DE19823850A1 - Vorrichtung zur Ansteuerung eines elektromagnetischen Verbrauchers - Google Patents

Vorrichtung zur Ansteuerung eines elektromagnetischen Verbrauchers

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Abstract

Bei einer Ansteuervorrichtung zur Ansteuerung eines Magnetventils einer Common-Rail-Injektoranordnung ist erfindungsgemäß zwischen dem Schaltregler und der Schaltendstufe ein mit einem Zwischenkreiskondensator (C2) und einem dritten Schaltmittel (V4) ausgestatteter Zwischenkreis vorgesehen, der vom Schaltregler auf ein bestimmtes Spannungsniveau aufgeladen wird, wobei dieses Spannungsniveau so hoch liegt, daß es bei einer Entladung in den Booster-Kondensator (C3) durch das Schalten des dritten Schaltmittels (V4) die durch die Entladung des Booster-Kondensators (C3) bei einem Einspritzvorgang verlorene Verlustenergie ausgleicht.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ansteuerung wenigstens eines elektromagnetischen Verbrauchers, insbesondere eines Magnetventils einer Common-Rail- Injektoranordnung einer Verbrennungskraftmaschine, wobei ein mit einem ersten Schaltmittel und einer Induktivität versehener, als Gleichspannungswandler arbeitender Schaltregler zwischen einer Versorgungsspannungsquelle und einer mit einem zweiten Schaltmittel sowie einem Booster- Kondensator versehenen Schaltendstufe für die Injektoranordnung zum Aufladen des Booster-Kondensators zu bestimmten, durch Betriebsparameter der Verbrennungskraftmaschine gegebenen Zeiten geschaltet ist.
Eine derartige Vorrichtung ist aus der deutschen Patentanmeldung DE 195 39 071 der Robert Bosch GmbH bekannt.
Allgemein wird bei einem Common-Rail- Kraftstoffeinspritzsystem die Zumessung der Kraftstoffmasse für einen Zylinder über ein elektromagnetisches Einspritzventil (Injektor) gesteuert. Die Genauigkeit der Zumessung wird unter anderem dadurch bestimmt, wie schnell das Einspritzventil öffnet. Der Öffnungsvorgang des Einspritzventils wird beschleunigt, indem man eine hohe Spannung, gespeist aus einem Booster-Kondensator, auf das Einspritzventil gibt. Die Spannung des Booster-Kondensators muß nach seiner Entladung oder Teilentladung beim Einspritzvorgang wieder auf den gewünschten Wert gebracht werden. Diese Nachladung geschieht über eine elektrische Schaltung und benötigt eine gewisse Zeit. Wenn jetzt mehrere Einspritzungen zeitlich so dicht hintereinander folgen, daß für die vollständige Nachladung des Booster- Kondensators nicht genügend Zeit bleibt, stellt sich eine nicht definierte Spannung am Booster-Kondensator ein. Ist die Spannung des Booster-Kondensators beim Beginn des Einspritzvorgangs nicht auf dem gewünschten Wert, so ergeben sich dadurch unterschiedliche Öffnungszeiten des Einspritzventils und damit auch unterschiedliche Kraftstoffmassen. Durch die unterschiedlichen Kraftstoffmassen verschlechtert sich das Abgasverhalten und der Motorlauf.
Die Lehre der oben erwähnten Patentanmeldung DE 195 39 071 geht dahin, den Booster-Kondensator durch gezieltes Einschalten von Schaltmitteln so aufzuladen, daß der Einschaltvorgang beschleunigt und der Gesamtenergieverbrauch minimiert wird. Dafür sind eine elektronische Steuereinheit und Mittel vorgesehen, die die Schaltmittel derart ansteuern, daß wenigstens die beim Übergang von einem Anzugsstromwert auf einen Haltestromwert frei werdende Energie im Booster-Kondensator speicherbar ist.
Aufgaben und Vorteile der Erfindung
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Ansteuerung eines elektromagnetischen Verbrauchers, insbesondere eines Magnetventils (Injektors), einer Common-Rail- Injektoranordnung so zu ermöglichen, daß der zeitliche Abstand zwischen Voreinspritzung und Haupteinspritzung zu Null gemacht werden kann.
Bei der im Stand der Technik bekannten Realisierung einer Endstufe eines Common-Rail-Injektorsystems ist ein Mindestabstand für das sogenannten Rechargen des Booster- Kondensators notwendig. Bei diesem Rechargen wird der Kondensator durch Stromimpulse auf einen Injektor und durch die Umladung der Stromimpulse in den Kondensator so geladen, daß er die vorgegebene Spannung erreicht. Dies kann durch einen Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler geschehen. Nachteilig sind Verzögerungszeiten beim Anlaufen des Wandlers und die großen Impulsströme aus dem Bordnetz, die für eine schnelle Nachladung des Common-Rail-Booster- Kondensators notwendig sind. Weiterhin sind für einen Betrieb mit mehreren Injektorbänken auch mehrere Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler notwendig, da die Spannungen der einzelnen Kondensatoren individuell geregelt werden müssen.
Gemäß einem wesentlichen Aspekt der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Ansteuerung wenigstens eines elektromagnetischen Verbrauchers, insbesondere eines Magnetventils einer Common-Rail-Injektoranordnung einer Verbrennungskraftmaschine, wobei ein mit einem ersten Schaltmittel und einer Induktivität versehener, als Gleichspannungswandler arbeitender Schaltregler zwischen einer Versorgungsspannungsquelle und einer mit einem zweiten Schaltmittel sowie einem Booster-Kondensator versehenen Schaltendstufe für die Injektoranordnung zum Aufladen des Booster-Kondensators zu bestimmten, durch Betriebsparameter der Verbrennungskraftmaschine gegebenen Zeiten geschaltet ist, vorgesehen, die dadurch gekennzeichnet ist, daß zwischen dem Schaltregler und der Schaltendstufe ein mit einem Zwischenkreiskondensator und einem dritten Schaltmittel ausgestatteter Zwischenkreis vorgesehen ist, der vom Schaltregler auf ein bestimmtes Spannungsniveau aufgeladen wird, wobei dieses Spannungsniveau so hoch liegt, daß es bei einer Entladung in den Booster-Kondensator durch das Schalten des dritten Schaltmittels die durch die Entladung des Booster- Kondensators bei einem Einspritzvorgang verlorene Verlustenergie ausgleicht.
Somit wird erfindungsgemäß ein Zwischenkreiskondensator, der zu einem zwischen dem Schaltregler und der Schaltendstufen liegenden Zwischenkreis gehört, durch ein drittes Schaltmittel über den Schaltregler auf ein bestimmtes Spannungsniveau aufgeladen. Dieses Niveau liegt so hoch, daß bei einer Entladung des Zwischenkreiskondensators in den Booster-Kondensator dessen Verlustenergie, die er bei einer Einspritzung verloren hat, ausgeglichen wird.
Bei Mehrbankbetrieb wird die Energie im Zwischenkreiskondensator so hoch angelegt, daß sie auch für das Nachladen mehrerer Booster-Kondensatoren ausreicht. Steht zwischen den Einspritzungen auf verschiedenen Bänken genügend Zeit zur Nachladung des Zwischenkreiskondensators zur Verfügung, genügt das erstgenannte Spannungsniveau des Zwischenkreiskondensators.
Die Umladung des Zwischenkreiskondensators in den Booster- Kondensator oder in die Booster-Kondensatoren erfolgt direkt über die dritten Schaltmittel, die z. B. aus einem Feldeffekttransistor bestehen. Zur Verringerung von Verlusten bei der Umladung und zur Strombegrenzung wird in Reihe zum Entladungspfad des Zwischenkreiskondensators eine Induktivität geschaltet. Bei mehreren Entladungspfaden genügt eine gemeinsame Induktivität. Je nach Anwendungsfall kann aber auch eine Induktivität pro Entladungspfad notwendig sein.
Wenn Schaltelemente mit internen parasitären Dioden eingesetzt werden, die einen Rückwärtsfluß des Stromes erlauben, sind im Entladungspfad noch Dioden notwendig, die dies verhindern.
Gegenüber einem direkten Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler kann durch den Einsatz des Zwischenkreiskondensators der Spitzenstrom aus dem Bordnetz viel geringer gehalten werden. Da die Energie zum Zeitpunkt des Umladens bereits gespeichert zur Verfügung steht, sind sehr kurze Umladezeiten erreichbar.
Die erfindungsgemäße Schaltungsvorrichtung ist nicht nur zur Verkürzung des Abstandes zwischen der Voreinspritzung und der Haupteinspritzung geeignet. Bereits während einer Haupteinspritzung kann der Zwischenkreiskondensator nachgeladen werden, so daß bereits während der Haupteinspritzung der Booster-Kondensator unmittelbar nachgeladen werden kann. Die beim Rechargen noch folgende Restenergie aus dem Injektor kann dabei dadurch berücksichtigt werden, daß der Booster-Kondensator eine entsprechend niedrigere Spannung erhält.
Die erfindungsgemäße Ansteuervorrichtung kann auch dazu eingesetzt werden, den Abstand zwischen Haupteinspritzung und Nebeneinspritzung oder zwischen aufeinanderfolgenden Haupteinspritzungen zu verkürzen.
Die erfindungsgemäße Ansteuervorrichtung sieht eine elektronische Steuereinheit vor, die ausgangsseitig wenigstens mit Ansteuereingängen des ersten bis dritten Schaltmittels verbunden ist, um den Betrieb des Schaltreglers, die Aufladezeit des Booster-Kondensators, das Spannungsniveau des Zwischenkreiskondensators sowie die Entladezeit des Zwischenkreises zu steuern bzw. zu regeln. Diese Steuereinheit kann vorteilhafterweise eingangsseitig mit bestimmten Schaltungspunkten und Strommeßgliedern des Schaltreglers, des Zwischenkreises und der Endstufe verbunden sein, um die Spannungen und Ströme an oder durch diese Schaltungspunkte zu erfassen.
Vorzugsweise ist die Steuereinheit eine programmgesteuerte Mikroprozessoreinheit und funktionell mit einem übergeordneten Kontroller, insbesondere Kraftfahrzeugkontroller verbunden.
Weitere Merkmale und Vorteile werden aus der nachstehenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels deutlich, wenn diese zusammen mit der beiliegenden Zeichnung gelesen wird.
Zeichnung
Die jeweils am rechten und linken Rand an den Punkten I, II und III zu einem Gesamtschaltplan zusammenzufügenden Teile der Fig. 1A und 1B zeigen teilweise als Blockschaltbild eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ansteuervorrichtung.
Die jeweils am unteren und oberen Rand zusammenzufügenden Teile der Fig. 2A und 2B stellen Spannungs- und Strom- Zeitdiagramme dar, die die Funktionsweise der in den Fig. 1A und 1B gezeigten erfindungsgemäßen Ansteuervorrichtung veranschaulichen.
Fig. 3 zeigt ein Simulationsbeispiel der Funktion der erfindungsgemäßen Ansteuervorrichtung mit bestimmten Parametern.
Ausführungsbeispiel
Die zusammengehörigen Fig. 1A und 1B zeigen einen mit einer Bordbatterie Batt über eine durch eine Induktivität Ln und den Leitungswiderstand Rn symbolisierte Versorgungsleitung und ein Hauptrelais K1 verbundenen Schaltregler, der aus einem Kondensator C1 einer Induktivität L1 und einem FET V1 besteht und als Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler arbeitet. Der als erstes Schaltmittel bezeichnete FET V1 wird von einem Ausgangsport C einer elektronischen Steuereinheit ST-E zu bestimmten Zeiten angesteuert, d. h. geöffnet oder geschlossen.
Mit dem erwähnten Schaltregler ist über eine Trenndiode V2 ein aus einer Induktivität L2, einer zu ihr parallel liegenden Freilaufdiode V12, einem Zwischenkreiskondensator C2 und einem weiteren Schaltmittel V4 (V14) bestehender Zwischenkreis verbunden.
Der Zwischenkreiskondensator C2 wird über den Schaltregler auf ein bestimmtes Spannungsniveau UC2 aufgeladen. Dieses Spannungsniveau liegt am Eingang D der elektronischen Steuereinheit ST-E an und kann dort erfaßt werden. Bei Mehrbankbetrieb wird die Energie im Zwischenkreiskondensator C2 so hoch ausgelegt, daß sie für das Nachladen mehrerer Booster-Kondensatoren ausreicht, wie des Booster-Kondensators C3 (CBOOS1) und eines zweiten, einer zweiten Bank zugeordneten Booster-Kondensators CBOOS2.
Zu erwähnen ist, daß alternativ zu der parallel zur Zwischenkreisinduktivität L liegenden Freilaufdiode V12 zur Energierückgewinnung der Abschaltenergie in L2 ein gestrichelt eingezeichneter Synchrongleichrichter 11 verwendet werden kann, der die Energie in den Versorgungskondensator C1 des Schaltreglers lädt. Dies ist hinsichtlich der Energiebilanz vorteilhafter, da die Energie beim Abschalten nicht im Freilaufkreis (V12) vernichtet wird, sondern durch den erwähnten Synchrongleichrichter 11 in den Speisespannungskreis zurückgeladen wird.
Der Booster-Kondensator C3 (CBOOS1) der ersten Bank BANK1 und der Booster-Kondensator CBOOS2 der zweiten Bank BANK2 sind jeweils über die erwähnten Feldeffekttransistoren (dritte Schaltmittel) V4 bzw. V14 mit dem Zwischenkreis verbindbar. Dabei erfolgt die Umladung der Ladung in dem Zwischenkreiskondensator C2 in den oder die Booster- Kondensator(en) direkt über die Feldeffekttransistoren V4 bzw. V14. Die Zwischenkreisinduktivität L2 liegt in Reihe zum Entladungspfad und dient zur Verringerung von Verlusten und zur Strombegrenzung.
Wie die Schaltungsanordnung in Fig. 1A und 1B zeigt, ist eine einzige Zwischenkreisinduktivität L2 bei Mehrbankbetrieb, d. h. bei mehreren Entladungspfaden, ausreichend. Je nach Anwendungsfall kann aber auch, was nicht dargestellt ist, eine Induktivität pro Entladungspfad notwendig sein. Die Dioden V3 und V13, die in jedem Entladungspfad eingeschaltet sind, dienen dazu, einen Rückwärtsstromfluß zu verhindern. Die erwähnten Feldeffekttransistoren V4 und V14, die die dritten Schaltmittel bilden, werden an ihren Steuereingängen von jeweiligen Treibergliedern angesteuert, von denen nur ein Treiberglied 10 gezeigt ist. Die Treiberglieder 10 werden von jeweils einem Ausgangsport, z. B. vom Ausgangsport F, der elektronischen Steuereinheit E angesteuert. Die Spannung über dem Booster-Kondensator C3 oder den Booster- Kondensatoren ist an ein jeweiliges Eingangsport, z. B. den Eingangsport H der Steuereinheit ST-E gelegt und kann darin erfaßt werden.
Zu erwähnen ist, daß die in Fig. 1B gezeigte Endstufenschaltung nicht Teil der vorliegenden Erfindung ist, sondern bereits serienmäßig eingesetzt wird. Im dargestellten Beispiel werden pro Bank drei Injektoren (Magnetventile) von einem Booster-Kondensator mittels des über einen FET-Schalter V5, die Trenndiode V9 und wahlweise durch die drei Magnetventile fließenden Stroms 14 geboostet. Welches der drei Magnetventile ausgewählt wird, wird durch den Schaltzustand dreier unterer Schalter, d. h. der FETs V6, V7 und V8 bestimmt. Jedes Magnetventil ist durch seine Induktivität Lv und seine Widerstandskomponente Rv angegeben.
Die in Fig. 1B gezeigten unteren Enden der drei Magnetventile sind über Trenndioden V15, V16, V17 zur Ladeseite des Booster- Kondensators C3 geführt.
Zu erwähnen ist, daß die gemeinsame Verbindungsleitung der drei Schalter V6, V7, V8 über ein Strommeßglied RS2 (Meßwiderstand) mit der Masse oder Batterierückleitung verbunden sind. Die Strommeßanschlüsse des Strommeßglieds RS2 sind an Eingangsports K und L der elektronischen Steuereinheit ST-E geführt. Dort kann die am Meßwiderstand RS2 anfallende Spannung als Maß für den durch den Meßwiderstand RS2 fließenden Strom erfaßt werden.
Die oberen Enden der drei Magnetventile sind über einen oberen Schalter, d. h. einen FET V11, und einen weiteren Strommeßwiderstand RS1 mit der positiven Batteriespannung verbindbar. Die Strommeßanschlüsse des genannten weiteren Strommeßwiderstand RS1 sind ebenfalls an Eingangsports N und O der elektronischen Steuereinheit geführt. Der Schalter V11 wird durch eine Treiberschaltung 13 angesteuert, die ihrerseits von einem Ausgangsport G der elektronischen Steuereinheit ST-E mit einem Ansteuersignal beaufschlagt wird.
Nachstehend wird anhand der Fig. 2A, 2B und 3 die Funktionsweise der oben beschriebenen und in den Fig. 1A und 1B dargestellten erfindungsgemäßen Ansteuervorrichtung anhand von Strom- und Spannungszeitdiagrammen in mehreren Betriebsfällen detailliert erläutert.
Der Betrieb beginnt in einem Zustand der Schaltung, wo der Booster-Kondensator C3 bereits aufgeladen ist (UC3 beträgt z. B. 75 V) (K5; t0-t2). Der Zwischenkreiskondensator C2 wird gerade aufgeladen, z. B. von 100 V auf eine evtl. notwendige Endspannung von 150 V (K4, t0-t2). Diese Spannung kann durch die Wahl entsprechender Kombinationen der Bauelemente auch niedriger sein. Die Endstufe in Fig. 1B ist ausgeschaltet, d. h. es fließt kein Strom durch irgendwelche Komponenten der Endstufe (K6; t0-t2).
Grundsätzlich gilt, daß bei jeglichem Stromfluß zwischen Kapazitäten und Induktivitäten die beteiligten Komponenten zusammen Schwingkreise bilden. Oft werden, um die geforderte Funktion zu erreichen, aber nur geringe Teilstücke der ansonsten sinusförmigen Schwingung durchlaufen und durch Umschalten auf andere Komponenten die gewünschte Signalform zusammengesetzt.
Zwischenkreisspannung an C2
Der Schaltregler in Fig. 1A umfaßt die Komponenten C1, L1, V1, V2 und den entsprechenden Steuerungsteil innerhalb der Steuereinheit ST-E. Durch hochfrequentes Takten des Stromes 11 durch L1 mit dem Schaltmittel, d. h. den Feldeffekttransistor V1, wird die Energie in der Spule L1 über die Diode V2 in den Zwischenkreiskondensator C2 geladen. Bei Erreichen der vorgegebenen Endspannung (bei t1) wird der Schaltregler abgeschaltet. Andere geeignete Schaltreglertypen, als der in Fig. 1A gezeigte, sind gleichermaßen einsetzbar. Ab dem Zeitpunkt t1 ist ein Umladen in den Booster-Kondensator C3 (CBOOS1, CBOOS2) möglich (K1, K2; t0-t1).
Voreinspritzung (VE)
Bei der Voreinspritzung wird mittels einer Entladung eines Teils der Energie eines der Booster-Kondensatoren C3 in die Lastinduktivität, d. h. das Magnetventil, ein sehr schneller Stromanstieg erreicht (K6, I4, t2-t3). Würde man nur die normale Batteriespannung Ubatt verwenden, wäre der Stromanstieg viel zu langsam. Die geforderte kurze Zeit wäre nicht zu realisieren.
Der Booster-Kondensator C3 wird deshalb dabei entladen (z. B. auf 20 V) (K5; t2-t3). Die Entladung wird abgebrochen, wenn der geforderte Strom erreicht ist (K6, I4; t3). Anschließend erfolgt bis zum Ende der für die Voreinspritzung vorgegebenen Zeit eine Anzugsstromregelung (K6; t3-t4). Am Ende der Voreinspritzung wird die sich noch in der Spule des Magnetventils befindende Energie bei gesperrtem Schaltmittel V6, V7, V8 wieder in den Booster- Kondensator zurückgeladen (K5; t4-t5).
Durch Verluste sind etwa 50% der in die Induktivität des Magnetventils hineingesteckten Energie in Wärme umgesetzt worden. Die Booster-Spannung erreicht jetzt nur etwa 50 V von ursprünglich 70 V (K5; t5-t6). Die Differenz von 20 V entspricht etwa 50% der Energie, da die Energie im Booster- Kondensator mit dem Quadrat der Spannung steigt.
Erfindungsgemäß realisierte Abstandsverringerung zwischen der Voreinspritzung VE und der Haupteinspritzung HE
Bei engem Aufeinanderfolgen von VE und HE würde die Zeit nicht ausreichen, um den Booster-Kondensator C3 durch normales Rechargen, d. h. den zuvor geschilderten Rückladevorgang von der Induktivität des Magnetventils wieder aufzuladen.
Durch Umladen des Zwischenkreiskondensators C2 über L2, die Trenndiode V3 und den Feldeffekttransistor V4 in den Booster-Kondensator C3, wird die Booster-Spannung schnell (z. B. in 10 µs) auf den Endwert (z. B. 75 V) gebracht (K3, K5; t6-t7). Danach kann sofort die Booster-Phase der Haupteinspritzung HE eingeleitet werden.
Die Zwischenkreisinduktivität L2 verhindert, daß die gesamte Differenzspannung zwischen dem Zwischenkreiskondensator C2 und dem Booster-Kondensator C3 am Innenwiderstand des Feldeffekttransistors V4 ansteht und bei diesem zu einer hohen Impulsbelastung führt. Die Stromspitze wird verlustarm begrenzt.
Bei Mehrbankbetrieb (BANK1, BANK2, . . .) ist nur eine Induktivität L2 für den Betrieb beider Bänke notwendig.
Hier ist zu erwähnen, daß die mit der oben beschriebenen Schaltungsfunktion erreichte Abstandverringerung beim Laden des Booster-Kondensators auch dafür eingesetzt werden kann, den Abstand zwischen Haupteinspritzung HE und Nebeneinspritzungen NE oder zwischen aufeinanderfolgenden Haupteinspritzungen (z. B. im Einbankbetrieb) zu verkürzen.
Haupteinspritzung HE
Die Haupteinspritzung gliedert sich in eine Booster-Phase (K6, I4; t9-t10), eine Anzugsstromregelphase (t10-t11), eine Schnellöschung zu einem Haltestromniveau, eine Haltestromregelphase (t12-t14) und eine Schnellöschung (t14-t15) am Ende der Haupteinspritzung.
Es ist zu erwähnen, daß während jeder Schnellöschung Energie in den Booster-Kondensator C3 zurückgespeist wird (K5; t4-t5, t11-t12 und t14-t15).
Bei einer gemäß den Fig. 1A, 1B aufgebauten Schaltung, die die oben beschriebene Funktionsweise hat, wurde der Umladevorgang zwischen dem Zwischenkreiskondensator C2, der Zwischenkreisinduktivität L2 und dem Booster-Kondensator C3 simuliert.
Die Ergebnisse dieser Simulation sind in Fig. 3 dargestellt. Fig. 3 zeigt in einem Strom-Spannungs- Zeitdiagramm mittels Kurven A, B und C die zeitlichen Verläufe der Spannung UC2 am Zwischenkreiskondensator C2, des Umladestroms I3 sowie der Spannung UC3 am Booster- Kondensator C3. Der Start der Umladung beginnt zum Zeitpunkt 5 µs und endet zum Zeitpunkt 15 µs.
Bei dem in Fig. 3 dargestellten Simulationsversuch geht die Spannung am Zwischenkreiskondensator C2 von 100 V (Startzeitpunkt) auf etwa 60 V zurück (Stoppzeitpunkt). Bei Andauern des Umladeversuchs würde die Kurve A der Spannung am Zwischenkreiskondensator C2 selbstverständlich weiter abnehmen. Der Verlauf der Kurve B des Umladestroms I3 vom Start- zum Stoppzeitpunkt ist so, daß der Umladestrom von 0 ansteigt, ein Maximum von etwa 50A erreicht und dann geringfügig absinkt. Selbstverständlich würde der Umladestrom I3 gemäß dem gestrichelten Verlauf der Kurve B beim Andauern des Umladeversuchs auch weiter absinken.
Der Verlauf der die Booster-Spannung UC3 am Booster- Kondensator C3 wiedergebenden Kurve C zeigt, daß die Booster-Spannung von anfänglich etwa 50 V zum Start des Umladevorgangs auf etwa 70 V ansteigt und beim Stopp und danach konstant bleibt. Die Spannung am Booster-Kondensator C3 würde gemäß dem gestrichelten Verlauf der Kurve C weiterhin ansteigen, wenn der Umladevorgang über die 15 µs hinaus fortgesetzt würde.
Aus Fig. 3 wird deutlich, daß der erfindungsgemäß bewirkte schnelle Umladevorgang vom Zwischenkreiskondensator C2 in den Booster-Kondensator C3 innerhalb von etwa 10 µs abläuft.

Claims (10)

1. Vorrichtung zur Ansteuerung wenigstens eines elektromagnetischen Verbrauchers, insbesondere eines Magnetventils einer Common-Rail-Injektoranordnung einer Verbrennungskraftmaschine, wobei ein mit einem ersten Schaltmittel und einer Induktivität versehener, als Gleichspannungswandler arbeitender Schaltregler (C1, L1, V1) zwischen einer Versorgungsspannungsquelle (Batt) und einer mit einem zweiten Schaltmittel (V11, V6, V7, V8) sowie einem Booster-Kondensator (C3) versehenen Schaltendstufe für die Injektoranordnung zum Aufladen des Booster-Kondensators (C3) zu bestimmten, durch Betriebsparameter der Verbrennungskraftmaschine gegebenen Zeiten geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Schaltregler und der Schaltendstufe ein mit einem Zwischenkreiskondensator (C2) und einem dritten Schaltmittel (V4) ausgestatteten Zwischenkreis vorgesehen ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannungsniveau des Zwischenkreises bei einem Betrieb mehrerer Bänke (BANK1, BANK2) im Falle mehrerer Booster-Kondensatoren (CBOOS1, CBOOS2) so hoch bestimmt ist, daß die im Zwischenkreiskondensator (C2) gespeicherte Energie auch für das Nachladen der mehreren Booster-Kondensatoren ausreicht.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenkreis in Reihe zum Entladungspfad des Zwischenkreiskondensators (C2) eine als Strombegrenzung wirkende Induktivität (L2) aufweist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei mehreren Entladungspfaden der Zwischenkreis eine gemeinsame Induktivität (L2) aufweist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Trenndiode (V2) zwischen dem Schaltregler und der Zwischenkreisinduktivität (L2) eingeschaltet ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenkreisinduktivität (L2) eine Freilaufdiode (V12) parallel geschaltet ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Synchrongleichrichter (11) zur Energierückgewinnung zwischen der zur Endstufe hin führenden Seite der Zwischenkreisinduktivität (L2) und der Versorgungsspannungsquelle (Batt) eingeschaltet ist.
8. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine elektronische Steuereinheit (ST-E) ausgangsseitig wenigstens mit Ansteuereingängen jeweils des ersten bis dritten Schaltmittels verbunden ist, um den Betrieb des Schaltreglers, die Aufladezeiten des Booster- Kondensators (C2), das Spannungsniveau des Zwischenkreiskondensators sowie die Entladungszeit des Zwischenkreises zu steuern.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (ST-E) weiterhin mit bestimmten Schaltungspunkten des Schaltreglers, des Zwischenkreises und der Endstufe verbundene Eingänge zur Erfassung von Spannungen und/oder unter Strömen an bzw. durch diese Schaltungspunkte aufweist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit eine programmgesteuerte Mikroprozessoreinheit ist und funktionell mit einem Kraftfahrzeugkontroller verbunden ist.
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