DE19539071A1 - Vorrichtung zur Ansteuerung wenigstens eines elektromagnetischen Verbrauchers - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ansteuerung we­ nigstens eines elektromagnetischen Verbrauchers gemäß den Oberbegriffen der unabhängigen Ansprüche.

Eine solche Vorrichtung zur Ansteuerung eines elektromagne­ tischen Verbrauchers ist beispielsweise aus der nicht vor­ veröffentlichten DE-OS 44 13 240 bekannt. Bei dieser Vor­ richtung wird die beim Abschalten freiwerdende Energie in einem Kondensator gespeichert. Dabei wird die beim Übergang von einem Haltestrom auf den Strom 0 freiwerdende Energie in einen Kondensator umgeladen.

Die beim Übergang vom Anzugsstrom auf den Haltestrom frei­ werdende Energie geht bei dieser Einrichtung verloren.

Aufgabe der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Vorrich­ tung zur Ansteuerung eines elektromagnetischen Verbrauchers eine möglichst einfach aufgebaute Einrichtung bereitzustel­ len, bei der der Einschaltvorgang beschleunigt und der Ge­ samtenergieverbrauch minimiert wird.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Anordnung mit den Merkmalen der unab­ hängigen Ansprüche weist den Vorteil auf, daß die beim Über­ gang von dem Anzugsstrom auf den Haltestrom freiwerdende Energie zurückgewonnen werden kann. Einer besonders vorteil­ haften Ausführungsform ist es möglich, daß mit der gleichen Endstufe zwei Verbraucher gleichzeitig in unterschiedlicher Weise angesteuert werden. Das heißt, es sind zeitlich über­ lappende Einspritzungen möglich.

Zeichnung

Die erfindungsgemäße Einrichtung wird nachstehend anhand den in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine erste Schaltungsanordnung der erfin­ dungsgemäßen Einrichtung, Fig. 2 eine zweite Schaltungsan­ ordnung und Fig. 3 verschiedene über der Zeit aufgetragene Signale.

=Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Die erfindungsgemäße Einrichtung wird bevorzugt bei Brenn­ kraftmaschinen, insbesondere bei selbstzündenden Brennkraft­ maschinen, eingesetzt. Dort wird die Kraftstoffzumessung mittels elektromagnetischer Ventile gesteuert. Diese elek­ tromagnetischen Ventile werden im folgenden als Verbraucher bezeichnet. Die Erfindung ist nicht auf diese Anwendung be­ schränkt, sie kann überall dort eingesetzt werden, wo schnell schaltende elektromagnetische Verbraucher benötigt werden.

Bei der Anwendung bei Brennkraftmaschinen, insbesondere bei selbstzündenden Brennkraftmaschinen legen der Öffnungs- und Schließzeitpunkt des Magnetventils den Einspritzbeginn bzw. das Einspritzende des Kraftstoffs in den Zylinder fest.

In Fig. 1 sind die wesentlichsten Elemente der erfindungs­ gemäßen Einrichtung dargestellt. Bei der dargestellten Aus­ führungsform handelt es sich um eine Vierzylinderbrennkraft­ maschine. Hierbei ist jedem Verbraucher ein Einspritzventil und jedem Einspritzventil ein Zylinder der Brennkraftmaschi­ ne zugeordnet. Bei höheren Zylinderzahlen der Brennkraftma­ schine sind entsprechend mehr Ventile, Schaltmittel und Dioden vorzusehen.

Mit 100, 101, 102 und 103 sind vier Verbraucher dargestellt. Jeweils ein Anschluß der Verbraucher 100 bis 103 stehen über ein Schaltmittel 115 und eine Diode 110 mit einer Spannungs­ versorgung 105 in Verbindung.

Die Diode 110 ist so angeordnet, daß sie mit ihrer Anode mit dem Pluspol und mit ihrer Kathode mit dem Schaltmittel 115 in Verbindung steht. Bei dem Schaltmittel 115 handelt es sich vorzugsweise um einen Feldeffekttransistor.

Jeweils der zweite Anschluß der Verbraucher 100 bis 103 steht über jeweils ein zweites Schaltmittel 120, 121, 122 und 123 mit einem Widerstandsmittel 125 in Verbindung. Bei dem Schaltmittel 120 bis 123 handelt es sich ebenfalls vor­ zugsweise um Feldeffekttransistoren. Die Schaltmittel 120 bis 123 werden als Lowside-Schalter und das Schaltmittel 115 als Highside-Schalter bezeichnet. Der zweite Anschluß des Widerstandsmittels 125 steht mit dem zweiten Anschluß der Spannungsversorgung in Verbindung.

Jedem Verbraucher 100 bis 103 ist eine Diode 130, 131, 132 und 133 zugeordnet. Der Anodenanschluß der Dioden steht je­ weils mit dem Verbindungspunkt zwischen Verbraucher und Lowside-Schalter in Kontakt. Der Kathodenanschluß steht mit einem Kondensator 145 sowie einem weiteren Schaltmittel 140 in Verbindung. Der zweite Anschluß des Schaltmittels 140 steht mit den ersten Anschlüssen der Verbraucher 100 bis 103 in Kontakt. Bei dem Schaltmittel 140 handelt es sich eben­ falls vorzugsweise um einen Feldeffekttransistor. Dieses Schaltmittel 140 wird auch als Booster-Schalter bezeichnet. Der zweite Anschluß des Kondensators 145 steht ebenfalls mit dem zweiten Anschluß der Versorgungsspannung 105 in Verbin­ dung.

Der Highside-Schalter 115 wird von einer Steuereinheit 160 mit einem Ansteuersignal AH beaufschlagt. Das Schaltmittel 120 wird von der Steuereinheit 160 mit einem Ansteuersignal AL1, das Schaltmittel 121 mit einem Ansteuersignal AL2, das Schaltmittel 122 mit einem Ansteuersignal AL3, das Schalt­ mittel 123 mit einem Ansteuersignal AL4 und das Schaltmittel 140 mit einem Ansteuersignal AC beaufschlagt.

Zwischen dem zweiten Anschluß der Spannungsversorgung 105 und dem Verbindungspunkt zwischen dem Schaltmittel 115 und den ersten Anschlüssen der Verbraucher 100 bis 103 ist eine Diode 150 geschaltet. Hierbei ist die Anode der Diode mit dem zweiten Anschluß der Spannungsversorgung 105 verbunden.

Mittels des Widerstandes 125 kann der durch den Verbraucher fließende Strom ermittelt werden.

Mit der dargestellten Anordnung ist eine Strommessung über den Strommeßwiderstand 125 nur möglich, wenn eines der Schaltmittel 120 bis 123 geschlossen ist. Um den Strom auch bei geöffneten Lowside-Schaltern erfassen zu können, kann der Strommeßwiderstand auch an anderer Stelle angeordnet werden. Beispielsweise kann der zweite Anschluß des Konden­ sators 145 mit dem Verbindungspunkt zwischen dem Strommeß­ mittel 125 und dem Schaltmittel 120 bis 123 verbunden wer­ den. In diesem Fall ist auch eine Strommessung bei gesperr­ tem Lowside-Schalter möglich. Ferner kann das Strommeßmittel zwischen der Spannungsversorgung und dem Highside-Schalter bzw. zwischen dem Highside-Schalter und den Verbrauchern an­ geordnet sein.

In Fig. 2 ist eine entsprechende Vorrichtung dargestellt, bei der die Verbraucher 100 bis 103 in zwei Gruppen aufge­ teilt sind. Die Verbraucher 100 und 101 bilden eine erste Gruppe, und die Verbraucher 102 und 103 bilden eine zweite Gruppe von Verbrauchern. Die Verbraucher werden den einzel­ nen Gruppen derart zugeordnet, daß Verbraucher, die unter bestimmten Betriebszuständen gleichzeitig anzusteuern sind, unterschiedlichen Gruppen zugeordnet werden.

Bereits in Fig. 1 beschriebene Elemente sind in Fig. 2 mit entsprechenden Bezugszeichen bezeichnet. Für jede Gruppe ist jeweils ein Highside-Schalter 115 und 116 vorgesehen. Die Diode 111 entspricht der Diode 110 der ersten Gruppe. Ent­ sprechend ist der Booster-Transistor 140 ebenfalls doppelt auszulegen. Der Booster-Transistor der zweiten Gruppe ist mit 141 bezeichnet. Entsprechend ist der Kondensator 145 in der zweiten Gruppe mit 146 bezeichnet. Desweiteren sind zwei weitere Ansteuerleitungen für die Schaltmittel 116 und 141 vorgesehen. Der Highside-Schalter 115 der ersten Gruppe wird mit dem Signal AH1 und der Highside-Schalter 116 der zweiten Gruppe mit AH2 beaufschlagt. Der Booster-Schalter 140 der ersten Gruppe wird mit dem Signal AC1 und der Booster-Schalter 141 der zweiten Gruppe wird mit dem Signal AC2 beaufschlagt. Entsprechend ist auch der Widerstand 125 doppelt auszulegen, dieser wird in der zweiten Gruppe mit 126 bezeichnet.

In Fig. 3a ist das Ansteuersignal AC für den Booster-Transistor 140 bzw. 141 aufgetragen. In Fig. 3b ist das Ansteuersignal AH für die Highside-Schalter 115, 116 aufgetragen. Fig. 3c zeigt das Ansteuersignal AL eines der Lowside-Schalter. In Fig. 3d ist der durch den Verbraucher fließende Strom I und in Fig. 3e die am Kondensator 145 an­ liegende Spannung UC über der Zeit aufgetragen. Hierbei ist ein Zumeßzyklus für ein Magnetventil dargestellt.

In jedem Zumeßzyklus werden verschiedene Phasen unterschie­ den. In einer Phase 0, vor der Ansteuerung des Verbrauchers ist die Endstufe abgeschaltet. Die Ansteuersignale AC, AH und AL befinden sich auf niederem Potential. Dies bedeutet, daß der Highside-Schalter 115, die Lowside-Schalter 120 bis 123 und der Boosterschalter 140 den Stromfluß sperren. Durch die Verbraucher fließt kein Strom. Der Kondensator 145 ist auf seine maximale Spannung UC aufgeladen. Diese nimmt bei­ spielsweise einen Wert von ca. 80 Volt an, wohingegen die Spannung der Spannungsversorgung einen Wert von ca. 12 V an­ nimmt.

In der ersten Phase zu Beginn der Ansteuerung, die als Boosterbetrieb bezeichnet wird, wird der Lowside-Schalter angesteuert, der dem Verbraucher zugeordnet ist, der Kraft­ stoff zumessen soll. Dies bedeutet, daß ab der Phase 1 das Signal AL einen hohen Pegel annimmt. Gleichzeitig wird auf die Leitung AC ein hohes Signal ausgegeben, das den Schalter 140 durchsteuert. Der Highside-Schalter 115 wird nicht ange­ steuert, dieser sperrt weiterhin. Diese Ansteuerung der Schaltmittel bewirkt, daß vom Kondensator 145 über den Boosterschalter 140, den entsprechenden Verbraucher, den dem Verbraucher zugeordneten Lowside-Schalter und das Strommeß­ mittel 125 ein Strom fließt. In dieser Phase steigt der Strom I bedingt durch die hohe Spannung am Verbraucher sehr schnell an. Die Phase 1 endet, wenn die am Kondensator 145 anliegende Spannung einen bestimmten Wert U2 unterschreitet.

In der zweiten Phase, die als Anzugsstromregelung bezeichnet wird, wird der Einschaltstrom von dem Highside-Schalter 115 übernommen und der Booster inaktiviert. In der zweiten Phase wird das Ansteuersignal für den Boosterschalter 140 zurück­ genommen, so daß der Schalter 140 sperrt. Die Ansteuersigna­ le AH und AL für den Highside-Schalter 115 und dem Verbrau­ cher zugeordneten Lowside-Schalter werden auf hohen Pegel gesetzt, damit diese Schalter den Stromfluß freigeben. Somit fließt ein Strom von der Spannungsversorgung 105 über die Diode 110, den Highside-Schalter 115, den Verbraucher, den entsprechenden Lowside-Schalter, den Strommeßwiderstand 125 zurück zur Spannungsquelle 105. Durch Antakten des High- Side-Schalters kann der Strom, der mittels des Strommeß­ widerstandes 125 erfaßt wird, auf einen vorgebbaren Wert für den Anzugsstrom IA geregelt werden. Das heißt, bei Erreichen des Sollstroms IA für den Anzugsstrom wird der Highside-Schalter 115 so angesteuert, daß er sperrt. Bei Un­ terschreiten einer weiteren Schwelle wird er wieder freige­ geben.

Bei gesperrten Highside-Schalter 115 wirkt ein Freilauf­ kreis. Der Strom fließt vom Verbraucher durch den Lowside-Schalter, den Widerstand 125 und die Freilaufdiode 150.

Die zweite Phase endet, wenn von der Steuereinheit 160 das Ende der Anzugsphase erkannt wird. Dies kann z. B. der Fall sein, wenn eine Schaltzeitpunkterkennung erkennt, daß der Magnetventilanker seine neue Endlage erreicht hat. Erkennt die Schaltzeitpunkterkennung nicht innerhalb einer vorgege­ ben Zeit, daß der Magnetventilanker seine neue Endlage er­ reicht hat, so wird auf Fehler erkannt.

In der dritten Phase, die auch als erste Schnellöschung be­ zeichnet wird, wird das Ansteuersignal für den entsprechen­ den Lowside-Schalter zurückgenommen. Dies bewirkt, daß ein Strom von dem jeweiligen Verbraucher durch die dem Verbrau­ cher zugeordnete Diode 130 bis 133 in den Kondensator 145 fließt und die im Verbraucher gespeicherte Energie in den Kondensator 145 umgeladen wird. Der Highside-Schalter 115 wird dabei in der dargestellten Ausführungsform so angesteu­ ert, daß er geschlossen bleibt. In dieser Phase sinkt der Strom vom Anzugsstrom IA auf den Haltestrom IH ab. Gleich­ zeitig steigt die Spannung, die am Kondensator 145 anliegt, auf einen Wert U3, der aber deutlich unter dem Wert U1 liegt. Die dritte Phase ist beendet, wenn der Sollwert IH für den Haltestrom erreicht wird. Die beim Übergang vom An­ zugsstrom IA auf den Haltestrom IH freiwerdende Energie wird in dem Kondensator gespeichert. Besonders vorteilhaft ist hierbei, daß der Übergang vom Anzugsstrom auf den Haltestrom auf Grund der Schnellöschung schnell erfolgt.

An die dritte Phase schließt sich die vierte Phase an, die auch als Haltestromregelung bezeichnet wird. Entsprechend wie in der zweiten Phase bleibt das Ansteuersignal für den Lowside-Schalter auf seinem hohen Niveau, das heißt der dem Verbraucher zugeordnete Lowside-Schalter bleibt geschlossen. Durch Öffnen und Schließen des High-Side-Schalters 115 wird der Strom, der durch den Verbraucher fließt, auf den Soll­ wert für den Haltestrom eingeregelt. Bei gesperrten Highside-Schalter 115 wirkt ein Freilaufkreis. Der Strom fließt vom Verbraucher durch den Lowside-Schalter, den Wi­ derstand 125 und die Freilaufdiode 150. Die Phase 4 ist be­ endet, wenn der Einspritzvorgang abgeschlossen ist.

In der anschließenden fünften Phase, die auch als zweite Schnellöschung und Schnellöschungsüberprüfung bezeichnet wird, wird der entsprechende Lowside-Schalter abgeschaltet und der Highside-Schalter 115 durchgesteuert. In dieser Phase fällt der Strom, der durch den Verbraucher fließt, ebenfalls schnell auf den Wert Null ab. Gleichzeitig steigt die Spannung U, die am Kondensator 145 anliegt, um einen kleineren Wert an, als in der dritten Phase.

In der 3 und 5 Phase geht der Sollwert für den Strom I von einem hohen auf einen niederen Wert über. In diesen Phasen wird jeweils der dem Verbraucher zugeordnete Low-Sideschalter derart angesteuert, daß er den Stromfluß sperrt. Die frei werdende Energie wird dabei in den Konden­ sator 145, 146 umgeladen. In diesen Phasen erfolgt eine Schnellöschung. Dies bewirkt, daß der Strom rasch seinen neuen Sollwert erreicht.

In den Phasen zwei und vier erfolgt eine Stromregelung durch Antakten des High-Side-Schalters. Bei gesperrtem Highside-Schalter ist die Freilaufdiode 150 aktiv. In diesen Phasen fällt der Strom langsam ab. Dies führt zu einer ge­ ringeren Schaltfrequenz.

In der sechsten Phase, ist die Endstufe inaktiv, das heißt, es erfolgt keine Kraftstoffzumessung. Dies bedeutet, das An­ steuersignal AC für den Booster-Schalter 140, das Ansteuer­ signal AH für den Highside-Schalter und das Ansteuersignal AL für die Lowside-Schalter nehmen alle niedriges Niveau an und alle Schalter sperren. Der Strom, der durch den Verbrau­ cher fließt, bleibt auf 0 und die Spannung am Kondensator 145 bleibt auf ihrem Wert.

In der siebten Phase nach der Ansteuerung, die auch als Nachtaktung bezeichnet wird, wird der Highside-Schalter 115 durch das Ansteuersignal AH wieder in seinen leitenden Zu­ stand gebracht. Durch Schließen eines Lowside-Schalters wird ein Stromfluß in einem der Verbraucher initialisiert. Der Strom fließt beispielsweise über die Diode 110, den Schalter 115, den Verbraucher 100, das Schaltmittel 120 und das Strommeßmittel 125 zurück in die Spannungsquelle. Bei Errei­ chen eines Sollwertes für den Strom, der so gewählt ist, daß das Magnetventil noch nicht reagiert, wird der Lowside-Schalter so angesteuert, daß er öffnet. Dies bewirkt wiederum eine Schnellöschung für den Strompfad bestehend aus dem Verbraucher, einem der Dioden 130 bis 133 und dem Kon­ densator 145. Dadurch steigt die am Kondensator 145 anlie­ gende Spannung an. Sobald der Strom seinen Nullwert wieder erreicht, wird der Lowside-Schalter 120 wieder aktiviert. Dieser Vorgang wird solange wiederholt, bis die Spannung am Kondensator 145 schrittweise wieder den Wert U1 erreicht.

Anschließend erfolgt die Phase 8, in der alle Ansteuersigna­ le zurückgenommen und alle Schalter in ihrem gesperrten Zu­ stand gebracht werden. Diese Phase entspricht der Phase 0.

Ist vorgesehen, daß pro Zumeßzyklus jeder Zylinder nur ein Einspritzintervall aufweist, so treten bei einer Einrichtung gemäß Fig. 1 keine Schwierigkeiten auf. Ist dagegen vorge­ sehen, daß eine Voreinspritzung vor der eigentlichen Haupt­ einspritzung bzw. eine Nacheinspritzung nach der eigentli­ chen Haupteinspritzung erfolgt, so kann der Fall eintreten, daß die Magnetventile zweier Zylinder gleichzeitig anzusteu­ ern sind. Insbesondere die Haupteinspritzung und die Vor­ einspritzung des nachfolgenden Zylinders bzw. die Nachein­ spritzung und die Voreinspritzung des nachfolgenden Zylin­ ders können sich zeitlich überlappen. Dies führt bei einer Schaltungsanordnung gemäß Fig. 1 dazu, daß über die Lowside-Schalter zwei Verbraucher ausgewählt werden, mittels des High-Side-Schalters 115 aber nur eine gemeinsame Stromregelung möglich ist. Mit dieser Anordnung können zwei Ventile nicht gleichzeitig unterschiedlich angesteuert werden. So ist es beispielsweise nicht möglich, bei einem Magnetventil den Strom auf den Haltestrom und beim anderen Magnetventil auf den Anzugsstrom zu regeln. Ferner muß der Kondensator 145 werden, bevor das nächste Ventil angesteuert werden kann. Wenn die Ausschaltpunkte und die Einschaltpunkt zweier Ventile sehr kurz aufeinander folgen, ist es nicht möglich den Kondensator 145 zu laden.

Eine solche Ansteuerung, bei dem zwei Magnetventile gleich­ zeitig unterschiedlich bestromt werden bzw. daß der Konden­ sator 145 geladen wird, ist dagegen mit einer Einrichtung gemäß Fig. 2 möglich. Bei dieser Anordnung werden die Ver­ braucher in zwei Gruppen aufgeteilt. Jeder Gruppe von Ver­ brauchern ist ein Highside-Schalter 115, 116, ein Booster-Schalter 140, 141, ein Meßwiderstand 125, 126 und ein Kondensator 145, 146 zugeordnet. Jeweils eine Gruppe von Verbrauchern kann mittels des jeweiligen Highside-Schalter 115 bzw. 116 ausgewählt werden. Erfindungsgemäß ist vorgese­ hen, daß jeweils die Verbraucher unterschiedlichen Gruppen zugeordnet werden, die den Zylindern zugeordnet sind, in die nacheinander Kraftstoff zugemessen wird.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung wurde am Beispiel einer Brennkraftmaschine mit vier Zylindern dargestellt. Die Vor­ gehensweise ist auch auf Brennkraftmaschinen mit anderer Zylinderzahl übertragbar. Hierzu ist eine entsprechende An­ zahl von Verbrauchern, Schaltmitteln und weiteren Elementen vorzusehen. Auch kann vorgesehen sein, daß die Verbraucher in eine größere Anzahl von Gruppen aufgeteilt wird. Dies ist insbesondere bei höheren Zylinderzahlen sinnvoll.

Bei der bisher beschriebenen Ausführungsform erfolgt nach der Stromregelphase ein Übergang von einem hohen Stromniveau auf niedrigeres Stromniveau, wobei ein Teil der gespeicherten elektrischen Energie benützt wird, um den Kondensator teilweise aufzuladen. Ein weitere Aufladung des Kondensators erfolgt am Ansteuerende bei der Schnellöschung des Laststroms. Reicht danach die Ladung des Kondensators für ein erneutes Einschalten noch nicht aus, wird durch periodisches Ein- und Ausschalten des Laststroms (Nachtakten) zwischen zwei Einspritzvorgängen und Speicherung der elektrischen Energie eine weitere Spannungserhöhung erreicht.

Hohe Motordrehzahlen bedingen kürzer werdende Zeitspannen, die zur Spannungshochsetzung mittels Nachtaktung genutzt werden können. Bei hohen Drehzahlen ist die Hochsetzung in der Zeit zwischen zwei Einspritzungen nicht möglich, so daß der Kondensator nicht auf die erforderliche Spannung aufgeladen werden kann. Erfindungsgemäß wird daher bei einer weiteren Ausführungsform vorgeschlagen, daß die Spannungshochsetzung bereits während der Stromregelung durchgeführt wird und der Kondensator während der Ansteuerung wieder vollständig aufgeladen wird. Dadurch kann das Nachtakten in der Ansteuerlücke entfallen. Desweiteren wird das Risiko verringert, daß es zu einer unerwünschten Einspritzung kommt, da der Verbraucher zwischen den zwei Einspritzvorgängen nicht bestromt wird.

In Fig. 4 sind entsprechend wie in Fig. 3 die Ansteuersignale AC für den Booster-Transistor 41, in Fig. 4b das Ansteuersignal AH für den High-Side-Schalter, in Fig. 4c das Ansteuersignal AL eines Low-Side-Schalters, in Fig. 4d ein Steuersignal AS das den Ladezustand des Kondensators berücksichtigt, in Fig. 4e der durch den Verbraucher fließende Strom I und in Fig. 4f die an Kondensator abfallende Spannung U über der Zeit aufgetragen.

Entsprechend wie bei dem Ansteuerverfahren gemäß Fig. 3 werden verschiedene Phasen unterschieden. In einer Phase 0, die vor der Ansteuerung des Verbrauchers liegt, ist die Endstufe abgeschaltet. Die Ansteuersignale AC, AH, AL und das Signal AS befinden sich auf niederem Potential. Dies bedeutet, daß der High-Side-Schalter, 115 die Low-Side-Schalter 120-123 und der Boosterschalter 140 den Stromfluß sperren. Durch die Verbraucher fließt kein Strom. Der Kondensator 145 ist auf seine maximale Spannung U10 aufgeladen. Diese nimmt einen Wert von ca. 80 Volt an, wohingegen die Spannungsversorgung Werte von ca. 12 Volt annimmt.

Die erste Phase zu Beginn der Ansteuerung entspricht der ersten Phase der Vorgehensweise gemäß Fig. 3. Während der Phase 1 steigt das Signal AS auf seinen hohen Pegel an. Dies zeigt an, daß die am Kondensator abfallende Spannung kleiner als ein vorgegebener Schwellwert US ist.

In der 2. Phase, die auch als Anzugstromregelung bezeichnet werden kann, wird der Einschaltstrom vom High-Side-Schalter 115 übernommen und der Booster inaktiviert. Dies bedeutet, daß in der 2. Phase das Ansteuersignal AT für den Booster-Schalter 140 zurückgenommen wird, so daß der Schalter 140 sperrt. Die Ansteuersignale AH und AL für den High-Side-Schalter 115 und dem Verbraucher zugeordneten Low-Side-Schalter nehmen einen hohen Pegel an, damit diese Schalter den Stromfluß freigeben. Somit fließt ein Strom von der Spannungsversorgung 105 über die Diode 110, den High-Side-Schalter 115, den Verbraucher, den entsprechenden Low-Side-Schalter, den Strommeßwiderstand 125 zurück zur Spannungsquelle 105.

Im Unterschied zur Phase 2 gemäß Fig. 3 wird durch Antakten des Lowside-Schalters der Strom, der mittels des Strommeßwiderstandes 125 erfaßt wird, auf einen vorgebbaren Wert für den Anzugstrom IA geregelt. Das heißt bei Erreichen des Sollstromes IA für den Anzugstrom wir der Low-Side-Schalter 120 bis 125 so angesteuert, daß er sperrt. Bei unterschreiten einer weiteren Schwelle wird er wieder freigegeben. Dies hat zur Folge, daß bei geöffnetem Low-Side-Schalter 120 bis 125 ein Strom vom jeweiligen Verbraucher durch die dem Verbraucher zugeordnete Diode 130 bis 133 in den Kondensator 145 fließt und die im Verbraucher gespeicherte Energie in den Kondensator 145 umgeladen wird. Gleichzeitig steigt die Spannung U, die am Kondensator 145 anliegt, an.

Die zweite Phase endet, wenn die Steuereinheit 160 das Ende der Anzugsphase erkennt. Dies kann z. B. der Fall sein, wenn eine Schaltzeitpunkterkennung erkennt, daß der Magnetventilanker seine neue Endlage erreicht hat.

In der dritten Phase, die auch als erste Schnellöschung bezeichnet wir, wird entsprechend der dritten Phase gemäß der ersten Ausführungsform das Ansteuersignal für den entsprechenden Low-Side-Schalter zurückgenommen. Dies bewirkt, daß ein Strom von dem jeweiligen Verbraucher durch die dem Verbraucher zugeordnete Diode 130-133 in den Kondensator 145 fließt. Die im Verbraucher gespeicherte Energie wird dabei in den Kondensator 145 umgeladen. In dieser Phase sinkt der Strom vom Anzugstrom IA auf den Haltestrom IH ab. Gleichzeitig steigt die Spannung U, die am Kondensator 145 anliegt an. Die dritte Phase ist beendet, wenn der Sollwert für den Haltestrom erreicht wird. Die beim Übergang vom Anzugstrom auf den Haltestrom frei werdende Energie wird im Kondensator gespeichert.

An die dritte Phase schließt sich die vierte Phase an, die auch als Haltestromregelung bezeichnet wird. Entsprechend wie in der zweiten Phase bleibt das Ansteuersignal für den High-Side-Schalter auf seinem hohe Niveau, d. h. der High-Side-Schalter bleibt geschlossen. Beim Öffnen und Schließen des Low-Side-Schalters wird der Strom, der durch den Verbraucher fließt auf den Sollwert für den Haltestrom eingeregelt. Bei gesperrtem Lowside-Schalter fließt der Strom vom jeweiligen Verbraucher durch die dem Verbraucher zugeordnete Diode 130-133 in den Kondensator 145. Dadurch wird die im Verbraucher gespeicherte Energie in den Kondensator umgeladen.

Sobald die am Kondensator abfallende Spannung U einen vorgegebenen Schwellwert US erreicht hat, wechselt das Signal AS auf niederes Potential ab. Damit ist der erste Teil 4a der vierten Phase beendet. Ab diesem Zeitpunkt erfolgt die Stromregelung nicht mehr mittels des Low-Side-Schalters sondern mittels des High-Side-Schalters. Das bedeutet, der Lowside- Schalter ist ständig in seiner leitenden Position und der High-Side-Schalter wechselt zwischen seiner gesperrten und seiner geöffneten Stellung. Bei gesperrtem Highside-Schalter 115 wirkt ein Freilaufkreis. Der Strom fließt vom Verbraucher durch den Lowside-Schalter, den Widerstand 125 und die Freilaufdiode 150. Die vierte Phase ist beendet, wenn der Einspritzvorgang abgeschlossen ist.

Die sich anschließende fünfte Phase entspricht der fünften Phase der Vorgehensweise gemäß Fig. 3. Die Phasen sechs und sieben, gemäß Fig. 3 sind bei dieser Art der Ansteuerung nicht erforderlich.

Solange das Signal AS auf seinem hohen Pegel liegt, d. h. die Spannung am Kondensator den vorgegebenen Sollwert US noch nicht erreicht hat, arbeitet die Endstufenanordnung als stromregelnder Hochsetzsteller. In diesem Betriebszustand wird der High-Side- Schalter dauernd durchgeschaltet. Die Stromregelung erfolgt durch den dem einzelnen Verbraucher zugeordneten Lowside- Schalter. Der zur Stromregelung periodisch ein- und ausgeschaltet wird.

Hat die am Kondensator 145 abfallende Spannung U einen vorgegebenen Wert US erreicht, wird in einem anderen Betriebsmodus umgeschaltet. In diesem Betriebsmodus erfolgt keine weitere Aufladung des Kondensators. Die Stromregelung erfolgt entsprechend wie in dem Ausführungsbeispiel bei Fig. 3 mittels des High-Side-Schalters.

Der Schwellwert US für die Kondensatorspannung wird vorzugsweise so gewählt, daß die Spannung zum Ende der Phase 4a zusammen mit dem Spannungsanstieg in der fünften Phase einen Spannungswert ergibt, der zum schnellen Einschalten erforderlich ist. In der Phase 4a arbeitet die Schaltungsanordnung als Hochsetzsteller. Die Stromregelung erfolgt in der Phase 4b mittels des High-Side- Schalters.

Claims (9)

1. Vorrichtung zur Ansteuerung wenigstens eines elektroma­ gnetischen Verbrauchers, insbesondere eines Magnetventils zur Steuerung der Kraftstoffzumessung in eine Brennkraftma­ schine, mit einem ersten Schaltmittel (115, 116), das zwi­ schen einem ersten Anschluß einer Versorgungsspannung und einem ersten Anschluß wenigstens eines Verbrauchers (100, 101, 102, 103) angeordnet ist, mit zweiten Schaltmitteln (120, 121, 122, 123), die zwischen einem zweiten Anschluß eines zugeordneten Verbrauchers (100, 101, 102, 103) und dem zweiten Anschluß der Spannungsversorgung angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, die die Schaltmittel derart ansteuern, daß wenigstens die beim Übergang von einem Anzugstromwert (IA) auf einen Haltestromwert (IH) freiwerdende Energie in einem Speichermittel (145, 146) speicherbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einer ersten Phase der Ansteuerung der erste Anschluß des Verbrauchers mittels eines dritten Schaltmittels (140,141) mit dem Speichermittel (145, 146) verbindbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die beim Öffnen des zweiten Schaltmittels freiwer­ dende Energie in dem Speichermittel speicherbar ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die beim Übergang von dem Haltestromwert (IA) auf den Wert Null freiwerdende Energie in dem Speichermittel (145) speicherbar ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß in einer Phase, in der der Strom auf einen Sollwert regelbar ist, ein Freilauf wirksam ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Phase, in der der Strom auf einen Sollwert regelbar ist, die freiwerdende Energie in dem Speichermittel (145) speicherbar ist.

7. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Schaltmittel in einer Phase im Anschluß an die Ansteuerung kurzzeitig derart angesteuert werden, daß der Verbraucher nicht reagiert und daß die beim Öffnen des zweiten Schaltmittels freiwerdende Energie in dem Speichermittel speicherbar ist.

8. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Speichermittel parallel zu den zwei­ ten Schaltmitteln geschaltet ist.

9. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbraucher in wenigstens zwei Grup­ pen aufteilbar sind, denen jeweils ein erstes Schaltmittel (115, 116), ein drittes Schaltmittel (140, 141) und/oder ein Speichermittel (145, 146) zugeordnet ist.