EP2635784A1 - Verfahren zum betreiben eines schaltgliedes - Google Patents

Verfahren zum betreiben eines schaltgliedes

Info

Publication number
EP2635784A1
EP2635784A1 EP11771085.5A EP11771085A EP2635784A1 EP 2635784 A1 EP2635784 A1 EP 2635784A1 EP 11771085 A EP11771085 A EP 11771085A EP 2635784 A1 EP2635784 A1 EP 2635784A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
sensor
actuator
switching
sensor device
terminal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP11771085.5A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Nestor Rodriguez-Amaya
Siegfried Ruthardt
Holger Rapp
Wolfgang Stoecklein
Bernd Berghaenel
Marco Beier
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP2635784A1 publication Critical patent/EP2635784A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/327—Testing of circuit interrupters, switches or circuit-breakers
    • 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
    • F02D41/24—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means
    • F02D41/2406—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means using essentially read only memories
    • F02D41/2425—Particular ways of programming the data
    • F02D41/2429—Methods of calibrating or learning
    • F02D41/2438—Active learning methods
    • 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
    • F02D41/24—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means
    • F02D41/2406—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means using essentially read only memories
    • F02D41/2425—Particular ways of programming the data
    • F02D41/2429—Methods of calibrating or learning
    • F02D41/2451—Methods of calibrating or learning characterised by what is learned or calibrated
    • F02D41/2464—Characteristics of actuators
    • F02D41/2467—Characteristics of actuators for injectors
    • F02D41/247—Behaviour for small quantities

Definitions

  • the invention relates to a method according to the preamble of claim 1, and an electrical circuit, a control and / or regulating device and a fuel injection valve according to the independent claims.
  • Switching elements such as relays, piezoelectric actuators or solenoid valves - the latter in particular as injectors of an internal combustion engine - are exposed to high demands during operation and are therefore frequently monitored. This can be done for example by an evaluation of voltages and / or currents of an actuator of the switching element, or by means of sensors which convert any physical variables into electrical quantities. To transfer these variables to a control unit or the like additional electrical lines are generally required, which means an increased effort.
  • Injectors in which the magnetic circuit first actuates a servo valve, which subsequently controls a nozzle needle actuating high-pressure hydraulics.
  • the closing time of the nozzle needle can not from the
  • Movement of a magnet armature of the solenoid valve can be determined.
  • the invention is based on the recognition that a switching element can basically have a current-energized and a non-energized state.
  • the behavior of the switching element is essentially determined by a voltage applied to an actuator or the current flowing in the actuator, whereas in the de-energized state, the behavior of the switching element is determined, for example, by the action of a return spring. Therefore, the drive lines of the actuator during the de-energized state are inoperative.
  • the drive lines permanently connected to the actuator are available in order to transmit signals from the actuator in the direction of the source or a drive circuit (driver circuit) in a measurement state.
  • the driving source may be a voltage source, a power source, or any electrical network configured to drive the actuator.
  • the actuator has two connections and is correspondingly connected to two control lines.
  • a sensor device for detecting physical quantities which is embodied for example as a two-terminal, only to one or both of the terminals of the actuator and thus to the
  • Control lines must be switched permanently. If the actuator in the measuring state is decoupled from the triggering source at both terminals, an electrical potential of the sensor device at the control lines can be determined substantially independently of the ohmic resistance of the actuator. In this case, a connection of the sensor device advantageous be connected to one terminal of the actuator, and the other terminal of the sensor device may be connected to the reference potential.
  • the actuator is decoupled in the measuring state only at one terminal from the driving source or the reference potential, then the
  • Sensor device be connected with both terminals to both ports of the actuator, and thus lie parallel to the actuator. This alternative can be useful if the impedance of the actuator is one of the
  • Sensor device generated signal is not over-attenuated, or if a generated by the sensor device measuring signal despite the parallel connected actuator is still detectable.
  • the actuator can be decoupled from the driving source by a driving circuit (driver circuit), such as a
  • Semiconductor circuit or a relay locks or opens.
  • the sensor device comprises in the simplest case a two-pole sensor and is then identical to the sensor.
  • the sensor can also be supplemented by further elements, such as a series resistor, a series-connected diode, or by a parallel-connected overvoltage protection, and thus forms a group of components, ie an electrical network.
  • the senor may be an active or a passive element, that is, it generates a voltage or a current depending on a certain physical quantity, or changes a passive electrical parameter, e.g. his resistance.
  • the inventive method has the advantage that the sensor device and the actuator are at least partially electrically connected, so that the signal of the sensor device can be determined by an evaluation of applied to the terminals of the actuator potentials in a measuring state.
  • Control device for controlling the switching element over prior art versions remain essentially unchanged. If the sensor is an active element, no auxiliary voltages or the like are required in order to determine or evaluate the signal of the sensor. Furthermore, the invention has the advantage that a plurality of switching elements ' a system can be controlled individually, wherein in the
  • Sensor devices takes place without additional control lines or test leads are required. In this case, if appropriate, the signals of the various sensor devices can even be determined simultaneously.
  • the method provides that drive lines connected to the terminals of the actuator and used outside the measurement state for driving the magnetic switching element in the measurement state are used to transmit the at least one electrical potential to an evaluation circuit.
  • This advantageously achieves that the signal of the sensor device-which is preferably arranged on the switching element or on a device operated by it-can be determined without the use of additional measuring lines or the like.
  • the associated evaluation circuit can be arranged spatially adjacent to the driving source or to the drive circuit. As a result, significant costs can be saved and wiring simplified.
  • the invention is particularly useful when the switching member is a servovalve of a fuel injection valve of an internal combustion engine or belongs to this, and when the signal of the sensor, a size is determined, the prevailing in a hydraulic control chamber pressure or in a
  • Opening and / or closing time can thus over the existing
  • Control lines of the actuator take place without additional measuring cables must be laid or seals and the like are needed.
  • an important variable characterizing the operation of the fuel injection valve can be determined without requiring considerable effort.
  • the switching element is driven in a first phase of the source, then in a second phase, the driving source is decoupled from the actuator, and in a third phase, the measuring state is established.
  • the process can be carried out step by step, the duration of the respective steps depending on the respective
  • Operation of the magnetic switching element characteristic parameters can be selected.
  • the method can be well applied to periodic operations, particularly the short cycles in the operation of fuel injection valves.
  • the invention takes into account that the
  • the control can be carried out continuously, or else clocked in the manner of a pulse width control or a
  • the driving source is decoupled from the actuator and residual energy present in the actuator can be dissipated, for example by means of electrical switching elements, or a time can be waited during which the remaining energy is dissipated due to losses in the magnetic circuit itself .
  • the measurement state can be established, for example by the evaluation circuit is activated.
  • Switching members are operated, and that a respective first terminal of the actuator of the switching elements of a common to the switching elements
  • a plurality of switching elements can be operated by the method, wherein the actuators are driven at both terminals. It is sufficient to control a respective first connection of the actuators together, with the first
  • Connections are connected to each other or can be connected and connected via a common switch, for example, to a driving source.
  • a common switch for example, to a driving source.
  • the switching elements can be switched independently of each other via individual switches, for example to a ground.
  • a plurality of switching elements can be controlled individually and advantageously with a comparatively small amount of switching means, wherein nevertheless the measuring state can be established defined. This is done by switching the common switch and / or at least one of the individual switches to a blocking state. That is, in the measurement state, the switches have a sufficiently high and generally negligible impedance with respect to the actuators and associated sensor devices.
  • the invention proposes an electrical
  • Circuit for operating at least one switching element wherein the at least one sensor device is connected to at least one terminal of the actuator, and wherein the electrical circuit is adapted to establish a measuring state in which at least one terminal of the actuator at least temporarily from a reference potential and / or one the actor driving source is substantially decoupled, and wherein the electrical circuit is further adapted to determine in the measuring state, at least one signal from at least one sensor of at least one electrical potential at the terminals of the actuator.
  • the invention takes into account that the sensor device
  • the senor contained therein may be an active or a passive element. If the sensor is an active element, so one
  • the evaluation can signal this signal - possibly taking into account other constraints such as a time window - directly or determine.
  • the sensor is a passive element, that is, it changes, for example, its ohmic resistance or its capacitance
  • the senor device is a force-sensitive converter.
  • the sensor device or the sensor contained therein is particularly well suited for detecting mechanical variables, such as forces, pressures or accelerations, as may occur in fuel injection valves.
  • a further embodiment of the invention provides that the force-sensitive transducer is a piezoelectric element.
  • the force-sensitive transducer is a piezoelectric element.
  • An embodiment of the electrical circuit provides that at least two switching elements are operated, and that a respective first terminal of the
  • Actuators of at least two switching elements of a common Switching device can be controlled, and that a respective second terminal of the actuators of the at least two switching elements can be controlled by an individual switching device, wherein the second terminals via a second set of control lines with the individual
  • Switching devices are connected.
  • the actuators are thereby controlled particularly efficiently, since the respective first connections are connected to one another and are also jointly controlled by the common switching device.
  • the respective first connections can be connected via individual control lines, which are connected to one another only in the electrical circuit.
  • Control lines connected in series first individual rectifier are connected to the common switching device.
  • the evaluation circuit can, for example, pick up the signals at the connection point of the control lines and the first individual rectifier.
  • the signals of the sensor devices connected to the actuators with at least one connection may optionally also be simultaneously determined and evaluated by the evaluation circuit.
  • Control lines in series with the first individual rectifier and a common first switch of the common switching device with a first DC voltage source are connectable, and that the first terminals of the actuators also in each case via the first set of
  • DC voltage source are connectable. This makes it possible to carry out a (generally individual) energization of the actuators, wherein successively the first DC voltage source, for example, a so-called
  • Boost voltage and the second DC voltage source for example, has a battery voltage.
  • the actuators are decoupled from each other in the measurement state because of the rectifier. Another advantage is that the number of rectifiers lying in the current path is minimized, whereby the power loss can be reduced and costs can be reduced.
  • a further embodiment of the electrical circuit further provides that the first terminals of the actuators are also respectively connected to the reference potential or a ground via the first set of drive lines and via third individual rectifiers connected in series with the first set of drive lines, and in that the second terminals of the actuators are respectively connected to the first DC voltage source via the second set of control lines and via fourth individual rectifiers connected in series with the second set of control lines.
  • the invention proposes a fuel injection valve, which is a
  • Sensor device comprising at least one sensor, wherein the
  • Sensor device is adapted to a force and / or pressure of a
  • Fluid and / or a structure-borne sound to detect and wherein a first terminal of the sensor device or the sensor to a terminal of an actuator of a switching element of the fuel injection valve is connected, and wherein a further connection of the sensor device is electrically conductive with at least one electrically conductive portion of a housing
  • Injector is connected.
  • the further Connection of the sensor device or the sensor is connected to a reference potential within the housing of the fuel injection valve.
  • the sensor device can in principle detect any physical quantities which can also occur independently of the fuel injection valve or outside its housing, for example also a temperature. If the sensor device is to detect quantities associated with the operation of the fuel injection valve
  • Reference potential - for example, the vehicle mass of a motor vehicle - to connect within the housing.
  • the arrangement is particularly robust and insensitive to electromagnetic interference.
  • the sensor device comprises in the simplest case a two-pole sensor and is then identical to the sensor.
  • the sensor can also be supplemented by further elements, such as a series resistor, a series-connected diode, or by a parallel-connected overvoltage protection, and thus forms a group of components, ie an electrical network.
  • the senor may be an active or a passive element, that is to say it generates a voltage or a current as a function of a specific physical variable, or it changes, for example, its ohmic resistance.
  • Figure 1 is a partial sectional view of a servo valve of a
  • FIG. 1 is a timing diagram of a control room pressure and a stroke of a
  • FIG. 3 shows a simplified diagram of an embodiment for connecting a sensor and a coil in a housing of a
  • FIG. 4 shows a first illustration for carrying out the method
  • FIG. 5 shows a second illustration for carrying out the method
  • Figure 6 shows a first embodiment of an electrical circuit for operating the servo valve of Figure 1;
  • Figure 7 shows a second embodiment of an electrical circuit for operating the servo valve of Figure 1;
  • FIG. 8 shows a third embodiment of an electrical circuit for operating the servo valve of FIG. 1;
  • FIG. 9 shows a basic form of an electrical circuit for operating a plurality of magnetic switching elements
  • Figure 10 is a supplemental embodiment of the electrical circuit of Figure 9.
  • FIG. 11 shows a further supplementary embodiment of the electrical circuit of FIG. 9.
  • the switching elements according to the invention can be realized as any switching elements.
  • the switching elements are designed as magnetic switching elements or as capacitive switching elements.
  • Such capacitive switching elements are also referred to as piezo actuators.
  • actuators are in magnetic switching elements coils and piezo actuators capacitors in the form of
  • the procedure according to the invention is described below using the example of a magnetic switching element with a coil.
  • the procedure according to the invention can also be used with other actuators, in particular with piezo actuators. There, the procedure is adjusted accordingly. So the coil is to be replaced by a capacity.
  • a capacity is the different properties of a coil and a capacity too
  • Figure 1 shows a partial sectional view of a servo valve 10 of a fuel injection valve 1 1 not further shown in detail
  • the servo valve 10 is substantially identical to the servo valve 10.
  • a fixed to a (not shown) housing support plate 14 is shown in a vertically central region, a magnetic switching member 16 is shown, and in a lower portion is a housing-fixed valve member 18 with a hydraulic control chamber 20 and a shown on a valve needle, not shown, of the fuel injection valve 11 or firmly connected with such a valve needle valve piston 22.
  • the support plate 14 has in the region of the longitudinal axis 12 a support piston 24, with which a force-sensitive transducer 26 is operatively connected.
  • the force-sensitive transducer 26 is in turn supported in the direction of the longitudinal axis 12 on the support plate 14.
  • two openings (without reference numerals) are arranged, through which lines for contacting the terminals 70a and 70b of a
  • the magnetic switching element 16 comprises a coil 30, which in a
  • Magnet core 32 is embedded, wherein the magnetic core 32 is pressed by a plate spring 34 against an annular armature stop 36.
  • the anchor stop 36 in turn is pressed by the diaphragm spring 34 by means of the magnetic core 32 against a diameter jump (no reference numeral) of a housing-fixed sleeve 38.
  • an armature bolt 40 mounted in a play-like manner along the longitudinal axis 12 but held radially, on which an armature 42 is displaceably arranged in the direction of the longitudinal axis 12.
  • a lower end region 44 of the armature 42 in FIG. 1 can rest on a sealing portion 46 of the valve piece 18 forming a valve seat.
  • the end region 44 forms a valve element of the servo valve 10 so far.
  • the magnetic switching element 16 is designed as the other elements of the servo valve 10 is substantially rotationally symmetrical, but only the right half in the drawing a sectional view is shown.
  • a guide diameter of the armature 42 and a seat diameter in the region of the sealing portion 46 are approximately equal.
  • the valve piece 18 defines the hydraulic control chamber 20 and the
  • Valve piston 22 The valve piston 22 is displaceable in the valve piece 18 in the direction of the longitudinal axis 12 and, as already mentioned above, with a valve element, not shown (nozzle or valve needle) fixedly coupled.
  • a valve element not shown (nozzle or valve needle) fixedly coupled.
  • the control chamber 20 this is connected via an outlet throttle 48 with a valve chamber 50.
  • an inlet throttle 52 is arranged, through which the control chamber 20 can be fed with a high pressure fluid 54.
  • the fluid 54 is provided, for example, by a common-rail fuel system (not shown).
  • Anchor bolts 40 are arranged is with a not shown
  • Valve piston 22 is pressed in the drawing down so that the (not shown) valve needle closes. If the coil 30 is energized, the armature 42 by magnetic force in the direction of the magnetic core 32 against the
  • Anchor stop 36 moves. As a result, fluid flows out of the control chamber 20 to the fluid chamber 56, so that the pressure in the control chamber 20 decreases and the
  • the closing time of the fuel injection valve 1 1 can be determined by the course of the force that the anchor bolt 40 against the
  • force-sensitive transducer 26 exercises, is evaluated.
  • a voltage is built up in the latter or generates a current pulse or there is a change in a passive parameter of the sensor, for example its Wderstands or its capacity, whereby a sensor signal is generated.
  • the sensor signal can by means of electrical
  • the force-sensitive transducer 26 may be implemented as a sensor 26, which alternatively or additionally a force and / or a pressure of the
  • Opening times and / or closing times of the servo valve 10 can be determined.
  • Figure 2 shows a temporal relationship between a pressure 160 in the valve chamber 50, the pressure 60 in the control chamber 20 and the stroke 62 of the valve piston 22 and the associated valve needle.
  • a pressure 160 in the valve chamber 50 the pressure 60 in the control chamber 20 and the stroke 62 of the valve piston 22 and the associated valve needle.
  • Figure 2 shows a temporal relationship between a pressure 160 in the valve chamber 50, the pressure 60 in the control chamber 20 and the stroke 62 of the valve piston 22 and the associated valve needle.
  • Diagram is plotted on the ordinate of the stroke 62 of the valve piston 22.
  • the pressure 60 is shown by a solid line, the pressure 160 by a dashed line.
  • a stroke 62 of zero means a closed injection valve.
  • Both diagrams have on the abscissa an equal time scale t. It can be seen that both at the beginning of the opening movement of the valve piston 22 at a time ta and at the end of the closing movement at a time tb, the course of the pressure 60 experiences clearly visible changes. Immediately before opening at time ta, there is a sudden
  • the pressure 160 in the valve chamber 50 which is identical with the pressure 60 in the control chamber 20 when the servo valve 10 is closed, acts on the force-sensitive converter 26 via the anchor bolt 40, and can thus be converted into a sensor signal, so that the changes in the pressure 160 imaged in the sensor signal and thus can be evaluated for a determination, for example, the closing time.
  • FIG. 3 shows a simplified schematic embodiment of the
  • Fuel injection valve 1 1 The sensor 26 is in the present case a bipolar
  • Piezoelectric element and sole component of a sensor device 70 Piezoelectric element and sole component of a sensor device 70.
  • Terminals HS and LS of the coil 30 are isolated from the housing 64 of the fuel injection valve 1 1 led out.
  • a terminal 70a of the sensor 26 or the sensor device 70 is electrically conductively connected to the terminal HS of the coil 30, a further terminal 70b of the sensor 26 is electrically conductively connected to an electrically conductive portion 66 of the housing 64 low resistance.
  • the housing 64 is in turn with a
  • Reference potential 88 which in the present case has a ground potential of the
  • Fuel injection valve 1 which is screwed for example in an engine block. This is not shown in the drawing.
  • the sensor 26 is presently a force sensitive transducer 26 which is compactly disposed within the housing 64.
  • the sensor 26 determines according to the illustration of Figure 2, the pressure 160 in the valve chamber 50 of the
  • FIG. 4 shows a first basic representation for carrying out the method. According to FIG. 3, a connection 70a is the
  • Sensor device 70 and the sensor 26 may also be connected to the terminal LS of the coil 30.
  • the other terminal 70b is connected to the
  • Reference potential 88 electrically connected. Both terminals HS and LS of the coil 30 are not connected to the reference potential 88.
  • Two drive lines 76 and 77 connect the terminals HS and LS of the coil 30 with a drive circuit 78 (driver circuit), which is shown in the drawing of Figure 4 by means of switch symbols, and for example as
  • a driving source 80 or 86 is represented here by DC voltage sources 80 and 81.
  • DC voltage sources 80 and 81 are represented here by DC voltage sources 80 and 81.
  • Line 82 assigned to a (not shown) control and / or regulating device the elements to the left of the line 82 are assigned to the fuel injection valve 1 1 and an engine compartment.
  • An evaluation circuit 90 detects potentials 92 and 102 applied to the drive lines 76 and 77 with respect to the reference potential 88.
  • the coil 30 is connected by means of the drive circuit 78 to the driving source 80 or 81, that is, connected to the source 80 or 81 low resistance.
  • the switches shown are closed. The coil 30 is therefore energized and the servo valve 10 can be brought into a working position.
  • the coil 30 is decoupled by the drive circuit 78 from the driving source 80 or 81, that is, the switches shown are open.
  • the current in the coil 30 becomes zero, and that
  • Servo valve 10 can assume a rest position.
  • the drive circuit 78 additionally contained so-called “clamp” diodes, which further flow of the Coil current after opening the switch 78 allow against an erase voltage, are not shown here.
  • Evaluation circuit 90 is activated. This can also be done independently of whether and how far the residual energy of the coil 30 has actually decayed in the previous second phase. The transition from the second to the third phase can thus be chosen arbitrarily as needed.
  • the evaluation circuit 90 detects the potentials 92 and 102 of the control lines 76 and 77 against the reference potential 88 in order to determine a voltage signal or current signal generated by the sensor device 70 or the sensor 26. According to the circuit shown in FIG. 4, it may be sufficient to evaluate only the potential 92 of the control line 76 or only the potential 102 of the control line 77.
  • FIG. 5 shows an alternative arrangement for carrying out the method.
  • the sensor device 70 is with both
  • Terminals 70a and 70b connected to the terminals HS and LS of the coil 30.
  • the coil 30 is above the terminal LS at the
  • Reference potential 88 The energization of the coil 30 takes place via only one
  • Control line 76 and only one switch of the control circuit 78 In the measurement state can thus also via the potential 92, a signal of the sensor device 70 and the sensor 26 is detected and evaluated in the evaluation circuit 90.
  • the potential 92 is dependent on the ohmic resistance and the inductance of the coil 30 and comparatively small.
  • FIG. 6 shows a first embodiment of an electrical circuit 100 for driving the coil 30 and for detecting the signals of the sensor 26 or of the force-sensitive transducer 26.
  • the sensor 26 is an active sensor 26, that is, it generates a voltage or a voltage pulse or a current pulse when it is applied with a force.
  • the coil 30 has an upper terminal HS and a lower terminal LS.
  • the sensor 26 is connected to the terminal 70 a to the terminal HS of the coil 30, and connected to the terminal 70 b to the reference potential 88.
  • the space between a vertical dashed line 94 and the line 82 represents a (not explicitly drawn) wiring harness, including the
  • Control lines 76 and 77 includes.
  • the elements arranged in the drawing to the right of the line 82 are associated with the control and / or regulating device as in FIGS. 4 and 5. These elements include the drive circuit 78, the evaluation circuit 90, the voltage 80 of a vehicle battery, not shown, and a
  • the DC-DC converter 96 which is fed from the voltage 80.
  • the DC-DC converter 96 generates a voltage 86 on a capacitor 84.
  • This voltage 86 is higher than the voltage 80 and represents a so-called boost voltage.
  • the drive circuit 78 of FIG. 6 comprises diodes D1, D2 and D3 as well as switches TS1, TS2 and TS3 ,
  • An arrow 98 symbolizes the connection of the reference potential 88 or the vehicle mass between the fuel injection valve 1 1 and a mass 91 of the control and / or regulating device. This connection takes place in parallel via the body of the vehicle and via a ground line within the vehicle
  • the diode D1 is connected as a so-called freewheeling diode.
  • the diodes D1 to D3 and the switches TS1 to TS3 are designed as semiconductor elements.
  • the capacitor 84 is dimensioned so that the voltage 86 remains approximately constant in all phases of the operation and in the present example is around 48 volts.
  • the coil 30 is energized by means of the drive circuit 78.
  • the switch TS1 closes the connection LS of the coil 30 via the
  • Control line 77 to the ground 91, which is electrically conductively connected to the reference potential 88. Also, the switch TS2 is conductive, so that one of the voltage 86 (boost voltage) corresponding to a steep increase in current in the coil 30 takes place.
  • the switch TS3 is initially disabled. As soon as the current in the coil 30 reaches a predetermined value, the switch TS2 is blocked and, by means of the switch TS3, a clocked energization of the coil 30 is carried out according to a predetermined pattern.
  • the measurement state is brought about in order to determine the signal generated by the sensor 26 or the force-sensitive converter 26.
  • the switches TS1 to TS3 are still disabled.
  • the switches TS1 to TS3 are still disabled.
  • Evaluation circuit 90 is activated and used in a similar manner, as has already been described above by means of Figures 4 and 5.
  • a voltage 95 between the control line 76 and the ground 91 characterizes the signal of the sensor 26. From the detected signal, the force acting on the force-sensitive transducer 26 and thus in the valve chamber 50 of the
  • Fuel injector 1 1 prevailing pressure 160 are determined, which is identical to the pressure 60 in the control chamber 20 when the servo valve 10 is closed.
  • the diode D3 can be omitted if the series switch TS3 itself has a corresponding blocking effect. In particular, the timing of a change in the forces acting on the force-sensitive transducer 26
  • FIG. 7 shows an alternative embodiment of the electrical circuit 100.
  • the terminal 70a of the sensor device 70 or the sensor 26 is not connected to the terminal HS but to the terminal LS of the coil 30. Accordingly, the evaluation circuit 90 detects the
  • Sensor device 70 and the sensor 26 to connect to the terminal LS of the coil 30 and still detect the potential 92 of the control line 76 with respect to the mass 91 with the evaluation circuit 90 or vice versa.
  • FIG. 8 likewise essentially corresponds to FIG. 6 described above.
  • two capacitors 104 and 106 are arranged between transfer points (without reference numerals) of the drive lines 76 and 77 arranged on line 82 and the ground 91 of the control circuit. and / or control device 84 connected.
  • the capacitors 104 and 106 act as suppression capacitors against unwanted electromagnetic emissions and form an electrical load for the sensor device 70.
  • the capacitors 104 and 106 according to their capacity determine the time course of the potentials 92 and 102 with. In the present case is the
  • Evaluation circuit 90 adapted to both the possibly still decaying residual energy of the coil 30, which by appropriate
  • the measurement state can be chosen almost arbitrarily in time.
  • the evaluation circuit 90 can even be active during all three phases, that is, a measurement state can be established, and measurements can be carried out.
  • the potentials 92 and 102 are essentially determined by the drive circuit 78 or the driving source 80, 81, and / or 86, wherein a signal of the sensor device 70 can not be determined or can only be determined to a limited extent.
  • FIG. 9 shows a basic form of an electrical circuit 100 for operating a plurality of magnetic switching elements, each of which has a respective one
  • Fuel injection valve 1 1 associated with an internal combustion engine. In the drawing to the left of the vertical line 94, the magnetic switching elements 16 and the fuel injection valves 1 1 are shown.
  • the elements between the lines 94 and 82 include a first set 1 12 of An Kunststoffen and a second set 1 14 of
  • Set 1 14 of control lines in this case comprises control lines 76 and 77, respectively, corresponding to FIGS. 6 to 8.
  • the first set 1 12 of drive lines is connected in the electrical circuit 100 to a node 1 16, which with a common
  • Switching device 1 18 is connected.
  • DC voltage source 80 is the voltage of the vehicle battery.
  • Voltage is generated by the DC voltage converter 96 from the voltage of the vehicle battery and stored in the capacitor 84.
  • Evaluation circuit 90 picks up the voltage applied to node 1 16 and can evaluate this with respect to ground 91.
  • the common switching device 1 18 includes the switches TS2 and TS3 and the diode
  • the second set 1 14 of drive lines is connected in the electrical circuit 100 with individual switching devices 120, which can individually switch the second terminals LS of the coils 30 against the reference potential 88 and the ground 91, respectively.
  • the individual include Switching devices 120 each have a semiconductor switch, comparable to the switch TS1 of Figures 6 to 8.
  • the second set 1 14 of drive lines with "fourth" individual rectifiers 122 are connected, which are designed as semiconductor diodes and at its other terminal are connected together to the capacitor 84.
  • control lines required for operating the common switching device 118 and the individual switching devices 120 are not shown in FIG. 9 and in the following FIGS. 10 and 11.
  • Sensor devices 70 thereby weakened, on the other hand, an undesired overcoupling of the signals between the sensor devices 70 may occur.
  • the mode of operation of the electrical circuit 100 can be derived from the function described below according to FIG. 11. It is understood that the illustrated in the figure 9 and the following figures 10 and 1 1
  • Number of three magnetic switching elements 16 is only exemplary, and can be generally adapted to a number of at least two magnetic switching elements.
  • FIG. 10 represents a supplement to the basic form shown in FIG.
  • control lines assigned to the first set 1 12 are routed via a set of "first" individual rectifiers 124 before they are connected to one another at the node 1 16.
  • the evaluation circuit 90 can therefore three with the respective
  • Switching devices 120 lock all three individual rectifier 124 or can block. This can in particular the closing of the
  • Fuel injection valves 1 1 are determined individually and particularly accurate. When the coils 30 are energized, the voltage drops occurring at the individual rectifiers 124 may be taken into account, which may be, for example, 0.7 volts.
  • Figure 11 illustrates an extension to Figure 10.
  • the electrical circuit 100 of Figure 11 comprises a set of "second" individual rectifiers 132 and a set of "third" individual ones
  • Rectifiers 134 which - comparable to the first individual
  • Rectifiers 124 - are connected to the first set 112 of drive lines.
  • An operation of the electrical circuit 100 of FIG. 11 can be carried out by way of example:
  • Switching device 1 18 brought into the conductive state.
  • the potentials at the terminals HS of the coils 30 can approximately assume the value of the first DC voltage 86 via the first individual rectifiers 124 and the first set 12 of control lines. Likewise, one of the three
  • one of the coils 30 shown in FIG. 11 is energized and the respective magnetic switching element 16 is actuated or the associated fuel injection valve 11 is opened.
  • Switching device 1 18 brought back into the blocking state, and the switch TS3 is brought into the conductive state.
  • the potentials at the terminals HS of the coils 30 can approximately reach the value of the second DC voltage 80.
  • a third step all switches of the common switching device 1 18 and the individual switching devices 120 are disabled.
  • the current flowing through the previously energized coil 30 continuously decreases a specific function, wherein the current takes the following path: via the terminal LS of the coil 30, then via one of the fourth individual rectifier 122, then via the capacitor 84, then via the ground 91, then via one of the third individual rectifier 134, then via one of the control lines from the first set 1 12 of control lines, then via the terminal HS back into the coil 30th
  • the measuring state is established.
  • the evaluation circuit 90 picks up one or more of the potentials 126, 128 and / or 130 and determines at least one signal from one or more of the sensor devices 70. It can be seen from the electrical circuit 100 of FIG.
  • the signals of the sensor devices 70 can be substantially independently formed, transmitted and determined, and despite the parallel in the operation of the magnetic switching element 16 control by the
  • Rectifier 132 take over the function of the diode D3 according to FIGS. 9 and 10. This results in the advantage that only one semiconductor switch and one diode path are arranged between the driving source 80 and the terminals HS of the coils 30. Compared to FIG. 10, a diode path is thus saved. The two outputs of the common switching device 1 18 are thus each about the first individual
  • Figure 1 1 is taken over by the third individual rectifier 134.
  • the residual energy present in the coils 30 is thus advantageously supplied to the capacitor 84 via a total of only two diode paths. Only in the "boost phase" when the coil 30 is energized from the boost voltage of the capacitor 84, in comparison to the figure 9, the diode path of the first individual rectifier 124 is additionally arranged in the current path.
  • the rectifier 132 and the rectifier 134 of Figure 1 1 may individually have a lower average power loss, as the diodes D3 and D1 of Figure 9.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Betreiben mindestens eines magnetischen Schaltgliedes (16) beschrieben, wobei mindestens ein erster Anschluss (70a) mindestens einer Sensoreinrichtung (70) an mindestens einen Anschluss (HS, LS) einer Spule (30) des magnetischen Schaltgliedes (16) geschaltet ist, und wobei der erste Anschluss (70a) oder ein weiterer Anschluss (70b) der Sensoreinrichtung (70) an ein Bezugspotenzial (88) geschaltet ist, und wobei ein Messzustand hergestellt wird, in dem mindestens ein Anschluss (HS, LS) der Spule (30) mindestens zeitweise von dem Bezugspotenzial (88) und/oder von einer die Spule (30) ansteuernden Quelle (80, 86) im Wesentlichen entkoppelt ist, und wobei in dem Messzustand mindestens ein Signal mindestens eines Sensors (26) der Sensoreinrichtung (70) aus mindestens einem elektrischen Potenzial (92, 102) an mindestens einem Anschluss (HS, LS) der Spule (30) ermittelt wird.

Description

Beschreibung
Titel
Verfahren zum Betreiben eines Schaltgliedes Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 , sowie eine elektrische Schaltung, eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung und ein Kraftstoffeinspritzventil nach den nebengeordneten Patentansprüchen.
Schaltglieder, wie etwa Relais, Piezoaktoren oder Magnetventile - letztere insbesondere als Einspritzventile einer Brennkraftmaschine - sind im Betrieb hohen Anforderungen ausgesetzt und werden daher häufig überwacht. Dies kann beispielsweise durch eine Auswertung von Spannungen und/oder Strömen eines Aktors des Schaltglieds erfolgen, oder auch mittels Sensoren, welche beliebige physikalische Größen in elektrische Größen umsetzen. Zur Übertragung dieser Größen an eine Steuereinheit oder dergleichen sind im allgemeinen zusätzliche elektrische Leitungen erforderlich, welche einen erhöhten Aufwand bedeuten.
Bei Magnetventilen für eine Benzin-Direkteinspritzung von Brennkraftmaschinen können in vielen Fällen elektrische Ansteuergrößen des Magnetkreises dazu verwendet werden, den Schließzeitpunkt einer Düsennadel des Einspritzventils zu ermitteln, wenn der Magnetkreis die Düsennadel direkt betätigt. Häufig sind zusätzliche Messleitungen oder dergleichen dabei entbehrlich. Im Unterschied dazu - beispielsweise für Diesel-Einspritzung - gibt es Ausführungen von
Einspritzventilen, bei denen der Magnetkreis zunächst ein Servoventil betätigt, welches nachfolgend eine die Düsennadel betätigende Hochdruckhydraulik steuert. Der Schließzeitpunkt der Düsennadel kann dabei nicht aus der
Bewegung eines Magnetankers des Magnetventils ermittelt werden.
Offenbarung der Erfindung Das der Erfindung zugrunde liegende Problem wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 sowie durch eine elektrische Schaltung, eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung und ein Kraftstoffeinspritzventil nach den nebengeordneten Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, dass ein Schaltglied grundsätzlich einen bestromten und einen unbestromten Zustand aufweisen kann. In dem bestromten Zustand wird das Verhalten des Schaltglieds im Wesentlichen von einer an einem Aktor angelegten Spannung bzw. dem in dem Aktor fließenden Strom bestimmt, wogegen in dem unbestromten Zustand das Verhalten des Schaltglieds beispielsweise von der Wrkung einer Rückstellfeder bestimmt wird. Daher sind die Ansteuerleitungen der Aktor während des unbestromten Zustands funktionslos.
In dem unbestromten Zustand des Aktors werden erfindungsgemäß deren Anschlüsse im Wesentlichen von einer ansteuernden Quelle sowie vorzugsweise auch von einem Bezugspotenzial mindestens zeitweise entkoppelt, der Aktor also freigeschaltet. Somit stehen - wie weiter unten noch erläutert werden wird - die an dem Aktor dauernd angeschlossenen Ansteuerleitungen zur Verfügung, um in einem Messzustand Signale von dem Aktor in Richtung der Quelle bzw. einer Ansteuerschaltung (Treiberschaltung) zu übertragen. Die ansteuernde Quelle kann eine Spannungsquelle, eine Stromquelle, oder ein beliebiges elektrisches Netzwerk sein, das dazu ausgebildet ist, den Aktor anzusteuern.
Beispielsweise weist der Aktor zwei Anschlüsse auf und ist entsprechend an zwei Ansteuerleitungen angeschlossen. Somit kann eine Sensoreinrichtung zur Erfassung physikalischer Größen, die beispielsweise als Zweipol ausgeführt ist, nur an einen oder auch an beide Anschlüsse des Aktors und damit an die
Ansteuerleitungen dauerhaft geschaltet sein. Ist der Aktor in dem Messzustand an beiden Anschlüssen von der ansteuernden Quelle entkoppelt, so kann ein elektrisches Potenzial der Sensoreinrichtung an den Ansteuerleitungen im Wesentlichen unabhängig von dem ohmschen Widerstand des Aktors ermittelt werden. In diesem Fall kann ein Anschluss der Sensoreinrichtung vorteilhaft an einen Anschluss des Aktors angeschlossen sein, und der andere Anschluss der Sensoreinrichtung kann mit dem Bezugspotenzial verbunden sein.
Ist alternativ der Aktor in dem Messzustand nur an einem Anschluss von der ansteuernden Quelle oder dem Bezugspotenzial entkoppelt, dann kann die
Sensoreinrichtung mit beiden Anschlüssen an beide Anschlüsse des Aktors angeschlossen sein, und somit parallel an dem Aktor liegen. Diese Alternative kann dann sinnvoll sein, wenn die Impedanz des Aktors ein von der
Sensoreinrichtung erzeugtes Signal nicht zu stark bedämpft, beziehungsweise, wenn ein von der Sensoreinrichtung erzeugtes Messsignal trotz dem parallel angeschlossenen Aktor noch ermittelbar ist.
Der Aktor kann von der ansteuernden Quelle dadurch entkoppelt werden, indem eine Ansteuerschaltung (Treiberschaltung), beispielsweise eine
Halbleiterschaltung oder ein Relais, sperrt beziehungsweise öffnet.
Die Sensoreinrichtung umfasst im einfachsten Fall einen zweipoligen Sensor und ist dann mit dem Sensor identisch. Jedoch kann der Sensor auch um weitere Elemente, wie beispielsweise einen Vorwiderstand, eine in Reihe geschaltete Diode, oder um einen parallel geschalteten Überspannungsschutz ergänzt sein, und bildet somit eine Baulelementgruppe, also ein elektrisches Netzwerk.
Weiterhin kann der Sensor ein aktives oder ein passives Element sein, das heißt, er erzeugt in Abhängigkeit von einer bestimmten physikalischen Größe eine Spannung oder einen Strom, beziehungsweise er ändert einen passiven elektrischen Parameter, z.B. seinen Widerstand.
Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, dass die Sensoreinrichtung und der Aktor mindestens teilweise elektrisch verbunden sind, so dass durch eine Auswertung von an den Anschlüssen des Aktors anliegenden Potenzialen in einem Messzustand das Signal der Sensoreinrichtung ermittelt werden kann.
Außerdem kann eine Ansteuerschaltung in einer Steuer- und/oder
Regeleinrichtung zur Ansteuerung des Schaltglieds gegenüber vorbekannten Ausführungen im Wesentlichen unverändert bleiben. Sofern der Sensor ein aktives Element ist, sind ebenso keine Hilfsspannungen oder dergleichen erforderlich, um das Signal des Sensors zu ermitteln oder auszuwerten. Weiterhin weist die Erfindung den Vorteil auf, dass auch mehrere Schaltglieder ' einem System individuell angesteuert werden können, wobei in dem
Messzustand - ergänzend zu der Entkopplung von der ansteuernden Quelle und/oder dem Bezugspotenzial - erfindungsgemäß auch eine Entkopplung zwischen den Anschlüssen des Aktors beziehungsweise der
Sensoreinrichtungen erfolgt, ohne dass zusätzliche Ansteuerleitungen oder Messleitungen erforderlich sind. Dabei können gegebenenfalls die Signale der verschiedenen Sensoreinrichtungen sogar gleichzeitig ermittelt werden.
Insbesondere sieht das Verfahren vor, dass mit den Anschlüssen des Aktors verbundene und außerhalb des Messzustands für die Ansteuerung des magnetischen Schaltglieds verwendete Ansteuerleitungen in dem Messzustand dazu verwendet werden, das mindestens eine elektrische Potenzial zu einer Auswerteschaltung zu übertragen. Damit wird vorteilhaft erreicht, dass das Signal der Sensoreinrichtung - welche vorzugsweise an dem Schaltglied oder an einer davon betätigten Vorrichtung angeordnet ist - ohne die Verwendung zusätzlicher Messleitungen oder dergleichen ermittelt werden kann. Außerdem kann die zugehörige Auswerteschaltung dadurch räumlich benachbart zur ansteuernden Quelle bzw. zur Ansteuerschaltung angeordnet sein. Im Ergebnis können erhebliche Kosten gespart und die Verdrahtung vereinfacht werden.
Die Erfindung ist besonders nützlich, wenn das Schaltglied ein Servoventil eines Kraftstoffeinspritzventils einer Brennkraftmaschine ist oder zu diesem gehört, und wenn aus dem Signal des Sensors eine Größe ermittelt wird, die einen in einem hydraulischen Steuerraum herrschenden Druck oder einen in einem
hydraulischen Ventilraum herrschenden Druck oder eine Druckänderung charakterisiert, und wenn aus der Größe wiederum ein Öffnungs- und/oder Schließzeitpunkt eines Ventilelements des Kraftstoffeinspritzventils ermittelt wird. Die zum Betreiben des Kraftstoffeinspritzventils wichtige Ermittlung des
Öffnungs- und/oder Schließzeitpunktes kann somit über die vorhandenen
Ansteuerleitungen des Aktors erfolgen, ohne dass zusätzliche Messleitungen verlegt sein müssen oder Abdichtungen und dergleichen benötigt werden. Somit kann eine wichtige den Betrieb des Kraftstoffeinspritzventils charakterisierende Größe ermittelt werden, ohne dass ein erheblicher Aufwand dazu erforderlich ist. Weiterhin ist vorgesehen, dass das Schaltglied in einer ersten Phase von der Quelle angesteuert wird, danach in einer zweiten Phase die ansteuernde Quelle von dem Aktor entkoppelt wird, und in einer dritten Phase der Messzustand hergestellt wird. Dadurch kann das Verfahren schrittweise durchgeführt werden, wobei die Dauer der jeweiligen Schritte in Abhängigkeit von den jeweiligen den
Betrieb des magnetischen Schaltglieds kennzeichnenden Parametern gewählt werden kann. Ebenso kann das Verfahren gut auf periodische Vorgänge angewendet werden, insbesondere auf die kurzen Zyklen beim Betrieb von Kraftstoffeinspritzventilen. Ferner berücksichtigt die Erfindung, dass das
Betreiben eines Aktors neben der eigentlichen Ansteuerung weitere
Schaltvorgänge umfassen kann, wie beispielsweise ein Löschen eines durch den Aktors fließenden Stroms. Häufig stehen in der Ansteuerschaltung nicht nur entsprechende Schaltglieder zur Verfügung oder können auf einfache Weise ergänzt werden, um erfindungsgemäß mindestens einen Anschluss des Aktors im Wesentlichen von der den Aktor ansteuernden Quelle oder dem
Bezugspotenzial zu entkoppeln, sondern es kann auch der durch den Aktor fließende Strom nach dem Ende der Ansteuerung mittels einer Schnelllöschung rasch abgebaut werden, um den Messzustand herbeizuführen. Daraus ergeben sich vielfältige Möglichkeiten, um die Erfindung anzuwenden. In der ersten Phase kann die Ansteuerung beispielsweise kontinuierlich erfolgen, oder auch getaktet nach der Art einer Pulsbreitensteuerung oder einer
Zweipunkt-Stromregelung. In der zweiten Phase wird die ansteuernde Quelle von dem Aktor entkoppelt und es kann eine in dem Aktor vorhandene restliche Energie beispielsweise mittels elektrischer Schaltglieder abgebaut werden, oder es kann eine Zeit abgewartet werden, während derer die restliche Energie aufgrund von Verlusten im Magnetkreis selbst abgebaut wird. In der dritten Phase kann der Messzustand hergestellt werden, beispielsweise indem die Auswerteschaltung aktiviert wird.
Dabei ist es erfindungsgemäß auch möglich, die dritte Phase bereits dann zu beginnen, wenn die restliche Energie des Aktors noch nicht vollständig abgebaut ist und daraus resultierende Spannungen bzw. Potenziale an den Anschlüssen des Aktors zu den von der Sensoreinrichtung erzeugten Potenzialen überlagert sind. Ebenso können gegebenenfalls sonstige Einflüsse, wie beispielsweise an die Ansteuerleitungen angeschlossene Entstörkondensatoren, einen zeitlichen Verlauf der Potenziale verändern. In solchen Fällen ist es die Aufgabe der Auswerteschaltung, die gewollten Signale der Sensoreinrichtung von den störenden überlagerten Spannungen bzw. Einflüssen genügend zu
unterscheiden. Dazu sind aus dem Stand der Technik geläufige Methoden bekannt.
Eine Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass mindestens zwei
Schaltglieder betrieben werden, und dass ein jeweiliger erster Anschluss des Aktors der Schaltglieder von einer für die Schaltglieder gemeinsamen
Schalteinrichtung angesteuert wird, und dass ein jeweiliger zweiter Anschluss der
Aktoren der Schaltglieder von einer für die Schaltglieder individuellen
Schalteinrichtung angesteuert wird, und dass in dem Messzustand die
gemeinsame Schalteinrichtung und/oder mindestens eine der individuellen Schalteinrichtungen in einen sperrenden Zustand geschaltet wird. Damit können mehrere Schaltglieder durch das Verfahren betrieben werden, wobei die Aktoren an beiden Anschlüssen angesteuert werden. Dabei genügt es, einen jeweiligen ersten Anschluss der Aktoren gemeinsam anzusteuern, wobei die ersten
Anschlüsse miteinander verbunden oder verbindbar sind und über einen gemeinsamen Schalter beispielsweise an eine ansteuernde Quelle geschaltet werden. Dabei können die jeweiligen zweiten Anschlüsse der Aktoren
unabhängig voneinander über individuelle Schalter beispielsweise an eine Masse geschaltet werden. Auf diese Weise können mehrere Schaltglieder vorteilhaft und mit einem vergleichsweise geringen Aufwand an Schaltmitteln individuell angesteuert werden, wobei dennoch der Messzustand definiert hergestellt werden kann. Dies erfolgt dadurch, dass der gemeinsame Schalter und/oder mindestens einer der individuellen Schalter in einen sperrenden Zustand geschaltet werden. Das bedeutet, dass in dem Messzustand die Schalter in Bezug auf die Aktoren und die damit verbundenen Sensoreinrichtungen eine genügend hohe und im allgemeinen vernachlässigbare Impedanz aufweisen.
Zur Durchführung des Verfahrens schlägt die Erfindung eine elektrische
Schaltung zum Betreiben mindestens eines Schaltgliedes vor, wobei die mindestens eine Sensoreinrichtung mit mindestens einem Anschluss des Aktors verbunden ist, und wobei die elektrische Schaltung dazu ausgebildet ist, einen Messzustand herzustellen, in dem mindestens ein Anschluss des Aktors mindestens zeitweise von einem Bezugspotenzial und/oder einer den Aktor ansteuernden Quelle im Wesentlichen entkoppelt wird, und wobei die elektrische Schaltung weiter dazu ausgebildet ist, in dem Messzustand mindestens ein Signal mindestens eines Sensors aus mindestens einem elektrischen Potenzial an den Anschlüssen des Aktors zu ermitteln. Damit wird eine Vielzahl vorteilhafter Ausgestaltungen beschrieben, um das Verfahren durchzuführen.
Weiterhin berücksichtigt die Erfindung, dass die Sensoreinrichtung
beziehungsweise der darin enthaltene Sensor ein aktives oder ein passives Element sein kann. Sofern der Sensor ein aktives Element ist, also eine
Spannung oder einen Strom erzeugt, wie beispielsweise ein Piezo-Element, kann die Auswerteschaltung dieses Signal - gegebenenfalls unter Berücksichtigung weiterer Randbedingungen wie etwa einem Zeitfenster - direkt messen oder ermitteln. Ist alternativ der Sensor ein passives Element, das heißt, er ändert beispielsweise seinen ohmschen Widerstand oder seine Kapazität in
Abhängigkeit von einer bestimmten physikalischen Größe, so kann es erforderlich sein, mittels zusätzlicher elektrischer Bauelemente den ohmschen Widerstand oder die Kapazität zu erfassen oder zu ermitteln. Dazu können im einfachsten Fall eine Gleichspannungsquelle und ein Vorwiderstand oder auch ein Schwingkreis verwendet werden.
Ergänzend ist vorgesehen, dass die Sensoreinrichtung ein kraftempfindlicher Wandler ist. Damit eignet sich die Sensoreinrichtung bzw. der darin enthaltene Sensor besonders gut zur Erfassung mechanischer Größen, wie etwa Kräfte, Drücke oder Beschleunigungen, wie sie in Kraftstoffeinspritzventilen auftreten können.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der kraftempfindliche Wandler ein Piezoelement ist. Damit kann ein technisch bewährtes Bauelement vorteilhaft verwendet werden, welches aktiv wirkt und daher bei Beaufschlagung mit einer Kraft eine Spannung oder einen Spannungsimpuls erzeugen kann, beziehungsweise bei entsprechender Beschaltung eine Ladung oder einen Ladungsimpuls abgibt.
Eine Ausgestaltung der elektrischen Schaltung sieht vor, dass mindestens zwei Schaltglieder betrieben werden, und dass ein jeweiliger erster Anschluss der
Aktoren der mindestens zwei Schaltglieder von einer gemeinsamen Schalteinrichtung angesteuert werden kann, und dass ein jeweiliger zweiter Anschluss der Aktoren der mindestens zwei Schaltglieder von einer individuellen Schalteinrichtung angesteuert werden kann, wobei die zweiten Anschlüsse über einen zweiten Satz von Ansteuerleitungen mit den individuellen
Schalteinrichtungen verbunden sind. Die Aktoren werden dadurch besonders effizient angesteuert, da die jeweiligen ersten Anschlüsse miteinander verbunden sind und von der gemeinsamen Schalteinrichtung auch gemeinsam angesteuert werden.
In der so beschriebenen Grundform der Ausgestaltung können die jeweiligen ersten Anschlüsse über individuelle Ansteuerleitungen angeschlossen sein, welche erst in der elektrischen Schaltung miteinander verbunden sind. Alternativ ist es denkbar, die ersten Anschlüsse der Aktoren über eine gemeinsame Ansteuerleitung zu der elektrischen Schaltung zu führen.
Eine auf diese Grundform aufbauende weitere Ausgestaltung der elektrischen Schaltung sieht vor, dass die ersten Anschlüsse der Aktoren jeweils über einen ersten Satz von Ansteuerleitungen und über zu dem ersten Satz von
Ansteuerleitungen in Reihe geschaltete erste individuelle Gleichrichter an die gemeinsame Schalteinrichtung angeschlossen sind. Dadurch werden die ersten Anschlüsse in dem Messzustand nicht nur von der ansteuernden Quelle, sondern auch voneinander entkoppelt. Die Auswerteschaltung kann beispielsweise die Signale an der Verbindungsstelle der Ansteuerleitungen und der ersten individuellen Gleichrichter abgreifen. Dadurch können die Signale der mit mindestens einem Anschluss mit den Aktoren verbundenen Sensoreinrichtungen gegebenenfalls auch gleichzeitig von der Auswerteschaltung ermittelt und ausgewertet werden.
Eine nochmals weitere Ausgestaltung der elektrischen Schaltung sieht ergänzend vor, dass die ersten Anschlüsse des Aktors jeweils über den ersten
Satz von Ansteuerleitungen und über die zu dem ersten Satz von
Ansteuerleitungen in Reihe geschalteten ersten individuellen Gleichrichter und über einen gemeinsamen ersten Schalter der gemeinsamen Schalteinrichtung mit einer ersten Gleichspannungsquelle verbindbar sind, und dass die ersten Anschlüsse der Aktoren außerdem jeweils über den ersten Satz von
Ansteuerleitungen und über zu dem ersten Satz von Ansteuerleitungen in Reihe geschaltete zweite individuelle Gleichrichter und über einen gemeinsamen zweiten Schalter der gemeinsamen Schalteinrichtung mit einer zweiten
Gleichspannungsquelle verbindbar sind. Dadurch ist es möglich, eine (im Allgemeinen individuelle) Bestromung der Aktoren durchzuführen, wobei nacheinander die erste Gleichspannungsquelle beispielsweise eine so genannte
Boost-Spannung aufweist und die zweite Gleichspannungsquelle beispielsweise eine Batteriespannung aufweist. Erfindungsgemäß sind in dem Messzustand die Aktoren wegen der Gleichrichter auch voneinander entkoppelt. Von Vorteil ist ferner, dass die Zahl der im Strompfad liegenden Gleichrichter minimiert ist, wodurch die Verlustleistung reduziert und Kosten gesenkt werden können.
Eine nochmals weitere Ausgestaltung der elektrischen Schaltung sieht weiter ergänzend vor, dass die ersten Anschlüsse der Aktoren außerdem jeweils über den ersten Satz von Ansteuerleitungen und über zu dem ersten Satz von Ansteuerleitungen in Reihe geschaltete dritte individuelle Gleichrichter an das Bezugspotenzial oder eine Masse geschaltet sind, und dass die zweiten Anschlüsse der Aktoren jeweils über den zweiten Satz von Ansteuerleitungen und über zu dem zweiten Satz von Ansteuerleitungen in Reihe geschaltete vierte individuelle Gleichrichter an die erste Gleichspannungsquelle geschaltet sind. Dadurch wird erreicht, dass nach dem Ende der Bestromung von einer oder mehreren der Aktoren eine jeweils vorhandene restliche Energie abgebaut und gleichzeitig der ersten ansteuernden Quelle zugeführt werden kann, wobei in dem sich ausbildenden Stromkreis nur zwei Gleichrichter-Strecken enthalten sind. Dadurch kann die restliche Energie besonders verlustarm verwertet werden, und dennoch in dem Messzustand die benötigte Entkopplung erreicht werden.
Weiterhin schlägt die Erfindung ein Kraftstoffeinspritzventil vor, das eine
Sensoreinrichtung mit mindestens einem Sensor umfasst, wobei die
Sensoreinrichtung dazu ausgebildet ist, eine Kraft und/oder einen Druck eines
Fluids und/oder einen Körperschall zu erfassen, und wobei ein erster Anschluss der Sensoreinrichtung beziehungsweise des Sensors an einen Anschluss eines Aktors eines Schaltglieds des Kraftstoffeinspritzventils angeschlossen ist, und wobei ein weiterer Anschluss der Sensoreinrichtung elektrisch leitend mit mindestens einem elektrisch leitenden Abschnitt eines Gehäuses des
Einspritzventils verbunden ist. Insbesondere ist vorgesehen, dass der weitere Anschluss der Sensoreinrichtung beziehungsweise des Sensors mit einem Bezugspotenzial innerhalb des Gehäuses des Kraftstoffeinspritzventils verbunden ist. Damit wird eine kompakte Einheit aus dem Kraftstoffeinspritzventil und der Sensoreinrichtung geschaffen. Die Sensoreinrichtung kann grundsätzlich beliebige physikalische Größen erfassen, welche auch unabhängig von dem Kraftstoffeinspritzventil oder außerhalb seines Gehäuses auftreten können, beispielsweise auch eine Temperatur. Sofern die Sensoreinrichtung Größen erfassen soll, welche mit dem Betrieb des Kraftstoffeinspritzventils
zusammenhängen, so ist es vorteilhaft, die Sensoreinrichtung innerhalb des Gehäuses anzuordnen und einen Anschluss des Sensors mit einem
Bezugspotenzial - beispielsweise der Fahrzeugmasse eines Kraftfahrzeugs - innerhalb des Gehäuses zu verbinden. Dadurch wird die Anordnung besonders robust und unempfindlich gegen elektromagnetische Störungen.
Die Sensoreinrichtung umfasst im einfachsten Fall einen zweipoligen Sensor und ist dann mit dem Sensor identisch. Jedoch kann der Sensor auch um weitere Elemente, wie beispielsweise einen Vorwiderstand, eine in Reihe geschaltete Diode, oder um einen parallel geschalteten Überspannungsschutz ergänzt sein, und bildet somit eine Baulelementgruppe, also ein elektrisches Netzwerk.
Weiterhin kann der Sensor ein aktives oder ein passives Element sein, das heißt, er erzeugt in Abhängigkeit von einer bestimmten physikalischen Größe eine Spannung oder einen Strom, beziehungsweise er ändert beispielsweise seinen ohmschen Widerstand.
Für die Erfindung wichtige Merkmale finden sich ferner in den nachfolgenden Zeichnungen, wobei die Merkmale sowohl in Alleinstellung als auch in
unterschiedlichen Kombinationen für die Erfindung wichtig sein können, ohne dass hierauf nochmals explizit hingewiesen wird.
Nachfolgend werden beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigen:
Figur 1 eine teilweise Schnittdarstellung eines Servoventils eines
Kraftstoffeinspritzventils mit einem magnetischen Schaltglied und einem Ventilstück; Figur 2 ein Zeitdiagramm eines Steuerraumdrucks und eines Hubs eines als
Ventilnadel ausgebildeten Ventilelements des Servoventils von Figur 1 ;
Figur 3 ein vereinfachtes Schema eines Ausführungsbeispiels zum Anschluss eines Sensors und einer Spule in einem Gehäuse eines
Kraftstoffeinspritzventils;
Figur 4 eine erste Darstellung zur Durchführung des Verfahrens;
Figur 5 eine zweite Darstellung zur Durchführung des Verfahrens;
Figur 6 eine erste Ausführungsform einer elektrische Schaltung zum Betreiben des Servoventils von Figur 1 ;
Figur 7 eine zweite Ausführungsform einer elektrische Schaltung zum Betreiben des Servoventils von Figur 1 ;
Figur 8 eine dritte Ausführungsform einer elektrische Schaltung zum Betreiben des Servoventils von Figur 1 ;
Figur 9 eine Grundform einer elektrischen Schaltung zum Betreiben mehrerer magnetischer Schaltglieder;
Figur 10 eine ergänzende Ausführungsform der elektrischen Schaltung von Figur 9; und
Figur 1 1 eine nochmals ergänzende Ausführungsform der elektrischen Schaltung von Figur 9.
Es werden für funktionsäquivalente Elemente und Größen in allen Figuren auch bei unterschiedlichen Ausführungsformen die gleichen Bezugszeichen verwendet.
Die erfindungsgemäßen Schaltglieder können als beliebige Schaltglieder realisiert sein. Vorzugsweise sind die Schaltglieder als magnetische Schaltglieder oder als kapazitive Schaltglieder ausgebildet. Solche kapazitive Schaltglieder werden auch als Piezoaktoren bezeichnet. Als Aktoren werden bei magnetischen Schaltgliedern Spulen und bei Piezoaktoren Kondensatoren in form von
Piezokeramiken eingesetzt.
Im folgenden wird die erfindungsgemäße Vorgehensweise am Beispiel eines magnetischen Schaltglieds mit einer Spule beschrieben. Die erfindungsgemäße Vorgehensweise kann aber auch bei anderen Aktoren, insbesondere bei Piezoaktoren eingesetzt werden. Dort ist die Vorgehensweise entsprechend anzupassen. So ist die Spule durch eine Kapazität zu ersetzen. Dabei sind die unterschiedlichen Eigenschaften einer Spule und einer Kapazität zu
berücksichtigen. So sind beispielsweise Spannungen an Stelle von Strömen auszuwerten.
Figur 1 zeigt eine teilweise Schnittdarstellung eines Servoventils 10 eines weiter nicht genauer dargestellten Kraftstoffeinspritzventils 1 1 einer
Brennkraftmaschine. Das Servoventil 10 ist im Wesentlichen
rotationssymmetrisch um eine Längsachse 12 ausgeführt. In einem oberen Bereich der Zeichnung ist eine an einem (nicht dargestellten) Gehäuse fest verankerte Abstützplatte 14 dargestellt, in einem vertikal mittleren Bereich ist ein magnetisches Schaltglied 16 dargestellt, und in einem unteren Bereich ist ein gehäusefestes Ventilstück 18 mit einem hydraulischen Steuerraum 20 und einem auf eine nicht dargestellte Ventilnadel des Kraftstoffeinspritzventils 11 wirkenden oder mit einer solchen Ventilnadel fest verbundenen Ventilkolben 22 dargestellt.
Die Abstützplatte 14 weist im Bereich der Längsachse 12 einen Stützkolben 24 auf, mit dem ein kraftempfindlicher Wandler 26 wirkverbunden ist. Der kraftempfindliche Wandler 26 stützt sich wiederum in Richtung der Längsachse 12 an der Abstützplatte 14 ab. In der Zeichnung oberhalb des kraftschlüssigen Wandlers 26 sind zwei Öffnungen (ohne Bezugszeichen) angeordnet, durch welche Leitungen zur Kontaktierung der Anschlüsse 70a und 70b einer
Sensoreinrichtung 70 geführt sind. Die Anordnung der beiden Öffnungen ist in der Figur 1 lediglich beispielhaft dargestellt.
Das magnetische Schaltglied 16 umfasst eine Spule 30, welche in einen
Magnetkern 32 eingebettet ist, wobei der Magnetkern 32 von einer Tellerfeder 34 gegen einen ringförmigen Ankeranschlag 36 gedrückt wird. Der Ankeranschlag 36 wird seinerseits von der Tellerfeder 34 mittels des Magnetkerns 32 gegen einen Durchmessersprung (ohne Bezugszeichen) einer gehäusefesten Hülse 38 gedrückt. Entlang eines mittleren Bereichs der Längsachse 12 ist ein längs der Längsachse 12 spielbehaftet gelagerter aber radial gehaltener Ankerbolzen 40 angeordnet, auf dem ein Anker 42 in Richtung der Längsachse 12 verschiebbar angeordnet ist. Ein in Figur 1 unterer Endbereich 44 des Ankers 42 kann an einem einen Ventilsitz bildenden Dichtabschnitt 46 des Ventilstücks 18 aufliegen. Der Endbereich 44 bildet insoweit ein Ventilelement des Servoventils 10. Das magnetische Schaltglied 16 ist wie die übrigen Elemente des Servoventils 10 im Wesentlichen rotationssymmetrisch ausgeführt, dargestellt ist jedoch nur die in der Zeichnung rechte Hälfte einer Schnittansicht. Ein Führungsdurchmesser des Ankers 42 und ein Sitzdurchmesser im Bereich des Dichtabschnitts 46 sind in etwa gleich groß.
Das Ventilstück 18 umgrenzt den hydraulischen Steuerraum 20 und den
Ventilkolben 22. Der Ventilkolben 22 ist in dem Ventilstück 18 in Richtung der Längsachse 12 verschiebbar und ist, wie bereits oben erwähnt, mit einem nicht dargestellten Ventilelement (Düsen- oder Ventilnadel) fest gekoppelt. In der Zeichnung oberhalb des Steuerraums 20 ist dieser über eine Ablaufdrossel 48 mit einem Ventilraum 50 verbunden. In der Zeichnung rechts des Steuerraums 20 ist eine Zulaufdrossel 52 angeordnet, durch welche der Steuerraum 20 mit einem unter hohem Druck stehenden Fluid 54 gespeist werden kann. Das Fluid 54 wird beispielsweise von einem nicht gezeigten Common-Rail-Kraftstoffsystem zur Verfügung gestellt. Ein Fluidraum 56, in dem der Anker 42 und der
Ankerbolzen 40 angeordnet sind, ist mit einem nicht gezeigten
Niederdruckbereich verbunden.
Solange die Spule 30 nicht bestromt ist, wird der Endbereich 44 durch eine nicht gezeigte Ventilfeder gegen den Dichtabschnitt 46 gedrückt, das Servoventil 10 ist also geschlossen. Aufgrund der Druckverhältnisse im Steuerraum 20 wird der
Ventilkolben 22 in der Zeichnung nach unten gedrückt, so dass die (nicht dargestellte) Ventilnadel schließt. Wird die Spule 30 bestromt, so wird der Anker 42 durch magnetische Kraft in Richtung des Magnetkerns 32 gegen den
Ankeranschlag 36 bewegt. Hierdurch strömt Fluid aus dem Steuerraum 20 zum Fluidraum 56 hin ab, so dass der Druck im Steuerraum 20 sinkt und sich die
Ventilnadel mit dem Ventilkolben 22 in Figur 1 nach oben bewegen und öffnen kann. Die Kraftstoff-Einspritzung beginnt. Zum Schließen wird die Bestromung der Spule 30 beendet. Durch die Ventilfeder wird der Endbereich 44 wieder gegen den Dichtabschnitt 46 gedrückt, das Servoventil 10 schließt also, und das Abströmen von Fluid aus dem Steuerraum 20 wird beendet. Da weiterhin Fluid über die Zulaufdrossel 52 in den Steuerraum 20 nachströmt, werden der
Ventilkolben 22 und mit ihm die Ventilnadel in Figur 1 nach unten in
Schließrichtung gedrückt. Die Kraftstoff-Einspritzung endet.
Der Schließzeitpunkt des Kraftstoffeinspritzventils 1 1 kann ermittelt werden, indem der Verlauf der Kraft, die der Ankerbolzen 40 gegen den
kraftempfindlichen Wandler 26 ausübt, ausgewertet wird. Durch eine solche Kraft bzw. Kraftänderung wird in dem letzteren eine Spannung aufgebaut oder ein Stromimpuls erzeugt oder es erfolgt eine Änderung eines passiven Parameters des Sensors, beispielsweise seines Wderstands oder seiner Kapazität, wodurch ein Sensorsignal erzeugt wird. Das Sensorsignal kann mittels elektrischer
Schaltungen, wie sie nachfolgend in den Figuren 4 bis 1 1 beschrieben werden, erfasst werden.
Weiterhin kann der kraftempfindliche Wandler 26 als ein Sensor 26 ausgeführt sein, welcher alternativ oder ergänzend eine Kraft und/oder einen Druck des
Fluids 54 und/oder einen Körperschall der Abstützplatte 14 bzw. eines Gehäuses des Kraftstoffeinspritzventils 1 1 erfasst, so dass daraus ebenfalls die
Öffnungszeitpunkte und/oder Schließzeitpunkte des Servoventils 10 ermittelt werden können.
Figur 2 zeigt einen zeitlichen Zusammenhang zwischen einem Druck 160 in dem Ventilraum 50, dem Druck 60 in dem Steuerraum 20 und dem Hub 62 des Ventilkolbens 22 bzw. der damit verbundenen Ventilnadel. In einem oberen Diagramm der Figur 2 sind an der Ordinate der Druck 60 in dem Steuerraum 20 sowie der Druck 160 in dem Ventilraum 50 aufgetragen, und in einem unteren
Diagramm ist an der Ordinate der Hub 62 des Ventilkolbens 22 aufgetragen. Dabei ist der Druck 60 durch eine durchgezogene Linie, der Druck 160 durch eine strichlierte Linie dargestellt. Vorliegend bedeutet ein Hub 62 von null ein geschlossenes Einspritzventil. Beide Diagramme weisen auf der Abszisse einen zueinander gleichen Zeitmaßstab t auf. Man erkennt, dass sowohl zu Beginn der Öffnungsbewegung des Ventilkolbens 22 in einem Zeitpunkt ta als auch am Ende der Schließbewegung in einem Zeitpunkt tb der Verlauf des Drucks 60 deutlich sichtbare Veränderungen erfährt. Unmittelbar vor dem Öffnen zum Zeitpunkt ta ergibt sich ein plötzlicher
Druckabfall, beim Schließen zum Zeitpunkt tb erfolgt ein plötzlicher Druckanstieg.
Der Druck 160 im Ventilraum 50, der bei geschlossenem Servoventil 10 mit dem Druck 60 im Steuerraum 20 identisch ist, wirkt über den Ankerbolzen 40 auf den kraftempfindlichen Wandler 26, und kann somit in ein Sensorsignal umgewandelt werden, so dass die Veränderungen des Drucks 160 sich im Sensorsignal abbilden und somit für eine Ermittlung beispielsweise des Schließzeitpunktes ausgewertet werden können.
Figur 3 zeigt ein vereinfachtes schematisches Ausführungsbeispiel zum
Anschluss des Sensors 26 und der Spule 30 in einem Gehäuse 64 des
Kraftstoffeinspritzventils 1 1 . Der Sensor 26 ist vorliegend ein zweipoliges
Piezoelement und alleiniger Bestandteil einer Sensoreinrichtung 70. Die
Anschlüsse HS und LS der Spule 30 sind isoliert aus dem Gehäuse 64 des Kraftstoffeinspritzventils 1 1 heraus geführt. Ein Anschluss 70a des Sensors 26 beziehungsweise der Sensoreinrichtung 70 ist mit dem Anschluss HS der Spule 30 elektrisch leitend verbunden, ein weiterer Anschluss 70b des Sensors 26 ist elektrisch leitend mit einem elektrisch leitenden Abschnitt 66 des Gehäuses 64 niederohmig verbunden. Das Gehäuse 64 wiederum ist mit einem
Bezugspotenzial 88, welche vorliegend ein Massepotenzial eines das
Kraftstoffeinspritzventil 1 1 enthaltenden Kraftfahrzeugs ist, elektrisch leitend verbunden. Dies erfolgt mittels der mechanischen Befestigung des
Kraftstoffeinspritzventils 1 1 , welches beispielsweise in einen Motorblock eingeschraubt ist. Dies ist in der Zeichnung jedoch nicht dargestellt.
Der Sensor 26 ist vorliegend ein kraftempfindlicher Wandler 26, der kompakt innerhalb des Gehäuses 64 angeordnet ist. Der Sensor 26 ermittelt entsprechend der Darstellung von Figur 2 den Druck 160 in dem Ventilraum 50 des
Servoventils 10. Über den Anschluss HS bzw. LS der Spule 30 kann ein Signal des Sensors 26 ermittelt werden, indem ein elektrisches Potenzial am Anschluss HS bzw. LS der Spule 30 erfasst wird. Durch die Anordnung des Sensors 26 innerhalb des Gehäuses 64 ist das erfindungsgemäße Verfahren besonders robust und unempfindlich gegen störende elektromagnetische Einkopplungen. Die Figur 4 zeigt eine erste grundsätzliche Darstellung zur Durchführung des Verfahrens. Entsprechend der Figur 3 ist ein Anschluss 70a der
Sensoreinrichtung 70 bzw. des Sensors 26 beispielhaft mit dem Anschluss HS der Spule 30 elektrisch leitend verbunden. Alternativ kann der Anschluss 70a der
Sensoreinrichtung 70 bzw. des Sensors 26 auch mit dem Anschluss LS der Spule 30 verbunden sein. Der andere Anschluss 70b ist mit dem
Bezugspotenzial 88 elektrisch leitend verbunden. Beide Anschlüsse HS und LS der Spule 30 sind nicht an das Bezugspotenzial 88 angeschlossen. Zwei Ansteuerleitungen 76 und 77 verbinden die Anschlüsse HS und LS der Spule 30 mit einer Ansteuerschaltung 78 (Treiberschaltung), welche in der Zeichnung der Figur 4 mittels Schaltersymbolen dargestellt ist, und beispielsweise als
Halbleiterschaltung ausgeführt sein kann. Eine ansteuernde Quelle 80 bzw. 86 ist vorliegend durch Gleichspannungsquellen 80 und 81 dargestellt. In der
Zeichnung der Figur 4 sind die Elemente rechts einer senkrechten gestrichelten
Linie 82 einer (nicht weiter dargestellten) Steuer- und/oder Regeleinrichtung zugeordnet, die Elemente links der Linie 82 sind dem Kraftstoffeinspritzventil 1 1 und einem Motorraum zugeordnet. Eine Auswerteschaltung 90 erfasst an den Ansteuerleitungen 76 und 77 anliegende Potenziale 92 und 102 in Bezug auf das Bezugspotenzial 88.
Alternativ oder ergänzend kann auch eine Linearkombination der Potenziale 92 und 102 zwischen jeweils einem Anschluss HS und LS der Spule 30 und dem Bezugspotenzial 88 ausgewertet werden.
In einer ersten Phase ist die Spule 30 mittels der Ansteuerschaltung 78 an die ansteuernde Quelle 80 bzw. 81 angeschaltet, das heißt, niederohmig mit der Quelle 80 bzw. 81 verbunden. Die dargestellten Schalter sind geschlossen. Die Spule 30 wird daher bestromt und das Servoventil 10 kann in eine Arbeitsstellung gebracht werden.
In einer zweiten Phase wird die Spule 30 mittels der Ansteuerschaltung 78 von der ansteuernden Quelle 80 bzw. 81 entkoppelt, das heißt, die dargestellten Schalter sind geöffnet. Der Strom in der Spule 30 wird zu null, und das
Servoventil 10 kann eine Ruhestellung annehmen. In der Ansteuerschaltung 78 zusätzlich enthaltene so genannte "Clamp"-Dioden, die ein Weiterfließen des Spulenstroms nach Öffnen der Schalter 78 gegen eine Löschspannung ermöglichen, sind hier nicht dargestellt.
In einer dritten Phase wird ein Messzustand hergestellt, indem die
Auswerteschaltung 90 aktiviert wird. Dies kann auch unabhängig davon erfolgen, ob und wie weit die Restenergie der Spule 30 in der vorangegangenen zweiten Phase tatsächlich abgeklungen ist. Der Übergang von der zweiten zur dritten Phase kann also nach Bedarf willkürlich gewählt werden. Die Auswerteschaltung 90 erfasst die Potenziale 92 und 102 der Ansteuerleitungen 76 und 77 gegen das Bezugspotenzial 88, um ein durch die Sensoreinrichtung 70 bzw. den Sensor 26 erzeugtes Spannungssignal oder Stromsignal zu ermitteln. Gemäß der in der Figur 4 gezeigten Schaltung kann es genügen, allein das Potenzial 92 der Ansteuerleitung 76 oder allein das Potenzial 102 der Ansteuerleitung 77 auszuwerten.
Die Figur 5 zeigt eine alternative Anordnung zur Durchführung des Verfahrens. Im Unterschied zu der Figur 4 ist die Sensoreinrichtung 70 mit beiden
Anschlüssen 70a und 70b an die Anschlüsse HS und LS der Spule 30 angeschlossen. Die Spule 30 liegt über den Anschluss LS an dem
Bezugspotenzial 88. Die Bestromung der Spule 30 erfolgt über nur eine
Ansteuerleitung 76 und über nur einen Schalter der Ansteuerschaltung 78. In dem Messzustand kann damit ebenfalls über das Potenzial 92 ein Signal der Sensoreinrichtung 70 bzw. des Sensors 26 erfasst und in der Auswerteschaltung 90 ausgewertet werden. Wegen der Parallelschaltung des Sensors 26 und der Spule 30 ist das Potenzial 92 jedoch von dem ohmschen Widerstand und der Induktivität der Spule 30 abhängig und vergleichsweise klein.
Figur 6 zeigt eine erste Ausführungsform einer elektrischen Schaltung 100 zur Ansteuerung der Spule 30 und zum Erfassen der Signale des Sensors 26 bzw. des kraftempfindlichen Wandlers 26. Der Sensor 26 ist ein aktiver Sensor 26, das heißt, er erzeugt eine Spannung bzw. einen Spannungsimpuls oder einen Stromimpuls, wenn er mit einer Kraft beaufschlagt wird. Die Spule 30 weist einen oberen Anschluss HS und einen unteren Anschluss LS auf. Der Sensor 26 ist mit dem Anschluss 70a an den Anschluss HS der Spule 30 angeschlossen, und mit dem Anschluss 70b an das Bezugspotenzial 88 angeschlossen. Der Raum zwischen einer senkrechten gestrichelten Linie 94 und der Linie 82 repräsentiert einen (nicht explizit gezeichneten) Kabelbaum, der unter anderem die
Ansteuerleitungen 76 und 77 umfasst.
Die in der Zeichnung rechts der Linie 82 angeordneten Elemente sind wie in den Figuren 4 und 5 der Steuer- und/oder Regeleinrichtung zugeordnet. Diese Elemente umfassen die Ansteuerschaltung 78, die Auswerteschaltung 90, die Spannung 80 einer nicht gezeigten Fahrzeugbatterie und einen
Gleichspannungswandler 96, der aus der Spannung 80 gespeist wird. Der Gleichspannungswandler 96 erzeugt an einem Kondensator 84 eine Spannung 86. Diese Spannung 86 ist höher als die Spannung 80 und stellt eine so genannte Boostspannung dar. Die Ansteuerschaltung 78 der Figur 6 umfasst Dioden D1 , D2 und D3, sowie Schalter TS1 , TS2 und TS3. Ein Pfeil 98 symbolisiert die Verbindung des Bezugspotenzials 88 beziehungsweise der Fahrzeugmasse zwischen dem Kraftstoffeinspritzventil 1 1 und einer Masse 91 der Steuer- und/oder Regeleinrichtung. Diese Verbindung erfolgt parallel über die Karosserie des Fahrzeugs und über eine Masseleitung innerhalb des
Kabelbaums.
Die Diode D1 ist als so genannte Freilaufdiode geschaltet. Die Dioden D1 bis D3 sowie die Schalter TS1 bis TS3 sind als Halbleiterelemente ausgeführt. Der Kondensator 84 ist so dimensioniert, dass die Spannung 86 in allen Phasen des Betriebs in etwa konstant bleibt und vorliegend beispielhaft rund 48 Volt beträgt.
In der ersten Phase wird die Spule 30 mittels der Ansteuerschaltung 78 bestromt. Dazu schließt der Schalter TS1 den Anschluss LS der Spule 30 über die
Ansteuerleitung 77 an die Masse 91 , welche mit dem Bezugspotenzial 88 elektrisch leitend verbunden ist. Ebenfalls ist der Schalter TS2 leitend, so dass ein der Spannung 86 (Boostspannung) entsprechender steiler Stromanstieg in der Spule 30 stattfindet. Der Schalter TS3 ist zunächst gesperrt. Sobald der Strom in der Spule 30 einen vorgegebenen Wert erreicht, wird der Schalter TS2 gesperrt und mittels des Schalters TS3 eine getaktete Bestromung der Spule 30 nach einem vorgegebenen Muster durchführt.
In der zweiten Phase werden alle drei Schalter TS1 bis TS3 gesperrt. Daraufhin findet eine so genannte Schnelllöschung des Spulenstroms der Spule 30 wie folgt statt: Der Spulenstrom fließt im Wesentlichen über den Anschluss LS der Spule 30, danach über die Diode D2, danach über den Kondensator 84 in die Masse 91 der Steuer- und/oder Regeleinrichtung, danach über die Diode D1 und danach in den Anschluss HS der Spule 30. Weil der Kondensator 84 eine vergleichsweise hohe Spannung aufweist, ist die abgegebene elektrische Leistung vergleichsweise groß und die Zeit zum Abbau des Spulenstroms entsprechend klein.
In der dritten Phase wird der Messzustand herbeigeführt, um das durch den Sensor 26 bzw. den kraftempfindlichen Wandler 26 erzeugte Signal zu ermitteln. In dieser Phase sind die Schalter TS1 bis TS3 weiterhin gesperrt. Dabei wird die
Auswerteschaltung 90 aktiviert und in einer ähnlichen Weise verwendet, wie dies oben mittels der Figuren 4 und 5 bereits beschrieben wurde. Eine Spannung 95 zwischen der Ansteuerleitung 76 und der Masse 91 charakterisiert das Signal des Sensors 26. Aus dem ermittelten Signal kann die auf den kraftempfindlichen Wandler 26 einwirkende Kraft und daraus der in dem Ventilraum 50 des
Kraftstoffeinspritzventils 1 1 herrschende Druck 160 bestimmt werden, der bei geschlossenem Servoventil 10 identisch ist mit dem Druck 60 in dem Steuerraum 20. Die Diode D3 kann entfallen, sofern der in Reihe liegende Schalter TS3 selbst eine entsprechende Sperrwirkung aufweist. Insbesondere kann der Zeitpunkt einer Änderung der auf den kraftempfindlichen Wandler 26 wirkenden
Kraft bestimmt werden.
Es versteht sich, dass die in den Figuren 6 bis 8 dargestellte Ansteuerschaltung 78 nur beispielhaft ist, und die Erfindung auch auf andere Ausführungsformen der Ansteuerschaltung 78 anwendbar ist, sofern die Anschlüsse HS und LS der
Spule 30, beziehungsweise die daran angeschlossenen Ansteuerleitungen 76 und 77, in dem Messzustand mindestens an einem Anschluss von der
Ansteuerschaltung 78 entkoppelt werden können. Außerdem sind in den Figuren 6 bis 8 die zum Betrieb der Schalter "TS" erforderlichen elektrischen
Steuerleitungen nicht mit dargestellt.
Figur 7 zeigt eine alternative Ausführungsform der elektrischen Schaltung 100. Im Unterschied zu der Figur 6 ist der Anschluss 70a der Sensoreinrichtung 70 bzw. des Sensors 26 nicht mit dem Anschluss HS, sondern mit dem Anschluss LS der Spule 30 verbunden. Entsprechend erfasst die Auswerteschaltung 90 das
Potenzial 102 an der Ansteuerleitung 77 in Bezug auf die Masse 91 , um das Signal des Sensors 26 zu ermitteln. Im Übrigen entspricht die Arbeitsweise der elektrischen Schaltung 100 in der Figur 7 der von Figur 6, wie es zuvor beschrieben wurde. Ebenso ist es möglich, den Anschluss 70a der
Sensoreinrichtung 70 bzw. des Sensors 26 mit dem Anschluss LS der Spule 30 zu verbinden und dennoch mit der Auswerteschaltung 90 das Potenzial 92 der Ansteuerleitung 76 in Bezug auf die Masse 91 zu erfassen oder umgekehrt.
Die Ausführungsform der Figur 8 entspricht ebenfalls im Wesentlichen der oben beschriebenen Figur 6. Ergänzend dazu sind in der Figur 8 zwei Kondensatoren 104 und 106 zwischen auf der Linie 82 angeordneten Übergabepunkten (ohne Bezugszeichen) der Ansteuerleitungen 76 und 77 und der Masse 91 der Steuer- und/oder Regeleinrichtung 84 angeschlossen.
Die Kondensatoren 104 und 106 wirken als Entstörkondensatoren gegen unerwünschte elektromagnetische Abstrahlungen und bilden eine elektrische Last auch für die Sensoreinrichtung 70. Insbesondere ab der zweiten Phase bestimmen die Kondensatoren 104 und 106 entsprechend ihrer Kapazität den zeitlichen Verlauf der Potenziale 92 und 102 mit. Vorliegend ist die
Auswerteschaltung 90 dazu ausgebildet, sowohl die gegebenenfalls noch abklingende Restenergie der Spule 30, welche durch entsprechende
Veränderungen der Potenziale 92 und 102 in Erscheinung tritt, als auch die Wirkung der Kondensatoren 104 und 106 soweit zu berücksichtigen, dass das durch den Sensor 26 erzeugte Signal - beispielsweise ein Spannungsimpuls oder eine Flanke in einem zeitlichen Verlauf der Potenziale 92 und 102 - von der Auswerteschaltung 90 noch ausreichend erkannt werden kann.
Ergänzend sei angemerkt, dass es möglich ist, die dritte Phase bereits dann zu beginnen, wenn die restliche Energie der Spule 30 noch nicht vollständig abgebaut ist und daraus resultierende Spannungen bzw. Potenziale 92 bzw. 102 an den Anschlüssen HS bzw. LS der Spule 30 zu den von der Sensoreinrichtung 70 erzeugten Potenzialen überlagert sind. Somit kann der Messzustand zeitlich nahezu beliebig gewählt werden.
Grundsätzlich kann die Auswerteschaltung 90 sogar während aller drei Phasen aktiv sein, das heißt, es kann ein Messzustand hergestellt werden, und es können Messungen durchgeführt werden. Allerdings werden in der ersten Phase die Potenziale 92 und 102 im Wesentlichen durch die Ansteuerschaltung 78 bzw. die ansteuernde Quelle 80, 81 , und/oder 86 bestimmt, wobei sich ein Signal der Sensoreinrichtung 70 nicht oder nur eingeschränkt ermitteln lässt. Die Figur 9 zeigt eine Grundform einer elektrischen Schaltung 100 zum Betreiben mehrerer magnetischer Schaltglieder, die beispielsweise jeweils einem
Kraftstoffeinspritzventil 1 1 einer Brennkraftmaschine zugeordnet sind. In der Zeichnung links der senkrechten Linie 94 sind die magnetischen Schaltglieder 16 bzw. die Kraftstoffeinspritzventile 1 1 dargestellt.
In der Zeichnung rechts einer senkrechten gestrichelten Linie 82 sind die
Elemente der (nicht weiter dargestellten) Steuer- und/oder Regeleinrichtung zugeordnet, die Elemente zwischen den Linien 94 und 82 umfassen einen ersten Satz 1 12 von Ansteuerleitungen und einen zweiten Satz 1 14 von
Ansteuerleitungen. Der erste Satz 1 12 von Ansteuerleitungen bzw. der zweite
Satz 1 14 von Ansteuerleitungen umfasst dabei Ansteuerleitungen 76 bzw. 77 entsprechend den Figuren 6 bis 8.
Der erste Satz 1 12 von Ansteuerleitungen ist in der elektrischen Schaltung 100 zu einem Knoten 1 16 verbunden, welcher mit einer gemeinsamen
Schalteinrichtung 1 18 verbunden ist. Die gemeinsame Schalteinrichtung 1 18 kann den Knoten 1 16 nacheinander an die erste Gleichspannungsquelle 86 oder die zweite Gleichspannungsquelle 80 schalten. Vorliegend ist die erste
Gleichspannungsquelle 86 die Boost-Spannungsquelle, und die zweite
Gleichspannungsquelle 80 ist die Spannung der Fahrzeugbatterie. Die Boost-
Spannung wird mittels des Gleichspannungswandlers 96 aus der Spannung der Fahrzeugbatterie erzeugt und in dem Kondensator 84 gespeichert. Die
Auswerteschaltung 90 greift das an dem Knoten 1 16 anliegende Potenzial ab und kann dieses in Bezug auf die Masse 91 auswerten. Vorliegend umfasst die gemeinsame Schalteinrichtung 1 18 die Schalter TS2 und TS3 sowie die Diode
D3.
Der zweite Satz 1 14 von Ansteuerleitungen ist in der elektrischen Schaltung 100 mit individuellen Schalteinrichtungen 120 verbunden, welche jeweils die zweiten Anschlüsse LS der Spulen 30 gegen das Bezugspotenzial 88 beziehungsweise die Masse 91 individuell schalten können. Vorliegend umfassen die individuellen Schalteinrichtungen 120 jeweils einen als Halbleiter ausgeführten Schalter, vergleichbar zu dem Schalter TS1 der Figuren 6 bis 8. Weiterhin ist der zweite Satz 1 14 von Ansteuerleitungen mit "vierten" individuellen Gleichrichtern 122 verbunden, welche als Halbleiter-Dioden ausgeführt sind und an ihrem anderen Anschluss gemeinsam an den Kondensator 84 geschaltet sind.
Die zum Betrieb der gemeinsamen Schalteinrichtung 1 18 bzw. der individuellen Schalteinrichtungen 120 erforderlichen Steuerleitungen sind in der Figur 9 sowie in den nachfolgenden Figuren 10 und 1 1 nicht mit dargestellt.
Man erkennt, dass in der Figur 9 die Anschlüsse HS der Spulen 30 am Knoten 1 16 parallel geschaltet sind. Die zugehörigen Sensoreinrichtungen 70 sind dabei ebenfalls parallel geschaltet. Zum einen werden die Signale der
Sensoreinrichtungen 70 dadurch geschwächt, zum andern kann es zu einem ungewollten Überkoppeln der Signale zwischen den Sensoreinrichtungen 70 kommen.
Die Funktionsweise der elektrischen Schaltung 100 kann aus der weiter unten beschriebenen Funktion nach der Figur 1 1 abgeleitet werden. Es versteht sich, dass die in der Figur 9 und den nachfolgenden Figuren 10 und 1 1 dargestellte
Anzahl von drei magnetischen Schaltgliedern 16 nur beispielhaft ist, und allgemein auf eine Anzahl von mindestens zwei magnetischen Schaltgliedern angepasst werden kann. Die Figur 10 stellt eine Ergänzung zu der in der Figur 9 gezeigten Grundform dar.
Im Unterschied zu der Figur 9 sind in der Figur 10 die dem ersten Satz 1 12 zugeordneten Ansteuerleitungen über einen Satz von "ersten" individuellen Gleichrichtern 124 geführt, bevor sie an dem Knoten 1 16 miteinander verbunden werden. Die Auswerteschaltung 90 kann daher drei mit den jeweiligen
Anschlüssen HS korrespondierende Potenziale 126, 128 und 130 an dem ersten
Satz 1 12 von Ansteuerleitungen abgreifen und auswerten.
Man erkennt, wie durch die Wirkung der ersten individuellen Gleichrichter 124 die Signale der drei Sensoreinrichtungen 70 voneinander entkoppelt sind, und in dem Messzustand außer den Schaltern TS2, TS3, und den drei individuellen
Schalteinrichtungen 120, auch alle drei individuellen Gleichrichter 124 sperren bzw. sperren können. Damit kann insbesondere das Schließen der
Kraftstoffeinspritzventile 1 1 individuell und besonders genau ermittelt werden. Bei einer Bestromung der Spulen 30 sind gegebenenfalls die an den individuellen Gleichrichtern 124 auftretenden Spannungsabfälle zu berücksichtigen, welche beispielsweise 0,7 Volt betragen.
Die Figur 11 stellt eine Erweiterung zu der Figur 10 dar. Ergänzend zu der Figur 10 umfasst die elektrische Schaltung 100 der Figur 1 1 einen Satz von "zweiten" individuellen Gleichrichtern 132 und einen Satz von "dritten" individuellen
Gleichrichtern 134, welche - vergleichbar zu den ersten individuellen
Gleichrichtern 124 - mit dem ersten Satz 112 von Ansteuerleitungen verbunden sind.
Ein Betrieb der elektrischen Schaltung 100 der Figur 1 1 kann beispielhaft so erfolgen:
In einem ersten Schritt wird der Schalter TS2 der gemeinsamen
Schalteinrichtung 1 18 in den leitenden Zustand gebracht. Über die ersten individuellen Gleichrichter 124 und den ersten Satz 1 12 von Ansteuerleitungen können die Potenziale an den Anschlüssen HS der Spulen 30 in etwa den Wert der ersten Gleichspannung 86 annehmen. Ebenso wird eine der drei
individuellen Schalteinrichtungen 120 in den leitenden Zustand gebracht.
Daraufhin wird eine der in der Figur 1 1 dargestellten Spulen 30 bestromt und das jeweilige magnetische Schaltglied 16 wird betätigt beziehungsweise das zugehörige Kraftstoffeinspritzventil 11 geöffnet.
In einem zweiten Schritt wird der Schalter TS2 der gemeinsamen
Schalteinrichtung 1 18 wieder in den sperrenden Zustand gebracht, und der Schalter TS3 wird in den leitenden Zustand gebracht. Über die zweiten individuellen Gleichrichter 132 und den ersten Satz 1 12 von Ansteuerleitungen können die Potenziale an den Anschlüssen HS der Spulen 30 in etwa den Wert der zweiten Gleichspannung 80 annehmen.
In einem dritten Schritt werden alle Schalter der gemeinsamen Schalteinrichtung 1 18 und die individuellen Schalteinrichtungen 120 gesperrt. Daraufhin vermindert sich der durch die zuvor bestromte Spule 30 fließende Strom fortwährend nach einer spezifischen Funktion, wobei der Strom den folgenden Weg nimmt: Über den Anschluss LS der Spule 30, danach über einen der vierten individuellen Gleichrichter 122, danach über den Kondensator 84, danach über die Masse 91 , danach über einen der dritten individuellen Gleichrichter 134, danach über eine der Ansteuerleitungen aus dem ersten Satz 1 12 von Ansteuerleitungen, danach über den Anschluss HS zurück in die Spule 30.
In einem vierten Schritt wird der Messzustand hergestellt. Dabei sind die Schalter der gemeinsamen Schalteinrichtung 1 18 und die individuellen
Schalteinrichtungen 120 gesperrt. Ebenso sind die individuellen Gleichrichter
122, 124, 132 und 134 gesperrt. Die Auswerteschaltung 90 greift eines oder mehrere der Potenziale 126, 128 und/oder 130 ab und ermittelt mindestens ein Signal von einer oder mehreren der Sensoreinrichtungen 70. Man erkennt an der elektrischen Schaltung 100 der Figur 1 1 , dass durch die
Verwendung der individuellen Gleichrichter 122, 124, 132 und 134 die Signale der Sensoreinrichtungen 70 im Wesentlichen unabhängig voneinander gebildet, übertragen und ermittelt werden können, wobei sie sich - trotz der beim Betrieb des magnetischen Schaltgliedes 16 parallelen Ansteuerung durch die
gemeinsame Schalteinrichtung 1 18 - in dem Messzustand weder gegenseitig schwächen, noch aufeinander koppeln. Dadurch ist es sogar möglich, die Signale der drei Sensoreinrichtungen 70 gleichzeitig zu ermitteln.
Weiterhin ist in der Figur 1 1 zu erkennen, dass die zweiten individuellen
Gleichrichter 132 die Funktion der Diode D3 nach den Figuren 9 und 10 mit übernehmen. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass zwischen der ansteuernden Quelle 80 und den Anschlüssen HS der Spulen 30 nur jeweils ein Halbleiter- Schalter und eine Diodenstrecke angeordnet sind. Im Vergleich zu der Figur 10 wird also eine Diodenstrecke gespart. Die beiden Ausgänge der gemeinsamen Schalteinrichtung 1 18 sind somit jeweils über die ersten individuellen
Gleichrichter 124 beziehungsweise über die zweiten individuellen Gleichrichter 132, und jeweils in Reihe dazu über den ersten Satz 1 12 von Ansteuerleitungen mit den Anschlüssen HS der Spulen 30 verbunden. Ähnliches wie für die Diode D3 ergibt sich für die Diode D1 , deren Funktion in der
Figur 1 1 durch die dritten individuellen Gleichrichter 134 übernommen wird. Nach einem Abschalten der Bestromung wird die in den Spulen 30 vorhandene Restenergie somit vorteilhaft über insgesamt nur zwei Diodenstrecken dem Kondensator 84 zugeführt. Lediglich in der "Boost-Phase", wenn die Spule 30 aus der Boost-Spannung des Kondensators 84 bestromt wird, ist im Vergleich zu der Figur 9 die Diodenstrecke der ersten individuellen Gleichrichter 124 zusätzlich im Strompfad angeordnet.
Die Gleichrichter 132 bzw. die Gleichrichter 134 der Figur 1 1 können einzeln eine geringere mittlere Verlustleistung aufweisen, als die Dioden D3 bzw. D1 nach der Figur 9. Vorzugsweise können die drei individuellen Gleichrichter 122 bzw. 124 bzw. 132 bzw. 134 jeweils in einem Gehäuse montiert oder sogar auf einem Halbleiterkristall platzsparend und kostengünstig angeordnet werden.

Claims

Verfahren zum Betreiben mindestens eines Schaltgliedes (16), dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein erster Anschluss (70a) mindestens einer Sensoreinrichtung (70) mit mindestens einem Anschluss (HS, LS) eines Aktors (30) des Schaltgliedes (16) verbunden ist, und dass der erste Anschluss (70a) oder ein weiterer Anschluss (70b) der Sensoreinrichtung (70) mit einem Bezugspotenzial (88) verbunden ist, und dass ein
Messzustand hergestellt wird, in dem mindestens ein Anschluss (HS, LS) des Aktors (30) mindestens zeitweise von dem Bezugspotenzial (88) und/oder von einer den Aktor (30) ansteuernden Quelle (80, 86) im
Wesentlichen entkoppelt ist, und dass in dem Messzustand mindestens ein Signal mindestens eines Sensors (26) der Sensoreinrichtung (70) aus mindestens einem elektrischen Potenzial (92, 102) an mindestens einem Anschluss (HS, LS) des Aktors (30) ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass mit den
Anschlüssen (HS, LS) des Aktors (30) verbundene und außerhalb des Messzustands für die Ansteuerung des Schaltglieds (16) verwendete Ansteuerleitungen (76, 77) in dem Messzustand dazu verwendet werden, das mindestens eine elektrische Potenzial (92, 102) zu einer
Auswerteschaltung (90) zu übertragen.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltglied (16) ein Servoventil (10) eines Kraftstoffeinspritzventils (1 1) einer Brennkraftmaschine ist oder zu diesem gehört, und dass aus dem Signal des Sensors (26) eine Größe ermittelt wird, die einen in einem hydraulischen Steuerraum (20) herrschenden Druck (60) oder einen in einem
hydraulischen Ventilraum (50) herrschenden Druck (160) oder eine
Druckänderung charakterisiert, und dass aus der Größe wiederum ein Öffnungs- und/oder Schließzeitpunkt (tb) eines Ventilelements des
Kraftstoffeinspritzventils (1 1) ermittelt wird. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltglied (16) in einer ersten Phase von der Quelle (80, 86) angesteuert wird, danach in einer zweiten Phase die ansteuernde Quelle (80, 86) von dem Aktor (30) entkoppelt wird, und in einer dritten Phase der Messzustand hergestellt wird.
Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Schaltglieder (16) betrieben werden, und dass ein jeweiliger erster Anschluss (HS) der Aktoren (30) der
Schaltglieder (16) von einer für die Schaltglieder (16) gemeinsamen
Schalteinrichtung (118) angesteuert wird, und dass ein jeweiliger zweiter Anschluss (LS) der Aktoren (30) der Schaltglieder (16) von einer für die Schaltglieder (16) individuellen Schalteinrichtung (120) angesteuert wird, und dass in dem Messzustand die gemeinsame Schalteinrichtung (118) und/oder mindestens eine der individuellen Schalteinrichtungen (120) in einen sperrenden Zustand geschaltet wird.
Elektrische Schaltung (100) zum Betreiben mindestens eines Schaltgliedes (16) gemäß dem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Sensoreinrichtung (70) mit mindestens einem Anschluss (HS, LS) des Aktors (30) verbunden ist, und dass die elektrische Schaltung (100) dazu ausgebildet ist, einen
Messzustand herzustellen, in dem mindestens ein Anschluss (HS, LS) des Aktors (30) mindestens zeitweise von einem Bezugspotenzial (88) und/oder einer den Aktor (30) ansteuernden Quelle (80, 86) im Wesentlichen entkoppelt wird, und dass die elektrische Schaltung (100) weiter dazu ausgebildet ist, in dem Messzustand mindestens ein Signal mindestens eines Sensors (26) aus mindestens einem elektrischen Potenzial (92, 102) an den Anschlüssen des Aktors (30) zu ermitteln.
Elektrische Schaltung (100) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (70) eine Spannung oder einen Strom erzeugen kann.
8. Elektrische Schaltung (100) nach einem der Ansprüche 6 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (70) ein kraftempfindlicher Wandler (26) ist.
Elektrische Schaltung (100) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der kraftempfindliche Wandler (26) ein Piezoelement ist.
10. Elektrische Schaltung (100) nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Schaltglieder (16) betrieben werden, und dass ein jeweiliger erster Anschluss (HS) des Aktors (30) der mindestens zwei Schaltglieder (16) von einer gemeinsamen
Schalteinrichtung (118) angesteuert werden kann, und dass ein jeweiliger zweiter Anschluss (LS) des Aktors (30) der mindestens zwei Schaltglieder (16) von einer individuellen Schalteinrichtung (120) angesteuert werden kann, wobei die zweiten Anschlüsse (LS) über einen zweiten Satz (1 14) von
Ansteuerleitungen mit den individuellen Schalteinrichtungen (120) verbunden sind.
1. Elektrische Schaltung (100) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Anschlüsse (HS) der Aktoren (30) jeweils über einen ersten Satz (112) von Ansteuerleitungen und über zu dem ersten Satz (112) von Ansteuerleitungen in Reihe geschaltete erste individuelle Gleichrichter (124) an die gemeinsame Schalteinrichtung (118) angeschlossen sind.
2. Elektrische Schaltung (100) nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Anschlüsse (HS) der Aktoren (30) jeweils über den ersten Satz (112) von Ansteuerleitungen und über die zu dem ersten Satz (1 12) von Ansteuerleitungen in Reihe geschalteten ersten individuellen Gleichrichter (124) und über einen gemeinsamen ersten Schalter der gemeinsamen Schalteinrichtung (118) mit einer ersten Gleichspannungsquelle (86) verbindbar sind, und dass die ersten Anschlüsse (HS) der Aktoren (30) außerdem jeweils über den ersten Satz (1 12) von Ansteuerleitungen und über zu dem ersten Satz (1 12) von Ansteuerleitungen in Reihe geschaltete zweite individuelle Gleichrichter (132) und über einen gemeinsamen zweiten Schalter der gemeinsamen Schalteinrichtung (118) mit einer zweiten Gleichspannungsquelle (80) verbindbar sind.
13. Elektrische Schaltung (100) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Anschlüsse (HS) der Aktoren (30) außerdem jeweils über den ersten Satz (112) von Ansteuerleitungen und über zu dem ersten Satz (1 12) von Ansteuerleitungen in Reihe geschaltete dritte individuelle
Gleichrichter (134) an das Bezugspotenzial (88) oder eine Masse (91) geschaltet sind, und dass die zweiten Anschlüsse (LS) der Aktoren (30) jeweils über den zweiten Satz (114) von Ansteuerleitungen und über zu dem zweiten Satz (1 14) von Ansteuerleitungen in Reihe geschaltete vierte individuelle Gleichrichter (122) an die erste Gleichspannungsquelle (86) geschaltet sind.
14. Steuer- und/oder Regeleinrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass sie dazu programmiert ist, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5 durchzuführen und/oder eine elektrische Schaltung (100) nach einem der Ansprüche 6 bis 13 zu betreiben.
15. Kraftstoffeinspritzventil (11) dadurch gekennzeichnet, dass es eine
Sensoreinrichtung (70) mit mindestens einem Sensor (26) umfasst, und dass die Sensoreinrichtung (70) dazu ausgebildet ist, eine Kraft und/oder einen Druck (60, 160) und/oder einen Körperschall zu erfassen, und dass ein erster Anschluss (70a) der Sensoreinrichtung (70) beziehungsweise des Sensors (26) an einen Anschluss (HS, LS) eines Aktors (30) eines
Schaltglieds (16) des Kraftstoffeinspritzventils (1 1) angeschlossen ist, und dass ein weiterer Anschluss (70b) der Sensoreinrichtung (70) elektrisch leitend mit mindestens einem elektrisch leitenden Abschnitt (66) eines Gehäuses (64) des Kraftstoffeinspritzventils (11) verbunden ist.
16. Kraftstoffeinspritzventil (1 1) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der weitere Anschluss (70b) der Sensoreinrichtung (70)
beziehungsweise des Sensors (26) mit einem Bezugspotenzial (88) innerhalb des Gehäuses (64) des Kraftstoffeinspritzventils (1 1) verbunden ist.
EP11771085.5A 2010-11-03 2011-10-12 Verfahren zum betreiben eines schaltgliedes Withdrawn EP2635784A1 (de)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102010043303 2010-11-03
DE102010063681A DE102010063681A1 (de) 2010-11-03 2010-12-21 Verfahren zum Betreiben eines Schaltgliedes
PCT/EP2011/067782 WO2012059304A1 (de) 2010-11-03 2011-10-12 Verfahren zum betreiben eines schaltgliedes

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP2635784A1 true EP2635784A1 (de) 2013-09-11

Family

ID=45935738

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP11771085.5A Withdrawn EP2635784A1 (de) 2010-11-03 2011-10-12 Verfahren zum betreiben eines schaltgliedes

Country Status (6)

Country Link
US (1) US9766290B2 (de)
EP (1) EP2635784A1 (de)
CN (1) CN103180589B (de)
BR (1) BR112013010780B1 (de)
DE (1) DE102010063681A1 (de)
WO (1) WO2012059304A1 (de)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011077059A1 (de) 2011-06-07 2012-12-13 Robert Bosch Gmbh Kraftstoffeinspritzventil
DE102011078159A1 (de) 2011-06-28 2013-01-03 Robert Bosch Gmbh Kraftstoffeinspritzventil
DE102015201514A1 (de) 2015-01-29 2016-08-04 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Ermitteln eines charakteristischen Zeitpunktes eines Einspritzvor-gangs eines Kraftstoffinjektors
DE102015201512A1 (de) 2015-01-29 2016-08-04 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Ermitteln eines charakteristischen Zeitpunktes eines Einspritzvorgangs eines Kraftstoffinjektors
DE102016206369B3 (de) * 2016-04-15 2017-06-14 Continental Automotive Gmbh Verfahren zum Ermitteln des Servoventilschließzeitpunktes bei piezogetriebenen Injektoren und Kraftstoffeinspritzsystem
DE102016206476B3 (de) * 2016-04-18 2017-06-14 Continental Automotive Gmbh Verfahren zum Betreiben eines diesel-common-rail-piezobetriebenen Servoinjektors und Kraftfahrzeug
DE102018218857A1 (de) 2018-11-06 2020-05-07 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Ermitteln einer Zeitkonstanten einer Schaltungsanordnung und Schaltungsanordnung

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4258674A (en) * 1979-03-28 1981-03-31 Wolff George D Engine fuel injection system
CH670310A5 (de) * 1985-04-17 1989-05-31 Kristal Instr Ag
GB2300450A (en) * 1994-01-25 1996-11-06 Komatsu Mfg Co Ltd Differential driving supercharger and method for controlling the same
US5895844A (en) * 1997-05-29 1999-04-20 Outboard Marine Corporation Precise fuel flow measurement with modified fluid control valve
US5986871A (en) * 1997-11-04 1999-11-16 Caterpillar Inc. Method of operating a fuel injector
DE19812742A1 (de) * 1998-03-24 1999-09-30 Bosch Gmbh Robert Verfahren und Vorrichtung zum Schalten einer Induktivität
US6298731B1 (en) * 1999-08-18 2001-10-09 Fasco Controls Corporation Combination pressure sensor and regulator for direct injection engine fuel system
JP4443817B2 (ja) * 2002-09-19 2010-03-31 株式会社デンソー 電気式装置および該電気式装置を備えた制御システム
DE10244091A1 (de) * 2002-09-23 2004-04-01 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine
JP5204488B2 (ja) * 2004-11-03 2013-06-05 フィリップ・モリス・ユーエスエイ・インコーポレイテッド 高周波蒸発燃料噴射装置
US7077083B2 (en) * 2004-11-24 2006-07-18 Delphi Technologies, Inc. Electro-hydraulic lost-motion valve train
JP2007009852A (ja) * 2005-07-01 2007-01-18 Hitachi Ltd 内燃機関の燃料制御装置および燃料噴射時期制御方法
DE102005060414A1 (de) 2005-12-15 2007-06-21 Bosch Rexroth Ag Elektrohydraulische Steuervorrichtung, Ventil und Ansteuerelektronik
JP2007170204A (ja) * 2005-12-19 2007-07-05 Kokusan Denki Co Ltd 内燃機関用燃料噴射装置
EP1847705B1 (de) * 2006-04-12 2012-09-26 Delphi Technologies Holding S.à.r.l. Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung eines Piezoinjektors
DE102006029082B4 (de) 2006-06-24 2015-10-08 Mtu Friedrichshafen Gmbh Verfahren und Einrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine
DE102006029083B3 (de) 2006-06-24 2007-04-19 Mtu Friedrichshafen Gmbh Einrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine
JP4327183B2 (ja) * 2006-07-31 2009-09-09 株式会社日立製作所 内燃機関の高圧燃料ポンプ制御装置
DE102007034188A1 (de) * 2007-07-23 2009-01-29 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Betreiben eines Einspritzventils
JP4492664B2 (ja) * 2007-09-28 2010-06-30 株式会社デンソー 燃料供給量推定装置及び燃料圧送噴射システム
JP5044368B2 (ja) * 2007-11-06 2012-10-10 株式会社デンソー 燃料噴射弁
JP5053868B2 (ja) * 2008-01-07 2012-10-24 日立オートモティブシステムズ株式会社 燃料噴射制御装置
JP2010255444A (ja) * 2009-04-21 2010-11-11 Hitachi Automotive Systems Ltd 内燃機関の燃料噴射制御装置及び方法
US7931008B2 (en) * 2009-08-03 2011-04-26 GM Global Technology Operations LLC Systems and methods for detecting failed injection events

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
None *
See also references of WO2012059304A1 *

Also Published As

Publication number Publication date
US9766290B2 (en) 2017-09-19
US20130257439A1 (en) 2013-10-03
CN103180589A (zh) 2013-06-26
CN103180589B (zh) 2016-10-26
DE102010063681A1 (de) 2012-05-03
WO2012059304A1 (de) 2012-05-10
BR112013010780A2 (pt) 2018-05-02
BR112013010780B1 (pt) 2020-12-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1381764B1 (de) Verfahren und vorrichtung zur ansteuerung eines piezoaktors
EP2635784A1 (de) Verfahren zum betreiben eines schaltgliedes
EP1979598B1 (de) Vorrichtung zum schalten induktiver kraftstoff-einspritzventile
DE60123919T2 (de) Ansteuerschaltung für einen piezoelektrischen Aktor sowie Brennstoff-Einspritzsystem
EP2386021A1 (de) Verfahren zum betreiben eines kraftstoffeinspritzsystems
DE102017206477B4 (de) Verfahren und vorrichtung zur optimalen antriebssignalsteuerung eines elektromagnetisch aktivierten stellglieds
EP0812461B1 (de) Vorrichtung zur ansteuerung wenigstens eines elektromagnetischen verbrauchers
DE102009029549A1 (de) Verfahren zum Bestimmen eines Zeitpunkts
DE102013203130A1 (de) Verfahren zur Steuerung eines Einspritzvorgangs eines Magnetinjektors
DE102010043306B4 (de) Verfahren zum Betreiben eines magnetischen Schaltgliedes, elektrische Schaltung zum Betreiben des magnetischen Schaltgliedes sowie eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung
DE102010014825A1 (de) Verfahren zum Betrieb eines Einspritzsystems und ein Einspritzsystem, welches ein Einspritzventil und eine Steuervorrichtung aufweist
DE10217608A1 (de) Ansteuerschaltung für ein elektromagnetisches Kraftstoffeinspritzventil
DE102008043259A1 (de) Verfahren, Vorrichtung, Einspritzventil und Steuergerät zum Ansteuern eines Einspritzventils
EP1825124B1 (de) Verfahren zum steuern eines piezoelektrischen aktors und steuereinheit zum steuern eines piezoelektrischen aktors
WO2014170068A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur ansteuerung eines mengensteuerventils
EP1777400A2 (de) Verfahren zum Überprüfen eines Ventils
DE19701471A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Ansteuerung eines elektromagnetischen Verbrauchers
DE102011004309A1 (de) Verfahren und Steuergerät zur Bestimmung eines Schaltzeitpunkts eines Magnetventils
EP2726723B1 (de) Kraftstoffeinspritzventil
DE10140550A1 (de) Verfahren zur Funktionsüberwachung schnellschaltender Einspritzventile
DE102013107627B4 (de) Kraftstoffeinspritzvorrichtung
WO2005106227A1 (de) Verfahren zur diagnose einer ansteuerschaltung
EP1472454A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur detektion von betriebszuständen einer pumpe-düse-einheit
DE10333358B3 (de) Schaltungsanordnung und Verfahren zum Betreiben einer Injektoranordnung sowie Injektor
DE102006025360B3 (de) Vorrichtung zum Schalten induktiver Kraftstoff-Einspritzventile

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 20130603

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

DAX Request for extension of the european patent (deleted)
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: EXAMINATION IS IN PROGRESS

17Q First examination report despatched

Effective date: 20200206

RAP1 Party data changed (applicant data changed or rights of an application transferred)

Owner name: ROBERT BOSCH GMBH

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20210629