EP0945610A2 - Verfahren und Vorrichtung zum Schalten einer Induktivität - Google Patents

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EP0945610A2
EP0945610A2 EP98118779A EP98118779A EP0945610A2 EP 0945610 A2 EP0945610 A2 EP 0945610A2 EP 98118779 A EP98118779 A EP 98118779A EP 98118779 A EP98118779 A EP 98118779A EP 0945610 A2 EP0945610 A2 EP 0945610A2
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EP
European Patent Office
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inductance
inductor
switching means
connection
switching
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Withdrawn
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EP98118779A
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English (en)
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Werner Fischer
Birte Luebbeert
Viktor Kahr
Traugott Degler
Stephan Jonas
Hubert Greif
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F7/00—Magnets
    • H01F7/06—Electromagnets; Actuators including electromagnets
    • H01F7/08—Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
    • H01F7/18—Circuit arrangements for obtaining desired operating characteristics, e.g. for slow operation, for sequential energisation of windings, for high-speed energisation of windings
    • H01F7/1805—Circuit arrangements for holding the operation of electromagnets or for holding the armature in attracted position with reduced energising current
    • H01F7/1816—Circuit arrangements for holding the operation of electromagnets or for holding the armature in attracted position with reduced energising current making use of an energy accumulator
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/20—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/20—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils
    • F02D2041/2003—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils using means for creating a boost voltage, i.e. generation or use of a voltage higher than the battery voltage, e.g. to speed up injector opening
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/20—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils
    • F02D2041/2003—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils using means for creating a boost voltage, i.e. generation or use of a voltage higher than the battery voltage, e.g. to speed up injector opening
    • F02D2041/201—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils using means for creating a boost voltage, i.e. generation or use of a voltage higher than the battery voltage, e.g. to speed up injector opening by using a boost inductance

Definitions

  • a method and an apparatus for switching an inductor are known from DE 37 02 680.
  • There forms the Coil of a solenoid valve has an inductance.
  • a fast switching process is required in order to to achieve accurate fuel injection. For this, the when the inductance is switched off, energy released into one Capacitor reloaded. The next time you switch the same inductance or when switching another Inductance causes the stored energy to be quick Current rise.
  • the invention has for its object in a method and a device for switching an inductor of the type mentioned above, as fast as possible.
  • the expense of components should be as low as possible. In particular, they should be cost-effective Other components can be used.
  • Figure 1 is the inductance of the solenoid valve to be switched designated with L1.
  • the first connection of the inductor L1 is connected to ground via a first switching means T1 in connection. Between the first switching means T1 and ground a resistor R1 can be arranged.
  • connection point A is also connected to ground via a second switching device T2 in connection.
  • the second connection of the second inductor L2 is beyond a third switching means T3 and a diode D3 with the first Connection of the second inductor L2 in connection.
  • the anode of diode D3 is in contact with the first terminal.
  • the series connection from the third switching means T3 and the diode D3 form a switchable freewheeling circuit for the second inductor L2.
  • the third switching means T3 also acted upon by control 100 with control signals. Parallel to the inductors is one Freewheel circuit arranged.
  • the freewheeling circuit of the second inductor is switchable.
  • connection point A and the connection point B a second diode D2 is arranged.
  • the anode of the second Diode D2 is connected to connection point A and the cathode the second diode D2 with the connection point B in connection.
  • the cathode is standing the second Zener diode UZ2 with the cathode of the second diode D2 in contact.
  • the cathode of the second Zener diode UZ2 also with the anode connected to the second diode D2.
  • the connection point A between the second inductance L2 and the second switching means T2 is connected to connection point B via diode D2 and thus with the second connection of the inductor L1 in Connection.
  • the first switching means T1, the second switching means T2 and the third switching means T3 are preferably transistors, especially designed as field effect transistors.
  • the current through the Inductance L1 flows, measured and, if necessary, through the controller 100 can be regulated.
  • the first diode D1 is designed as a Zener diode.
  • the second voltage limitation UZ2 and DZ2 can be saved. It is also advantageous if the power loss is not in the Switching means T2 in heat, but back in the supply voltage to be led.
  • the mode of operation of this circuit is explained below of Figure 2 explained.
  • Various signals are shown in FIG plotted against time t.
  • the control signal is in sub-figure 2a for the second switching means T2, in sub-figure 2b, the current IL2 flowing through the second inductor L2 applied.
  • the voltage UA is at the connection point A and sub-figure 2d the voltage UB at the connection point B applied.
  • the control signal is in sub-figure 2e for the first switching means T1 and in sub-figure 2f Current IL1 applied through the first inductor L1.
  • the voltage UB at the connection point B of a value that is approximately the supply voltage UBAT corresponds to a value that increases the Zener voltage UZ2 corresponds to the Zener diode UZ2.
  • the second voltage limiting device causes the voltage UA at the connection point A and the voltage UB at connection point B on this Value remains constant. This voltage limitation is required thus the maximum permissible voltage of the switching means is not exceeded.
  • the voltage rise is caused by the in the second inductance stored energy causes.
  • This tension stands now available for inductor L1. Particularly advantageous it is when the inductance L2 is significantly larger is than the inductance L1.
  • the second phase between the time TEIN and the time TÜ is in the second inductance stored energy in the first inductance reloaded.
  • the current IL1 increases through the Inductance L1 flows due to the voltage UB at the connection point B very quickly to the IÜ value.
  • the current IL2 drops through the second inductance L2 flows down to the value IÜ.
  • the current IL2 and the current IL2 take same values.
  • the voltage UB drops at connection point B on the supply voltage UBAT.
  • the voltage UA and the voltage UB remain until next driving the inductance to a value that the Supply voltage corresponds to UBAT.
  • the switching means T3 also becomes such controlled so that it enables the flow of electricity. This can the energy stored in the second inductor L2 is to be dismantled before the inductance L1 is switched off and must therefore when switching off the inductance L1 not be deleted with.
  • a second inductor L2 is energized. This turns energy into the second inductor L2 is charged.
  • the inductance L2 needs are no longer energized. This can when switching off, d. that is, when the switching means T1 is opened, the switch-off process can be accelerated because only a relatively small inductance must be deleted. This is particularly the case if by means of the freewheeling circuit, consisting of the diode D3 and the third switching means, the inductance L2 already is discharged.
  • a solenoid valve is used as the second inductor is used to control fuel injection, in particular the beginning of fuel injection.
  • the spray adjuster solenoid valve is used as the second inductor L2. Their energy released when switching off to accelerate switching on of the quantity solenoid valve is used.
  • the magnetic circuit and the coil of the sprayer solenoid valve is designed so that a sufficient amount of energy is made available.
  • Figure 3a is the control signal with a solid line for volume solenoid valve, with a dashed line Line of current flowing through the quantity solenoid valve and the stroke of the valve needle with a dash-dotted line of the quantity solenoid valve over time for an injection applied with pre and main injection.
  • the control for the Mangen solenoid valve begins. this means that the switching means T1 goes into its closed state about. As a result, the Current rises. After a delay, the stroke increases the solenoid valve needle. It reaches this at time t2 their new end position. The activation ends at time t3 for the pre-injection. This means the switching means T1 changes to its non-conductive position, the current drops and the solenoid valve needle returns to its original position back.
  • the time interval between pre and main injection is as short as possible.
  • the transfer of magnetic energy is provided. Reloading the magnetic energy occurs at the time TEIN, at the control of the quantity solenoid valve for the main injection begins.
  • the control takes place in such a way that the injection valve solenoid valve at the time TEIN is energized.
  • Duty cycle which is the percentage control of the Injection valve solenoid valve at a fixed frequency, the control of the injection adjuster solenoid valve so that it saturates at the time TEIN has reached.

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Abstract

Es werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Schalten einer Induktivität beschrieben. Ein erster Anschluß der Induktivität ist über ein erstes Schaltmittel mit Masse verbindbar. Ein zweiter Anschluß der Induktivität stet mit einer Versorgungsspannung in Verbindung. Eine zweite Induktivität ist über ein zweites Schaltmittel mit Masse verbindbar. Die beim Unterbrechen des Stromflußes in der zweiten Induktivität frei werdende Energie wird zum Schalten der ersten Induktivität verwendet. <IMAGE>

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Schalten einer Induktivität gemäß den Oberbegriffen der unabhängigen Ansprüche.
Ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Schalten einer Induktivität sind aus der DE 37 02 680 bekannt. Dort bildet die Spule eines Magnetventils eine Induktivität. Bei Magnetventilen wird ein schneller Schaltvorgang gefordert, um eine genaue Kraftstoffeinspritzung zu erzielen. Hierzu wird die beim Abschalten der Induktivität freiwerdende Energie in einen Kondensator umgeladen. Beim nächsten Schaltvorgang der selben Induktivität oder beim Schaltvorgang einer anderen Induktivität bewirkt die gespeicherte Energie einen schnellen Stromanstieg.
Nachteilig bei dieser Lösung ist, daß ein sehr großer Kondensator erforderlich ist, der entweder sehr teuer oder für den Einsatz in Kraftfahrzeugen nur bedingt tauglich ist, da er nicht schüttel- bzw. temperaturfest ist.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Verfahren und einer Vorrichtung zum Schalten einer Induktivität der eingangs genannten Art, einen möglichst schnellen Schaltvorgang zu erzielen, wobei der Aufwand an Bauteilen möglichst gering sein soll. Insbesondere sollen kostengün stige Bauelemente verwendet werden können.
Vorteile der Erfindung
Mit der erfindungsgemäßen Vorgehensweise kann ein schneller Schaltvorgang erzielt werden, wobei der Aufwand an Schaltungselementen gering ist.
Vorteilhafte und zweckmäßige Ausgestaltungen und Weitert dungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Zeichnung
Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform erläutert, zeigen Figur 1 die wesentlichen Elemente der Schaltung und die Figuren 2 und 3 verschiedene über der Zeit aufgetragene Signale.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Im Folgenden wird die erfindungsgemäße Vorgehensweise am Beispiel einer Spule eines Magnetventils beschrieben, da zur Steuerung der einzuspritzenden Kraftstoffmenge bei Brennkraftmaschinen, insbesondere bei Dieselbrennkraftmaschinen, eingesetzt wird. Bei der Steuerung der einzuspritzenden Kraftstoffmenge müssen die verwendeten Magnetvent eingespritzte Kraftstoffmenge möglichst genau und bei Dieselbrennkraftmaschinen möglichst zum vorgegebenen Zeitpunkt erfolgt. Die Schaltung ist in Figur 1 dargestellt.
In der Figur 1 ist die zu schaltende Induktivität des Magnetventils mit L1 bezeichnet. Der erste Anschluß der Induktivität L1 steht über ein erstes Schaltmittel T1 mit Masse in Verbindung. Zwischen dem ersten Schaltmittel T1 und Masse kann ein Widerstand R1 angeordnet sein.
Zwischen dem Verbindungspunkt C zwischen dem ersten Anschluß der Induktivität L1 und dem ersten Schaltmittel T1 ist die Kathode einer ersten Zenerdiode UZ1 angeschlossen. Die Anode der ersten Zenerdiode UZ1 steht mit der Anode einer Diode DZ1 in Kontakt. Die Kathode der Diode DZ1 ist mit einem Steueranschluß des ersten Schaltmittels T1 verbunden. Desweiteren ist die Kathode der Diode DZ1 und damit auch der Steueranschluß des ersten Schaltmittels T1 über ein Widerstandsmittel R3 mit einer Steuerung 100 verbunden. Die Zenerdiode UZ1 und die Diode DZ1 bilden ein erstes Spannungsbegrenzungsmittel.
Der zweite Anschluß der Induktivität L1 steht über einen Verbindungspunkt B mit der Versorgungsspannung UBAT in Verbindung. Vorzugsweise ist in dieser Verbindung eine Diode D1 angeordnet, wobei die Versorgungsspannung mit der Anode und die Induktivität L1 mit der Kathode der Diode D1 verbunden ist.
Desweiteren steht ein zweiter Anschluß einer zweiten Induktivität ebenfalls mit der Versorgungsspannung UBAT in Verbindung. Der erste Anschluß der zweiten Induktivität L2 ist mit einem Verbindungspunkt A verbunden. Der Verbindungspunkt A steht über ein zweites Schaltmittel T2 ebenfalls mit Masse in Verbindung.
Der zweite Anschluß der zweiten Induktivität L2 steht über ein drittes Schaltmittel T3 und eine Diode D3 mit dem ersten Anschluß der zweiten Induktivität L2 in Verbindung. Dabei steht die Anode der Diode D3 mit dem ersten Anschluß in Kontakt. Die Reihenschaltung aus dem dritten Schaltmittel T3 und der Diode D3 bilden einen schaltbaren Freilaufkreis für die zweite Induktivität L2. Das dritte Schaltmittel T3 wird ebenfalls von der Steuerung 100 mit Ansteuersignalen beaufschlagt. Parallel zur den Induktivitäten ist jeweils ein Freilaufkreis angeordnet. Der Freilaufkreis der zweiten Induktivität ist schaltbar.
Der Verbindungspunkt A steht entsprechend wie der Verbindungspunkt C über eine zweite Zenerdiode UZ2 und eine Diode DZ2 mit dem Steueranschluß des zweiten Schaltmittels T2 in Verbindung. Der Steueranschluß des zweiten Schaltmittels T2 steht ferner über ein Widerstandsmittel R2 mit der Steuerung 100 in Kontakt. Die Zenerdiode UZ2 und die Diode DZ2 bilden ein zweites Spannungsbegrenzungsmittel. Zwischen dem Steueranschluß der Schaltmittel und dem jeweiligen Verbindungspunkt zwischen Schaltmittel und Induktivität ist ein die Spannung begrenzendes Mittel angeordnet.
Zwischen der Verbindungspunkt A und dem Verbindungspunkt B ist eine zweite Diode D2 angeordnet. Die Anode der zweiten Diode D2 steht mit dem Verbindungspunkt A und die Kathode der zweiten Diode D2 mit dem Verbindungspunkt B in Verbindung. In der dargestellten Ausführungsform steht die Kathode der zweiten Zenerdiode UZ2 mit der Kathode der zweiten Diode D2 in Kontakt. Bei einer alternativen Ausführungsform kann die Kathode der zweiten Zenerdiode UZ2 auch mit der Anode der zweiten Diode D2 verbunden sein. Der Verbindungspunkt A zwischen der zweiten Induktivität L2 und dem zweiten Schaltmittel T2 steht über die Diode D2 mit dem Verbindungspunkt B und damit mit dem zweiten Anschluß der Induktivität L1 in Verbindung.
Das erste Schaltmittel T1, das zweite Schaltmittel T2 und das dritte Schaltmittel T3, sind vorzugsweise als Transistoren, insbesondere als Feldeffekttransistoren ausgebildet.
Mittels des Widerstandes R1 kann der Strom, der durch die Induktivität L1 fließt, gemessen und gegebenenfalls durch die Steuerung 100 geregelt werden.
Alternativ kann auch vorgesehen sein, daß die erste Diode D1 als Zenerdiode ausgebildet ist. In diesem Fall kann die zweite Spannungsbegrenzung UZ2 und DZ2 eingespart werden. Weiterhin ist von Vorteil, wenn die Verlustleistung nicht im Schaltmittel T2 in Wärme, sondern zurück in die Versorgungsspannung geführt wird.
Die Funktionsweise dieser Schaltung wird im folgenden anhand der Figur 2 erläutert. In Figur 2 sind verschiedene Signale über der Zeit t aufgetragen. In Teilfigur 2a ist das Ansteuersignal für das zweite Schaltmittel T2, in Teilfigur 2b, der durch die zweite Induktivität L2 fließende Strom IL2 aufgetragen. In Teilfigur 2c ist die Spannung UA am Verbindungspunkt A und die Teilfigur 2d die Spannung UB am Verbindungspunkt B aufgetragen. In Teilfigur 2e ist das Ansteuersignal für das erste Schaltmittel T1 und in Teilfigur 2f der Strom IL1 durch die erste Induktivität L1 aufgetragen.
Zum Zeitpunkt TVOR wird das zweite Schaltmittel T2 derart angesteuert, daß es den Stromfluß freigibt. Dies bewirkt, daß der Strom IL2, der durch die zweite Induktivität L2 fließt, ab diesem Zeitpunkt ansteigt. Der Strom fließt von der Versorgungsspannung UBAT über die zweite Induktivität L2 und das zweite Schaltmittel T2 nach Masse. Dabei wird Energie in die Induktivität L2 eingespeichert. In einer ersten Phase, die vor der eigentlichen Ansteuerung des Magnetventils liegt, wird die zweite Induktivität L2 bestromt. Die Erste Phase beginnt zum Zeitpunkt TVOR und endet mit der eigentlichen Ansteuerung zum Zeitpunkt TEIN.
Zum Zeitpunkt TEIN beginnt die eigentliche Ansteuerung und damit eine zweite Phase. Zum Zeitpunkt TEIN wird das zweite Schaltmittel T2 derart angesteuert, daß er den Stromfluß unterbricht. Das erste Schaltmittel T1 wird derart angesteuert, daß es den Stromfluß freigibt. Am Ende der ersten Phase mit Beginn der zweiten Phase wird beim Schließen des ersten Schaltmittels T1 gleichzeitig das zweite Schaltmittel geöffnet.
Dies hat zur Folge, daß die Spannung UB am Verbindungspunkt B von einem Wert, der in etwa der Versorgungsspannung UBAT entspricht, auf einen Wert ansteigt, der der Zenerspannung UZ2 der Zenerdiode UZ2 entspricht. Das zweite Spannungsbegrenzungsmittel bewirkt, daß die Spannung UA am Verbindungspunkt A und die Spannung UB am Verbindungspunkt B auf diesem Wert konstant verbleibt. Diese Spannungsbegrenzung ist erforderlich, damit die maximal zulässige Spannung der Schaltmittel nicht überschritten wird.
Der Spannungsanstieg wird durch die in der zweiten Induktivität gespeicherten Energie verursacht. Diese Spannung steht nun für die Induktivität L1 zur Verfügung. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Induktivität L2 wesentlich größer ist, als die Induktivität L1. In der zweiten Phase zwischen dem Zeitpunkt TEIN und dem Zeitpunkt TÜ wird die in der zweiten Induktivität gespeicherte Energie in die erste Induktivität umgeladen.
Ab dem Zeitpunkt TEIN steigt der Strom IL1, der durch die Induktivität L1 fließt aufgrund der Spannung UB am Verbindungspunkt B sehr rasch auf den Wert IÜ an. Gleichzeitig fällt der Strom IL2, der durch die zweite Induktivität L2 fließt, auf den Wert IÜ ab.
Zum Zeitpunkt TÜ nehmen der Strom IL2 und der Strom IL2 gleiche Werte an. Zu diesem Zeitpunkt fällt die Spannung UB am Verbindungspunkt B auf die Versorgungsspannung UBAT ab. Entsprechendes gilt für die Spannung UA am Verbindungspunkt A. Die Spannung UA und die Spannung UB verbleiben bis zum nächsten Ansteuern der Induktivität auf einem Wert, der der Versorgungsspannung UBAT entspricht.
Vor dem Zeitpunkt TÜ wird auch das Schaltmittel T3 derart angesteuert, damit es den Stromfluß freigibt. Hierdurch kann die Energie, die in der zweiten Induktivität L2 gespeichert ist, vor der Abschaltung der Induktivität L1 abgebaut werden und muß damit bei der Abschaltung von der Induktivität L1 nicht mit gelöscht werden.
Um einen schnellen Schaltvorgang der Induktivität zu erzielen, wird vor der eigentlichen Bestromung der Induktivität eine zweite Induktivität L2 bestromt. Damit wird Energie in die zweite Induktivität L2 geladen. Beim Unterbrechen des Stromflusses durch die zweite Induktivität L2 wird eine hohe Spannung durch die freiwerdende Energie induziert, die zum schnellen Schalten der ersten Induktivität verwendet wird.
Hierzu wird beim Bestromen der Induktivität L1 zum Zeitpunkt TEIN das erste Schaltmittel T1 geschlossen und das zweite Schaltmittel T2 geöffnet. Durch die Diode D2 wird gewährleistet, daß nur der Entladestrom von der zweiten Induktivität in die erste Induktivität fließt.
Aufgrund der Verbindung mit der Versorgungsspannung UBAT über die Diode D1 ist der Stromfluß durch die Induktivität nur nach Entladen der zweiten Induktivität bei geschlossenem Schaltmittel T1 gewährleistet.
Bei einer vereinfachten Ausführungsform kann die Verbindung zwischen dem Verbindungspunkt B und der Versorgungsspannung UBAT weggelassen werden. In diesem Fall fließt durch die zweite Induktivität L2 bei geschlossenem Schaltmittel T1 ständig Strom.
Bei der dargestellten Ausführungsform ist vorteilhaft, daß beim Entladen der zweiten Induktivität L2 nur noch durch die Induktivität L1 Strom fließt. Die Induktivität L2 braucht nicht mehr bestromt werden. Dadurch kann beim Abschalten, d. h., beim Öffnen des Schaltmittels T1, der Abschaltvorgang beschleunigt werden, da nur eine relativ kleine Induktivität gelöscht werden muß. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn mittels des Freilaufkreises, bestehend aus der Diode D3 und dem dritten Schaltmittel, die Induktivität L2 bereits entladen ist.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, daß als zweite Induktivität ein Magnetventil verwendet wird, das zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzung, insbesondere des Beginns der Kraftstoffeinspritzung dient.
Solche Magnetventile werden beispielsweise auch bei Verteilerpumpensysteme eingesetzt. Bei bestimmten Systemen, die auch als magnetventilgesteuerte Verteilerpumpen bezeichnet werden, besitzen zur Bestimmung der Einspritzmenge und des Einspritzzeitpunktes zwei Magnetventile. Das erste Magnetventile, das auch als Mengenmagnetventil bezeichnet wird, übernimmt die Hochdrucksteuerung und bestimmt somit die eingespritzte Kraftstoffmenge. Das zweite Magnetventil, das auch als Spritzverstellermagnetventil bezeichnet wird, regelt über ein hydraulisches System den Einspritzzeitpunkt. Mit den zwei Magnetventilen erhält man die volle Flexibilität der motorischen Anforderungen.
Durch zweimaliges Ansteuern des Mengenmagnetventil wird die Einspritzmenge in zwei Abschnitten zugemessen. Vor der eigentlichen Einspritzung erfolgt eine Voreinspritzung, diese reduziert erheblich die Geräuschentwicklung bei Dieselmotoren.
Die Darstellung der Voreinspritzung mit dem Mengenmagnetventil erfordert kurze Einschalt- und Ausschaltzeiten des Mengenmagnetventils.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß das Spritzverstellermagnetventil als zweite Induktivität L2 verwendet wird. Deren beim Abschalten freiwerdende Energie zum beschleunigten Einschalten des Mengenmagnetventils verwendet wird.
Der Magnetkreis und die Spule des Spritzverstellermagnetventil wird dabei so ausgelegt, daß eine ausreichende Energiemenge zur Verfügung gestellt wird.
In der Figur 3a ist mit einer durchgezogenen Linie das Ansteuersignal für Mengenmagnetventil, mit einer gestrichelten Linie der durch das Mengenmagnetventil fließende Strom und mit einer strichpunktierten Linie der Hub der Ventilnadel des Mengenmagnetventils über der Zeit für eine Einspritzung mit Vor- und Haupteinspritzung aufgetragen.
Zum Zeitpunkt t1 beginnt die Ansteuerung für das Mangenmagnetventil, dies bedeutet, das Schaltmittel T1 geht in seinen geschlossenen Zustand über. Dies hat zur Folge, daß der Strom ansteigt. Nach einer Verzögerungszeit steigt der Hub der Magnetventilnadel an. Zum Zeitpunkt t2 erreicht diese ihre neue Endstellung. Zum Zeitpunkt t3 endet die Ansteuerung für die Voreinspritzung. Dies bedeutet, das Schaltmittel T1 geht in seine nichtleitende Stellung über, der Strom fällt ab und die Magnetventilnadel geht in ihre Ausgangsstellung zurück.
Zum Zeitpunkt t4 der dem Zeitpunkt TVOR in Figur 2 entspricht wird der Spritzverstellermagnet bestromt, dies bedeutet das Schaltmittel T2 geht in seinen leitenden Zustand über. Dies hat zur Folge, daß der Strom, der durch den Spritzverstellermagnet fließt, auf seinen maximalen Wert ansteigt, bei dem die Spule ihre Sättigung erreicht und die maximal mögliche Energie aufgenommen hat.
Zum Zeitpunkt t5, der dem Zeitpunkt TEIN bei Figur 2 entspricht wird die Ansteuerung des Schaltmittels T2 zurückgenommen und der Stromfluß durch den Spritzverstellermagneten unterbrochen. Gleichzeitig beginnt die Ansteuerung für das Mangenmagnetventil, dies bedeutet, das Schaltmittel T1 geht in seinen geschlossenen Zustand über. Dies hat zur Folge, daß der Strom ansteigt. Nach einer Verzögerungszeit steigt der Hub der Magnetventilnadel an und erreicht zu einem späteren Zeitpunkt seine neue Endstellung. Zum Zeitpunkt t6 endet die Ansteuerung für die Haupteinspritzung. Dies bedeutet, das Schaltmittel T1 geht in seine nichtleitende Stellung über, der Strom fällt ab und die Magnetventilnadel geht in ihre Ausgangsstellung zurück.
Für die Darstellung der Voreinspritzung ist es insbesondere wichtig, daß der zeitliche Abstand zwischen Vor- und Haupteinspritzung so kurz wie möglich ist. Zu diesem Zweck ist die Umladung der magnetischen Energie vorgesehen. Das Umladen der magnetischen Energie erfolgt zum Zeitpunkt TEIN, bei dem die Ansteuerung Mengenmagnetventils für die Haupteinspritzung beginnt.
Damit im jedem Betriebspunkt die energetische Umwandlung durchgeführt werden kann, erfolgt die Ansteuerung des derart, daß das Spritzverstellermagnetventil zum Zeitpunkt TEIN bestromt ist. Dies bedeutet daß abhängig vom aktuell zu wählende Tastverhältnis, das dem prozentualen Ansteuerung des Spritzverstellermagnetventils bei einer festen Frequenz entspricht, die Ansteuerung des Spritzverstellermagnetventils so erfolgt, daß dieser zum Zeitpunkt TEIN seine Sättigung erreicht hat.
Zu diesem Zeitpunkt TEIN muß das Spritzverstellermagnetventil bestromt sein. Um den Magnetkreis des Spritzverstellermagnetventils in die Sättigung zu treiben, sind etwa 0.4 msec notwendig. Etwa 0,1 msec nach der Umladung der magnetischen Energie kann das Spritzverstellermagnetventil wieder entsprechend den Anforderungen für den Spritzzeitpunkt, angesteuert werden. Der gesamte Zeitbedarf für die Umladung beträgt lediglich 0,5 msec.
Dies bedeutet zum Zeitpunkt t7 kann der Spritzverstellermagnet entsprechend den Anforderungen für den Einspritzbeginn angesteuert werden. Dies ist mit einer gestrichelten Linie dargestellt.
Ein Einspritzzyklus bei einer Drehzahl von 1800U/min und einer 6-Zylinder Pumpe dauert ca. 5,5msec; d.h. ca. 10% dieser Zeit werden für die Umladung benötigt. Somit ergeben sich keine Einschränkungen für die Variabilität des Tastverhältnisses des Spritzverstellermagnetventils.
Besonders vorteilhaft ist, daß keine weiteren Bauteile wie Hochspannungskondensator oder Spule benötigt werden, kurze elektrische Wege mit entsprechend geringen elektrischen Verlusten vom Spritzverstellermagnetventil zum Mengenmagnetventil existieren, da beide von einem Steuergerät angesteuert werden, das sich in unmittelbarer Nähe der beiden Magnetventilen befindet. Es sind keine weiteren elektrischen Anschlüsse notwendig. Die volle Flexibilität des Spritzverstellermagnetventils bleibt erhalten und es ist kein weiterer Bauraumbedarf im Steuergerät notwendig.

Claims (11)

  1. Verfahren zum Schalten einer Induktivität, wobei ein erster Anschluß der Induktivität über ein erstes Schaltmittel mit Masse verbindbar ist und ein zweiter Anschluß der Induktivität mit einer Versorgungsspannung in Verbindung steht, daß eine zweite Induktivität über ein zweites Schaltmittel mit Masse verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die beim Unterbrechen des Stromflußes in der zweiten Induktivität frei werdende Energie zum Schalten der ersten Induktivität verwendet wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einer ersten Phase die zweite Induktivität bestromt wird, daß in einer anschließenden zweiten Phase, die in der zweiten Induktivität gespeicherte Energie in die erste Induktivität umgeladen wird und daß in einer dritten Phase lediglich die zweite Induktivität bestromt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Ende der ersten Phase beim Schließen des ersten Schaltmittels das zweite Schaltmittel geöffnet wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beim Öffnen des zweiten Schaltmittels freiwerdende Energie zum schnellen Schalten der ersten Induktivität verwendet wird.
  5. Vorrichtung zum Schalten einer Induktivität, wobei ein erster Anschluß der Induktivität über ein erstes Schaltmittel mit Masse verbindbar ist und ein zweiter Anschluß der Induktivität mit einer Versorgungsspannung in Verbindung steht, daß eine zweite Induktivität über ein zweites Schaltmittel mit Masse verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, die die Schaltmittel derart ansteuern, daß die beim Unterbrechen des Stromflußes durch die zweite Induktivität frei werdende Energie zum Schalten der ersten Induktivität verwendet wird.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Verbindungspunkt zwischen der zweiten Induktivität und dem zweiten Schaltmittel mit dem zweiten Anschluß der Induktivität in Verbindung steht.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungspunkt zwischen der zweiten Induktivität und dem ersten Schaltmittel mit dem zweiten Anschluß der Induktivität über eine Diode verbunden ist.
  8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwischen einem Steueranschluß des Schaltmittels und dem Verbindungspunkt zwischen Schaltmittel und der jeweiligen Induktivität ein die Spannung begrenzendes Mittel angeordnet ist.
  9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu der zweiten Induktivität ein schaltbarer Freilaufkreis angeordnet ist.
  10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Anschluß der Induktivität mit Versorgungsspannung über eine Diode, insbesondere einer Zenerdiode, in Verbindung steht.
  11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß als zweite Induktivität ein Magnetventil verwendet wird, das zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzung, insbesondere des Beginns der Kraftstoffeinspritzung dient.
EP98118779A 1998-03-24 1998-10-05 Verfahren und Vorrichtung zum Schalten einer Induktivität Withdrawn EP0945610A3 (de)

Applications Claiming Priority (2)

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DE19812742 1998-03-24
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