JPH0845735A - 電磁負荷を駆動する方法および装置 - Google Patents
電磁負荷を駆動する方法および装置Info
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- JPH0845735A JPH0845735A JP18749795A JP18749795A JPH0845735A JP H0845735 A JPH0845735 A JP H0845735A JP 18749795 A JP18749795 A JP 18749795A JP 18749795 A JP18749795 A JP 18749795A JP H0845735 A JPH0845735 A JP H0845735A
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- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F7/00—Magnets
- H01F7/06—Electromagnets; Actuators including electromagnets
- H01F7/08—Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
- H01F7/18—Circuit arrangements for obtaining desired operating characteristics, e.g. for slow operation, for sequential energisation of windings, for high-speed energisation of windings
- H01F7/1805—Circuit arrangements for holding the operation of electromagnets or for holding the armature in attracted position with reduced energising current
- H01F7/1833—Circuit arrangements for holding the operation of electromagnets or for holding the armature in attracted position with reduced energising current by changing number of parallel-connected turns or windings
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
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- H01F7/1827—Circuit arrangements for holding the operation of electromagnets or for holding the armature in attracted position with reduced energising current by changing number of serially-connected turns or windings
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ほとんど電力損失を生じさせずにスイッチン
グ時間を短縮できる電磁負荷を駆動する方法および装置
を提供すること。 【解決手段】 第１スイッチング手段および第２スイッ
チング手段を用いて、第１時間および第２時間で別々の
インダクタンスとなるように構成する。
グ時間を短縮できる電磁負荷を駆動する方法および装置
を提供すること。 【解決手段】 第１スイッチング手段および第２スイッ
チング手段を用いて、第１時間および第２時間で別々の
インダクタンスとなるように構成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、負荷とスイッチン
グ手段とを含む少なくとも１つの直列回路を用いて電磁
負荷を駆動する方法および装置に関する。
グ手段とを含む少なくとも１つの直列回路を用いて電磁
負荷を駆動する方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】電磁負荷、たとえば電磁弁を駆動する方
法および装置は、ドイツ連邦共和国特許第２９３２８５
９号明細書（米国特許第４３４５２９６号明細書）から
公知である。できる限り最良のスイッチング動作を達成
するために、第１間隔（引込みフェーズ）で高い電力が
誘導負荷に供給されるように構成されている。次の第２
間隔（保持電流フェーズ）では、機械的な仕事はもはや
行われず、電磁弁を保持するエネルギーまたは力だけを
維持すれば良いので、負荷を流れる電流は低減される。
この力は、切り換わろうとする（復帰しようとする）電
磁弁のリセット力に対向するものである。
法および装置は、ドイツ連邦共和国特許第２９３２８５
９号明細書（米国特許第４３４５２９６号明細書）から
公知である。できる限り最良のスイッチング動作を達成
するために、第１間隔（引込みフェーズ）で高い電力が
誘導負荷に供給されるように構成されている。次の第２
間隔（保持電流フェーズ）では、機械的な仕事はもはや
行われず、電磁弁を保持するエネルギーまたは力だけを
維持すれば良いので、負荷を流れる電流は低減される。
この力は、切り換わろうとする（復帰しようとする）電
磁弁のリセット力に対向するものである。
【０００３】この装置にアナログ制御が用いられている
場合には大きな電力損失が生じ、クロック同期した電流
制御が用いられている場合には高い干渉レベルが生じる
ことが欠点である。
場合には大きな電力損失が生じ、クロック同期した電流
制御が用いられている場合には高い干渉レベルが生じる
ことが欠点である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、ほと
んど電力損失を生じさせずに、電磁負荷たとえば電磁弁
のスイッチング時間を短縮できる電磁負荷を駆動する方
法および装置を提供することである。
んど電力損失を生じさせずに、電磁負荷たとえば電磁弁
のスイッチング時間を短縮できる電磁負荷を駆動する方
法および装置を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の課題は、負荷の
インダクタンスを変えることができ、少なくとも第１時
間間隔および第２時間間隔で異なるインダクタンスを設
定することができる電磁負荷を駆動する方法、および負
荷のインダクタンスを変えることができ、少なくとも第
１時間間隔および第２時間間隔で異なるインダクタンス
を設定する手段を設けた電磁負荷を駆動する装置により
達成される。
インダクタンスを変えることができ、少なくとも第１時
間間隔および第２時間間隔で異なるインダクタンスを設
定することができる電磁負荷を駆動する方法、および負
荷のインダクタンスを変えることができ、少なくとも第
１時間間隔および第２時間間隔で異なるインダクタンス
を設定する手段を設けた電磁負荷を駆動する装置により
達成される。
【０００６】本発明による装置および本発明による方法
には、電磁弁のスイッチング時間が非常に短く、かつ電
力損失および干渉レベルが非常に小さいという利点があ
る。
には、電磁弁のスイッチング時間が非常に短く、かつ電
力損失および干渉レベルが非常に小さいという利点があ
る。
【０００７】本発明の利点、有利な改善点、および別の
改善点は、実施態様から明らかである。
改善点は、実施態様から明らかである。
【０００８】
【発明の実施の形態】本発明を添付図面を参照して詳細
に説明する。図１に本発明による装置の第１実施例を示
す。電磁負荷は、たとえば燃料計量の分野で用いられる
電磁弁のコイル１００である。しかし、本発明による装
置の利用および本発明による方法の利用は、燃料計量で
の利用に限定されない。スイッチングのオンおよびオフ
の期間中に急速なスイッチングプロセスが生じる全ての
電磁負荷に用いることができる。
に説明する。図１に本発明による装置の第１実施例を示
す。電磁負荷は、たとえば燃料計量の分野で用いられる
電磁弁のコイル１００である。しかし、本発明による装
置の利用および本発明による方法の利用は、燃料計量で
の利用に限定されない。スイッチングのオンおよびオフ
の期間中に急速なスイッチングプロセスが生じる全ての
電磁負荷に用いることができる。
【０００９】本発明によると、負荷のコイル１００には
３つの接続部がある。第１接続部１０１は、電源Ｕbat
に接続されている。第２接続部１０２は、第１スイッチ
ング手段１０５と電流検出手段１１０とを介してアース
１１１に接続されている。第３接続部１０３（たとえば
コイルのセンタタップである）は同様に、第２スイッチ
ング手段１１５と別の電流検出手段１２０とを介してア
ース１１１に接続されている。センサー１４０または他
の制御ユニットにより生成された種々の信号に基づいて
制御ユニット１３０は、第１スイッチング手段および第
２スイッチング手段に対する駆動信号を決定する。
３つの接続部がある。第１接続部１０１は、電源Ｕbat
に接続されている。第２接続部１０２は、第１スイッチ
ング手段１０５と電流検出手段１１０とを介してアース
１１１に接続されている。第３接続部１０３（たとえば
コイルのセンタタップである）は同様に、第２スイッチ
ング手段１１５と別の電流検出手段１２０とを介してア
ース１１１に接続されている。センサー１４０または他
の制御ユニットにより生成された種々の信号に基づいて
制御ユニット１３０は、第１スイッチング手段および第
２スイッチング手段に対する駆動信号を決定する。
【００１０】さらに制御ユニット１３０は、電流検出手
段１１０、１２０を流れる電流に相当する信号を処理す
る。
段１１０、１２０を流れる電流に相当する信号を処理す
る。
【００１１】特に有利な構成として、２つの電流検出手
段１１０、１２０の代わりに、１つの電流検出手段１５
０だけを設けるように構成することができる。
段１１０、１２０の代わりに、１つの電流検出手段１５
０だけを設けるように構成することができる。
【００１２】第１スイッチング手段および第２スイッチ
ング手段は好適にもトランジスタ、たとえば電界効果ト
ランジスタとして実施される。
ング手段は好適にもトランジスタ、たとえば電界効果ト
ランジスタとして実施される。
【００１３】電流検出手段１１０、１２０は好適にも、
オーミック抵抗として実施され、抵抗の２つの接続部間
の電圧降下を、負荷を流れる電流に関する信号として用
いる。特に制御ユニット１３０がコイルを流れる電流を
所定の値に調整するように設けられている。各スイッチ
ング手段に電流検出用抵抗を組み合わせることによって
図示したように実施することは、特に有利である。その
結果、両方の部分割されたコイルを流れる電流をそれぞ
れ所定の値に制御することができる。
オーミック抵抗として実施され、抵抗の２つの接続部間
の電圧降下を、負荷を流れる電流に関する信号として用
いる。特に制御ユニット１３０がコイルを流れる電流を
所定の値に調整するように設けられている。各スイッチ
ング手段に電流検出用抵抗を組み合わせることによって
図示したように実施することは、特に有利である。その
結果、両方の部分割されたコイルを流れる電流をそれぞ
れ所定の値に制御することができる。
【００１４】別の構成を図２に示す。図１で既に説明し
た素子を、ここでは同一の参照記号で示す。センタタッ
プのある１つのコイルの代わりに、この実施例では２つ
のコイルが用いられている。特性の点で１つのコイル１
００ａは、図１の全体のコイルに相当する。１つのコイ
ル１００ｂは、図１の接続部１０１とセンタタップ１０
３との間のコイルに相当する。
た素子を、ここでは同一の参照記号で示す。センタタッ
プのある１つのコイルの代わりに、この実施例では２つ
のコイルが用いられている。特性の点で１つのコイル１
００ａは、図１の全体のコイルに相当する。１つのコイ
ル１００ｂは、図１の接続部１０１とセンタタップ１０
３との間のコイルに相当する。
【００１５】２つのコイルは、電源Ｕbat と一方の接続
部で接続されている。コイル１００ａの他方の接続部
は、第１スイッチング手段１０５に接続され、第２コイ
ル１００ｂの他方の接続部は、第２スイッチング手段１
１５に接続されている。
部で接続されている。コイル１００ａの他方の接続部
は、第１スイッチング手段１０５に接続され、第２コイ
ル１００ｂの他方の接続部は、第２スイッチング手段１
１５に接続されている。
【００１６】これらの２つの装置は以下のように動作す
る。種々の信号に基づいて制御ユニット１３０は、第１
スイッチイング手段と第２スイッチング手段を駆動する
信号を計算する。時間ｔに対する電流Ｉの経過を図３に
プロットする。瞬時時間Ｔ１と瞬時時間Ｔ２の間の第１
時間間隔、いわゆる引込みフェーズでは、電磁弁の力の
急速な増加が望まれる。力の急速な増加は、電磁弁のア
マチュア急速な動きを引き起こし、したがって電磁弁の
短いスイッチング時間に影響を与える。
る。種々の信号に基づいて制御ユニット１３０は、第１
スイッチイング手段と第２スイッチング手段を駆動する
信号を計算する。時間ｔに対する電流Ｉの経過を図３に
プロットする。瞬時時間Ｔ１と瞬時時間Ｔ２の間の第１
時間間隔、いわゆる引込みフェーズでは、電磁弁の力の
急速な増加が望まれる。力の急速な増加は、電磁弁のア
マチュア急速な動きを引き起こし、したがって電磁弁の
短いスイッチング時間に影響を与える。
【００１７】他方で瞬時時間Ｔ３と瞬時時間Ｔ４の間の
第２時間間隔では、大きな力である一方で力の変化が小
さいことが望まれる。たとえば圧縮−点火過程の場合に
内燃機関で次第に強くなっていく圧力下でも、電磁弁の
アマチュアを動かさないためにこのことは必要である。
第２時間間隔では、大きな力である一方で力の変化が小
さいことが望まれる。たとえば圧縮−点火過程の場合に
内燃機関で次第に強くなっていく圧力下でも、電磁弁の
アマチュアを動かさないためにこのことは必要である。
【００１８】本発明によると、瞬時時間Ｔ１とＴ２との
間の第１時間間隔で、コイル１００ｂまたはタップ１０
１とセンタタップ１０３との間のコイルの一部だけを電
流が流れるようにスイッチング手段１１５が駆動される
構成である。この駆動経路の場合、有効なコイルは、ご
く小さなオーミック抵抗成分と、小さなインダクタンス
成分（つまり少ない巻数の巻線である）とを持つ。この
ことは、コイルに流れる電流に影響を与え、したがって
コイルを急速に励磁することによって生じる力に影響を
与える。
間の第１時間間隔で、コイル１００ｂまたはタップ１０
１とセンタタップ１０３との間のコイルの一部だけを電
流が流れるようにスイッチング手段１１５が駆動される
構成である。この駆動経路の場合、有効なコイルは、ご
く小さなオーミック抵抗成分と、小さなインダクタンス
成分（つまり少ない巻数の巻線である）とを持つ。この
ことは、コイルに流れる電流に影響を与え、したがって
コイルを急速に励磁することによって生じる力に影響を
与える。
【００１９】瞬時時間Ｔ３とＴ４との間の第２時間間隔
では、コイル１００ａまたは全体のコイル１００を電流
が流れるように第１スイッチング手段１０５が駆動され
る。接続部１０１、１０２間のコイルまたはコイル１０
０ａは、多くの巻数の巻線であり、大きなインダクタン
ス成分と大きなオーミック抵抗成分とを持つ。このこと
は電流を小さな値、いわゆる保持電流にまで降下させる
作用をする。このフェーズでは、急速な力の増加または
減衰は必要なく、対照的に多くの巻数の巻線により小さ
な保持電流で大きな保持力が達成される。
では、コイル１００ａまたは全体のコイル１００を電流
が流れるように第１スイッチング手段１０５が駆動され
る。接続部１０１、１０２間のコイルまたはコイル１０
０ａは、多くの巻数の巻線であり、大きなインダクタン
ス成分と大きなオーミック抵抗成分とを持つ。このこと
は電流を小さな値、いわゆる保持電流にまで降下させる
作用をする。このフェーズでは、急速な力の増加または
減衰は必要なく、対照的に多くの巻数の巻線により小さ
な保持電流で大きな保持力が達成される。
【００２０】本発明によると負荷のインダクタンスを変
化させることができる。この構成では、別個のインダク
タンスを少なくとも２つの時間間隔でそれぞれ設定する
ことができる。燃料計量時の駆動フェーズの第１時間間
隔では、小さなインダクタンスが有効である。小さなイ
ンダクタンスは、少ない巻数の巻線を用いて達成され
る。燃料計量時の駆動フェーズの第２時間間隔では、大
きなインダクタンスが有効である。大きなインダクタン
スは、多くの巻数の巻線を用いて達成される。並列のコ
イルと組み合わされたスイッチング手段を駆動すること
により、種々のインダクタンスを実現することができ
る。この手段により種々の間隔での必要性に応じて、適
切に巻線の寸法を決めることができる。
化させることができる。この構成では、別個のインダク
タンスを少なくとも２つの時間間隔でそれぞれ設定する
ことができる。燃料計量時の駆動フェーズの第１時間間
隔では、小さなインダクタンスが有効である。小さなイ
ンダクタンスは、少ない巻数の巻線を用いて達成され
る。燃料計量時の駆動フェーズの第２時間間隔では、大
きなインダクタンスが有効である。大きなインダクタン
スは、多くの巻数の巻線を用いて達成される。並列のコ
イルと組み合わされたスイッチング手段を駆動すること
により、種々のインダクタンスを実現することができ
る。この手段により種々の間隔での必要性に応じて、適
切に巻線の寸法を決めることができる。
【００２１】本発明によると、巻線抵抗の寸法を相応に
決めることにより、引込みフェーズの期間中に電流が所
要の値まで急速に上昇し、保持電流フェーズでは、電流
が保持電流に対する所望の値に事実上到達するように、
巻線の寸法が決定される。保持電流フェーズの期間中
は、小さな電流成分の調整だけが必要である。
決めることにより、引込みフェーズの期間中に電流が所
要の値まで急速に上昇し、保持電流フェーズでは、電流
が保持電流に対する所望の値に事実上到達するように、
巻線の寸法が決定される。保持電流フェーズの期間中
は、小さな電流成分の調整だけが必要である。
【００２２】好適な実施例では、保持電流フェーズと引
込み電流フェーズに全体の巻線に流れる電流は、保持電
流に調整される。このために電流は電流検出手段１１０
により検出される。制御ユニット１３０は、この値を所
望の値と比較し、相応にスイッチング手段１０５を駆動
する。ここではアナログ調整、またはトランジスタによ
り行われるクロック同期された電流調整を構成すること
ができる。ここで保持電流フェーズでは大きな巻線抵抗
が有効であるので、電流を保持電流のレベルに大きく低
減させることは、特に有利である。その結果特に保持電
流フェーズでは、スイッチング手段は非常に小さな電力
損失を吸収すれば良い。
込み電流フェーズに全体の巻線に流れる電流は、保持電
流に調整される。このために電流は電流検出手段１１０
により検出される。制御ユニット１３０は、この値を所
望の値と比較し、相応にスイッチング手段１０５を駆動
する。ここではアナログ調整、またはトランジスタによ
り行われるクロック同期された電流調整を構成すること
ができる。ここで保持電流フェーズでは大きな巻線抵抗
が有効であるので、電流を保持電流のレベルに大きく低
減させることは、特に有利である。その結果特に保持電
流フェーズでは、スイッチング手段は非常に小さな電力
損失を吸収すれば良い。
【００２３】
【発明の効果】本発明により、ほとんど電力損失を生じ
させずに、電磁負荷たとえば電磁弁のスイッチング時間
を短縮できる電磁負荷を駆動する方法および装置を提供
することができる。
させずに、電磁負荷たとえば電磁弁のスイッチング時間
を短縮できる電磁負荷を駆動する方法および装置を提供
することができる。
【図１】第１実施例の基本素子によるブロック図であ
る。
る。
【図２】第２実施例の基本素子によるブロック図であ
る。
る。
【図３】電流の経過を示す線図である。
１１０ 電流検出手段 １２０ 電流検出手段 １３０ 制御ユニット
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヴィクトール カール ドイツ連邦共和国 シュツットガルト フ レッケンヴァインベルク 56 ベー (72)発明者 ペーター シュミッツ ドイツ連邦共和国 ライスキルヒェン ヤ ーンシュトラーセ ９ (72)発明者 フーベルト グライフ ドイツ連邦共和国 マルクグレーニンゲン プラターネンヴェーク 53
Claims (7)
- 【請求項１】 負荷とスイッチング手段とを含む少なく
とも１つの直列回路を用いて電磁負荷を駆動する方法に
おいて、負荷のインダクタンスを変えることができ、少
なくとも第１時間間隔および第２時間間隔で異なるイン
ダクタンスを設定することができることを特徴とする電
磁負荷を駆動する方法。 - 【請求項２】 第１時間間隔で小さなインダクタンスを
設定することができ、第２時間間隔で大きなインダクタ
ンスを設定することができる請求項１記載の方法。 - 【請求項３】 第１時間間隔では、小さな巻数の巻線が
有効であり、第２時間間隔では、大きな巻数の巻線が有
効である請求項１または２記載の方法。 - 【請求項４】 第２時間間隔に電磁負荷を流れる電流を
保持電流に調整することができる請求項１から３までの
いずれか１項に記載の方法。 - 【請求項５】 負荷とスイッチング手段とを含む少なく
とも１つの直列回路を用いて電磁負荷を駆動する装置に
おいて、負荷のインダクタンスを変えることができ、少
なくとも第１時間間隔および第２時間間隔で異なるイン
ダクタンスを設定する手段を設けたことを特徴とする電
磁負荷を駆動する装置。 - 【請求項６】 前記負荷は、電源と一方の接続部で接続
され、かつ第１スイッチング手段を介してグイランドと
他方の接続部で接続され、負荷のセンタタップが第２ス
イッチイング手段を介してアースに接続されている請求
項５記載の装置。 - 【請求項７】 前記負荷は第１巻線と第２巻線とを有
し、前記第１巻線は電源と一方の接続部で接続され、か
つ第１スイッチング手段を介してアースと他方の接続部
で接続され、前記第２巻線は電源と一方の接続部で接続
され、かつ第２スイッチング手段を介してアースと他方
の接続部で接続されている請求項５記載の装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19944426021 DE4426021A1 (de) | 1994-07-22 | 1994-07-22 | Verfahren und Vorrichtung zur Ansteuerung eines elektromagnetischen Verbrauchers |
| DE4426021.0 | 1994-07-22 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0845735A true JPH0845735A (ja) | 1996-02-16 |
Family
ID=6523903
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18749795A Abandoned JPH0845735A (ja) | 1994-07-22 | 1995-07-24 | 電磁負荷を駆動する方法および装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0693756A1 (ja) |
| JP (1) | JPH0845735A (ja) |
| DE (1) | DE4426021A1 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6129073A (en) * | 1997-06-26 | 2000-10-10 | Hitachi, Ltd. | Electromagnetic fuel injector and control method thereof |
| EP1522699A2 (en) | 2003-10-07 | 2005-04-13 | Hitachi, Ltd. | Fuel injector and its control method |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| DE19704808A1 (de) * | 1997-02-08 | 1998-08-13 | Bosch Gmbh Robert | Vorrichtung zur Ansteuerung eines elektromagnetischen Verbrauchers |
| US5752482A (en) * | 1997-03-28 | 1998-05-19 | Cummins Engine Company, Inc. | System for integrally controlling current flow through number of inductive loads |
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| DE59806749D1 (de) * | 1997-07-22 | 2003-01-30 | Lsp Innovative Automotive Sys | Elektromagnetische stelleinrichtung |
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| DE102012204321A1 (de) * | 2012-03-19 | 2013-09-19 | Zf Friedrichshafen Ag | Elektromagnetische Stellvorrichtung mit Eignung zur Ankerpositionserfassung |
| DE102012106922A1 (de) * | 2012-07-30 | 2014-01-30 | Eaton Electrical Ip Gmbh & Co. Kg | Vorrichtung zum Regeln des elektromagnetischen Antriebs eines Schaltgeräts, insbesondere eines Schützes |
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-
1994
- 1994-07-22 DE DE19944426021 patent/DE4426021A1/de not_active Withdrawn
-
1995
- 1995-06-21 EP EP95109593A patent/EP0693756A1/de not_active Withdrawn
- 1995-07-24 JP JP18749795A patent/JPH0845735A/ja not_active Abandoned
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6129073A (en) * | 1997-06-26 | 2000-10-10 | Hitachi, Ltd. | Electromagnetic fuel injector and control method thereof |
| US6431155B1 (en) | 1997-06-26 | 2002-08-13 | Hitachi, Ltd. | Electromagnetic fuel injector and control method thereof |
| US6615805B2 (en) | 1997-06-26 | 2003-09-09 | Hitachi, Ltd. | Electromagnetic fuel injector and control method thereof |
| EP1522699A2 (en) | 2003-10-07 | 2005-04-13 | Hitachi, Ltd. | Fuel injector and its control method |
| US7095599B2 (en) | 2003-10-07 | 2006-08-22 | Hitachi, Ltd. | Fuel injector and its control method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0693756A1 (de) | 1996-01-24 |
| DE4426021A1 (de) | 1996-01-25 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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