EP1154141A2 - Driving circuit for at least one electromagnetic valve for fuel metering in an internal combustion engine - Google Patents
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- EP1154141A2 EP1154141A2 EP01108229A EP01108229A EP1154141A2 EP 1154141 A2 EP1154141 A2 EP 1154141A2 EP 01108229 A EP01108229 A EP 01108229A EP 01108229 A EP01108229 A EP 01108229A EP 1154141 A2 EP1154141 A2 EP 1154141A2
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
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- 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
- F02D2041/2006—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 capacitor
Definitions
- the invention relates to a control circuit for Control of at least one solenoid valve for the Fuel metering in an internal combustion engine according to the Preamble of claim 1.
- Such a control circuit is such. B. from the German Patent application 195 39 071 of Robert Bosch GmbH known. With this known control circuit, fast Solenoid valves e.g. B. for "common rail injection” or “Direct petrol injection” from internal combustion engines Booster and battery supply voltage FET switches controlled, which at the transition from the starting current to the holding current released energy in a capacitor is saved.
- This circuit arrangement requires a variety of Components and complex driver circuits that it allow the valves to be controlled with large flows heading for.
- the resulting ones are disadvantageous Dependencies of the switch-off edges for quick extinguishing of the solenoid valves from the battery voltage.
- New developments in fast solenoid valves allow one Reduction of the control current and thus that for the Control of the solenoid valves required energy.
- the core of the control circuit according to the invention is a Recharge circuit that with the first and second connection the supply voltage to generate a pre-stabilized recharge voltage for the Storage capacitor from the battery supply voltage and is connected to the first switching means and the Contains storage capacitor and a third switching means, that, driven by the control means, the Recharge circuit for recharging the storage capacitor activated.
- the pre-stabilized voltage can have a wide range include that under or the battery voltage can exceed.
- the second HS switch known from today's control circuits per bank with associated other components omitted without replacement.
- the capacitors on the battery voltage are less stressed because of a current switch between different current branches is eliminated.
- FIG. 1 graphically shows the time course of the Current I (in amps) through a solenoid valve during a control process of the same.
- Figure 2 shows a block diagram of an inventive Control circuit as an example for two banks I and II.
- the bank I contains, for example, three solenoid valves 100, 101 and 102, which are interconnected with their high-side ends and are supplied with current from the recharge circuit 1 via an HS-FET (high-side field-effect transistor) 115.
- the other ends of the solenoid valves 100, 101, 102 are each connected to the recharging circuit 1 via diodes and each via an LS-FET (low-side field-effect transistor) 120, 121, 122 and a measuring resistor R1 to a ground connection GND of the battery supply voltage U BATT .
- the recharging circuit 1 proposed according to the invention has a choke coil 110, a diode 112, a storage capacitor 145, a measuring resistor 111 and, parallel to the series connection of the diode 112 with the storage capacitor 145, between a first connection U BR and the second connection GND of the battery supply voltage U BATT . a field effect transistor 113.
- the switching of the second bank II is identical to that of the first bank I and that the Reload circuit 1 is common to both banks I and II.
- the control terminals of the HS-FETs 115, 116 and the LS-FETs 120, 121, 122 and 220, 221 and 222 of both banks I and II are with (not shown) control lines with Driver circuits 10 and 11 (drive means) connected.
- the function of the control circuit shown in Figure 2 is as follows.
- the solenoid valves 100, 101, 102 of Bank I and 200, 201, 202 of Bank II each via the corresponding LS-FET 120, 121, 122 or 220, 221, 222 selected.
- the HS-FET 115, 116 of the respective bank I, II controls with that of Reload circuit 1 generated pre-stabilized Reload voltage the current flow during the tightening and Hold phase.
- the booster phase of previous control circuits not applicable since it is combined with the starting current phase.
- the solenoid valves of the individual banks I, II exclusively with that of the recharge circuit 1 generated pre-stabilized voltage.
- the transitions from the tightening to the holding phase are at Transition by quick deletion by switching off the respective LS-FET and HS-FET generated or simply as Free running by switching off the respective LS-FET or HS-FET realized.
- the shutdown of the respective solenoid valve takes place via quick delete (SL in Figure 1) switched off LS-FET and HS-FET.
- Quick extinguishing SL is via the quick extinguishing diodes of the respective bank I, II energy in the storage capacitor 145 returned.
- the recharging circuit 1 either clocks continuously and / or is regulated accordingly when the desired voltage is reached.
- a resistor 111 which is connected in series between the storage capacitor 145 and the second connection GND of the supply voltage U BAT , is used to measure the voltage at the storage capacitor.
- the "hot" end of the measuring resistor 111 is connected to the driver circuit 11 or the control means.
- the driver circuit 11 is connected to a higher-level control unit (not shown) via a line system.
- the recharging circuit 1 proposed according to the invention enables the generation of a pre-stabilized voltage with which all the solenoid valves can be controlled in the pull-in and hold phase.
- the pre-stabilized voltage can cover a wide range, which can fall below or exceed the battery voltage U BATT .
- the capacitors located at the battery voltage U BATT which are symbolized in FIG. 2 by a capacitance C, are less stressed, since there is no need to switch current between different current branches. Because the control circuit according to the invention avoids the dependence of the control currents on the battery voltage, the usable operating range can be expanded.
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Ansteuerschaltung zur
Ansteuerung wenigstens eines Magnetventils für die
Kraftstoffzumessung in einer Brennkraftmaschine gemäß dem
Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a control circuit for
Control of at least one solenoid valve for the
Fuel metering in an internal combustion engine according to the
Preamble of
Eine solche Ansteuerschaltung ist z. B. aus der Deutschen Patentanmeldung 195 39 071 der Robert Bosch GmbH bekannt. Mit dieser bekannten Ansteuerschaltung werden schnelle Magnetventile z. B. für die "Common Rail-Einspritzung" oder "Benzindirekteinspritzung" von Brennkraftmaschinen über Booster- und Batterieversorgungsspannungs-FET-Schalter angesteuert, wobei die beim Übergang vom Anzugsstrom auf den Haltestrom freiwerdende Energie in einem Kondensator gespeichert wird.Such a control circuit is such. B. from the German Patent application 195 39 071 of Robert Bosch GmbH known. With this known control circuit, fast Solenoid valves e.g. B. for "common rail injection" or "Direct petrol injection" from internal combustion engines Booster and battery supply voltage FET switches controlled, which at the transition from the starting current to the holding current released energy in a capacitor is saved.
Diese Schaltungsanordnung erfordert eine Vielzahl von Bauelementen und komplexe Treiberschaltungen, die es erlauben, die anzusteuernden Ventile mit großen Strömen aufzusteuern. Nachteilig sind hierbei die sich ergebenden Abhängigkeiten der Abschaltflanken bei der Schnelllöschung der Magnetventile von der Batteriespannung. Neuentwicklungen schneller Magnetventile erlauben eine Absenkung des Ansteuerstromes und somit der für die Aufsteuerung der Magnetventile erforderlichen Energie.This circuit arrangement requires a variety of Components and complex driver circuits that it allow the valves to be controlled with large flows heading for. The resulting ones are disadvantageous Dependencies of the switch-off edges for quick extinguishing of the solenoid valves from the battery voltage. New developments in fast solenoid valves allow one Reduction of the control current and thus that for the Control of the solenoid valves required energy.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Ansteuerschaltung zur Ansteuerung wenigstens eines Magnetventils für die Kraftstoffzumessung in einer Brennkraftmaschine so zu ermöglichen, dass die Abschaltflanken bei der Schnelllöschung weitgehend unabhängig von Änderungen der Batteriespannung sind, der nutzbare Betriebsbereich der Ansteuerschaltung erweitert wird und dass die zur Erzeugung des Ansteuerstroms nötige Energie abgesenkt werden kann.It is an object of the invention to provide a control circuit for Control of at least one solenoid valve for the Fuel metering in an internal combustion engine so too enable the shutdown edges at the Quick delete largely independent of changes in Battery voltage are the usable operating range of the Control circuit is expanded and that for generation of the drive current necessary energy can be reduced.
Diese Aufgabe wird anspruchsgemäß gelöst.This task is solved according to the requirements.
Kern der erfindungsgemäßen Ansteuerschaltung ist eine Nachladeschaltung, die mit dem ersten und zweiten Anschluss der Versorgungsspannung zur Erzeugung einer vorstabilisierten Nachladespannung für den Speicherkondensator aus der Batterieversorgungsspannung und mit den ersten Schaltmitteln verbunden ist und die den Speicherkondensator sowie ein drittes Schaltmittel enthält, das, angesteuert von den Ansteuermitteln, die Nachladeschaltung zum Nachladen des Speicherkondensators aktiviert.The core of the control circuit according to the invention is a Recharge circuit that with the first and second connection the supply voltage to generate a pre-stabilized recharge voltage for the Storage capacitor from the battery supply voltage and is connected to the first switching means and the Contains storage capacitor and a third switching means, that, driven by the control means, the Recharge circuit for recharging the storage capacitor activated.
Es ist somit möglich, die schnellen Magnetventile ausschließlich mit der durch die Nachladeschaltung erzeugten vorstabilisierten Spannung anzusteuern.It is therefore possible to use the fast solenoid valves exclusively with the by the recharge circuit to generate generated pre-stabilized voltage.
Die vorstabilisierte Spannung kann einen weiten Bereich umfassen, der die Batteriespannung unter- oder überschreiten kann.The pre-stabilized voltage can have a wide range include that under or the battery voltage can exceed.
Der aus heutigen Ansteuerschaltungen bekannte zweite HS-Schalter je Bank mit zugehörigen sonstigen Bauelementen entfällt ersatzlos.The second HS switch known from today's control circuits per bank with associated other components omitted without replacement.
Die sich an der Batteriespannung befindlichen Kondensatoren werden weniger beansprucht, da eine Stromumschaltung zwischen unterschiedlichen Stromzweigen entfällt.The capacitors on the battery voltage are less stressed because of a current switch between different current branches is eliminated.
Die Abhängigkeit der Magnetventilansteuerung von Batteriespannungsänderungen entfallen weitestgehend. Der nutzbare Betriebsbereich wird somit erweitert und ist unabhängig von der Bordnetzspannung.The dependence of the solenoid valve control on Changes in battery voltage are largely eliminated. The usable operating area is thus expanded and is regardless of the vehicle electrical system voltage.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird unter Bezug auf die Zeichnung nachstehend näher erläutert.An embodiment of the invention is described with reference to FIG the drawing is explained in more detail below.
- Figur 1Figure 1
- zeigt graphisch einen Stromverlauf über der Zeit bei der Ansteuerung eines Magnetventils mit der erfindungsgemäßen Ansteuerschaltung undshows graphically a current curve over time when controlling a solenoid valve with the control circuit according to the invention and
- Figur 2Figure 2
- zeigt schematisch ein Schaltbild eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Ansteuerschaltung.shows schematically a circuit diagram of a Embodiment of an inventive Control circuit.
Zunächst zeigt Figur 1 graphisch den zeitlichen Verlauf der Stromstärke I (in Ampere) durch ein Magnetventil während eines Ansteuervorgangs desselben. Zunächst führt die erfindungsgemäße Ansteuerschaltung während einer Anzugsphase eine Anzugsstromregelung AR bei einer relativ hohen Anzugsstromstärke aus. Die Boosterphase entfällt, da sie mit der Anzugsphase kombiniert ist. Danach erfolgt eine Verringerung der Stromstärke auf die Haltestromstärke, die geringer ist als die Anzugsstromstärke. Während der Haltephase führt die erfindungsgemäße Ansteuerschaltung eine Haltestromregelung HR aus. Danach erfolgt eine Schnelllöschung SL auf die Stromstärke 0.First of all, FIG. 1 graphically shows the time course of the Current I (in amps) through a solenoid valve during a control process of the same. First, the control circuit according to the invention during a Tightening phase a starting current control AR at a relative high starting current. The booster phase is omitted because it is combined with the tightening phase. Then there is a Reduction of the amperage to the holding amperage is less than the starting current. During the Hold phase leads the control circuit according to the invention a holding current control HR. Then there is a Quick extinguishing SL to the current 0.
Figur 2 zeigt ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Ansteuerschaltung beispielhaft für zwei Bänke I und II.Figure 2 shows a block diagram of an inventive Control circuit as an example for two banks I and II.
Die Bank I enthält beispielhaft drei Magnetventile 100, 101
und 102, die mit ihren High-Side-Enden zusammengeschaltet
sind und über einen HS-FET (High-Side-Feldeffekttransistor)
115 aus der Nachladeschaltung 1 bestromt werden. Die
anderen Enden der Magnetventile 100, 101, 102 sind jeweils
über Dioden mit der Nachladeschaltung 1 und über jeweils
einen LS-FET (Low-Side-Feldeffekttransistor) 120, 121, 122
und einen Messwiderstand R1 mit einem Masseanschluss GND
der Batterieversorgungsspannung UBATT verbunden.The bank I contains, for example, three
Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Nachladeschaltung 1
weist zwischen einem ersten Anschluss UBR und dem zweiten
Anschluss GND der Batterieversorgungsspannung UBATT eine
Drosselspule 110, eine Diode 112, einen Speicherkondensator
145, einen Messwiderstand 111 und, parallel zur
Reihenschaltung aus der Diode 112 mit dem
Speicherkondensator 145, einen Feldeffekttransistor 113
auf.The
Es ist zu erkennen, dass die Schaltung der zweiten Bank II
identisch ist mit der der ersten Bank I und dass die
Nachladeschaltung 1 beiden Bänken I und II gemeinsam ist.
Die Steueranschlüsse der HS-FETs 115, 116 und der LS-FETs
120, 121, 122 sowie 220, 221 und 222 beider Bänke I und II
sind durch (nicht dargestellte) Ansteuerleitungen mit
Treiberschaltungen 10 und 11 (Ansteuermittel) verbunden.It can be seen that the switching of the second bank II
is identical to that of the first bank I and that the
Die Funktion der in Figur 2 dargestellten Ansteuerschaltung
ist wie folgt. Die anzusteuernden Magnetventile 100, 101,
102 der Bank I sowie 200, 201, 202 der Bank II werden
jeweils über den entsprechenden LS-FET 120, 121, 122 bzw.
220, 221, 222 selektiert. Der HS-FET 115, 116 der
jeweiligen Bank I, II steuert mit der von der
Nachladeschaltung 1 erzeugte vorstabilisierte
Nachladespannung den Stromverlauf während der Anzugs- und
Haltephase. Die Boosterphase bisheriger Ansteuerschaltungen
entfällt, da sie mit der Anzugsstromphase kombiniert ist.
Somit werden die Magnetventile der einzelnen Bänke I, II
ausschließlich mit der von der Nachladeschaltung 1
erzeugten vorstabilisierten Spannung angesteuert.The function of the control circuit shown in Figure 2
is as follows. The
Die Übergänge von der Anzugs- zur Haltephase werden bei
Übergang durch Schnelllöschung durch Abschalten des
jeweiligen LS-FET und HS-FET erzeugt oder einfach als
Freilauf durch Abschalten des jeweiligen LS-FET oder HS-FET
realisiert. Die Abschaltung des jeweiligen Magnetventils
erfolgt über Schnelllöschung (SL in Figur 1) bei
abgeschaltetem LS-FET und HS-FET. Während der
Schnelllöschung SL wird über die Schnelllöschdioden der
jeweiligen Bank I, II Energie in den Speicherkondensator
145 zurückgeführt.The transitions from the tightening to the holding phase are at
Transition by quick deletion by switching off the
respective LS-FET and HS-FET generated or simply as
Free running by switching off the respective LS-FET or HS-FET
realized. The shutdown of the respective solenoid valve
takes place via quick delete (SL in Figure 1)
switched off LS-FET and HS-FET. During the
Quick extinguishing SL is via the quick extinguishing diodes of the
respective bank I, II energy in the
Die Nachladeschaltung 1 taktet entweder dauernd und/oder
wird beim Erreichen der gewünschten Spannung entsprechend
geregelt. Zur Messung der Spannung am Speicherkondensator
dient ein Widerstand 111, der in Reihe zwischen dem
Speicherkondensator 145 und dem zweiten Anschluss GND der
Versorgungsspannung UBAT geschaltet ist. Das "heiße" Ende
des Messwiderstands 111 ist mit der Treiberschaltung 11
bzw. den Ansteurmitteln verbunden. Die Treiberschaltung 11
ist über ein Leitungssystem mit einer (nicht gezeigten)
übergeordneten Steuereinheit verbunden.The recharging
Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Nachladeschaltung 1
ermöglicht die Erzeugung einer vorstabilisierten Spannung,
mit der alle Magnetventile in der Anzugs- und Haltephase
ansteuerbar sind. Die vorstabilisierte Spannung kann einen
weiten Bereich umfassen, der die Batteriespannung UBATT
unter- oder überschreiten kann. Die sich an der
Batteriespannung UBATT befindlichen Kondensatoren, die in
Figur 2 durch eine Kapazität C symbolisiert sind, werden
weniger beansprucht, da eine Stromumschaltung zwischen
unterschiedlichen Stromzweigen entfällt. Dadurch, dass die
erfindungsgemäße Ansteuerschaltung die Abhängigkeit der
Ansteuerströme von der Batteriespannung vermeidet, kann der
nutzbare Betriebsbereich erweitert werden.The recharging
Claims (9)
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