DE2905900A1

DE2905900A1 - Vorrichtung zur steuerung der entregungszeit von elektromagnetischen einrichtungen, insbesondere von elektromagnetischen einspritzventilen bei brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE2905900A1
Application number: DE2905900A
Authority: DE
Inventors: Klaus Dipl Ing Harsch; Peter Dipl Ing Schuelzke
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1979-02-16
Filing date: 1979-02-16
Publication date: 1980-08-28
Also published as: JPS55111109A; JPS63134507U; US4327692A

Description

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! 31.1.1979 Mü/Kö

ROBERT BOSCH GMBH, 7OOQ. Stuttgart 1

Vorrichtung zur Steuerung der Entregungszeit von elektromagnetischen Einrichtungen, insbesondere von elektromagnetischen Einspritzventilen bei Brennkraftmaschinen

Stand der Technik

Um elektromagnetische Einrichtungen möglichst zeitexakt steuern zu können, bedarf es kurzer Ansprech- und kurzer Abfallzeiten. Die Ansprechzeiten werden in der Regel dadurch kurz gehalten, daß die elektromagnetische Einrichtung zu Beginn eines Ansteuersignales mit einer hohen Spannung beaufschlagt wird. Kurze Abfall- bzw Entregungszeiten lassen sich mit einer Umkehrung der Ansteuerspannung erreichen, so daß eine möglichst kleine Zeitkonstante der naturgemäß gegebenen e-Funktion er-

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Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der· nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 eine Endstufenanordnung eines elektromagnetisch betätigbaren Einspritzventils bei einer Brennkraftmaschine, Figur 2 vier Impulsdiagramme zur Erläuterung des Gegenstandes von Figur 1, die Figuren 3 und h je ein Beispiel für einen in Figur gezeichneten "Löschkreis und Figur 5 ein Diagramm der Abhängigkeit der Abfallzeit eines elektromagnetischen Einspritzventils von der Löschspannung.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Figur 1 zeigt die Endstufenanordnung eines elektromagnetischen Einspritzventils einer Brennkraftmaschine. Mit 10 ist die Erregerwicklung des elektromagnetischen Einspritzventils bezeichnet, die in Reihe zu einem niederohmigen Vorwiderstand 11 (der auch den ohm'sehen Widerstand der Erregerwicklung beinhalten soll) und einem Schalttransistor 12 zwischen den Betriebsspannungsanschlüssen 13 und l4 liegt. Seine Ansteuerung erhält der Schalttransistor 12 über einen Widerstand 15 von einer Klemme 16, an der die Ansteuersignale für die Endstufe bereitgestellt werden. Mit 18 ist ein Löschkreis gezeichnet, der parallel zur Schaltstrecke des Schalters 1? liegt und über einen Eingang 19 ein Ansteuersignal UE erhält.

Bei durchgeschaltetem Schalttransistor 12 während der Dauer des Erregersignales am Eingang 16 fließt im Ruhe-

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zustand durch die Erregerwicklung 10 des elektromagnetischen Einspritzventils ein konstanter Strom IV = (UB - UCE)/Rl. Nach dem Sperren des Schalttransistors 12 liegt über der Erregerwicklung 10 eine Spannung proportional zur Induktivität dieser Erregerwicklung und zum zeitlichen Gradienten des Stromabfalls. Mathematisch gesehen ergibt sich folgender Zusammenhang:

UB = Rl'. IV + L . — + Us

Wird nun die Spannung über dem Löschkreis US konstant gehalten, dann ergibt sich bei entsprechender Wahl von Us und Rl ein nahezu konstanter Stromgradient und der Stromabfall durch die Erregerwicklung 10 des elektromagnetischen Einspritzventils verläuft linear bis herab zu sehr' kleinen Stromwerten. Erst dann kann die Spannung Us von der Ventilinduktivität nicht mehr aufgebracht werden. Us klingt schließlich infolge Wirbelstromverluste usw. nach einer e-Funktion ab. Da das Abfall- bzw. Entregungsverhalten des elektromagnetischen Einspritzventils stromabhängig ist, läßt sich somit über die Steigung des Stromabfalles auch die Entregungszeit des Magnetventils über die Dauer des Ansteuersignals hinaus bestimmen. Dargestellt ist dieser Zusammenhang in Figur 2, wo Figur 2a das Ansteuersignal des Schalttransistors 12 zeigt, Figur 2b den Stromfluß durch die Erregerwicklung des elektromagnetischen Einspritzventils, Figur 2c die Spannung über der Erregerwicklung 10 und schließlich Figur 2d die Bewegung der Magnetventilnadel. Erkennbar ist aus Figur 2b eine unterschiedliche Steigung des Stromabfalls nach Ende deb Ansteuersignals für den Schalttransistors 12 abhängig vom Ansteuersignal des Löschkreises

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bzw. seiner konstanten Ausgangsspannung. Entsprechend konstant verhält sich zumindest bis zu einem gewissen Zeitpunkt auch die Spannung über der Erregerwicklung 10 und zwar mindestens so lange, als die Spannung über der Erregerwicklung 10 nicht unterhalb der des Löschkreises 18 liegt. Die Darstellung von Figur 2d für die 3ewegung der Einspritzventilnadel ist stark zeitgedehnt und verdeutlicht auch die mechanische Trägheit der beweglichen Teile des Einspritzventils. Ersichtlich ist jedoch die unterschiedliche Abfallzeit des Ventilankers bei unterschiedlicher Steigung der Stromabfallflanke entsprechend Figur 2b.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß ein konstanter Gradient des Stromes durch die Erregerwicklung 10 des Einspritzventiles eine konstante Löschkreisausgangsspannung erfordert (bei RIi^O). Im einfachsten Fall läßt sich dieser Löschkreis somit mittels einer Zenerdiode realisieren, wobei dann jedoch keine Änderung des Stromgradienten möglich ist. Für den Fall, daß eine einzelne Zenerdiode leistungsmäßig zu schwach ist, empfiehlt sich die Anordnung von Figur 3. Dort ist eine Transistor-Darlington-Schaltung mit 20 bezeichnet, deren Eingang? basis mit dem Ausgangskollektor durch eine Zenerdiode gekoppelt ist.

Mit der gezeigten Anordnung läßt sich die Öffnungsdauer des Einspritzventils um eine additive Konstante verlängern. Dies kann vor allem dann Bedeutung haben, wenn die Bildung des Ansteuersignales für den Schalttranistor 12 selbst eine Zeitdauer erfordert, die in den Bereich der Dauer der Impulspausen des Ansteuersignals

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kcmmt. In diesem Fall kann das Ansteuersignal für den V, Schalttransistor 12 dann verkürzt werden und die addi- ;_: tive Konstante im Offenhalten des Ventils wird mittels . >■.■

des Löschkreises 18 gebildet. |«

Figur 4 zeigt einen steuerbaren Löschkreis 18, mit dein der Gradient des Ventilstrom-Abfalls einstellbar ist und damit auch die Zeitdauer des zusätzlichen Offenhaltens des Einspritzventils. Hauptbestandteil des Löschkreises 18 nach Figur 4 ist ein Verstärker 25, H

dem über einen Widerstand 26 ein Transistor 27 nach- !{

geschaltet ist. Die Emitter-Kollektor-Strecke dieses *:]

Transistors 27 liegt zwischen einem Ausgang 28 und ei- jH nem Masseanschluß 29. Von diesem Ausgang 28 liegt ein ti

Ü Spannungsteiler aus den Widerständen 30 und 31 an Masse f? und die Verbindungsstelle der beiden Widerstände ist mit fj dem Pluseingang des Verstärkers 25 gekoppelt; sein Mi- Sj nuseingang steht unmittelbar mit dem Eingang 19 in Ver- |

bindung. |

Während der Dauer des Ansteuerimpulses des Schalttran- '■ sistors 12 ist die Spannung am Ausgang 28 des Löschkrei- j [ ses 18 sehr niedrig und damit auch die Ausgangsspannung ^; des Verstärkers 25· Steigt am Ende des ti-Impulses die Spannung über der Erregerwicklung 10 an, so wird schließlich die Spannung am Pluseingang des Verstärkers 25 posi- V,

tiv gegenüber der Steuerspannung am Eingang 19· Der Verstärker 25 beginnt über den Widerstand 26 Basisstrom in ,\ den Transistor 27 einzuspeisen, wodurch die Kollektor- l\ spannung nicht weiter ansteigen kann und der Strom durch f; die Erregerwicklung 10 klingt somit mit entsprechendem ι Stromgradienten ab. Ist der Strom durch die Erregerwicklung 10 abgeklungen und wird die Spannung über dem Wi-

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derstand 31 kleiner als die Steuerspannung UE am Steuereingang, dann sperrt der Transistor 27 und die Gesamtschaltung des Löschkreises 18 ist in Ruheposition bis zum nächsten Einspritzimpuls.

Figur 5 zeigt die Abhängigkeit der Ventilabfallzeit tab i' von der Konstantspannung über dem Löschkreis 18 z.B. bei

> Verwendung von unterschiedlichen Zenerdioden. Für große

i; ' ' Spannungswerte überwiegt der Anteil der mechanischen

i:i Ventilträgheit gegenüber dem elektronischen Stromabbau.

;: Für Konstantspannungen des Löschkreises 18 in der Nähe

j; der Betriebsspannung ginge die Abfallzeit im Idealfall

; gegen unendlich, da die Spannung über der Erregerwick-

'' lung 10 gegen Null geht. Verdeutlicht wird dieses Zeitverhalten abhängig von der Konstantspannung auch durch die Darstellung von Figur 2c, wonach bei höheren Konstantspannungen eine kleinere Abfallzeit erreicht wird :■■ als bei niedrigeren.

Bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen wird die Entregung der elektromagnetischen Einrichtung mit- ^f tels des parallel zum Schalttr-ansistor 12 liegenden

Löschkreises 18 gesteuert. Dabei liegt der Löschkreis in Reihe zur elektromagnetischen Einrichtung.

In entsprechender Weise läßt sich auch der Freilaufkreis steuern, wobei dann der e-funktionsmäßige Stromabfall nach dem Stand der Technik linearisiert wird. }.'■ In diesem Fall ist die "Löschkreisanordnung" z.B. nach

den Figuren 3 und 4 zur elektromagnetischen Einrichtung parallelgeschaltet.

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Claims

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r; Ansprüche

j< TlJ Vorrichtung zur Steuerung der Entregungszeit von elek-

!) tromagnetischen Einrichtungen, insbesondere von elektro-

j'i magnetischen Einspritzventilen bei Brennkraftmaschinen,

V wobei der elektromagnetischen Einrichtung eine Ansteuer-

'■[ Schaltung in Reihe liegt, dadurch gekennzeichnet, daß

'; der elektromagnetischen Einrichtung eine Schaltungsan-

ii Ordnung (18) mit insbesondere steuerbarer Ausgangsspannung in Reihe oder parallelgeschaltet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungsanordnung (18) in der Wirkung einer insbesondere steuerbaren Zenerdiode entspricht.

3· Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungsanordnung (l8) eine oder mehrere, dann . umschaltbare Zenerdioden umfaßt.

ij. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn-S 030035/0157 -2-

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zeichnet, daß die Schaltungsanordnung (l8) einen Verstärker (25) mit nachgeschaltetem Transistor (27) enthält und an die Eingänge des Verstärkers (25) ein externes Steuersignal (UE) (über einen Eingang 19) sowie wenigstens mittelbar die Spannung über der Ansteuerschaltung (12) gelegt ist.

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