-
Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Antreiben eines
Injektors in einem Verbrennungsmotor und insbesondere zum Antreiben eines
Injektors eines Benzin-Direkteinspritzsystems, auf das sich die
nachfolgende Beschreibung explizit bezieht, ohne jedoch von ihrer
allgemeinen Natur abzuweichen.
-
Benzinmotoren,
die mit einer Kraftstoff-Direkteinspritzung ausgestattet sind, d.h.
Motoren, in denen das Benzin durch geeignete Injektoren direkt in
die Zylinder eingespritzt wird, wobei jeder der Injektoren gewöhnlich in
einer Einbauöffnung
eines jeweiligen Zylinders angeordnet ist und durch eine Antriebsvorrichtung
strombetrieben ist, sind in jüngster Zeit
auf den Markt gebracht worden.
-
Bekannte
Antriebsvorrichtungen sind dazu ausgelegt zu bewirken, dass eine
im Zeitverlauf variable Stromwelle, die eine Anfangsphase, welche
im Wesentlichen eine Impulsphase mit einer relativ hohen Stromstärke ist,
und eine Endphase mit einer im Wesentlichen konstanten und relativ
niedrigen Stromstärke
besitzt, durch den Steuerschaltkreis eines Injektors zirkuliert.
-
Aufgrund
der hohen Menge an Energie, die während der oben genannten Anfangsphase,
die im Wesentlichen eine Impulsphase mit einer relativ hohen Stromstärke ist,
in den induktiven Bauteilen der Steuerschaltkreises des Injektors
gespeichert ist, sind bekannte Antriebsvorrichtungen des oben beschriebenen
Typs nicht in der Lage, niedrige Einspritzzeiten, d.h. mit einer
sehr kurzen Endphase (typisch für
den Motorleerlauf), genau zu bewerkstelligen. Diese gespeicherte
Energie verhindert oft das effektive Schließen des Injektors am Ende der
Endstromphase und verlängert
das Öffnen
des Injektors für
ein bestimmtes Zeitintervall nach dem Ende dieser Endstromphase.
-
Die
DE 19746981 A1 offenbart
ein Verfahren zum Antreiben eines magnetischen Kraftstoffeinspritzventils
für einen
Verbrennungsmotor. Das Verfahren beinhaltet das Entladen der in
einer Speichervorrichtung gespeicherten Ladung in das Einspritzventil
zu Beginn des Antriebsprozesses und das Erhöhen der Ladung durch Wiederaufladen
zwischen zwei Einspritzungen. Der Einspritzprozess ist zumindest
in einen ersten und einen zweiten Teil-Einspritzprozess unterteilt,
und zwischen zwei Teileinspritzungen ist das Wiederaufladen unterbrochen
oder angehalten, wenn bestimmte Bedingungen vorherrschen.
-
Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung
zum Antreiben eines Injektors in einem Verbrennungsmotor bereitzustellen, welche
die oben beschriebenen Nachteile nicht aufweist und deren Verwirklichung
darüber
hinaus einfach und kostengünstig
ist.
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft somit eine Vorrichtung zum Antreiben
eines Injektors in einem Verbrennungsmotor nach Anspruch 1.
-
Die
vorliegende Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben,
die einige nicht einschränkende
Ausführungsbeispiele
der Erfindung zeigen. In den Figuren zeigen:
-
1 eine
schematische Ansicht der Steuervorrichtung der vorliegenden Erfindung;
-
2 eine
schematische Ansicht eines Antriebsschaltkreises der Steuervorrichtung
aus 1;
-
3 die
Zeitkurve einiger elektrischer Größen, die für den Schaltkreis aus 2 kennzeichnend
sind;
-
4 die
Zeitkurve einiger elektrischer Größen, die für die Vorrichtung aus 1 kennzeichnend
sind;
-
5 eine
schematische Ansicht einer Variante des Antriebsschaltkreises aus 2;
-
6 die Zeitkurve einiger elektrischer Größen, die
für den
Schaltkreis aus 5 kennzeichnend sind;
-
7 die
Zeitkurve einiger elektrischer Größen, die kennzeichnend sind
für den
Schaltkreis aus 2 in einer anderen, zu der aus 3 alternativen Ausführungsform.
-
In 1 zeigt
das Bezugszeichen 1 insgesamt eine Vorrichtung zur Steuerung
von vier Injektoren 2 bekannter Bauart (in 1 als
INJEKTOR1, INJEKTOR2, INJEKTOR3, INJEKTOR4 gezeigt) eines schematisch
gezeigten Verbrennungsmotors 3, der mit vier, aneinandergereihten
und nicht gezeigten Zylindern ausgestattet ist. Jeder Injektor 2 ist
am Ort der Einbauöffnung
eines nicht gezeigten, jeweiligen Zylinders des Motors 3 vorgesehen,
um eine vorbestimmte Benzinmenge direkt in diesen Zylinder einzuspritzen.
-
Wie
in 2 gezeigt ist, ist jeder Injektor 2 strombetrieben
und mit einem Steuerschaltkreis 4 ausgestattet, der mit
zwei Anschlüssen 5 und 6 versehen
ist. Um einen Injektor 2 anzutreiben, ist es notwendig
zu bewirken, dass ein elektrischer Strom mit vorbestimmter Stärke durch
den jeweiligen Steuerschaltkreis 4 zirkuliert. Es wurde
in experimentellen Versuchen festgestellt, dass der Steuerschaltkreis 4 jedes
Injektors 2 elektrische Komponenten des induktiven oder
widerstandsbehafteten Typs aufweist. Der Benzinfluss, der von jedem
Injektor 2 während seiner Öffnungsphase
eingespritzt wird, ist im Wesentlichen konstant, und somit ist die
von dem Injektor 2 in den jeweiligen, nicht gezeigten Zylinder
eingespritzte Benzinmenge direkt proportional zur Öffnungsdauer
dieses Injektors 2.
-
Die
Steuervorrichtung 1 wird von einer Batterie 7 des
Motors 3 gespeist und weist eine Steuereinheit 8 auf,
die mit einem Steuerelement 9, einem von der Batterie 7 gespeisten
Wandler 10, einem Sicherheitselement 11 und einer
Leistungsstufe 12 ausgestattet ist.
-
Die
Steuereinheit 9 kommuniziert mit einer Steuereinheit 13 (typischerweise
ein Mikroprozessor) des Motors 3, um von dieser Steuereinheit 13 den
gewünschten Öffnungszeitwert
Tinj (direkt proportional zu dem gewünschten Wert der einzuspritzenden Kraftstoffmenge)
und den Einspritzbeginn für
jeden Injektor 2 und für
jeden Motorzyklus zu erhalten. Auf der Grundlage der von der Steuereinheit 13 erhaltenen
Daten steuert das Steuerelement 9 die Leistungsstufe 12,
welche jeden Injektor 2 antreibt, indem bewirkt wird, dass
ein vorbestimmter elektrischer Strom Iinj (im Zeitverlauf variabel)
durch den jeweiligen Steuerschaltkreis 4 zirkuliert, indem
eine Spannung Vinj (im Zeitverlauf variabel) an die Enden der entsprechenden
Anschlüsse 5 und 6 angelegt
wird.
-
Die
Leistungsstufe 12 erhält
die Steuersignale von dem Steuerelement 9 und wird sowohl
direkt von der Batterie 7 mit einer Spannung Vbatt gespeist, die
nominal 12 Volt beträgt,
als auch vom Wandler 10 mit einer Spannung Vtank gespeist,
die nominal 80 Volt beträgt.
Der Wandler 10 ist ein Gleichspannungswandler des bekannten
Typs, der die Spannung Vbatt der Batterie 7 auf die Spannung
Vtank von 80 V erhöhen
kann.
-
Das
Sicherheitselement 11 kann sowohl mit dem Steuerelement 9 als
auch mit der Leistungsstufe 12 kommunizieren, um mit Hilfe
von unten beschriebenen Verfahren das korrekte Antreiben der Injektoren 2 zu überprüfen.
-
Wie
in 2 gezeigt ist, weist die Leistungsstufe 12 für jeden
Injektor 2 einen jeweiligen Antriebsschaltkreis 14 auf,
der an die Anschlüsse 5 und 6 des jeweiligen
Steuerschaltkreises 4 angeschlossen ist und durch das Steuerelement 9 gesteuert
wird, um zu bewirken, dass ein vorbestimmter elektrischer Strom Iinj
durch diesen Steuerschaltkreis 4 zirkuliert.
-
Jeder
Antriebsschaltkreis 14 weist einen Transistor 15 auf,
der durch das Steuerelement 9 gesteuert wird und dazu ausgelegt
ist, den Anschluss 5 des jeweiligen Steuerschaltkreises 4 an
einen Zwischenanschluss 16 anzuschließen, welcher über eine
Sperrdiode 17 an die Spannung Vbatt der Batterie 7 angeschlossen
ist und über
einen durch das Steuerelement 9 gesteuerten Transistor 18 an
die Spannung Vtank des Wandlers 10 angeschlossen ist. Jeder
Antriebsschaltkreis 14 weist weiterhin einen Transistor 19 auf,
der durch das Steuerelement 9 gesteuert wird und dazu ausgelegt
ist, den Anschluss 6 des jeweiligen Steuerschaltkreises 4 an
eine gemeinsame Erde 20 anzuschließen, sowie zwei Rückführdioden 21 und 22,
die zwischen Anschluss 5 und Erde 20 bzw. zwischen
Anschluss 6 und Zwischenanschluss 16 angeschlossen
sind. Gemäß einer
bevorzugten, in 2 gezeigten Ausführungsform
gehören
die Transistoren 15, 18, 19 zum Typ MOS-Transistor.
-
Ein
Nebenschlusswiderstand 23, der mit einem Messanschluss 24 versehen
ist, ist zwischen dem Transistor 19 und der Erde 20 angeordnet. Durch
Messen der Spannung an den Anschlüssen des Widerstands 23 (d.h.
die zwischen dem Messanschluss 24 und der Erde 20 vorhandene
Spannung) ist es möglich,
die Stromstärke
Iinj zu messen, wenn der Transistor 19 Strom leitet. Gemäß einer weiteren, nicht
gezeigten Ausführungsform
ist der Nebenschlusswiderstand 23 direkt an den Anschluss 6 angeschlossen,
um die Stromstärke
Iinj kontinuierlich zu messen. Gemäß einer weiteren, nicht gezeigten Ausführungsform
ist der Nebenschlusswiderstand 23 dem Transistor 19 vor-
und nicht nachgeschaltet, wie in 2 gezeigt.
-
Wie
in den 2 und 3 gezeigt, ist nachfolgend eine
Einspritzphase eines Injektors 2 insbesondere anhand der
Zeitkurve des Stroms Iinj, der über
die Anschlüsse 5 und 6 des
jeweiligen Steuerschaltkreises 4 zirkuliert, und anhand
der Zeitkurve der Spannung Vinj an den Enden dieser Anschlüsse 5 und 6 beschrieben.
-
Zunächst sind
die Transistoren 15, 18 und 19 alle deaktiviert,
der Steuerschaltkreis 4 isoliert, der Strom Iinj hat einen
Wert, der 0 beträgt,
und der Injektor ist geschlossen.
-
Um
die Einspritzphase zu starten, werden die Transistoren 15, 18 und 19 gleichzeitig
dazu gebracht, Strom zu leiten, dann wird der Anschluss 5 über die
Transistoren 15 und 18 an die Spannung Vtank angeschlossen,
der Anschluss 6 wird über
den Transistor 19 an die Erde 20 angeschlossen
und die Spannung Vinj entspricht Vtank. Unter diesen Bedingungen
steigt der Strom Iinj über
eine Zeit T1 rasch auf einen Höchstwert
Ip an, und der Injektor 2 öffnet und beginnt, Benzin einzuspritzen.
-
Wenn
der Strom Iinj den Wert Ip erreicht, hält eine Stromsteuerung (welche
die mit Hilfe des Widerstands 23 durchgeführte Messung
des Stroms Iinj verwendet) den Strom Iinj für eine Zeit T2 innerhalb eines
Amplitudenbereichs ΔIp,
dessen Mitte ein Mittelwert Ipm ist, indem auf die Steuerung des
Transistors 19 eingewirkt wird, der zyklisch zwischen einem leitenden
Zustand und einem deaktivierten Zustand hin und her schaltet. Im
leitenden Zustand des Transistors 19 ist der Anschluss 5 über die
Transistoren 15 und 18 an die Spannung Vtank angeschlossen, der
Anschluss 6 ist über
den Transistor 19 an die Erde 20 angeschlossen,
die Spannung Vinj entspricht Vtank und der Wert von Iinj steigt
an. Im deaktivierten Zustand des Transistors 19 hingegen
beginnt die Rückführdiode 22 Strom
zu leiten und schließt
die Anschlüsse 5 und 6 über den
Transistor 15 kurz, ist die Spannung Vinj gleich 0 und
der Wert von Iinj sinkt. Die Stromstärke Iinj wird nur dann gemessen,
wenn der Transistor 19 Strom leitet, da der Messwiderstand 23 dem
Transistor 19 vorgeschaltet ist. Die Zeitkonstante des
Steuerschaltkreises 4 ist jedoch bekannt und konstant,
und somit kann das Steuerelement 9 berechnen, wann der
Strom Iinj die untere Grenze (Ipm – ΔIp/2) erreicht und der Transistor 19 dazu
gebracht werden muss, erneut Strom zu leiten.
-
Nachdem
der Strom Iinj für
die Zeit T2 im Wesentlichen den Wert Ip beibehalten hat, bewirkt das
Steuerelement 9, dass die Transistoren 15 und 19 weiterhin
leiten und deaktiviert den Transistor 18. Somit ist der
Anschluss 5 über
den Transistor 15 und die Diode 17 an die Spannung
Vbatt angeschlossen, der Anschluss 6 über den Transistor 19 an
die Erde 20 angeschlossen und die Spannung Vinj entspricht Vbatt.
Unter diesen Umständen
fällt der
Strom Iinj über
eine vorbestimmte Zeit T3 langsam auf einen Wert IpF ab. Zu diesem
Zeitpunkt deaktiviert das Steuerelement 9 gleichzeitig
alle drei Transistoren 15, 18 und 19,
und dadurch, dass der Strom Iinj nicht augenblicklich aufgehoben
werden kann, beginnt die Rückführdiode 21,
und in umgekehrter Weise der Transistor 18, Strom zu leiten,
mit dem Ergebnis, dass der Anschluss 5 über die Rückführdiode 21 an die
Erde 20 angeschlossen wird, der Anschluss 6 über die
Rückführdiode 22 und
den Transistor 18 an die Spannung Vtank angeschlossen wird,
die Spannung Vinj – Vtank
entspricht und der Strom Iinj rasch sinkt.
-
Es
sei angemerkt, dass der Transistor 18 infolge der Merkmale
des MOS-Übergangs,
bei dem eine Parasitärdiode
parallel zu diesem Übergang
angeordnet ist, die bezüglich
der Verbindung in umgekehrter Weise vorgespannt werden kann, beginnt,
in umgekehrter Weise zu leiten.
-
Nach
einer Zeit T4, die im Wesentlichen genügt, um den Strom Iinj aufzuheben,
bringt das Steuerelement 9 den Strom Iinj im Wesentlichen
auf einen Wert Im und hält
ihn bei diesem Wert, wobei bewirkt wird, dass der Transistor 15 weiterhin
leitet, und wobei auf die Steuerung des Transistors 19 eingewirkt wird,
der zyklisch zwischen einem leitenden Zustand und einem deaktivierten
Zustand hin und her schaltet. In dieser Situation ist gemäß den oben
beschriebenen Verfahren der Transistor 19 strombetrieben, um
den Strom Iinj für
eine Zeit T5 innerhalb eines Amplitudenbereichs ΔIm zu haften, dessen Mitte Im ist.
Gemäß den oben
beschriebenen Verfahren sind am Ende der Zeit T5 alle Transistoren 15, 18 und 19 deaktiviert,
und der Strom Iinj sinkt rasch wieder auf 0.
-
Sobald
der Strom Iinj den Wert 0 erneut einnimmt und für eine vorbestimmte Zeit bei
diesem Wert von Null bleibt, schließt der Injektor 2 und
stoppt die Benzineinspritzung. Wie in 3 deutlich
zu sehen ist, entspricht die Summe der Zeiten T1, T2, T3, T4, T5
der gesamten Einspritzdauer Tinj, d.h. der Gesamtzeit, in der der
Injektor 2 offen bleibt.
-
Es
ist aus dem Vorangegangenen zu erkennen, dass während der Einspritzphase der
Steuerschaltkreis 4 von einer Stromwelle durchlaufen wird, die
im Zeitverlauf variabel ist und eine Anfangsphase (entspricht den
Zeitintervallen T1, T2 und T3) aufweist, die im Wesentlichen eine
Impulsphase mit einer relativ hohen Stromstärke Iinj ist, welche gleich dem
Höchswert
Ip ist, eine Zwischenphase (entspricht dem Zeitintervall T4), während der
die Stromstärke
Iinj rasch auf Werte gesenkt wird, die im Wesentlichen Null betragen,
und eine nachfolgende Endphase (entspricht dem Zeitintervall T5)
mit einer relativ niedrigen Stromstärke Iinj, die einem Wert Im entspricht.
-
Die
Anfangsphase der Stromwelle Iinj umfasst einen ersten Abschnitt
(entspricht dem Zeitintervall T1), bei dem die Stromstärke Iinj
rasch auf den Wert Ip ansteigt, einen zweiten Abschnitt (entspricht dem
Zeitintervall T2), bei dem die Stromstärke Iinj im Wesentlichen konstant
und gleich dem Wert Ip gehalten wird, und einen dritten Abschnitt
(entspricht dem Zeitintervall T3), bei dem die Stromstärke Iinj
progressiv sinkt.
-
Die
Anfangsphase, eine Impulsphase, ist durch ein rasches Ansteigen
der Stromstärke
Iinj auf hohe Werte gekennzeichnet und ist notwendig, um das rasche Öffnen des
Injektors 2 zu gewährleisten. Um
den Injektor 2 rasch zu öffnen, ist eine hohe Kraft (die
proportional zu dem Quadrat der Stromstärke Iinj ist) erforderlich,
so dass die mechanische Trägheit und
sowohl die statische als auch die dynamische Reibung rasch überwunden
werden können.
Sobald der Injektor 2 offen ist, braucht er eine relativ
geringe Kraft, um offen zu bleiben, und somit wird der Strom Iinj
während
der Endphase bei dem relativ niedrigen Wert Im gehalten.
-
In
der Zwischenphase wird der Strom für eine extrem kurze Periode,
die nicht ausreicht, um es dem Injektor 2 zu ermöglichen,
aufgrund der mechanischen Trägheit
des Systems erneut zu schließen, aufgehoben.
Der Strom Iinj muss aufgehoben werden, um die während der Anfangsphase in den
Induktivitäten
des Steuerschaltkreises 4 angesammelte Energie zu entladen.
Auch wenn die Zeit T5 extrem kurz ist, d.h. wenn die gesamte Einspritzzeit
Tinj gering ist (typisch im Leerlauf), schließt somit der Injektor 2 genau
am Ende der Zeit T5 erneut und bleibt aufgrund der während der
Anfangsphase in den Induktivitäten
gespeicherten Energie nicht für
eine längere
Zeit offen.
-
Es
ist aus dem Vorhergehenden zu erkennen, dass der Strom Iinj während der
Zeitintervalle T2 und T5 mit Hilfe eines „Zerhacker"-Verfahrens, d.h. indem zyklisch eine
positive Spannung (Vtank oder Vbatt) und eine Nullspannung an die
Enden des Steuerschaltkreises 4 angelegt werden (d.h. zwischen
den Anschlüssen 5 und 6),
im Wesentlichen konstant gehalten wird (unter einer Toleranz, die ΔIp/2 und ΔIm/2 entspricht).
Dieses Steuerverfahren hat große
Vorteile, da es dadurch möglich
ist, den gewünschten
Stromwert (Ip oder Im) extrem genau beizubehalten und gleichzeitig
insgesamt die Dissipationsverluste auf ein Minimum zu reduzieren.
-
Gemäß einer
anderen, in 7 gezeigten Ausführungsform
(die die Zeitkurven des Stroms Iinj, der durch die Anschlüsse 5 und 6 des
jeweiligen Steuerschaltkreises 4 zirkuliert, und die Zeitkurve
der Spannung Vinj an den Enden dieser Anschlüsse 5 und 6 zeigt)
weist der erste Abschnitt (entspricht dem Zeitintervall T1) der
oben genannten Anfangsphase der Stromwelle Iinj einen Anfangsteil
(entspricht dem Zeitintervall T1a) auf, bei dem der Strom Iinj mit
Hilfe eines „Zerhacker"-Verfahrens (bekannt
und oben beschrieben) im Wesentlichen konstant und gleich einem
enthaltenen Wert (im Allgemeinen niedriger und insbesondere gleich
etwa der Hälfte
des Werts Im) gehalten wird, und einen Endteil (entspricht dem Zeitintervall
T1b), bei dem bewirkt wird, dass der Strom Iinj rasch auf relativ
hohe Werte ansteigt (in der Größenordnung
des zweifachen Werts von Ipm), indem die Spannung Vtank ununterbrochen
an die Enden des Steuerschaltkreises 4 (d.h. zwischen den
Anschlüssen 5 und 6)
angelegt wird.
-
Es
sei angemerkt, dass die Spannung Vbatt der Batterie 7 12
V beträgt,
während
die Spannung Vtank des Wandlers 10 einen nominalen Wert
von vorzugsweise zwischen 60 und 90 V besitzt. Darüber hinaus
kann der effektive Wert der Spannung Vtank des Wandlers 10 während des
Antreibens eines Injektors 2 aufgrund des Lasteffekts durch
den jeweiligen Steuerschaltkreis 4 gegenüber dem
ursprünglichen
nominalen Wert sinken.
-
Die
Steuereinheit 13 erfordert zyklisch eine Überprüfung der
effektiven Einspritzzeiten Tinjeff der Injektoren 2 durch
das Sicherheitselement 11, um zu kontrollieren, ob jeder
Injektor 2 exakt (abzüglich
einer bestimmten Toleranz natürlich)
die Benzinmenge in den jeweiligen, nicht gezeigten Zylinder einspritzt, die
von der Steuereinheit 13 auf der Grundlage der von einem
Fahrer erhaltenen Befehle und auf der Grundlage der Betriebsbedingungen
des Motors 3 berechnet worden ist. Diese Überprüfung ist
sehr wichtig, da bei Benzin-Direkteinspritzmotoren
das erzeugte Drehmoment direkt von der eingespritzten Benzinmenge
abhängt
(und somit von der effektiven Einspritzzeit Tinjeff), und ein falsches
Antreiben der Injektoren 2 könnte bewirken, dass der Motor 3 ein Antriebsdrehmoment
erzeugt, dass viel größer ist
als das vom Fahrer gewünschte
Drehmoment, was offensichtlich für
den Fahrer gefährlich
wäre.
-
Um
eine Überprüfung der Übereinstimmung mit
den gewünschten
Einspritzzeiten Tinj durchzuführen,
sendet die Steuereinheit 13 eine Anfrage an das Sicherheitselement 11 zusammen
mit den gewünschten
Einspritzzeitwerten Tinj für
jeden Injektor 2 in dem nachfolgenden Motorzyklus. Das
Sicherheitselement misst dann nacheinander die effektiven Einspritzzeiten
Tinjeff aller Injektoren 2, und sobald diese Messungen
abgeschlossen sind, vergleicht es jeden effektiven Einspritzzeitwert
Tinjeff mit dem jeweiligen gewünschten
Einspritzzeitwert Tinj, der von der Steuereinheit 13 zuvor
berechnet worden ist.
-
Je
nach Ergebnis des Vergleichs zwischen jedem effektiven Einspritzzeitwert
Tinjeff und dem jeweiligen gewünschten
Einspritzzeitwert Tinj, entscheidet das Steuerelement 11,
ob es ein Fehlersignal erzeugt oder nicht. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
wird das Fehlersignal erzeugt, wenn bei mindestens einem Injektor 2 die
Differenz zwischen dem gewünschten
Einspritzzeitwert Tinj und dem effektiven Einspritzzeitwert Tinjeff
außerhalb
eines vorbestimmten Akzeptanzbereichs liegt. Gemäß einer weiteren Ausführungsform
wird das Fehlersignal auf der Grundlage einer Kombination der Ergebnisse
der Vergleiche zwischen den effektiven Einspritzzeitwerten Tinjeff
und den gewünschten Einspritzzeitwerten
Tinj aller Injektoren 2 erzeugt.
-
Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform wird
die effektive Einspritzzeit Tinjeff eines Injektors 2 sowohl
durch Erfassung der Stärke
des Stroms Iinj, der durch den jeweiligen Steuerschaltkreis 4 fließt, als
auch durch Erfassung des Steuersignals des jeweiligen Transistors 15 (als
Haupttransistor des relativen Antriebsschaltkreises 14)
berechnet. Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
wird die effektive Einspritzzeit Tinjeff eines Injektors 2 entweder
durch Erfassung der Stärke
des Stroms Iinj, der durch den jeweiligen Steuerschaltkreis 4 fließt, oder
durch Erfassung des Steuersignals des jeweiligen Transistors 15 berechnet.
Gemäß einer
weiteren Ausführungsform wird
die effektive Einspritzzeit Tinjeff eines Injektors 2 sowohl
durch Erfassung der Stärke
des Stroms Iinj, der durch den jeweiligen Steuerschaltkreis 4 fließt, als
auch durch Erfassung des Steuersignals aller Transistoren 15, 18 und 19 des
relativen Antriebsschaltkreises 14 berechnet.
-
4 zeigt
für jeden
Injektor 2 ein Beispiel für die Wellenform der Stromstärke Iinj
und des Steuersignals des jeweiligen Transistors 15 während eines
durch das Sicherheitselement 11 durchgeführten Überprüfungszyklus.
Zu dem Zeitpunkt Tstart sendet die Steuereinheit 13 die
Anfrage an das Sicherheitselement 11, einen Überprüfungszyklus
durchzuführen.
In diesem Moment ignoriert das Sicherheitselement 11 die
bereits laufenden Einspritzimpulse (INJEKTOR1 und INJEKTOR4) und
misst die effektive Einspritzzeit Tinjeff für jeden Injektor 2 während der
nachfolgenden Einspritzimpulse.
-
Gemäß einer
weiteren, in 5 gezeigten Ausführungsform
ist ein Antriebsschaltkreis 14 dazu ausgelegt, zwei Injektoren 2 (z.B.
wie in 5 gezeigt INJEKTOR1 und INJEKTOR4) mit Hilfe von zwei
Transistoren 19 (in 5 durch 19a und 19b gezeigt
und INJEKTOR1 bzw. INJEKTOR4 zugeordnet) anzutreiben, wobei jeder
Transistor einen jeweiligen Anschluss 6 an die Erde 20 anschließt. Somit
ist es möglich,
eine kleinere Anzahl der gesamten Bauteile zu verwenden, da die
Transistoren 15 und 18 jedes Antriebsschaltkreises 14 gemeinsam
von den Steuerschaltkreisen 4 zweier unterschiedlicher
Injektoren 2 verwendet werden.
-
Der
Betrieb des Antriebsschaltkreises 14 aus 5 ist
vollkommen identisch mit dem oben beschriebenen Betrieb des Antriebsschaltkreises 14 aus 2.
Offensichtlich wird der Transistor 19a so gesteuert, dass
er den Injektor INJEKTOR1 öffnet, während Transistor 19b so
gesteuert wird, dass er den Injektor INJEKTOR4 öffnet.
-
Während der
Haupteinspritzphase eines Injektors (z.B. INJEKTOR1) ist es durch
den in 5 gezeigten Antriebsschaltkreis 14 auch
möglich,
eine Sekundäreinspritzung
des anderen Injektors (INJEKTOR4) durchzuführen. Wie bereits bekannt, ist
diese Sekundäreinspritzung
dazu geeignet, eine Katalysatorvorrichtung (bekannt und nicht gezeigt), die
am nicht gezeigten Auspuff des Motors 3 angeordnet ist,
zu regenerieren, indem diese Katalysatorvorrichtung durch die Temperaturerhöhung aufgrund der
darin stattfindenden Verbrennung des mit der Sekundäreinspritzung
eingespritzten Benzins entschwefelt wird.
-
Die
Sekundäreinspritzung
eines Injektors (z.B. INJEKTOR4) wird einfach ausgeführt, indem der
relative Transistor 19 (19b für INJEKTOR4) dazu gebracht
wird, Strom zu leiten. Gemäß weiteren
Ausführungsformen
kann die Sekundäreinspritzung
ausgeführt
werden, indem der Transistor 18 konstant im deaktivierten
Zustand gehalten wird (6) oder indem
der Transistor 18 dazu gebracht wird, Strom zu leiten (6a).
Der Unterschied zwischen den beiden Lösungen besteht darin, dass
in einem Fall (Transistor 18 konstant deaktiviert) die
Stromwelle Iinj der Sekundäreinspritzung
einen sanfteren Impuls hat (und somit ein langsameres und weniger
genaues Öffnen)
als der Impuls, der durch die Spannung Vinj, die Vbatt entspricht,
erzeugt wird, und in dem anderen Fall (Transistor 18 wird
zunächst
dazu gebracht, Strom zu leiten) hat die Stromwelle Iinj der Sekundäreinspritzung
einen steileren Impuls als der Impuls, der durch die Spannung Vinj,
die Vtank entspricht, erzeugt wird.
-
Auch
wenn der Transistor 18 dazu gebracht wird, Strom zu leiten,
um die Sekundäreinspritzung zu
starten (INJEKTOR4), ist der Strom Iinj der Haupteinspritzung (INJEKTOR1),
wie in 6a gezeigt, keinen Stromstärkenschwankungen
bezüglich
des vorhergehenden Bereichs ausgesetzt, da der Transistor 19 strombetrieben
ist. Wenn der Transistor 18 dazu gebracht wird, Strom zu
leiten, erhöht
sich die Steilheit der ansteigenden Flanke des Stroms Iinj aufgrund
der erhöhten
Antriebsspannung, und die Stromsteuerung erhöht die Schaltgeschwindigkeit, um
den Strom Iinj immer innerhalb des Bereichs ΔIm, dessen Mitte Im ist, zu
halten.
-
Schließlich kann,
wie in 6a gezeigt, die oben beschriebene
Zwischenphase des Aufhebens des Stroms Iinj durch Deaktivieren der
Transistoren 15, 18 und 19b ebenfalls
für die
Sekundäreinspritzung
(INJEKTOR4) durchgeführt
werden. In diesem Fall fällt
der Strom Iinj der Haupteinspritzung (INJEKTOR1) momentan, dennoch
nicht besonders stark ab, da der Transistor 19a der Haupteinspritzung (INJEKTOR1)
weiterhin Strom leitet.
-
Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform ist
die Leistungsstufe 12 als Module ausgebildet (nicht gezeigt).
Sie weist insbesondere ein erstes Modul auf, das mit den Transistoren 15 und 18 und
den Dioden 17 und 20 ausgestattet ist, und ein
zweites Modul, das mit dem Transistor 19, der Diode 21 und dem
Widerstand 23 ausgestattet ist. Um einen Antriebsschaltkreis 14 des
in 2 gezeigten Typs zur Steuerung eines einzelnen
Injektors 2 bereitzustellen, werden ein erstes und ein
zweites Modul aneinander angeschlossen, während zur Bereitstellung eines
Antriebsschaltkreises 14 des in 5 gezeigten Typs
zur Steuerung von zwei Injektoren 2 ein erstes und ein
Paar zweiter Module aneinander angeschlossen werden.