DE19632425A1 - Control method for electromagnetic switch elements esp. cut- off valves in fuel injection devices for IC engines - Google Patents

Control method for electromagnetic switch elements esp. cut- off valves in fuel injection devices for IC engines

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DE19632425A1
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Abstract

The method involves conveying a control pulse to the switch elements which has a high control current during the control or drive time and a lower, average holding current during the following holding time. The control pulse is generated by outputting a digital control signal. The signal comprises a fixed signal component (11) of a length Tf during the control time (Ta) and a following pulse width modulated signal component (12) during the holding time. The length of the latter component (12) is the sum of the period of pulse parts (13) and the period of pause parts (14) between the pulse parts (13). The control device for performing the method has a switch arrangement for generating and outputting the control signal via the controllable switch element (25) to the cut off valve (5). the device has a computer unit (21), a memory (22), a time base (23), a pulse shaper (24) and a current supply (26).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ansteuern von elek­ tromagnetischen Schaltelementen, inbesondere für Absperrventile in Einspritzvorrichtungen für Flüssigkeiten, sowie eine Vor­ richtung zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a method for controlling elec tromagnetic switching elements, especially for shut-off valves in liquid injectors, as well as a pre direction to carry out the procedure.

Einspritzvorrichtungen für Flüssigkeiten finden beispielsweise Verwendung bei Brennkraftmaschinen zum Einspritzen des Kraft­ stoffes, in Lötanlagen zum Auftragen von Flußmitteln und in Farbspritzeinrichtungen zum Zerstäuben der Farben und Lösemit­ tel. Sie arbeiten grundsätzlich nach folgendem Prinzip:
Aus einem Flüssigkeitsbehälter wird mittels einer Vordruckpum­ pe die Flüssigkeit mit einem bestimmten Druck in eine Flüssig­ keitsleitung gepumpt. In dieser Flüssigkeitsleitung ist ein Druckregler angeordnet, welcher für konstante Druckverhältnisse im System sorgt. Am Ende der Flüssigkeitsleitung befindet sich ein elektromagnetisch betätigtes Absperrventil. Durch dieses fließt im geöffneten Zustand die durch die Vordruckpumpe be­ schleunigte Flüssigkeit durch eine Rücklaufleitung zurück zum Flüssigkeitsbehälter. Bei schlagartigem Schließen des Absperr­ ventils wird die kinetische Energie der in der Flüssigkeits­ leitung fließenden Flüssigkeit in Druckenergie umgewandelt. Der dabei entstehende Druckstoß öffnet die Einspritzdüse, wobei Flüssigkeit entsprechend der Applikation der Einspritzvorrich­ tung in einen Einspritzraum eingespritzt wird.Injectors for liquids are used, for example, in internal combustion engines for injecting the fuel, in soldering systems for applying flux and in paint spraying devices for atomizing the paints and solvents. They basically work according to the following principle:
From a liquid container, the liquid is pumped at a certain pressure into a liquid line by means of a pre-pressure pump. A pressure regulator is arranged in this liquid line, which ensures constant pressure conditions in the system. An electromagnetically operated shut-off valve is located at the end of the liquid line. Through this in the open state, the fluid accelerated by the pre-pressure pump flows through a return line back to the fluid container. If the shut-off valve is suddenly closed, the kinetic energy of the liquid flowing in the liquid line is converted into pressure energy. The resulting pressure surge opens the injection nozzle, with liquid being injected into an injection chamber in accordance with the application of the injection device.

Die Anwendung des geschilderten Einspritzverfahrens ermöglicht etwa 300 Einspitzungen pro Sekunde, macht aber Ansteuerimpulse einer bestimmten Form für das Absperrventil erforderlich. Diese Ansteuerimpulse bestehen aus zwei Teilen, der Ansteuer­ zeit und der Haltezeit. Hohe Einspritzraten erfordern ein schnelles Schalten des Absperrventils. Dieses wird durch ein schnelles Öffnen und ein schlagartiges Schließen erreicht. Für das schnelle Öffnen muß dem Absperrventil ein maximaler Ansteuerstrom zur Verfügung gestellt werden. Deshalb erhält das Absperrventil im Anzugsmoment und während der Ansteuerzeit des Ansteuerimpulses zunächst den vollen zur Verfügung stehenden Strom. Die Ansteuerzeit ist so bemessen, daß nach ihrem Ablauf das Absperrventil gerade geöffnet hat. Nach dem Öffnen wird der Strom durch das Absperrventil reduziert, um die zugeführte Energie auf einen Wert einzustellen, bei dem das Absperrventil gerade noch im geöffneten Zustand verbleibt.The use of the injection process described enables about 300 injections per second, but makes driving impulses a certain shape required for the shut-off valve. These control pulses consist of two parts, the control time and hold time. High injection rates require one fast switching of the shut-off valve. This is confirmed by a quick opening and sudden closing achieved. The shut-off valve must have a maximum for quick opening  Control current can be made available. That's why that gets Shut-off valve in the tightening torque and during the activation time of the Control pulse initially the full available Electricity. The activation time is such that after its expiration the shut-off valve has just opened. After opening the Flow through the shut-off valve is reduced to the supplied Set energy to a value at which the shut-off valve just remains in the open state.

Der durch das Absperrventil fließende Strom wird während der Haltezeit des Ansteuerimpulses auf den Haltestrom reduziert.The current flowing through the shut-off valve is during the Holding time of the control pulse reduced to the holding current.

Ein Verfahren zum Ansteuern eines elektromagnetischen Ab­ sperrventils und eine Vorrichtung zum Einspritzen von Kraft­ stoff für Brennkraftmaschinen ist aus der internationalen Anmeldung WO 92/14925 A2 bekannt. Die darin beschriebene Schal­ tungsanordnung zur Erzeugung des vorstehend erläuterten An­ steuerimpulses enthält ein Schaltelement zum Schalten des Stromes für das Absperrventil, einen Stromfühler, Einstellele­ mente für die maximalen Werte für den Ansteuerstrom und den Haltestrom, einen Komperator zum Vergleichen des momentanen Stromes durch das Absperrventil mit den eingestellten Werten für den Ansteuerstrom und den Haltestrom und einen Umschalter zwischen den Maximalwerten für den Ansteuerstrom und den Haltestrom.A method of driving an electromagnetic Ab shut-off valve and a device for injecting force material for internal combustion engines is from the international Application WO 92/14925 A2 known. The scarf described in it arrangement for generating the above-mentioned An control pulse contains a switching element for switching the Electricity for the shut-off valve, a current sensor, setting element elements for the maximum values for the control current and the Holding current, a comparator for comparing the current Current through the shut-off valve with the set values for the control current and the holding current and a changeover switch between the maximum values for the control current and the Holding current.

Die Funktionsweise dieser Schaltungsanordnung ist folgende:
Mit Beginn der Ansteuerung wird das Absperrventil mit dem vollen Strom beaufschlagt. Der gleiche Strom fließt auch durch den Stromfühler, welcher eine dem Strom proportionale Spannung bereitstellt. Diese Spannung vergleicht der Komperator mit dem fest eingestellten Wert für den Ansteuerstrom. Übersteigt der momentane Strom durch das Absperrventil den Ansteuerstrom, so wird der Strom durch das Absperrventil abgeschaltet und gleichzeitig der maximale Wert für den Strom auf den Halte­ strom umgeschaltet. Durch das Abschalten des Stromes wird die Komperatorschwelle wieder unterschritten und der Strom durch das Absperrventil wieder zugeschaltet. Dieser steigt bis zum fest eingestellten Haltestrom an und wird dann wieder abge­ schaltet. Nach Unterschreiten der Komperatorschwelle wird der Strom wieder zugeschaltet, steigt bis zum Erreichen des Hal­ testromes, schaltet wiederum ab. Dieser Prozeß wiederholt sich bis zum Ende der Ansteuerung des Absperrventils.The functioning of this circuit arrangement is as follows:
When the control starts, the shut-off valve is acted on with the full current. The same current also flows through the current sensor, which provides a voltage proportional to the current. The comparator compares this voltage with the fixed value for the control current. If the instantaneous current through the shut-off valve exceeds the control current, the current through the shut-off valve is switched off and at the same time the maximum value for the current is switched to the holding current. When the current is switched off, the value falls below the comparator threshold and the current through the shut-off valve is switched on again. This increases up to the fixed holding current and is then switched off again. After falling below the comparator threshold, the current is switched on again, increases until the stop current is reached, and switches off again. This process is repeated until the shut-off valve is activated.

Die angegebene Lösung ist mit Nachteilen behaftet.The specified solution has disadvantages.

Der Ansteuerstrom und der Haltestrom werden durch die Schal­ tungsanordnung selbst festgelegt und können nur schwer verän­ dert und den konkreten, gegebenenfalls wechselnden Bedingungen des Einspritzvorganges angepaßt werden.The control current and the holding current are through the scarf arrangement itself and are difficult to change changes and the specific, possibly changing conditions the injection process can be adjusted.

Außerdem verbraucht der in der Schaltungsanordnung verwendete Stromfühler Energie, die für die Ansteuerung des Absperrventils nicht zur Verfügung steht.In addition, the used in the circuit arrangement Current sensor energy used to control the shut-off valve is not available.

Das durch die Erfindung zu lösende Problem besteht im Nachweis eines Verfahrens und einer Vorrichtung zu dessen Durchführung, um einfach und in wirtschaftlicher Weise Ansteuerimpulse er­ zeugen zu können, deren Parameter zur Anpassung an konkrete Einspritzvorrichtungen und an verschiedene Bedingungen des Einspritzvorganges variierbar sind.The problem to be solved by the invention is detection a method and a device for its implementation, in order to drive pulses in a simple and economical manner to be able to witness their parameters to adapt to concrete Injectors and to different conditions of the Injection process are variable.

Das Problem wird gelöst mit dem im Patentanspruch 1 angegebe­ nen Verfahren und der Vorrichtung zum Ansteuern von elektro­ magnetischen Schaltelementen, insbesondere für Absperrventile in Einspritzvorrichtungen für Flüssigkeiten, gemäß Patentan­ spruch 13.The problem is solved with the specified in claim 1 NEN method and the device for driving electro magnetic switching elements, especially for shut-off valves in liquid injectors, according to Patentan Proverb 13

Danach wird der Ansteuerimpuls durch ein leicht herzustellen­ des digitales Signal erzeugt. Die Parameter des Ansteuersignals sind in weiten Grenzen, schnell und an die jeweilige Einspritz­ vorrichtung und die verschiedenen Bedingungen des Einspritz­ vorganges angepaßt variierbar.After that, the drive pulse is easy to manufacture by a of the digital signal. The parameters of the control signal are within wide limits, fast and to the respective injection device and the various conditions of injection the process can be varied.

Durch entsprechende Gestaltung des Ansteuersignals kann die Form des Ansteuerimpulses, insbesondere die Steilheit des Überganges zwischen Ansteuerstrom und Haltestrom, die Größe des Haltestromes und der Verlauf des Haltestromes über die Halte­ zeit, zweckmäßig ausgebildet werden. By appropriate design of the control signal, the Form of the control pulse, in particular the steepness of the Transition between control current and holding current, the size of the Holding current and the course of the holding current over the stop time, be trained appropriately.  

Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens zur zweckmäßigen, an den Anwendungsfall angepaßten Signalerzeu­ gung sind den Patentansprüchen 2 bis 12 entnehmbar.Advantageous embodiments of the method according to the invention for the appropriate, adapted to the application signal generator supply can be found in claims 2 to 12.

Die Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach den Patentansprüchen 14 und 15 erleichtern die Anpassung.The configurations of the device according to the invention Claims 14 and 15 facilitate adaptation.

Nachstehend soll die Erfindung an Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail below using exemplary embodiments are explained.

In der zugehörigen Zeichnung stellen dar:In the accompanying drawing:

Fig. 1 Nach dem Druckstoßprinzip arbeitende, herkömmliche Einspritzvorrichtung für Flüssigkeiten, in schemati­ scher Darstellung, Fig. 1 after the surge principle working, conventional injection device for liquids, in shear schemati representation,

Fig. 2 typischer Ansteuerimpuls für das Absperrventil im Strom-/Zeitdiagramm, Fig. 2 typical drive pulse for the shut-off valve in the current / time diagram,

Fig. 3a digitales Ansteuersignal zur Erzeugung eines An­ steuerimpulses gemäß Fig. 2, Fig. 3a digital drive signal for generating a control pulse to shown in FIG. 2,

Fig. 3b digitales Ansteuersignal zur Erzeugung eines An­ steuerimpulses mit geringerem Haltestrom Ih, FIG. 3b digital drive signal for generating a control pulse to with a smaller holding current Ih,

Fig. 3c digitales Ansteuersignal zur Erzeugung eines An­ steuerimpulses mit höherem Haltestrom Ih, FIG. 3c digital drive signal for generating a control pulse to a higher holding current Ih,

Fig. 3d digitales Ansteuersignal zur Erzeugung eines An­ steuerimpulses mit steilem Übergang zwischen An­ steuerstrom Ia und Haltestrom Ih, Fig. 3d digital drive signal for generating a control current to holding current Ia and the control pulse with a steep transition between at Ih,

Fig. 4 Vorrichtung zum Ansteuern von elektromagnetischen Schaltelementen, in blockbildlicher Darstellung. Fig. 4 device for controlling electromagnetic switching elements, in a block diagram.

Die Erfindung findet beispielsweise in einer in Fig. 1 dargestell­ ten, nach dem Druckstoßprinzip arbeitenden Einspritzvorrichtung Verwendung mit dem Flüssigkeitsbehälter 1, der Vordruckpumpe 2, dem Druckregler 3, der Flüssigkeitsleitung 4, dem Absperrventil 5, der Rücklaufleitung 6, der Einspritzdüse 7 und dem Einspritzraum 8. Die herkömmliche Funktionsweise dieser Einspritzvorrichtung ist bereits beschrieben worden. Fig. 2 zeigt den typischen Ansteuerim­ puls, mit dem das Absperrventil 5 angesteuert wird. Dem Schaltele­ ment 25 nach Fig. 4 wird das Ansteuersignal nach einer der Fig. 3a, Fig. 3b, Fig. 3c oder Fig. 3d zugeführt. Der Ansteuerzeit Ta entspricht der Ansteuerstrom Ia und der Haltezeit Th der Halte­ strom Ih in der bereits eingangs dargestellten Weise.The invention takes place, for example, in an injection device shown in FIG. 1, which operates according to the pressure surge principle, with the liquid container 1 , the admission pressure pump 2 , the pressure regulator 3 , the liquid line 4 , the shut-off valve 5 , the return line 6 , the injection nozzle 7 and the injection chamber 8 . The conventional mode of operation of this injection device has already been described. Fig. 2 shows the typical Ansteuerim pulse with which the shut-off valve 5 is controlled. The scarf wick member 25 of FIG. 4, the drive signal is according to one of the Fig. 3a, Fig. 3b, Fig. 3c or Fig. 3d supplied. The control time Ta corresponds to the control current Ia and the holding time Th to the holding current Ih in the manner already described at the beginning.

Fig. 3a stellt das digitale Signal zur erfindungsgemäßen Herstel­ lung des Ansteuerimpulses gemäß Fig. 2 dar. Das Ansteuersignal besteht aus einem Festsignalanteil 11 für die Ansteuerzeit Ta des Ansteuerimpulses und einem puls-breiten-modulierten Signalanteil 12 für die Haltezeit Th des Ansteuerimpulses. In der Amplitude nimmt das Ansteuersignal nur zwei diskrete Werte an. Der Pegel "Null" entspricht dem Wert "kein Signal" und der Pegel "Eins" dem Wert "Signal zur Ansteuerung des Schaltelementes 25". Durch den Pegel "Eins" des Ansteuersignals wird das Schaltelement 25 in seine Sättigung gesteuert. Der damit fließende Strom wird allein durch die angeschlossene Last, also das Absperrventil 5, bestimmt. Durch Änderung der Dauer Tf des Festsignalanteils 11 kann das Ansteuersignal in einfacher Weise an Absperrventile 5 mit unter­ schiedlichen Eigenschaften angepaßt werden. Da der Strom I durch das Absperrventil 5 sich nicht sprunghaft ändert, sondern sein Verlauf durch die Induktivität und die Belastung des Absperrven­ tils 5 bestimmt wird, wird die Dauer Tf des Festsignalanteils 11 so bemessen, daß der Festsignalanteil 11 mit Anstieg des Stromes I durch das Absperrventil 5 auf den Ansteuerstrom Ia endet. Fig. 3a shows the digital signal for the inventive manufacture of the control pulse shown in FIG. 2. The control signal consists of a fixed signal component 11 for the control time Ta of the control pulse and a pulse-width-modulated signal component 12 for the hold time Th of the control pulse. The drive signal assumes only two discrete values in amplitude. The level "zero" corresponds to the value "no signal" and the level "one" to the value "signal for actuating the switching element 25 ". The switching element 25 is controlled in its saturation by the level "one" of the control signal. The current flowing with it is determined solely by the connected load, that is, the shut-off valve 5 . By changing the duration Tf of the fixed signal portion 11 , the control signal can be adapted in a simple manner to shut-off valves 5 with different properties. Since the current I through the shut-off valve 5 does not change abruptly, but its course is determined by the inductance and the load on the Absperrven valve 5 , the duration Tf of the fixed signal portion 11 is dimensioned such that the fixed signal portion 11 increases with the current I through Shut-off valve 5 to the control current Ia ends.

Der puls-breiten-modulierte Signalanteil 12 des Ansteuersignals besteht aus einzelnen Pulsteilen 13. Der Pulsteil 13 ist von we­ sentlich kürzerer Dauer Tpuls als der Dauer Tf des Festsignal­ anteils 11. Die Dauer Tpause der einzelnen Pausenteile 14 ent­ spricht der Größenordnung der Dauer Tpuls der Pulsteile 13. Während des Pulsteiles 13 des puls-breiten-modulierten Signalan­ teils 12 wird das Schaltelement 25 wiederum in seine Sättigung gesteuert. Dadurch erhält das Absperrventil 5 wieder den vollen Strom. Da aber die Dauer Tpuls des Pulsteiles 13 des puls-breiten- modulierten Signalanteils 12 viel kürzer ist als die Dauer Tf des Festsignalanteils 11, kann der Strom durch das Absperrventil 5 nicht auf den Ansteuerstrom Ia ansteigen.The pulse-width-modulated signal component 12 of the control signal consists of individual pulse parts 13 . The pulse part 13 is of considerably shorter duration Tpuls than the duration Tf of the fixed signal portion 11 . The duration Tpause of the individual break parts 14 corresponds to the order of magnitude of the duration Tpuls of the pulse parts 13 . During the pulse part 13 of the pulse-width modulated Signalan part 12 , the switching element 25 is in turn controlled in its saturation. As a result, the shut-off valve 5 receives full current again. However, since the duration Tpuls of the pulse part 13 of the pulse-width-modulated signal component 12 is much shorter than the duration Tf of the fixed signal component 11 , the current through the shut-off valve 5 cannot increase to the control current Ia.

Während des Pausenteils 14 des puls-breiten-modulierten Signalan­ teils 12 wird das Schaltelement 25 abgeschaltet. Durch das Ab­ sperrventil 5 fließt somit durch das Schaltelement 25 kein Strom mehr. Infolge der Indiktivität des Absperrventils 5 sinkt aber der Strom nicht schlagartig ab. Dadurch und durch die mechanische Trägheit des Absperrventils 5 schließt dieses nicht sofort. Der nachfolgende Pulsteil 13 des puls-breiten-modulierten Signalan­ teil 12 hindert das Absperrventil 5 am Schließen. Durch den stän­ digen Wechsel von Pulsteilen 13 und Pausenteilen 14 des puls- breiten-modulierten Signalanteils 12 stellt sich durch das Ab­ sperrventil 5 als mittlerer Strom der Haltestrom Ih ein. Durch Variation der Dauer Tpuls des Pulsteiles 13 des puls- breiten-modulierten Signalanteils 12 und der Dauer Tpause des Pausenteils 14 des puls-breiten-modulierten Signalanteils 12 wird die Größe des Haltestromes Ih des Ansteuerimpulses eingestellt. Durch Änderung nur eines dieser Parameter des Ansteuersignals kann die Frequenz der Puls-Breiten-Modulation des puls-breiten­ modulierten Signalanteils 12 eingestellt werden.During the pause part 14 of the pulse-width modulated Signalan part 12 , the switching element 25 is switched off. From the shut-off valve 5 thus no more current flows through the switching element 25 . As a result of the indicator of the shutoff valve 5 , the current does not drop suddenly. As a result, and due to the mechanical inertia of the shut-off valve 5 , it does not close immediately. The subsequent pulse part 13 of the pulse-width-modulated Signalan part 12 prevents the shut-off valve 5 from closing. Due to the constant change of pulse parts 13 and pause parts 14 of the pulse-width-modulated signal component 12 , the holding current Ih is established as a mean current by the shut-off valve 5 . The size of the holding current Ih of the control pulse is set by varying the duration Tpuls of the pulse part 13 of the pulse-width-modulated signal portion 12 and the duration Tpause of the pause portion 14 of the pulse-width-modulated signal portion 12 . The frequency of the pulse-width modulation of the pulse-width modulated signal component 12 can be set by changing only one of these parameters of the control signal.

Beispiele sind in den Fig. 3b und Fig. 3c dargestellt. Das Signal entsprechend Fig. 3b mit verlängerter Dauer Tpause der Pausenteile 14 entspricht einem Anwendungsfall mit geringerem erforderlichem Haltestrom Ih.Examples are shown in Fig. 3b and Fig. 3c. The signal corresponding to Fig. 3b of extended duration Tpause the break portions 14 corresponding to an application with a smaller the required holding current Ih.

Dabei können die absoluten Parameterwerte beispielsweise betragen:
Dauer Tf des Festsignalanteils 11: 1,0 ms
Dauer Tpuls des Pulsteiles 13: 0,08 ms
Dauer Tpause des Pausenteils 14: 0,3 ms
Dauer Th der Haltezeit des Ansteuerimpulses: 3,0 ms.The absolute parameter values can be, for example:
Duration Tf of the fixed signal component 11 : 1.0 ms
Duration T pulse of the pulse part 13 : 0.08 ms
Duration Tpause of the pause part 14 : 0.3 ms
Duration Th of the hold time of the control pulse: 3.0 ms.

Der in Fig. 3c dargestellte Anwendungsfall entspricht dagegen der Forderung nach einem höheren Haltestrom Ih. Das Ansteuersignal ist charakterisiert durch verlängerte Dauer Tpuls der Pulsteile 13 und eine Verkürzung der Dauer Tpause der Pausenteile 14. Die vom Anwendungsfall nach Fig. 3b abweichenden Parameterwerte betragen beispielsweise:
Dauer Tpuls des Pulsteiles 13: 0,15 ms
Dauer Tpause des Pausenteils 14: 0,25 ms.The application shown in Fig. 3c, however, corresponds to the demand for a higher holding current Ih. The control signal is characterized by an extended duration Tpuls of the pulse parts 13 and a shortening of the duration Tpause of the pause parts 14 . The parameter values deviating from the application according to FIG. 3b are, for example:
Duration T pulse of the pulse part 13 : 0.15 ms
Duration Tpause of the pause part 14 : 0.25 ms.

Die Ansteuersignale nach den Fig. 3a, Fig. 3b und Fig. 3c entsprechen einem flachen Übergang zwischen dem Ansteuerstrom Ia und dem Haltestrom Ih eines Ansteuerimpulses, wie er in Fig. 2 gezeigt ist. In Fig. 3d ist dagegen ein Ansteuersignal dargestellt, welches zur Herstellung eines Ansteuerimpulses mit steilerem Übergang zwi­ schen Ansteuerstrom Ia und Haltestrom Ih dient. Dazu ist die erste auf die Dauer Tf des Festsignalanteils 11 folgende Pause größer gehalten als die Dauer Tpause nach den Pulsteilen 13.The drive signals of Figs. 3a, Fig. 3b and Fig. 3c correspond to a shallow junction between the drive current Ia and the holding current Ih of a drive pulse, as shown in Fig. 2. In FIG. 3d, on the other hand, a control signal is shown, which is used to produce a control pulse with a steeper transition between the control current Ia and the holding current Ih. For this purpose, the first pause following the duration Tf of the fixed signal component 11 is kept longer than the duration Tpause after the pulse parts 13 .

Durch Veränderung und Neubestimmung, beispielsweise erforderlich infolge sich ändernder Betriebsbedingungen, jedes einzelnen Pau­ senteils 14 und/oder Pulsteils 13 des puls-breiten-modulierten Signalanteils 12 ist es nicht allein möglich die Steilheit des Überganges zwischen dem Ansteuerstrom Ia und dem Haltestrom Ih zu variieren, sondern auch den Haltestrom Ih des Ansteuerimpulses über die Haltezeit des puls-breiten-modulierten Signalteils 12 zu ändern und damit den jeweiligen Erfordernissen anzupassen. Eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Ansteuersignals entsprechend der Erfindung ist in Fig. 4 gezeigt.By changing and redetermining, for example as a result of changing operating conditions, each individual pulse part 14 and / or pulse part 13 of the pulse-width-modulated signal component 12 , it is not only possible to vary the steepness of the transition between the drive current Ia and the holding current Ih, but also to change the holding current Ih of the control pulse over the holding time of the pulse-width-modulated signal part 12 and thus to adapt it to the respective requirements. A device for generating a drive signal according to the invention is shown in FIG. 4.

Die dargestellte Schaltungsanordnung zur Ansteuerung des Absperr­ ventils 5 enthält in seiner Grundfiguration die Recheneinheit 21, den Speicher 22, die Einheit zur Erzeugung der Zeitbasis 23, den Impulsformer 24, das steuerbare Schaltelement 25 und die Stromver­ sorgungseinheit 26. Als vorteilhafte Ausgestaltungen können ferner vorhanden sein die Eingabeeinheit 27 und Sensoren mit der Auswer­ teeinheit 28.The circuit arrangement shown for controlling the shut-off valve 5 contains in its basic configuration the computing unit 21 , the memory 22 , the unit for generating the time base 23 , the pulse shaper 24 , the controllable switching element 25 and the power supply unit 26 . The input unit 27 and sensors with the evaluation unit 28 can also be present as advantageous configurations.

Die Wirkungsweise ist wie nachfolgend beschrieben:
Das Ansteuersignal wird im Zusammenwirken der Recheneinheit 21 mit dem Speicher 22 und der Zeitbasis 23 generiert. Der Impulsfor­ mer 24 transformiert das von der Recheneinheit 21 generierte Ansteuersignal auf die Pegelwerte "Null" und "Eins" zur Ansteue­ rung des steuerbaren Schaltelementes 25. Dieses schaltet den von der Stromversorgungseinheit 26 bereitgestellten Strom zu dem als Magnetventil ausgebildeten Absperrventil 5 durch. Die Zeitbasis 23 stellt ein Zeitsignal bereit, welches die Grundlage für alle Zeitvorgänge bei der Generierung des Ansteuersignals bildet, das heißt, für die Dauer Tf des Festsignalanteils 11, für die Dauer Tpuls der Pulsteile 13 und für die Dauer Tpause der Pausenteile 14 des puls-breiten-modulierten Signalanteils 12.The mode of operation is as follows:
The control signal is generated in cooperation with the computing unit 21 with the memory 22 and the time base 23 . The Impulsfor mer 24 transforms the control signal generated by the computing unit 21 to the level values “zero” and “one” for controlling the controllable switching element 25 . This switches the current provided by the power supply unit 26 through to the shut-off valve 5 designed as a solenoid valve. The time base 23 provides a time signal which forms the basis for all time processes in the generation of the control signal, that is to say for the duration Tf of the fixed signal component 11 , for the duration Tpulse of the pulse parts 13 and for the duration Tpause of the pause parts 14 of the pulse wide-modulated signal component 12 .

Die Recheneinheit 21 berechnet in der Grundkonfiguration der Vorrichtung unter Benutzung der im Speicher 22 abgelegten Werte und der von der Zeitbasis 23 bereitgestellten Zeiteinheiten die Dauer Tf des Festsignalanteils 11, die Dauer Tpuls der Pulsteile 13 und die Dauer Tpause der Pausenteile 14 des puls-breiten- modulierten Signalanteils 12, zählt die für die Haltestromzeit Ih notwendige Anzahl von Pulsteilen 13 und Pausenteilen 14 hinzu und setzt aus allen berechneten Signalteildauern das Ansteuersignal zusammen. Im Speicher 22 sind Werte für die Anpassung an verschie­ dene Absperrventile 5 und an unterschiedliche Einspritzvorgänge abgelegt.In the basic configuration of the device, the computing unit 21 calculates the duration Tf of the fixed signal component 11 , the duration Tpulse of the pulse parts 13 and the duration Tpause of the pause parts 14 of the pulse-width using the values stored in the memory 22 and the time units provided by the time base 23 . modulated signal component 12 , adds the number of pulse parts 13 and pause parts 14 required for the holding current time Ih and composes the control signal from all calculated signal part durations. Values for the adaptation to various shut-off valves 5 and to different injection processes are stored in the memory 22 .

Die optionalen Bestandteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Ansteuern von elektromagnetischen Schaltelementen durch Erzeugung des Ansteuersignals für den Ansteuerimpuls dienen zur manuellen Steuerung des Einspritzvorganges, beispielsweise in der Erpro­ bungsphase von Einspritzvorrichtungen oder zur Einstellung der Einspritzvorrichtung gemäß Fig. 1 auf spezielle Betriebsparameter oder zur automatischen Steuerung des Einspritzvorganges in Abhän­ gigkeit von bestimmten Umgebungsbedingungen, wie Luftdruck, Tempe­ ratur, Viskosität der einzuspritzenden Flüssigkeit oder anderen. Über die Eingabeeinheit 27 kann die Berechnung der Dauer Tf des Festsignalanteils 11, der Dauer Tpause der Pausenteile 14 und der Dauer Tpuls der Pulsteile 13 direkt beeinflußt werden und/oder der Recheneinheit 21 können verschiedene Parametergruppen aus dem Speicher 22 für die Berechnung zugewiesen werden.The optional components of the device according to the invention for actuating electromagnetic switching elements by generating the actuation signal for the actuation pulse are used for manual control of the injection process, for example in the test phase of injection devices or for setting the injection device according to FIG. 1 to special operating parameters or for automatic control of the injection process depending on certain environmental conditions, such as air pressure, temperature, viscosity of the liquid to be injected or others. The calculation of the duration Tf of the fixed signal portion 11 , the duration Tpause of the pause parts 14 and the duration Tpulse of the pulse parts 13 can be influenced directly via the input unit 27 and / or the computing unit 21 can be assigned different parameter groups from the memory 22 for the calculation.

Die von den in der Vorrichtung optional enthaltenen Sensoren mit Auswerteeinheit 28 bereitgestellten Signale werden von der Re­ cheneinheit 21 für die Berechnung des Ansteuersignals direkt verarbeitet oder weisen der Recheneinheit 21 Parametergruppen aus dem Speicher 22 zu.The signals provided by the optional contained in the apparatus sensors with evaluation unit 28 are processed by the unit area Re 21 directly for the calculation of the control signal or indicate the arithmetic unit 21 parameter groups from the memory 22 to.

Die Vorrichtung zum Ansteuern von elektromagnetischen Schaltele­ menten kann sowohl als separate Einheit als auch als Bestandteil einer Steuerung für Einspritzvorrichtungen ausgeführt sein.The device for driving electromagnetic Schaltele elements can be used both as a separate unit and as a component a controller for injectors.

BezugszeichenlisteReference list

1 . . . Flüssigkeitsbehälter
2 . . . Vordruckpumpe
3 . . . Druckregler
4 . . . Flüssigkeitsleitung
5 . . . Absperrventil
6 . . . Rücklaufleitung
7 . . . Einspritzdüse
8 . . . Einspritzraum
11 . . . Festsignalanteil
12 . . . puls-breiten-modulierter Signalanteil
13 . . . Pulsteil
14 . . . Pausenteil
21 . . . Recheneinheit
22 . . . Speicher
23 . . . Zeitbasis
24 . . . Impulsformer
25 . . . Schaltelement
26 . . . Stromversorgungseinheit
27 . . . Eingabeeinheit
28 . . . Auswerteeinheit
T . . . Zeit
Ta . . . Ansteuerzeit des Ansteuerimpulses
Th . . . Haltezeit des Ansteuerimpulses
Tf . . . Dauer des Festsignalanteils 11
Tpuls . . . Dauer des Pulsteils 13
Tpause . . . Dauer des Pausenteils 14
I . . . Strom
Ia . . . Ansteuerstrom
Ih . . . Haltestrom 1st . . Liquid container
2nd . . Pre-pressure pump
3rd . . Pressure regulator
4th . . Liquid line
5 . . . Shut-off valve
6 . . . Return line
7 . . . Injector
8 . . . Injection chamber
11 . . . Fixed signal component
12th . . pulse-width-modulated signal component
13 . . . Pulse section
14 . . . Break part
21 . . . Arithmetic unit
22 . . . Storage
23 . . . Time base
24th . . Pulse shaper
25th . . Switching element
26 . . . Power supply unit
27 . . . Input unit
28 . . Evaluation unit
T. . . time
Ta. . . Activation time of the actuation pulse
Th. . . Hold time of the control pulse
Tf. . . Duration of the fixed signal component 11
Tpuls. . . Duration of the pulse part 13
Break. . . Duration of the break part 14
I. . . electricity
Yes. . . Control current
You . . Holding current

Claims (15)

1. Verfahren zum Ansteuern von elektromagnetischen Schaltele­ menten, insbesondere für Absperrventile in Einspritzvorrich­ tungen für Flüssigkeiten, wobei den Schaltelementen ein An­ steuerimpuls vermittelt wird, mit einem hohen Ansteuerstrom während seiner Ansteuerzeit und einem abgesenkten, mittleren Haltestrom während seiner nachfolgenden Haltezeit, dadurch gekennzeichnet, daß der Ansteuerimpuls erzeugt wird durch Abgabe eines digitalen Ansteuersignals, bestehend aus einem vorausgehenden Festsi­ gnalanteil (11) der Länge (Tf) während der Ansteuerzeit (Ta) und einem nachfolgenden puls-breiten-modulierten Signalan­ teil (12) der Länge der Summen der Dauer (Tpuls) von Puls­ teilen (13) und der Dauer (Tpause) von zwischen den Pulstei­ len (13) liegenden Pausenteilen (14) während der Haltezeit (Th).1. A method for controlling electromagnetic Schaltele elements, in particular for shut-off valves in injection devices for liquids, wherein the switching elements a control pulse is conveyed to, with a high drive current during its drive time and a lowered, average holding current during its subsequent holding time, characterized in that the control pulse is generated by emitting a digital control signal, consisting of a preceding signal portion ( 11 ) of the length (Tf) during the control time (Ta) and a subsequent pulse-width-modulated signal portion ( 12 ) of the length of the sum of the duration ( Tpuls) share of the pulse ( 13 ) and the duration (Tpause) between the Pulstei len ( 13 ) pause parts ( 14 ) during the holding time (Th). 2. Verfahren zum Ansteuern von elektromagnetischen Schaltele­ menten nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das digitale Ansteuersignal bezüglich des Festsignalanteils (11) und der Pulsteile (13) des puls-breiten-modulierten Signalanteils (12) in der Amplitude die diskreten Werte der Pegel "Null" oder "Eins" einnimmt.2. A method for controlling electromagnetic Schaltele elements according to claim 1, characterized in that the digital control signal with respect to the fixed signal portion ( 11 ) and the pulse parts ( 13 ) of the pulse-width-modulated signal portion ( 12 ) in amplitude, the discrete values of the levels Takes "zero" or "one". 3. Verfahren zum Ansteuern von elektromagnetischen Schaltele­ menten nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die auf das Erreichen des Ansteuerstromes (Ia) bezogene Dauer (Tf) des Festsignalanteils (11) an die Parameter des Schaltelementes (25) und des Absperrventils (5) angepaßt wird. 3. A method for controlling electromagnetic Schaltele elements according to claim 2, characterized in that the duration (Tf) of the fixed signal portion ( 11 ) to the parameters of the switching element ( 25 ) and the shut-off valve ( 5 ) on reaching the drive current (Ia) is adjusted. 4. Verfahren zum Ansteuern von elektromagnetischen Schaltele­ menten nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauer (Tf) des Festsignalanteils (11) größer ist als die Dauer (Tpuls) jedes einzelnen Pulsteils (13) des puls-brei­ ten-modulierten Signalanteils (12).4. A method for controlling electromagnetic Schaltele elements according to claim 3, characterized in that the duration (Tf) of the fixed signal portion ( 11 ) is greater than the duration (Tpuls) of each individual pulse portion ( 13 ) of the pulse-width modulated signal portion ( 12 ). 5. Verfahren zum Ansteuern von elektromagnetischen Schaltele­ menten nach den Patentansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die auf das Erreichen des Haltestromes (Ih) bezogene Dauer des aus der Aufeinanderfolge der Dauer (Tpuls) aller Puls­ teile (13) und der Dauer (Tpause) aller Pausenteile (14) zusammengesetzten puls-breiten-modulierten Signalanteils (12) an die Parameter des Schaltelementes (25) und des Absperrventils (5) und an die äußeren Bedingungen und die Anforderungen des Einspritzprozesses angepaßt wird.5. A method for controlling electromagnetic Schaltele elements according to claims 1 to 4, characterized in that the duration of the achievement of the holding current (Ih) based on the sequence of the duration (Tpuls) of all pulse parts ( 13 ) and the duration ( Tpause) of all pause parts ( 14 ) of the pulse-width-modulated signal component ( 12 ) is adapted to the parameters of the switching element ( 25 ) and the shut-off valve ( 5 ) and to the external conditions and the requirements of the injection process. 6. Verfahren zum Ansteuern von elektromagnetischen Schaltele­ menten nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Anpassung durch Veränderung der Dauer (Tpuls) aller Pulsteile (13) um einen gleich großen Betrag erfolgt.6. A method for driving electromagnetic Schaltele elements according to claim 5, characterized in that the adaptation by changing the duration (Tpuls) of all pulse parts ( 13 ) is carried out by an equal amount. 7. Verfahren zum Ansteuern von elektromagnetischen Schaltele­ menten nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Anpassung durch Veränderung der Dauer (Tpuls) eines Teils der Pulsteile (13) um einen gleich großen Betrag erfolgt.7. A method for controlling electromagnetic Schaltele elements according to claim 5, characterized in that the adaptation by changing the duration (Tpuls) of part of the pulse parts ( 13 ) is carried out by an equal amount. 8. Verfahren zum Ansteuern von elektromagnetischen Schaltele­ menten nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Anpassung durch Veränderung der Dauer (Tpuls) der Puls­ teile (13) um unterschiedlich große Beträge erfolgt. 8. A method for controlling electromagnetic Schaltele elements according to claim 5, characterized in that the adaptation by changing the duration (Tpuls) of the pulse parts ( 13 ) by different amounts. 9. Verfahren zum Ansteuern von elektromagnetischen Schaltele­ menten nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Anpassung durch Veränderung der Dauer (Tpause) aller Pausenteile (14) um einen gleich großen Betrag erfolgt.9. A method for controlling electromagnetic Schaltele elements according to claim 5, characterized in that the adjustment by changing the duration (Tpause) of all parts of the break ( 14 ) is carried out by an equal amount. 10. Verfahren zum Ansteuern von elektromagnetischen Schaltele­ menten nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Anpassung durch Veränderung der Dauer (Tpause) eines Teils der Pausenteile (14) um einen gleich großen Betrag erfolgt.10. A method for controlling electromagnetic Schaltele elements according to claim 5, characterized in that the adaptation by changing the duration (Tpause) of part of the break parts ( 14 ) is carried out by an equal amount. 11. Verfahren zum Ansteuern von elektromagnetischen Schaltele­ menten nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Anpassung durch Veränderung der Dauer (Tpause) der Pausenteile (14) um unterschiedlich große Beträge erfolgt.11. A method for controlling electromagnetic Schaltele elements according to claim 5, characterized in that the adaptation by changing the duration (Tpause) of the break parts ( 14 ) is carried out by different amounts. 12. Verfahren zum Ansteuern von elektromagnetischen Schaltele­ menten nach Patentanspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Anpassung durch Veränderung der Dauer (Tpause) des auf den Festsignalanteil (11) folgenden Pausenteils (14) er­ folgt.12. A method for driving electromagnetic Schaltele elements according to claim 11, characterized in that the adaptation by changing the duration (Tpause) of the fixed signal portion ( 11 ) following pause part ( 14 ) it follows. 13. Vorrichtung zum Ansteuern von elektromagnetischen Schaltele­ menten, insbesondere für Absperrventile in Einspritzvorrich­ tungen für Flüssigkeiten, zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Patentansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß sie besteht aus einer Schaltungsanordnung zur Erzeugung und Abgabe des Ansteuersignals über das steuerbare Schaltelement (25) an das Absperrventil (5), mit einer Recheneinheit (21), einem Speicher (22), einer Zeitbasis (23), einem Impulsformer (24) und einer Stromversorgungseinheit (26). 13. A device for controlling electromagnetic Schaltele elements, in particular for shut-off valves in Ein injection devices for liquids, for carrying out the method according to one or more of claims 1 to 12, characterized in that it consists of a circuit arrangement for generating and delivering the control signal via the Controllable switching element ( 25 ) to the shut-off valve ( 5 ), with a computing unit ( 21 ), a memory ( 22 ), a time base ( 23 ), a pulse shaper ( 24 ) and a power supply unit ( 26 ). 14. Vorrichtung zum Ansteuern von elektromagnetischen Schaltele­ menten nach Patentanspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Eingabeeinheit (27) besitzt.14. Device for driving electromagnetic Schaltele elements according to claim 14, characterized in that it has an input unit ( 27 ). 15. Vorrichtung zum Ansteuern von elektromagnetischen Schaltele­ menten nach Patentanspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß sie Sensoren mit einer Auswerteeinheit (28) besitzt.15. Device for driving electromagnetic Schaltele elements according to claim 13, characterized in that it has sensors with an evaluation unit ( 28 ).
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