaturab­ hängig und führt zu einer Totzeit, in der die Ladung des In­ tegrators geändert werden muß, bevor eine Stromänderung auf­ tritt. Das hat zur Folge, daß die Differenz zwischen maxima­ lem und minimalem Haltestrom zu groß wird, - und damit die Schaltzeiten des Ventils zu sehr streuen. Deshalb wird der Strom Id durch die Endstufe nicht bis zum Wert Null herunter­ gefahren, sondern wird auf einem erkennbaren minimalen Pegel Idmin konstant gehalten, indem alle Stromquellen und -senken des Integrators ausgeschaltet werden.
Sobald der Strom Id den vorgegebenen Wert Idmin erreicht hat, wird er durch Öffnen des Schalters S3 bis zum Ende der Zeit­ dauer toff auf diesem Wert konstant gehalten. Der nicht durch die Endstufe E fließende restliche Strom Isol durch die Ma­ gnetspule Sol wird vom Freilaufkreis F übernommen. Der Strom durch die Magnetspule Sol nimmt aufgrund von Verlusten in der Spule und im Freilaufkreis langsam ab.
Nach Ablauf der Zeitdauer toff wird wieder Schalter S2 ge­ schlossen, wodurch die kleine Stromsenke Skl an den Eingang des Integrators I gelegt wird und die Steuerspannung Vcon mit konstanter Anstiegsgeschwindigkeit +dVcon2/dt langsam wieder ansteigt (und mit ihr auch der Strom Id), bis
  • a) Id = Isol < IHmax, oder
  • b) Id = Isol = IHmax, oder
  • c) Id = IHmax und Isol < IHmax.
Im Fall a) sinkt die Spannung Vd an der Endstufe E, die ab dem Erreichen des Stromwertes Ipk größer oder gleich der Ver­ sorgungsspannung Vbat war, schlagartig ab, sobald der ganze Spulenstrom Isol durch die Endstufe E fließt. Wird Vd kleiner als der Schwellwert Vdmin-, so wird die Spannung Vd an der Endstufe E wieder solange auf den Wert Vdmin geregelt (siehe Einschaltphase), bis der Strom Id durch die Endstufe E den Schwellwert IHmax (Wert des maximalen Haltestromes) erreicht hat.
Mit dem Erreichen von IHmax in allen drei Fällen wird eine neue Zeitdauer toff gestartet und der Vorgang wiederholt sich wie ab dem Erreichen des Stromwertes Ipk, siehe weiter oben. Die Anstiegs- und Abfallgeschwindigkeiten ±dVcon2/dt der Steuerspannung Vcon sowie die Zeitdauer toff müssen durch Ab­ gleich so aufeinander abgestimmt sein, daß in der Zeit, in welcher Vcon abgesenkt, konstant gehalten und wieder solange erhöht wird, bis Id = Isol, der Strom Isol durch die Magnet­ spule Sol vom vorgegebenen Wert IHmax des Haltestromes nicht weiter absinkt als bis zu einem mindestens erforderlichen Wert IHmin.
Das Absenken, Konstanthalten und Wiederanheben der Steuer­ spannung Vcon, und ggf. Regelung der Spannung Vd, wiederholt sich solange, bis der Verbraucher Sol ausgeschaltet wird (Steuersignal St = L). Der Zustand der Steuerspannung St wird deshalb vom Mikrocontroller MC ständig abgefragt. In der Aus­ schaltphase (rechtes Flußdiagramm in Fig. 3b) werden die Schalter S1 bis S3 geöffnet und wird Schalter S4 geschlossen, wodurch die große Stromquelle Qgr an den Eingang des Integra­ tors I gelegt wird und infolge dessen die Steuerspannung Vcon mit konstanter, großer Abfallgeschwindigkeit -dVcon1/dt bis auf den Wert Null abgesenkt wird und die Endstufe E dadurch in den nichtleitenden Zustand übergeht. Gleichzeitig wird der Freilaufkreis F auf den großen Freilaufspannungswert umge­ schaltet, wodurch der Strom Isol durch die Magnetspule rasch abklingt.
Die Störspannungen auf der Versorgungsleitung sind abhängig von der Induktivität der Leitung und von der Änderungsge­ schwindigkeit der durch sie fließenden Ströme. Eine Erfassung dieser Störspannungen Vst und der Temperatur Temp der Endstu­ fe (in Fig. 1 als Eingänge des Mikrocontrollers MC darge­ stellt) und eine diesen Werten zugeordnete Steuerung der Stromanstiegs- und -abfallgeschwindigkeiten ermöglicht eine Regelung der zulässigen Störspannungen, ohne die Endstufe thermisch zu überlasten. Zu diesem Zweck müssen die kleine Stromquelle Qkl und die kleine Stromsenke Skl als steuerbare Stromquelle bzw. -senke ausgeführt sein, was in Fig. 1 durch die gestrichelten Verbindungslinien zwischen dem Mikrocon­ troller MC und der kleinen Stromquelle Qkl und der kleinen Stromsenke Skl angedeutet ist.
Bei einer Leistungsendstufe E mit einem analogen Regler an­ stelle des beschriebenen Schaltreglers wird die kleine ge­ steuerte Stromsenke Skl unmittelbar durch die Spannung Vd über der Endstufe E oder in der Einschaltphase (bis der Ein­ schalt-Spitzenwert Ipk erreicht ist) auch durch die Spannung Vsol über der Magnetspule Sol in ihrem Ausgangsstrom so ver­ ändert, daß die geforderten Schwellwerte Vdmin oder Vsolmax eingehalten werden. Dann entfällt die Welligkeit auf der Spannung Vd bzw. Vsol, die bei geschalteter Regelung unver­ meidlich ist. Bei dieser Ausführungsform können aber Stabili­ tätsprobleme auftreten.

Claims (6)

1. Verfahren zum Ansteuern einer Leistungsendstufe (E) für einen mit dieser in Reihe geschalteten elektromagnetischen Verbraucher (Sol), insbesondere für ein Magnetventil einer Diesel-Einspritzpumpe einer Brennkraftmaschine, mittels eines hohen Einschaltstromes (Ipk) und anschließend eines geringe­ ren, auf einen vorgegebenen Wert geregelten Haltestromes (IH), mit einer Zeitsteuerung, und mit einer umschaltbaren Freilaufspannung,
dadurch gekennzeichnet,
daß beim Einschalten des Verbrauchers (Sol) die Steuerspan­ nung (Vcon) vom Wert Null mit konstanter, großer Anstiegsge­ schwindigkeit (+dVcon1/dt) vergrößert wird, bis die Spannung (Vd) über der Endstufe (E) einen vorgegebenen Wert (Vdmin) erreicht hat und eine Magnetisierungsphase beginnt,
daß in den Magnetisierungsphasen, in welchen der Strom (Id) durch die Endstufe (E) gleich dem Strom (Isol) durch den Ver­ braucher (Sol) ist, die Spannung (Vd) an der Endstufe (E) über die Steuerspannung (Vcon) solange auf einen vorgegebenen Wert (Vdmin) geregelt wird, bis der Strom (Id, Isol) durch die Endstufe (E) oder durch den Verbraucher (Sol) den vorgegebe­ nen Maximalwert (Ipk; IHmax) erreicht,
daß nach jedem Erreichen eines Maximalwertes des Einschalt­ stromes (Ipk) oder des Haltestromes (IHmax) sich bis zum Aus­ schalten des Verbrauchers (Sol) sich wiederholend, die Steu­ erspannung (Vcon)
  • a) während einer vorgegebenen Zeitdauer (toff) mit konstan­ ter, geringer Abfallgeschwindigkeit (-dVcon2/dt) so lange vermindert wird, bis der Strom (Id) durch die Endstufe (E) einen vorgegebenen Wert (Idmin) erreicht hat,
  • b) anschließend bis zum Ende der vorgegebenen Zeitdauer (toff) auf diesem Wert (Idmin) konstant gehalten wird, und
  • c) nach dem Ende der vorgegebenen Zeitdauer (toff) mit kon­ stanter, geringer Anstiegsgeschwindigkeit (+dVcon2/dt) so­ lange vergrößert wird, bis der Strom (Id) durch die End­ stufe (E)
  • c1) einen vorgegebenen Wert (IHmax) erreicht, oder
  • c2) gleich dem Strom (Isol) durch den Verbraucher (Sol) wird, woran sich eine Magnetisierungsphase an schließt, bis der Strom (Id) den vorgegebenen Wert (IHmax) erreicht, und
daß beim Ausschalten des Verbrauchers (Sol) mit dem Umschal­ ten der Freilaufspannung auf einen großen Wert die Steuer­ spannung (Vcon) mit konstanter, großer Abfallgeschwindigkeit (-dVcon1/dt) bis zum Wert Null verringert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Störspannung (Vst) durch Steuerung der Anstiegs- und Abfallgeschwindigkeit (+dVcon2/dt; -dVcon2/dt) der Steuerspan­ nung (Vcon) in Abhängigkeit von der Temperatur (Temp) der Endstufe (E) auf einen vorgegebenen Wert geregelt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulenspannung (Vsol) bis zum Erreichen des maximalen Einschaltstromes (Ipk) auf einen vorgegebenen Wert (Vsolmax) geregelt wird.
4. Leistungsendstufe (E) für einen elektromagnetischen Ver­ braucher (Sol), insbesondere ein Magnetventil für eine Die­ sel-Einspritzpumpe einer Brennkraftmaschine, die in Reihe mit dem Verbraucher an einer Versorgungsspannung (Vbat) liegt, mit einem von niedriger auf hohe Freilaufspannung umschaltba­ ren Freilaufkreis (F) und mit einer Zeitsteuerschaltung (T),
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Integrator (I) vorgesehen ist, dessen Ausgangsspan­ nung (Vcon) die Steuerspannung für die Endstufe (E) ist,
daß wenigstens eine kleine und eine große Stromquelle (Qkl, Qgr) sowie eine kleine und große Stromsenke (Skl, Sgr) vor­ gesehen sind, deren Ausgangsströme über Schalter (S1 bis S4) zum schnellen oder langsamen Laden oder Entladen des Integra­ tors (I) dessen Eingang zuführbar sind, und
daß eine Steuerschaltung (MC) vorgesehen ist, welche in Ab­ hängigkeit von einem Steuersignal (St), von bestimmten Werten der an der Endstufe (E) oder am Verbraucher (Sol) liegenden Spannung (Vd, Vsol) sowie von bestimmten Werten des durch die Endstufe (E) oder den Verbraucher (Sol) fließenden Stromes (Id, Isol) und von einer eine bestimmte Zeitdauer (toff) vor­ gebenden Zeitsteuerschaltung (T) die Schalter (S1 bis S4) und die Umschaltung des Freilaufkreises betätigt.
5. Leistungsendstufe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (MC) ein Mikrocontroller ist, in wel­ chen die Zeitsteuerschaltung (T) integriert ist.
DE19533131A 1995-09-07 1995-09-07 Verfahren und Vorrichtung zum Ansteuern eines elektromagnetischen Verbrauchers Expired - Fee Related DE19533131C2 (de)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19533131A DE19533131C2 (de) 1995-09-07 1995-09-07 Verfahren und Vorrichtung zum Ansteuern eines elektromagnetischen Verbrauchers
FR9610766A FR2738688B1 (fr) 1995-09-07 1996-09-04 Procede et dispositif de commande d'une charge electromagnetique
KR1019960038563A KR100413401B1 (ko) 1995-09-07 1996-09-06 전자기부하용전력단부스테이지및이를트리거링하기위한방법
GB9618656A GB2304936B (en) 1995-09-07 1996-09-06 Method and arrangement for activating an electromagnetic load
US08/711,095 US5711280A (en) 1995-09-07 1996-09-09 Method and apparatus for triggering an electromagnetic consumer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19533131A DE19533131C2 (de) 1995-09-07 1995-09-07 Verfahren und Vorrichtung zum Ansteuern eines elektromagnetischen Verbrauchers

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE19533131A1 true DE19533131A1 (de) 1997-03-13
DE19533131C2 DE19533131C2 (de) 2001-01-18

Family

ID=7771552

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19533131A Expired - Fee Related DE19533131C2 (de) 1995-09-07 1995-09-07 Verfahren und Vorrichtung zum Ansteuern eines elektromagnetischen Verbrauchers

Country Status (5)

Country Link
US (1) US5711280A (de)
KR (1) KR100413401B1 (de)
DE (1) DE19533131C2 (de)
FR (1) FR2738688B1 (de)
GB (1) GB2304936B (de)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19963154A1 (de) * 1999-12-24 2001-06-28 Daimler Chrysler Ag Verfahren zur Vorgabe des Stroms durch ein induktives Bauteil
DE102007006179A1 (de) * 2007-02-07 2008-08-14 Siemens Ag Schaltungsanordnung und Verfahren zum Betreiben einer induktiven Last
WO2013156599A1 (de) 2012-04-19 2013-10-24 Magna Powertrain Ag & Co Kg Steuerung für ein druckregelventil
EP3944266A3 (de) * 2020-07-01 2022-04-20 ebm-papst St. Georgen GmbH & Co. KG Steuerung für eine elektromagnetische haltebremse

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19732854B4 (de) * 1997-07-30 2006-04-20 Mitsubishi Denki K.K. Steuervorrichtung zum Steuern einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung einer Brennkraftmaschine
US6405714B1 (en) * 2000-05-12 2002-06-18 Bombardier Motor Corporation Of America Method and apparatus for calibrating and controlling fuel injection
SE524196C2 (sv) * 2001-04-03 2004-07-06 Volvo Lastvagnar Ab Anordning, system och metod för att driva en elektromagnetisk komponent i ett fordon
US6850402B2 (en) 2002-03-01 2005-02-01 Honeywell International Inc. Circuit and method for controlling current flow through a solenoid
US7057870B2 (en) * 2003-07-17 2006-06-06 Cummins, Inc. Inductive load driver circuit and system
DE102013220613B4 (de) * 2013-10-11 2024-03-14 Vitesco Technologies GmbH Verfahren und Computerprogramm zum Ansteuern eines Kraftstoffinjektors
JP6050219B2 (ja) * 2013-11-28 2016-12-21 愛三工業株式会社 燃料供給装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2828678A1 (de) * 1978-06-30 1980-04-17 Bosch Gmbh Robert Verfahren und einrichtung zum betrieb eines elektromagnetischen verbrauchers, insbesondere eines einspritzventils in brennkraftmaschinen
DE3503289A1 (de) * 1984-01-31 1985-08-01 Lucas Industries P.L.C., Birmingham, West Midlands Treiberschaltung
DE3507130A1 (de) * 1984-03-02 1985-09-12 Ford-Werke AG, 5000 Köln Treiberstromkreis fuer eine magnetspule

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4112477A (en) * 1977-06-06 1978-09-05 General Motors Corporation Circuit for energizing a fuel injector valve coil
US4284051A (en) * 1978-09-15 1981-08-18 Robert Bosch Gmbh Switching control apparatus for electromagnetic control units
DE2841781A1 (de) * 1978-09-26 1980-04-10 Bosch Gmbh Robert Einrichtung zum betrieb von elektromagnetischen verbrauchern bei brennkraftmaschinen
US4336564A (en) * 1979-04-04 1982-06-22 Exploration Logging, Inc. Solenoid control circuit
JPS59103091A (ja) * 1982-12-01 1984-06-14 Nippon Denso Co Ltd 電磁弁の通電電流制御方法
US4631628A (en) * 1983-06-08 1986-12-23 Chrysler Motors Corporation Electronic fuel injector driver circuit
US4511945A (en) * 1983-12-27 1985-04-16 Ford Motor Company Solenoid switching driver with fast current decay from initial peak current
JPS60162238U (ja) * 1984-04-05 1985-10-28 株式会社ボッシュオートモーティブ　システム 燃料噴射装置
DE3503286A1 (de) * 1985-01-31 1986-08-07 Pioneer Electronic Corp., Tokio/Tokyo Magnetkopf und verfahren zu seiner herstellung
DE4018320C2 (de) * 1990-06-08 2002-06-27 Bosch Gmbh Robert Ansteuerschaltung für einen elektromagnetischen Verbraucher
IT1241365B (it) * 1990-12-21 1994-01-10 Sgs Thomson Microelectronics Circuito di pilotaggio di carichi induttivi, in particolare per iniettori di carburante
JP2520145Y2 (ja) * 1991-02-20 1996-12-11 自動車機器株式会社 燃料ポンプ制御回路

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2828678A1 (de) * 1978-06-30 1980-04-17 Bosch Gmbh Robert Verfahren und einrichtung zum betrieb eines elektromagnetischen verbrauchers, insbesondere eines einspritzventils in brennkraftmaschinen
DE3503289A1 (de) * 1984-01-31 1985-08-01 Lucas Industries P.L.C., Birmingham, West Midlands Treiberschaltung
DE3507130A1 (de) * 1984-03-02 1985-09-12 Ford-Werke AG, 5000 Köln Treiberstromkreis fuer eine magnetspule

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19963154A1 (de) * 1999-12-24 2001-06-28 Daimler Chrysler Ag Verfahren zur Vorgabe des Stroms durch ein induktives Bauteil
US6721158B2 (en) 1999-12-24 2004-04-13 Conti Temic Microelectronic Gmbh Method for providing current by means of an inductive component
DE19963154B4 (de) * 1999-12-24 2009-10-08 Conti Temic Microelectronic Gmbh Verfahren zur Vorgabe des Stroms durch ein induktives Bauteil
DE102007006179A1 (de) * 2007-02-07 2008-08-14 Siemens Ag Schaltungsanordnung und Verfahren zum Betreiben einer induktiven Last
DE102007006179B4 (de) * 2007-02-07 2008-10-16 Continental Automotive Gmbh Schaltungsanordnung und Verfahren zum Betreiben einer induktiven Last
US8061333B2 (en) 2007-02-07 2011-11-22 Continental Automotive Gmbh Circuit arrangement and method for operating an inductive load
WO2013156599A1 (de) 2012-04-19 2013-10-24 Magna Powertrain Ag & Co Kg Steuerung für ein druckregelventil
DE102012206419A1 (de) 2012-04-19 2013-10-24 Magna Powertrain Ag & Co. Kg Steuerung für ein Druckregelventil
US9864384B2 (en) 2012-04-19 2018-01-09 Magna Powertrain Ag & Co Kg Control unit for a pressure regulating valve
DE102012206419B4 (de) 2012-04-19 2021-08-12 Magna Pt B.V. & Co. Kg Steuerung für ein Druckregelventil
EP3944266A3 (de) * 2020-07-01 2022-04-20 ebm-papst St. Georgen GmbH & Co. KG Steuerung für eine elektromagnetische haltebremse

Also Published As

Publication number Publication date
FR2738688A1 (fr) 1997-03-14
FR2738688B1 (fr) 2003-10-03
DE19533131C2 (de) 2001-01-18
KR970016076A (ko) 1997-04-28
GB2304936B (en) 1999-07-21
GB2304936A (en) 1997-03-26
GB9618656D0 (en) 1996-10-16
US5711280A (en) 1998-01-27
KR100413401B1 (ko) 2004-04-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2828678C2 (de)
DE3503289C2 (de) Treiberschaltung
EP1920525B1 (de) Steuerungsanordnung für einen spannungskonverter und verfahren
DE69535610T2 (de) Ansteuervorrichtung für eine induktive Last
EP0704097B1 (de) Vorrichtung und ein verfahren zur ansteuerung eines elektromagnetischen verbrauchers
EP0006843B2 (de) Magnetventil mit elektronischer Steuerung
DE102009006179B4 (de) Schaltungsanordnung zur Ansteuerung eines Einspritzventils
WO1987005075A1 (en) Method and circuit for driving electromagnetic consumers
EP1527470B1 (de) Steueranordnung für einen elektromagnetischen antrieb
EP0812461B1 (de) Vorrichtung zur ansteuerung wenigstens eines elektromagnetischen verbrauchers
DE19745218A1 (de) Steuerschaltung und Verfahren zur Steuerung des Schaltens von MOS-Gate-gesteuerten Leistungshalbleiterbauteilen
DE19539071A1 (de) Vorrichtung zur Ansteuerung wenigstens eines elektromagnetischen Verbrauchers
DE19533131C2 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Ansteuern eines elektromagnetischen Verbrauchers
DE102015104564A1 (de) System und verfahren für einen getakteten leistungswandler
WO2011131467A2 (de) Verfahren zum betreiben einer brennkraftmaschine, bei dem ein magnetventil zum einspritzen von kraftstoff betätigt wird
DE19704089C2 (de) Verfahren zur Steuerung eines Zerhacker(Chopper)-Treibers und Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens
DE60219602T2 (de) Regelungsschaltung für einen generator
DE102013222327A1 (de) Kraftstoffeinspritzvorrichtung
DE102014201973B4 (de) Elektromagnetventilansteuervorrichtung
DE102004050060B4 (de) Tiefsetzerschaltung
DE3404245A1 (de) Hochspannungs-generatorschaltung fuer ein kraftfahrzeugzuendsystem
DE19521676A1 (de) Regelung des Anzuges eines Ankers eines Schaltmagneten und Schaltanordnung zur Durchführung des Verfahrens
EP0854281B1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Ansteuerung wenigstens eines elektromagnetischen Verbrauchers
EP1577545A1 (de) Verfahren und Schaltvorrichtung zum Betreiben einer Zündspule eines Kraftfahrzeugs
EP1470628B1 (de) Schaltungsanordnung zur kurzzeitigen aufrechterhaltung wenigstens einer internen betriebs-gleichspannung beim ausfall der bordnetz-versorgungsspannung

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
D2 Grant after examination
8364 No opposition during term of opposition
8327 Change in the person/name/address of the patent owner

Owner name: CONTINENTAL AUTOMOTIVE GMBH, 30165 HANNOVER, DE

8339 Ceased/non-payment of the annual fee