DE19652391A1 - Ansteuerschaltung für eine Elektromagnetspule - Google Patents
Ansteuerschaltung für eine ElektromagnetspuleInfo
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- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F7/00—Magnets
- H01F7/06—Electromagnets; Actuators including electromagnets
- H01F7/08—Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
- H01F7/18—Circuit arrangements for obtaining desired operating characteristics, e.g. for slow operation, for sequential energisation of windings, for high-speed energisation of windings
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Description
Die Erfindung betrifft eine Ansteuerschaltung für eine Elektromagnetspule nach dem
Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Magnetspulen werden für Stromventile von Brennkraftmaschinen (BKM) verwendet, die
auf Steuersignale eines elektrischen Steuergerätes reagieren. Beim Schalten dieser
Ventile fließt ein Erregerstrom durch die Elektromagnetspule. Beim Abschalten des
Erregerstroms kommt es bekanntlich zu einer Selbstinduktion und damit zu einer
Induktionsspannung in der Spule, die zu einer Zerstörung eines auf die Steuersignale
reagierenden Leistungsschalters führen kann.
Dieser Zerstörung vorbeugend, ist aus der DE-42 05 563 A1 bekannt, der Elektroma
gnetspule eine Freilaufdiode parallel zu schalten.
Die DE-1 95 11 743 A1 beschreibt einen elektrischen Schaltkreis zum Ansteuern einer
Magnetspule eines magnetischen Aktuators sowie ein Magnetventil mit einem solchen
Schaltkreis. Auch hier befindet sich eine Freilaufdiode parallel zur Magnetspule, die zur
Unterdrückung hoher Induktionsspannungen an Magnetspulen dient.
Es ist jedoch bekannt, daß diese Maßnahme zu einer Verlängerung der Spulenreaktions
zeit führt, da die Selbstinduktionsspannung der Spule sich über die Diode zwar
ausgleicht, aber einen verlangsamten Feldabbau in der Spule bewirkt.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine gatttungsgemäße Ansteuerschaltung für eine
Elektromagnetspule aufzufinden, die die verwendeten Leistungsschalter vor Zerstörung
schützt und dennoch eine schnelle Spulenreaktion gewährleistet.
Die Aufgabe ist durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen
Merkmale gelöst.
Dadurch wird erreicht, daß bei Auftreten einer vorbestimmten Spannungshöhe einer
Induktionsspannung, die durch Selbstinduktion an einer Elektromagnetspule in bekannter
Art und Weise entsteht, ein Leistungsschalter durchschaltet, so daß die Induktionsspan
nung sehr schnell über den Leistungsschalter abgeführt wird, wodurch die Reaktionszeit
der Elektromagnetspule klein gehalten wird.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind mit den Merkmalen der Unteransprüche offenbart.
Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Ansteuerschaltung für eine Elektroma
gnetspule ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben.
Diese zeigt übersichtlichkeitshalber nur einen Ausschnitt einer Ansteuerschaltung für
eine Elektromagnetspule 1. Der Ausschnitt der Ansteuerschaltung weist die Elektroma
gnetspule 1 und einen Leistungsschalter 2 auf, die in Reihe zueinander an einer
Spannungsquelle 3 anliegen. Hierbei kann es sich um das Bordnetz eines Kraftfahrzeu
ges handeln. Eine Steuergeräteanschlußleitung 4, die auf den Leistungsschalter 2
geführt ist, ist dann an das nicht dargestellte elektronische Steuergerät anzuschließen,
mit dem wichtige Funktionen der Kraftfahrzeugbrennkraftmaschine durch Schalten von
Ventilen, z. B. Einspritzventilen, Abgasrückführventilen usw. gesteuert werden.
Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, daß zwischen einem Leitungsanschlußpunkt 5,
der sich zwischen Leistungsschalter 2 und der Elektromagnetspule 1 befindet, eine auf
die Steuergeräteanschlußleitung 4 führende Verbindungsleitung 6 mit Überspannungs
schaltung 7 geschaltet wird, wobei die Überspannungsschaltung 7 bei Auftreten einer
vorbestimmten Selbstinduktionsspannungshöhe an der Elektromagnetspule 1 den
Leistungsschalter 2 durchschaltet.
Diese Maßnahme bewirkt, daß die Selbstinduktionsspannung über den sich kurzzeitig
schließenden Leistungsschalter 2 zusammenbricht.
In vorteilhafter Weise kann die Überspannungsschaltung 7 aus einer Reihenschaltung
einer Sperrdiode 7.1 und einer Z-Diode 7.2 gebildet sein, wobei die Durchbruchsspan
nung der Z-Diode 7.2 der zu entladenden Induktionsspannung angepaßt ist, d. h. der
Aufbau von Spitzeninduktionsspannungen wird verhindert durch rechtzeitiges Durch
schalten der Z-Diode 7.2. Die Sperrdiode 7.1 dient zur Verhinderung eines Einwirkens
von der Steuergeräteanschlußleitung 4 her auf die Elektromagnetspule 1. Der Leistungs
schalter 2 ist vorzugsweise ein Transistor.
Alternativ kann jedoch ein Varistor statt einer Z-Diode 7.2 vorgesehen werden, der als
spannungsabhängiger Widerstand wie die Z-Diode 7.2 mit Erreichen einer voreingestell
ten Durchbruchspannung durchschaltet. Die Steuergeräteanschlußleitung 4 kann mit
einem pulsweiten-modulierten Steuersignal beaufschlagt werden. Diese Pulsweiten-
Modulation erfolgt in dem nicht näher dargestellten elektronischen Steuergerät.
Durch die Erfindung ist eine aus einfachen und preiswerten Elektronikbauelementen
gebildete Ansteuerschaltung für Elektromagnetspulen 1 erreicht worden, die sich neben
der Verwendung für Elektromagnetventile auch für Elektromagnetsteller eignet.
Ohne der Bereich der Erfindung zu verlassen, kann die Ansteuerschaltung mit den
erfindungsgemäßen Überspannungsschaltungen 7 auch in die Steuerleitung zum
Steuergerät oder in das Steuergerät selbst integriert werden.
Nachfolgend wird die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Ansteuerschaltung anhand
eines elektromagnetischen Abgasrückführventiles einer Brennkraftmaschine beschrie
ben.
Die Abgasrückführung in das Luftansaugsystem der Brennkraftmaschine erfolgt zur
Absenkung der Abgasschadstoffe und ist von Betriebszuständen der Brennkraftmaschi
ne abhängig. Aus diesem Grund erfolgt eine kontinuierliche, in besonderen Übergangsbe
reichen der Lastabgabe jedoch auch eine abrupte Verstellung des nicht dargestellten
Abgasrückführventiles, wobei die Verstellung ohne wesentliche zeitliche Verzögerung
erfolgen soll. Hierzu eignet sich die erfindungsgemäße Ansteuerschaltung, d. h. sie ist im
wesentlichen für die Verstellung bei strommäßig abzuschaltender Elektromagnetspule 1
intensiv wirkend. Die Elektromagnetspule 1 ist hier über den Leistungsschalter 2 mit den
pulsweiten-modulierten Steuersignalen des elektronischen Steuergerätes beaufschlagt,
die eine Vollauf- oder Vollzu-Stellung des Abgasrückführventils bewirken. Es versteht
sich von selbst, daß die Steuersignale der Steuergeräteanschlußleitung 4 aufgeschaltet
sind und den Leistungsschalter 2 leitend schalten, wenn die Elektromagnetspule 1
bestromt gehalten werden soll.
Bei einer Änderung der Leistungsabgabe der Brennkraftmaschine in einen Bereich hinein,
in dem das Abgasrückführventil in die entgegengesetzte Stellung verstellt werden soll,
wird der Leistungsschalter 2 auf nicht leitend geschaltet. Dieses Umschalten bewirken
die pulsweiten-modulierten Signale, deren Flanken zum Schalten benutzt werden. Durch
die Unterbrechung des Stromkreises der Spannungsquelle 3 bricht das Magnetfeld in der
Elektromagnetspule 1 zusammen und erzeugt die erwähnte Selbstinduktionsspannung in
der Elektromagnetspule 1. Bei einer vorgegebenen Höhe dieser Spannung, die dann über
der Überspannungsschaltung 7 anliegt, schaltet die Überspannungsschaltung 7 den
Leistungsschalter 2 kurzzeitig durch, so daß die Selbstinduktionsspannung der
Elekromagnetspule 1 über den Leistungsschalter 2 abgeführt wird und zusammenbricht.
Gleichzeitig wird jedoch die Sperrspannung der Überspannungsschaltung 7 unterschrit
ten, so daß der Leistungsschalter 2 nicht leitend schaltet.
Bei Wiedereinschaltung der Elektromagnetspule 1 durch Ansteuerung des Leistungs
schalters 2 baut sich das Magnetfeld in der Elektromagnetspule 1 in bekannter Art und
Weise langsam wieder auf, so daß hierbei keine Spitzenspannungen entstehen.
Die erfinderische Maßnahme wirkt auch im Bereich der kontinuierlichen Verstellung des
Abgasrückführventiles. Sie ist jedoch dabei ohne wesentlichen Einfluß, da die Verstell
zeit innerhalb von Teilverstellungen unerheblich ist.
Erwähnt sei noch, daß der Leistungsschalter 2 ein MOSFET sein kann, dessen
Grundeigenschaften ein leistungsloses Schalten und ein sich selbst Sperren sind. Auch
ist in nicht dargestellter Weise in der Steuergeräteanschlußleitung 4 ein Widerstand
integriert, der einen Stromfluß zum Steuergerät verhindert.
Claims (5)
1. Ansteuerschaltung für eine Elektromagnetspule, bestehend aus einem Leistungsschalter,
der mit der Elektromagnetspule in Reihe an einer Spannungsquelle anliegt, und einer
Steuergeräteanschlußleitung, die auf den Leistungsschalter geführt ist, dadurch gekenn
zeichnet, daß zwischen einem Leitungsanschlußpunkt (5), der zwischen dem Leistungs
schalter (2) und der Elektromagnetspule (1) liegt, und der Steuergeräteanschlußleitung
(4) eine Überspannungsschaltung (7) über eine Verbindungsleitung (6) in die Ansteuer
schaltung eingebunden ist, wobei die Überspannungsschaltung (7) bei Auftreten einer
vorbestimmten Spannungshöhe durch Selbstinduktion in der Elektromagnetspule (1) den
Leistungsschalter (2) durchschaltet.
2. Ansteuerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Überspannungs
schaltung (7) aus einer Reihenschaltung einer Sperrdiode (7.1) und einer Z-Diode (7.2)
gebildet ist.
3. Ansteuerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Überspannungs
schaltung (7) aus einer Reihenschaltung einer Sperrdiode und eines Varistors gebildet
ist.
4. Ansteuerschaltung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der
Leistungsschalter (2) ein Transistor ist.
5. Ansteuerschaltung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Steuergeräteanschlußleitung (4) mit pulsweiten-modulierten
Steuersignalen beaufschlagt ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1996152391 DE19652391A1 (de) | 1996-12-17 | 1996-12-17 | Ansteuerschaltung für eine Elektromagnetspule |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1996152391 DE19652391A1 (de) | 1996-12-17 | 1996-12-17 | Ansteuerschaltung für eine Elektromagnetspule |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19652391A1 true DE19652391A1 (de) | 1998-06-18 |
Family
ID=7814932
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE1996152391 Withdrawn DE19652391A1 (de) | 1996-12-17 | 1996-12-17 | Ansteuerschaltung für eine Elektromagnetspule |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19652391A1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10243956A1 (de) * | 2002-09-20 | 2004-04-15 | Carl Freudenberg Kg | Schaltungsanordnung für ein pulsweitenmoduliert ansteuerbares elektromagnetisches Regenerierventil zur Tankentlüftung eines Kraftfahrzeugs |
-
1996
- 1996-12-17 DE DE1996152391 patent/DE19652391A1/de not_active Withdrawn
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10243956A1 (de) * | 2002-09-20 | 2004-04-15 | Carl Freudenberg Kg | Schaltungsanordnung für ein pulsweitenmoduliert ansteuerbares elektromagnetisches Regenerierventil zur Tankentlüftung eines Kraftfahrzeugs |
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Legal Events
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8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: PIERBURG GMBH, 41460 NEUSS, DE |
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8141 | Disposal/no request for examination |