DE19808780A1 - Method of driving load, especially magnetic valve for controlling fuel delivery in IC engine - Google Patents
Method of driving load, especially magnetic valve for controlling fuel delivery in IC engineInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ansteuerung eines Verbrauchers gemäß den Oberbegriffen der unabhängigen Ansprüche.The invention relates to a method and a device to control a consumer according to the generic terms of independent claims.
Ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ansteuerung eines Verbrauchers sind aus der DE 195 39 071 bekannt. Dort wird eine Vorrichtung zur Ansteuerung wenigstens eines elektromagnetischen Verbrauchers beschrieben. Das Magnetventil wird zur Steuerung der Kraftstoffzumessung in eine Brennkraftmaschine eingesetzt. Mehrere Verbraucher stehen jeweils über erste Schaltmittel mit einem ersten Anschluß einer Versorgungsspannung und über ein gemeinsames zweites Schaltmittel mit dem zweiten Anschluß der Versorgungsspannung in Verbindung. Desweiteren stehen die Verbraucher über ein Schaltmittel mit einem Boosterkondensator in Verbindung. Zum beschleunigten Einschalten wird die am Boosterkondensator anliegende Spannung an die Verbraucher angelegt. Beim Öffnen des ersten Schaltmittels, das heißt insbesondere am Ende der Einspritzung und/oder beim Übergang auf einen anderen Stromwert, wird die beim Abschalten freiwerdende Energie in den Boosterkondensator umgeladen. A method and a device for controlling a Consumers are known from DE 195 39 071. There will a device for controlling at least one described electromagnetic consumer. The Solenoid valve is used to control the fuel metering in an internal combustion engine used. Multiple consumers are each above first switching means with a first Connection of a supply voltage and a common one second switching means with the second connection of the Supply voltage in connection. Furthermore, the Consumer via a switching device with a Booster capacitor in connection. To accelerate The switch on the booster capacitor is switched on Voltage applied to the consumers. When opening the first Switching means, that is, in particular at the end of Injection and / or when changing to another Current value, the energy released when switching off reloaded the booster capacitor.
Häufig reicht die beim Abschalten freiwerdende Energie nicht aus, um den Boosterkondensator auf eine ausreichend hohe Spannung aufzuladen, der für einen schnellen Schaltvorgang benötigt wird.The energy released when switching off is often not sufficient to set the booster capacitor to a sufficiently high level Charging voltage for a quick shift is needed.
Aus der DE 29 06 B35 ist ein Verfahren und eine Einrichtung zum sicheren Schalten von elektromagnetischen Verbrauchern bekannt. Zum sicheren Schalten wird der Verbraucher vor der eigentlichen Ansteuerung mit einem Strom beaufschlagt, der so bemessen ist, daß er nicht zum Schalten des Verbrauchers führt.DE 29 06 B35 describes a method and a device for the safe switching of electromagnetic consumers known. For safe switching, the consumer is in front of the actual control is supplied with a current that is dimensioned so that it does not switch the consumer leads.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Verfahren und einer Vorrichtung zur Ansteuerung eines Verbrauchers der eingangs genannten Art einen möglichst schnellen Schaltvorgang des Verbrauchers erzielen zu können. Diese Aufgabe wird durch die in den unabhängigen Ansprüchen gekennzeichneten Merkmale gelöst.The invention is based, with one Method and a device for controlling a Consumer of the type mentioned one as possible to be able to achieve a quick switching operation of the consumer. This task is accomplished by the in the independent claims marked features solved.
Mit der erfindungsgemäßen Maßnahme kann die Schaltzeit des Magnetventils wesentlich verkürzt werden. Andererseits kann der Aufwand an Bauteilen verringert werden, da eine niederere Spannung am Boosterkondensator nötig ist, um eine entsprechende Schaltzeit zu erreichen. Oder es kann ein Kondensator mit einer geringeren Kapazität verwendet werden. Desweiteren wird die Verlustleistung in der Schaltung durch diese Maßnahme verringert. With the measure according to the invention, the switching time of the Solenoid valve can be shortened significantly. On the other hand, can the outlay on components can be reduced as a lower voltage at the booster capacitor is necessary to get a to achieve the appropriate switching time. Or it can be one Capacitor with a lower capacitance can be used. Furthermore, the power loss in the circuit this measure is reduced.
Vorteilhafte und zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.Advantageous and expedient configurations and Further developments of the invention are in the subclaims featured.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen erläutert. Es zeigen Fig. 1 eine Schaltungsanordnung der erfindungsgemäßen Einrichtung, Fig. 2 verschiedene über der Zeit aufgetragene Signale.The invention is explained below with reference to the embodiments shown in the drawing. In the drawings Fig. 1 shows a circuit arrangement of the device according to the invention, Fig. 2 different over time applied signals.
Die erfindungsgemäße Einrichtung wird bevorzugt bei Brenn kraftmaschinen 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.The device according to the invention is preferred at Brenn engines used. There is the fuel metering controlled by electromagnetic valves. This elec tromagnetic valves are referred to below as consumers designated. The invention is not for this application limits, it can be used wherever Fast switching electromagnetic consumers are required become.
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.In Fig. 1 the most important elements of the device according to the Invention are shown. From the illustrated embodiment, it is a four-cylinder internal combustion engine. Each consumer is assigned an injection valve and each injection valve a cylinder of the internal combustion engine ne. With higher numbers of cylinders of the internal combustion engine, more valves, switching means and diodes are to be provided accordingly.
Mit 100, 101, 102 und 103 sind vier Verbraucher dargestellt. Jeweils ein Anschluß der Verbraucher 100 bis 103 stehen über ein Schaltmittel 115, eine Diode 110 und einem Meßmittel 125 mit einer Spannungsversorgung 105 in Verbindung. Four consumers are shown at 100 , 101 , 102 and 103 . In each case one connection of the consumers 100 to 103 are connected to a voltage supply 105 via a switching means 115 , a diode 110 and a measuring means 125 .
Die Diode 110 ist so angeordnet, daß sie mit ihrer Anode mit dem Schaltmittel 115 und mit ihrer Kathode mit den Verbrauchern (100 bis 103) in Verbindung steht. Bei dem Schaltmittel 115 handelt es sich vorzugsweise um einen Feldeffekttransistor.The diode 110 is arranged so that its anode is connected to the switching means 115 and its cathode is connected to the consumers ( 100 to 103 ). The switching means 115 is preferably a field effect transistor.
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.The second connection of the consumers 100 to 103 is connected to a resistance means 125 via a respective second switching means 120 , 121 , 122 and 123 . The switching means 120 to 123 are also preferably field effect transistors. The switching means 120 to 123 are referred to as low-side switches and the switching means 115 as high-side switches. The second connection of the resistance means 125 is connected to the second connection of the voltage supply.
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 über eine Diode 142 mit den ersten Anschlüssen der Verbraucher 100 bis 103 in Kontakt. Bei dem Schaltmittel 140 handelt es sich ebenfalls 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 Verbindung.A diode 130 , 131 , 132 and 133 is assigned to each consumer 100 to 103 . The anode connection of the diodes is in each case in contact with the connection point between the consumer and the low-side switch. The cathode connection is connected to a capacitor 145 and a further switching means 140 . The second connection of the switching means 140 is in contact with the first connections of the consumers 100 to 103 via a diode 142 . Switching means 140 is also preferably a field effect transistor. This switching means 140 is also referred to as a booster switch. The second connection of the capacitor 145 is also connected to the second connection of the supply voltage 105 .
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.The highside switch 115 is acted upon by a control unit 160 with a control signal AH. The switching means 120 is acted upon by the control unit 160 with a control signal AL1, the switching means 121 with a control signal AL2, the switching means 122 with a control signal AL3, the switching means 123 with a control signal AL4 and the switching means 140 with a control signal AC.
Zwischen dem zweiten Anschluß der Spannungsversorgung 105 und dem Verbindungspunkt zwischen der Diode 110 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.A diode 150 is connected between the second connection of the voltage supply 105 and the connection point between the diode 110 and the first connections of the consumers 100 to 103 . Here, the anode of the diode is connected to the second connection of the voltage supply 105 .
Mittels des Widerstandes 125 kann der durch den Verbraucher fließende Strom ermittelt werden.The current flowing through the consumer can be determined by means of the resistor 125 .
Mit der dargestellten Anordnung ist eine Strommessung über den Strommeßwiderstand 125 nur möglich, wenn eines der Schaltmittel 120 bis 123 und einer der High-Side-Schalter (115, 140) 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 Kondensators 145 mit dem Verbindungspunkt zwischen dem Strommeßmittel 125 und dem Schaltmittel 120 bis 123 verbunden werden. In diesem Fall ist auch eine Strommessung bei gesperrtem Lowside-Schalter möglich. Ferner kann das Strommeßmittel zwischen der Spannungsversorgung und dem Highside-Schalter bzw. Im ersten oder zweiten Anschluß der Verbraucher an geordnet sein.With the arrangement shown, a current measurement via the current measuring resistor 125 is only possible if one of the switching means 120 to 123 and one of the high-side switches ( 115 , 140 ) is closed. In order to be able to detect the current even when the lowside switches are open, the current measuring resistor can also be arranged elsewhere. For example, the second connection of the capacitor 145 can be connected to the connection point between the current measuring means 125 and the switching means 120 to 123 . In this case, current measurement is also possible with the low side switch blocked. Furthermore, the current measuring means can be arranged between the voltage supply and the highside switch or in the first or second connection of the consumers.
Anstelle des Widerstands 125 bzw. zusätzlich zu dem Widerstand 125 kann ein weiterer Widerstand 126 zwischen dem ersten Anschluß der Spannungsversorgung 105 und dem High side-Schalter 115 angeordnet sein. Mit diesem Widerstand 126 kann ebenfalls eine Strommessung erfolgen. Instead of the resistor 125 or in addition to the resistor 125 , a further resistor 126 can be arranged between the first connection of the voltage supply 105 and the high-side switch 115 . A current measurement can also be carried out with this resistor 126 .
Der Verbindungspunkt zwischen dem Schaltmittel 140 und dem Kondensator 145 steht mit Kathode einer weiteren Diode 180 in Kontakt. Die Anode der Diode 180 steht mit dem Verbindungspunkt zwischen einer Induktivität 170 und einem weiteren Schaltmittel 175 in Verbindung. Das Schaltmittel 175 wird auch als Ladeschalter bezeichnet. Ein zweiter Anschluß des weiteren Schaltmittels steht mit dem zweiten Anschluß des Kondensators 145 bzw. mit dem zweiten Anschluß der Versorgungsspannung 105 in Verbindung. Die Induktivität 170 steht ferner mit dem ersten Anschluß der Versorgungsspannung in Verbindung.The connection point between the switching means 140 and the capacitor 145 is in contact with the cathode of a further diode 180 . The anode of the diode 180 is connected to the connection point between an inductance 170 and a further switching means 175 . The switching means 175 is also referred to as a charging switch. A second connection of the further switching means is connected to the second connection of the capacitor 145 or to the second connection of the supply voltage 105 . Inductance 170 is also connected to the first connection of the supply voltage.
Die Induktivität 170, der Ladeschalter 175 und die Diode 180 bilden einen Spannungswandler. Anstelle dieser Elemente kann auch eine andere Ausgestaltung eines Spannungswandlers, insbesondere eines DC/DC Gleichspannungswandlers eingesetzt werden. Der Ladeschalter wird ebenfalls von der Steuereinheit 160 mit einem Ansteuersignal AS beaufschlagt.The inductor 170 , the charge switch 175 and the diode 180 form a voltage converter. Instead of these elements, another configuration of a voltage converter, in particular a DC / DC direct voltage converter, can also be used. The control unit 160 likewise applies a control signal AS to the charging switch.
In jedem Zumeßzyklus werden verschiedene Phasen unterschie den. In einer Phase 0, vor dem Zeitpunkt t1, der vor der Ansteuerung des Verbrauchers liegt, 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, die vorzugsweise höher als die Versorgungsspannung Ubat ist. Diese nimmt bei spielsweise einen Wert von ca. 80 Volt an, wohingegen die Spannung der Spannungsversorgung einen Wert von ca. 12 V an nimmt.Different phases are distinguished in each metering cycle. In a phase 0, before time t1, which is before the consumer is triggered, the output stage is switched off. The control signals AC, AH and AL are at low potential. This means that the highside switch 115 , the lowside switches 120 to 123 and the booster switch 140 block the current flow. No electricity flows through the consumers. The capacitor 145 is charged to its maximum voltage UC, which is preferably higher than the supply voltage Ubat. For example, this takes on a value of approx. 80 volts, whereas the voltage of the power supply takes on a value of approx. 12 V.
In einer ersten Phase zwischen den Zeitpunkten t1 und t2, die unmittelbar vor der eigentlichen Ansteuerung liegt und als Vorbestromungsphase bezeichnet wird, verbleibt das Ansteuersignal AC für den Boosterschalter 140 auf seinem Pegel, so daß der Schalter 140 weiter sperrt. Die Ansteuersignale AH und AL für den Highside-Schalter 115 und dem Verbraucher zugeordneten Lowside-Schalter werden auf hohen Pegel gesetzt, damit diese Schalter den Stromfluß freigeben. Somit fließt ein Strom von der Spannungsversorgung 105, den Highside-Schalter 115 über die Diode 110, den Verbraucher, den entsprechenden Lowside-Schalter, den Strommeßwiderstand 125 zurück zur Spannungsquelle 105. Durch Antakten des High-Side-Schalters wird der Strom, der mittels des Strommeßwiderstandes 125 erfaßt wird, auf einen vorgebbaren Wert für den Vorbestromungsstrom IV geregelt. Das heißt, bei Erreichen des Sollstroms IV für den Anzugsstrom wird der Highside-Schalter 115 so angesteuert, daß er sperrt. Bei Un terschreiten einer weiteren Schwelle wird er wieder freige geben.In a first phase, between the times t1 and t2, which is immediately before the actual driving and is referred to as Vorbestromungsphase, the drive signal AC for the booster switch 140 remains at its level, so that the switch 140 further locks. The control signals AH and AL for the highside switch 115 and the low-side switch assigned to the consumer are set to a high level so that these switches release the current flow. Thus, a current flows from the voltage supply 105 , the highside switch 115 via the diode 110 , the consumer, the corresponding low-side switch, the current measuring resistor 125 back to the voltage source 105 . By clocking the high-side switch, the current, which is detected by means of the current measuring resistor 125 , is regulated to a predeterminable value for the bias current IV. This means that when the target current IV for the starting current is reached, the highside switch 115 is activated in such a way that it blocks. If a further threshold is undershot, he will release again.
Der Sollwert für den Vorbestromungsstrom IV ist gewählt, daß sich im Verbraucher ein Magnetfeld aufbaut, das aber noch nicht zum Schalten des Verbraucher ausreicht.The setpoint for the bias current IV is chosen that a magnetic field builds up in the consumer, but still not sufficient to switch the consumer.
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.When the highside switch 115 is blocked, a freewheeling circuit acts. The current flows from the consumer through the lowside switch, resistor 125 and free-wheeling diode 150 .
Die erste Phase endet, mit der eigentlichen Ansteuerung des Verbrauchers zum Zeitpunkt t2. Eine zweite Phase ist durch die Zeitpunkte t2 und t3 definiert. Die zweite Phase liegt zu Beginn der Ansteuerung und wird auch als Boosterphase bezeichnet. In dieser Phase wird der Lowside-Schalter angesteuert, der dem Verbraucher zugeordnet ist, der Kraft stoff zumessen soll. Dies bedeutet, daß in der Phase 1 das Signal AL einen hohen Pegel annimmt. Gleichzeitig nimmt das Ansteuersignal AC für den Boosterschalter 140 einen hohen Pegel an, das den Schalter 140 durchsteuert. Die Stellung des High-Side-Schalters ist ohne Bedeutung. In der Regel wird der Highside-Schalter 115 nicht angesteuert, dieser sperrt in der zweiten Phase.The first phase ends with the actual activation of the consumer at time t2. A second phase is defined by times t2 and t3. The second phase is at the beginning of the control and is also referred to as the booster phase. In this phase, the low-side switch is activated, which is assigned to the consumer who is to meter the fuel. This means that in phase 1 the signal AL assumes a high level. At the same time, the drive signal AC takes for the booster switch 140 to a high level, by controlling the switch 140th The position of the high-side switch is irrelevant. As a rule, the highside switch 115 is not activated, it blocks in the second phase.
Diese Ansteuerung der Schaltmittel bewirkt, daß vom Kondensator 145 über den Boosterschalter 140, den entsprechenden Verbraucher, den dem Verbraucher zugeordneten Lowside-Schalter und das Strommeßmittel 125 ein Strom fließt. In dieser Phase steigt der Strom I bedingt durch die hohe Spannung am Verbraucher sehr schnell an. Zu Beginn der eigentlichen Ansteuerung wird der Verbraucher mit einer erhöhten Spannung beaufschlagt, die wesentlich größer als die Versorgungsspannung ist. Die Versorgungsspannung nimmt üblicherweise Werte um 12 oder 24 Volt und die erhöhte Spannung Werte von ca. 60 bis 100 Volt an. Die zweite Phase endet, wenn die am Kondensator 145 anliegende Spannung einen bestimmten Wert U2 unterschreitet, oder der Strom im Verbraucher einen definierten Wert erreicht hat.This actuation of the switching means causes a current to flow from the capacitor 145 via the booster switch 140 , the corresponding consumer, the low-side switch associated with the consumer and the current measuring means 125 . In this phase, the current I rises very quickly due to the high voltage at the consumer. At the beginning of the actual activation, the consumer is subjected to an increased voltage which is substantially greater than the supply voltage. The supply voltage usually takes values around 12 or 24 volts and the increased voltage values from around 60 to 100 volts. The second phase ends when the voltage across capacitor 145 falls below a certain value U2 or when the current in the consumer has reached a defined value.
Eine dritte Phase, die durch Zeitpunkte t3 und t4 definiert ist, wird als Anzugsstromphase bezeichnet. In dieser Phase wird der Einschaltstrom von dem Highside-Schalter 115 übernommen und der Booster inaktiviert. In der dritten Phase wird das Ansteuersignal für den Boosterschalter 140 zurück genommen, so daß der Schalter 140 sperrt. Die Ansteuersignale 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 den Highside-Schalter 115, die Diode 110, 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.A third phase, which is defined by times t3 and t4, is referred to as the starting current phase. In this phase, the inrush current is taken over by the highside switch 115 and the booster is deactivated. In the third phase, the control signal is taken back to the booster switch 140 such that the switch blocks 140th The drive signals AH and AL for the high-side switch 115 and the consumer-associated low-side switch are set to a high level so that these switches release the current flow. Thus, a current flows from the voltage supply 105 via the highside switch 115 , the diode 110 , the consumer, the corresponding low-side switch, the current measuring resistor 125 back to the voltage source 105 . By contacting the high-side switch, the current, which is detected by means of the current measuring resistor 125 , can be regulated to a predeterminable value for the starting current IA. This means that when the target current IA for the starting current is reached, the highside switch 115 is activated so that it blocks. If a further threshold is undershot, he will release again.
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.When the highside switch 115 is blocked, a freewheeling circuit acts. The current flows from the consumer through the lowside switch, resistor 125 and free-wheeling diode 150 .
Die dritte Phase endet, wenn von der Steuereinheit 160 das Ende der Anzugsphase erkannt wird. Dies kann z. B. der Fall sein, wenn eine bestimmte Anzugszeit abgelaufen ist oder 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.The third phase ends when the control unit 160 detects the end of the tightening phase. This can e.g. B. be the case when a certain tightening time has expired or when a switching time detection recognizes that the solenoid valve armature has reached its new end position. If the switching point detection does not recognize within a predetermined time that the solenoid valve armature has reached its new end position, an error is detected.
An die dritte Phase schließt sich eine vierte Phase an, die durch die Zeitpunkte t4 und t5 definiert ist, und auch als Haltestromregelung bezeichnet wird. Entsprechend wie in der dritten 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 IH 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. Der Sollwert IH für den Haltestrom ist so gewählt, daß er möglichst klein ist aber ausreicht um den Verbraucher in seiner Stellung zu halten.The third phase is followed by a fourth phase, which is defined by the times t4 and t5 and is also referred to as holding current control. As in the third phase, the control signal for the low-side switch remains at its high level, that is to say the low-side switch assigned to the consumer remains closed. By opening and closing the high-side switch 115 , the current that flows through the consumer is adjusted to the target value IH for the holding current. At; blocked highside switch 115 acts as a freewheeling circuit. The current flows from the consumer through the low-side switch, the resistor 125 and the free-wheeling diode 150 . Phase 4 ends when the injection process is completed. The setpoint IH for the holding current is selected so that it is as small as possible but sufficient to hold the consumer in its position.
Insbesondere beim Abschalten des Verbrauchers zum Zeitpunkt t5 erfolgt eine Schnellöschung. Beim Übergang zwischen dem Anzugsstroms in der Phase 3 und dem Haltestrom in Phase 4 kann ebenfalls eine Schnellöschung erfolgen. Bei der Schnellöschung wird der entsprechende Lowside-Schalter abgeschaltet und der Highside-Schalter 115 bleibt durchgesteuert. Dadurch fällt der Strom, der durch den Verbraucher fließt, schnell auf den Wert Null ab. Gleichzeitig steigt die Spannung U, die am Kondensator 145 anliegt an. Die beim Abschalten freiwerdende Energie wird dabei in den Kondensator 145, 146 umgeladen.In particular, when the consumer is switched off at time t5, quick extinction takes place. A quick extinction can also take place at the transition between the starting current in phase 3 and the holding current in phase 4 . In the case of rapid extinction, the corresponding low-side switch is switched off and the high-side switch 115 remains on. As a result, the current flowing through the consumer quickly drops to zero. At the same time, the voltage U, which is present at the capacitor 145 , rises. The energy released when switching off is then transferred to the capacitor 145 , 146 .
Bei einer weiteren Ausführungsform der Schnellöschung wird der High-Side-Schalter und der Low-Side-Schalter gesperrt.In another embodiment, the quick delete the high-side switch and the low-side switch are locked.
In den Phasen zwei und drei 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 phases two and three, the current is regulated by touching the high-side switch. When the highside switch is blocked, the freewheeling diode 150 is active. The current slowly drops in these phases. This leads to a lower switching frequency.
In einer fünften Phase zwischen den Zeitpunkten t5 und t6, ist die Endstufe inaktiv, das heißt, es erfolgt keine Kraftstoffzumessung. Dies bedeutet, das Ansteuersignal AC für den Booster-Schalter 140, das Ansteuersignal 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 Verbraucher fließt, bleibt auf 0. In a fifth phase between times t5 and t6, the output stage is inactive, which means that there is no fuel metering. This means that the drive signal AC for the booster switch 140 , the drive signal AH for the highside switch and the drive signal AL for the low-side switch all assume a low level and all switches block. The current that flows through the consumer remains at 0.
In einer sechsten Phase nach der Ansteuerung, die durch die Zeitpunkte t6 und t7 definiert und auch als Ladephase bezeichnet ist, wird der Lade-Schalter 175 durch das Ansteuersignal AS in seinen leitenden Zustand gebracht. Dadurch wird ein Stromfluß in der Induktivität 170 initialisiert. Der Strom fließt von der Spannungsquelle 105 über den Schalter 175 und die Induktivität 170 in die Spannungsquelle 105. Nach einer vorgegebenen Zeit, die so gewählt ist, daß in die Induktivität ausreichend Energie eingespeichert ist, wird der Lade-Schalter so angesteuert, daß er öffnet. Dies bewirkt wiederum eine Schnellöschung der Induktivität 170 über die Diode 180 in den Kondensator 145. Dadurch steigt die am Kondensator 145 anliegende Spannung an. Dieser Vorgang wird solange wiederholt, bis die Spannung am Kondensator 145 einen vorgegebenen Wert U1 erreicht. Alternativ kann auch vorgesehen sein, das eine vorgegebene Anzahl von Ansteuerung erfolgt oder daß der Ladeschalter 175 für eine vorgegebene Zeitdauer mit einem getakteten Signal mit vorgegebener Frequenz und Tastverhältnis angesteuert wird.In a sixth phase after the activation, which is defined by the times t6 and t7 and is also referred to as the charging phase, the charging switch 175 is brought into its conductive state by the activation signal AS. This initiates a current flow in inductor 170 . The current flows from voltage source 105 via switch 175 and inductance 170 into voltage source 105 . After a predetermined time, which is chosen so that sufficient energy is stored in the inductor, the charge switch is activated so that it opens. This in turn causes the inductance 170 to be quickly extinguished via the diode 180 in the capacitor 145 . As a result, the voltage across capacitor 145 rises. This process is repeated until the voltage across capacitor 145 reaches a predetermined value U1. Alternatively, it can also be provided that a predetermined number of actuations takes place or that the charging switch 175 is actuated for a predetermined period of time with a clocked signal with a predetermined frequency and duty cycle.
Der DC/DC-Wandler kann, da er zur Nachladung keine Verbraucher verwendet, jederzeit den Kondensator nachladen. Vorzugsweise ist aber vorgesehen, daß in der Boosterphase und der Anzugsphase, das heißt zwischen den Zeitpunkten t2 und t4, ist der DC/DC-Wandler nicht aktiv, da ansonsten sehr hohe Stromwerte auftreten können.The DC / DC converter can not, because it does not need to be recharged Consumer used to recharge the capacitor at any time. However, it is preferably provided that in the booster phase and the tightening phase, that is, between times t2 and t4, the DC / DC converter is not active, otherwise very much high current values can occur.
In der sich anschließenden siebten Phase zwischen den Zeitpunkten t7 und t8, werden alle Ansteuersignale zurückgenommen und alle Schalter in ihrem gesperrten Zustand gebracht. Diese Phase entspricht der Phase 0.In the subsequent seventh phase between the At times t7 and t8, all control signals withdrawn and all switches in their locked state brought. This phase corresponds to phase 0.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann auch vorgesehen sein, daß die beim Abschalten freiwerdende Energie nicht in den Kondensator umgeladen wird, wobei dieser dann lediglich durch den Spannungswandler geladen wird.In one embodiment of the invention can also be provided be that the energy released when switching off is not in the capacitor is reloaded, this then only is charged by the voltage converter.
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