JPH10205380A - 少なくとも1つの電磁負荷の制御方法及び装置 - Google Patents

少なくとも1つの電磁負荷の制御方法及び装置

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JPH10205380A
JPH10205380A JP591398A JP591398A JPH10205380A JP H10205380 A JPH10205380 A JP H10205380A JP 591398 A JP591398 A JP 591398A JP 591398 A JP591398 A JP 591398A JP H10205380 A JPH10205380 A JP H10205380A
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injection
load
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capacitor
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JP591398A
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Burkel Rainer
ブルケル ライナー
Holger Lapp
ラップ ホルガー
Andreas Werner
ヴェルナー アンドレアス
Fallouf Bernhard
ファロウフ ベルンハルト
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電磁負荷の制御のための方法ないし装置にお
いて、2つの部分噴射間の間隔を短縮し、ここで、第2
の部分噴射の際投入過程を加速して行うこと。 【構成】 少なくとも1つの電磁負荷の制御方法、例え
ば、内燃機関内への燃料の噴射制御のための磁石弁の制
御方法において、或1つの噴射を、少なくとも1つの第
1及び第2の部分噴射に分け、ここで、蓄積素子(14
5)内に蓄積された電荷を、制御の始めに(フェーズ
1)、負荷(100)内へリチャージし、ここで、前記
蓄積素子(145)内にて、第1部分噴射の場合、部分
電荷が残留するようにしたこと。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、少なくとも1つの
電磁負荷の制御方法及び装置、例えば、内燃機関内への
燃料の噴射制御のための磁石弁の制御方法及び装置に関
する。
【0002】
【従来の技術】少なくとも1つの電磁負荷制御のための
装置がDE−OS4413240から公知である。この
装置では、遮断の際解放されるエネルギが、ブースタコ
ンデンサ内に蓄積される。次の制御の始めのとき、蓄積
されたエネルギが負荷内にリチャージされる。
【0003】更に、弁の本来の制御の後、電流の短時間
の投入、遮断により、コンデンサの付加的充電が行われ
る装置も公知である。上記の過程は、通常事後充電又は
リチャージと称される。当該のリチャージ時間は可及的
に短くすべきである、それというのは、概して、極くわ
ずかな時間しか利用可能でないからである。このこと
は、殊に、大きな回転数の場合該当する。
【0004】或1つの噴射が2つの部分噴射に分割され
る噴射システムでは、当該の2つの部分噴射間の間隔
は、次のような時間より短く選定するわけにはゆかな
い、即ち、そこで、後続の投入過程の行われる十分高い
電圧へコンデンサを充電するのに必要な時間より短く選
定するわけにはゆかない。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明の基礎を成す課
題とするところは、電磁負荷の制御のための方法ないし
装置において、2つの部分噴射間の間隔を短縮し、ここ
で、第2の部分噴射の際投入過程を加速して行うもので
ある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題は、請求項1の
構成要件により解決される。
【0007】本発明の独立形式請求項の構成要件により
得られる利点とするところは、2つの部分噴射間の間隔
を著しく短かく選定でき、ここで、同時に、著しく高速
の切換過程をいずれの部分噴射においても行い得ること
である。
【0008】本発明の装置は、有利に内燃機関、例え
ば、自己点火式内燃機関に使用される。ここで、燃料配
量が、電磁弁を用いて制御される。当該の電磁弁は、以
下負荷と称される。但し、本発明はそれに限られるもの
でなく、高速切換動作する電磁負荷の必要とされるいず
れの場合にも使用できる。
【0009】内燃機関、例えば自己点火内燃機関にて適
用の場合、磁石弁の開閉時点により、シリンダ内への噴
射開始ないし噴射終了ないしそのタイミング、ポイント
が定められる。
【0010】
【実施例】図1には、本発明の装置の主要要素コンポー
ネントを示す。図示の実施例は、4気筒内燃機関であ
る。ここでは、各負荷に1つの噴射弁が配属され、そし
て、各噴射弁に内燃機関の1つのシリンダが配属されて
いる。内燃機関のシリンダ数を異ならせる場合、弁、切
換手段及びダイオードも相応の数だけ設けるべきであ
る。
【0011】100〜103は、4つの負荷を示す。負
荷100〜103の各端子は、切換手段115及びダイ
オード110を介して電圧給電源105に接続されてい
る。
【0012】ダイオード110は次のように配置構成さ
れている、即ち、それのアノードが正極に接続され、そ
れのカソードが切換素子115と接続されているように
配置構成されている。切換素子115は、有利にFET
トランジスタである。
【0013】負荷110〜103の各第2端子は、第2
切換素子120〜123を介して抵抗素子125と接続
されている。切換素子120〜123は、有利にはFE
Tトランジスタである。切換素子120〜123は、ロ
ーサイド(LowーSide;低電位側作動)スイッチ
と称され、切換素子115は、ハイサイド(High−
Side;高電位側作動)スイッチと称される。抵抗素
子125の第2端子は、電圧給電源の第2端子に接続さ
れている。
【0014】各負荷100〜103には、1つのダイオ
ード130〜133が配属されている。上記ダイオード
は、それぞれ負荷とローサイドスイッチとの間の接続点
にコンタクト、接続されている。カソード端子は、コン
デンサ145及び別の切換素子140に接続されてい
る。切換素子140の第2端子は、負荷100〜103
の第1端子にコンタクト、接続されている。切換素子1
40は、同様に、有利には、FETトランジスタであ
る。上記切換素子140は、ブースタ(Booste
r)スイッチとも称される。コンデンサ145の第2端
子は同様に、電圧給電源105の第2端子に接続されて
いる。
【0015】ハイサイドスイッチ115は、制御ユニッ
ト160により制御信号AHで制御される。切換素子1
20は、制御ユニット160により、制御信号AL1で
制御され、切換素子121は、制御信号AL2で制御さ
れ、切換素子122は、制御信号AL3で制御され、切
換素子123は、制御信号AL4で制御され、切換素子
140は、制御信号ACで制御される。電圧給電源10
5の第2端子と、切換素子115と負荷100〜103
の第1端子との接続点との間にダイオード150が挿入
接続されている。ここで、ダイオードのアノードは、電
圧給電源105の第2端子に接続されている。
【0016】抵抗125を用いて、負荷を流れる電流を
求め得る。
【0017】図示の装置により、電流測定抵抗125を
介する電流測定が次のような場合のみ可能である、即
ち、切換素子120〜123が閉じられた場合のみ可能
である。ローサイドスイッチの開放状態の場合にも電流
を検出し得るため、電流測定抵抗を他の個所にも配置す
ることができる。例えば、コンデンサ145の所属の端
子ないし第2端子を、電流測定抵抗125と、切換素子
120〜123との間の接続点に接続することもでき
る。この場合において、ローサイドスイッチのオフ阻止
状態の場合での電流測定も可能である。更に、電圧給電
源とハイサイドスイッチとの間、ないしハイサイドスイ
ッチと負荷との間に配置することも可能である。
【0018】図2−aには、ブースタトランジスタ14
0の制御信号ACが示してある。図2−bには、ハイサ
イドスイッチ115に対する制御信号AHが示してあ
る。図2−cは、ローサイドスイッチの内の1つに対す
る制御信号ALを示す。図2−dは、負荷を流れるIを
示し、図2−eは、コンデンサ145に加わる電圧UC
が時間に関して示してある。ここで、1つの配量サイク
ルに相応する制御が磁石弁に対して事前噴射のない場合
に対して示してある。
【0019】各配量サイクルにおいて、種々のフェーズ
が区別される。負荷の制御前のフェーズ0では、終段
は、遮断される。制御信号AC,AH,ALは、低い電
位におかれている。つまり、ハイサイドスイッチ11
5、ローサイドスイッチ120ないし123及びブース
タスイッチ140は電流の流れを阻止する。負荷には電
流が流れない。コンデンサ145は、それの最大電圧値
U1に充電される。上記最大電圧値は、例えば、ほぼ8
0vの値をとり、これに反し、電圧給電源の電圧は、ほ
ぼ12vの値をとる。
【0020】ブースタ−動作モードと称される制御の始
めにおける第1のフェーズにて、ローサイドスイッチが
制御され、該ローサイドスイッチは、燃料を配量すべき
負荷に配属されたものである。つまりフェーズ1から信
号ALが高いレベルをとる。それと同時に線路AC上に
高い信号が出力され、該高い信号は、スイッチ140を
導通制御する。ハイサイドスイッチ115は、制御され
ず、上記ハイサイドスイッチ115は、更に阻止状態を
続ける。切換素子の当該の制御によっては、コンデンサ
145から、ブースタスイッチ140、相応の負荷、該
負荷に配属されたローサイドスイッチ及び電流測定手段
125を介して電流が流れるようになる。当該のフェー
ズでは、電流Iは、負荷における高い電圧に起因して迅
速に上昇する。上記フェーズIが終了するのは次のよう
な場合、即ち、コンデンサ145に加わる電圧が所定の
値U2を下回る場合である。
【0021】吸引作動電流制御と称される第2フェーズ
では、投入電流はハイサイドスイッチ115により引き
受けられ、ブースタ動作モードは、不活性化される。当
該の第2フェーズでは、ブースタスイッチ140に対す
る制御信号が消去される。その結果スイッチ140はオ
フ阻止状態になる。ハイサイドスイッチ115及び負荷
に配属されたローサイドスイッチに対する制御信号AH
及びALは、高いレベルにセッティングされ、以て、上
記スイッチは電流の流れるようにイネーブリングされ
る。従って、電流は、電圧給電源105からダイオード
110、ハイサイドスイッチ115、負荷、相応のロー
サイドスイッチ、電流測定抵抗125を介して電圧源1
05へ戻って流れる。ハイサイドスイッチのクロック制
御により、電流測定抵抗125を用いて検出される電流
が、吸引作動電流の所定の値IAへ制御され得る。吸引
作動電流の設定値IAに到達の際ハイサイドスイッチ1
15は次のように制御される、即ち、阻止、オフ状態に
おかれるように制御される。更なる限界値を下回ると、
上記ハイサイドスイッチ115は、再びイネーブリング
される。
【0022】ハイサイドスイッチ115の阻止、オフ状
態のもとでは、フリーホイーリング回路が作用する。電
流は、負荷からローサイドスイッチ、抵抗125及びフ
リーホイーリングダイオード150を通って流れる。
【0023】第2フェーズが終了するのは、制御ユニッ
ト160により吸引作動フェーズの終わり、ないし、終
わり状態が出力される場合である。このことの例として
次のような場合があり得る、即ち、切換時点−識別部に
より、磁石弁の可動子がそれの新たな終位置に達したこ
とを識別する場合である。切換時点−識別部が所定の時
間内に磁石弁の可動子がそれの終位置に達していること
を識別しない場合には、誤りのあることが識別される。
【0024】第1の迅速消去とも称される第3のフェー
ズでは、相応のローサイドスイッチに対する制御信号が
消去、解消される。それにより電流が、それぞれの負荷
から、負荷に配属されたダイオード130〜133を通
ってコンデンサ145内に流れ込み、そして、負荷内に
蓄積されたエネルギがコンデンサ145内にリチャージ
されるようになる。ここで、ハイサイドスイッチ115
は、図示の実施形態では次のように制御される、即ち、
閉成状態に保持されるように制御される。当該のフェー
ズにおいて、電流は、吸引作動電流IAから保持電流I
Hへ低下する。それと同時にコンデンサ145に現れる
電圧が値U3、即ち値U1より明らかに低い値U3に上
昇する。第3フェーズが終了されるのは、保持電流に対
する設定値IHに到達する場合である。吸引作動電流I
Aから保持電流IHへの移行の際、解放されるエネルギ
は、コンデンサ内に蓄積される。ここで特に有利には、
吸引作動電流から保持電流への移行が急速消去に基づき
行われる。
【0025】第3のフェーズには、保持電流制御とも称
される第4のフェーズがつづく。第2フェーズにおける
ように、相応して、ローサイドスイッチに対する制御信
号は、それの高いレベルにとどまり、換言すれば、負荷
に配属されたローサイドスイッチは、閉成状態に保持さ
れる。ハイサイドスイッチ115の開閉により、負荷を
流れる電流が保持電流に対する設定値に調整される。ハ
イサイドスイッチ115の阻止、オフ状態のもとで、フ
リーホイール回路が作用する。電流は、負荷からローサ
イドスイッチ、抵抗125及びフリーホイールダイオー
ド150を通って流れる。噴射過程が終了した場合フェ
ーズ4は終了される。
【0026】後続の第5のフェーズ−該第5フェーズは
迅速消去と称される−では、相応のローサイドスイッチ
が遮断され、ハイサイドスイッチ115が導通制御され
る。当該のフェーズでは、負荷に配属されたローサイド
スイッチは次のように制御される、即ち、電流の流れを
阻止するように制御される。ここで、解放されたエネル
ギはコンデンサ145内にリチャージされる。当該のフ
ェーズでは迅速消去が行われる。それにより、電流は迅
速にそれの新たな設定値に達するようになる。
【0027】フェーズ2及び4ではハイサイドスイッチ
のクロック制御により電流制御が行われる。ハイサイド
スイッチの阻止オフ状態の場合、フリーホイールダイオ
ード150は、アクティブ活性化状態におかれる。上記
フェーズでは、電流は緩慢に低下する。それにより、比
較的わずかな切換周波数が生ぜしめられる。
【0028】第6フェーズでは、終段は、イナクティブ
不活性状態である、換言すれば、燃料配量は行われな
い。つまり、ブースタスイッチ140に対する制御信号
AC、ハイサイドスイッチに対する制御信号AH及びロ
ーサイドスイッチに対する制御信号ALは、すべて低い
レベルをとり、すべてのスイッチが阻止状態におかれ
る。負荷を流れる電流は、0に保たれ、コンデンサ14
5における電圧はそれの値に保たれる。
【0029】当該の制御後の再クロック制御とも称され
る第7フェーズでは、ハイサイドスイッチ115は、制
御信号AHにより再びそれの導通状態にもたらされる。
或1つのローサイドスイッチの閉成により、負荷のうち
の1つにおける電流の流れが初期化される。電流は、例
えば、ダイオード110、スイッチ115、負荷10
0、切換素子120、電流測定素子125を介して電圧
源へ戻って流れる。電流の設定値−該電流設定値は、磁
石弁が未だ応答しないように選定される−に到達の際ロ
ーサイドスイッチは開かれるように制御される。それに
より、負荷、ダイオード130〜133のうちの1つ及
びコンデンサ145から成る電流路に対する迅速消去が
生ぜしめられる。それにより、コンデンサ145に加わ
る電圧が上昇する。
【0030】電流が所定の値を下回ると直ちに、ローサ
イドスイッチ120は、再び活性化される。この過程
は、次の状態生起まで繰り返される、即ち、コンデンサ
145における電圧が再び値U1に達するまで繰り返さ
れる。上記過程は、リチャージと称される。
【0031】それに引き続いて、起こるフェーズ8で
は、すべての制御信号が消去され、すべてのスイッチ
が、それの阻止状態におかれる。上記フェーズは、フェ
ーズ0に相応する。
【0032】各配量サイクルごとにシリンダ当たり1つ
の噴射のみが行われるように構成されている場合、図1
の装置では、何らの困難性も起こらない。これに対し
て、1つの噴射が少なくとも1つの第1の部分噴射及び
少なくとも1つの第2の部分噴射に分けられるように構
成されている場合、次のようなケースが起こり得る、即
ち、コンデンサ145を十分な電圧U1に充電するの
に、2つの部分噴射時間の間隔では十分でないケースが
起こり得る。従って、部分噴射間の間隔が制限されたた
り、又は、後続の部分噴射を、高めた電圧により、及び
それに伴う利点を以て行なうことができないというケー
スが起こり得る。
【0033】1つの噴射は、有利に、事前噴射であっ
て、本来の主噴射の前に位置する事前噴射と、主噴射と
に分けられる。更に、事後噴射を本来の主噴射の後行い
得る。亦、事前噴射、主噴射及び/又は事後噴射を更な
る部分噴射に細分化することも可能である。
【0034】図3には、コンデンサ145における電圧
U及び負荷を流れる電流Iの特性経過が図2に比して簡
単化して示してある。
【0035】図2との本質的相違点、差異とするところ
は、図3では2つの部分噴射を含む1つの配量サイクル
が、示してあることである。時点t1と時点t2との間
で事前噴射が行われ、時点t3とt5との間で主噴射が
行われる。事前噴射は、概して、主噴射より短い。事前
噴射と主噴射との間の間隔、換言すれば、t2とt3と
の間の間隔は、可及的に短くなるべきである。概して、
上記間隔は、コンデンサ145のリチャージに必要とさ
れるt5とt6との間の持続時間より短い。
【0036】図3−aには電圧Uが、また、図3−bに
は電流Iが時間に関して示してある。時点t1まではコ
ンデンサ145には、電圧U3が現れ、ここで電流が流
れない。
【0037】時点t1では、事前噴射に対する制御が始
まる。ここで、図2について説明した如く、フェーズ1
におけるようにスイッチが制御される。つまり、コンデ
ンサ145内に蓄積された電荷は、負荷内にリチャージ
される。その結果コンデンサにおける電圧Uは、値U4
へ低下し、該値U4は、零を明らかに上回る。つまり、
事前噴射の際、蓄積素子からは、唯或1つの部分電荷の
みが取り出される。電荷の1部分が蓄積素子内に残留す
る。それと同時に値I1を以て電流が流れる。時点t2
までは、切換素子はフェーズ2におけるように制御され
る。電圧は、値U4にとどまり、電流I1は、負荷を流
れる。
【0038】時点t2では、事前噴射が終了する。フェ
ーズ5におけるようにスイッチが制御される。その結
果、電流Iは、零へ低下する。それと同時に電圧Uは値
U1へ上昇する。このことは次のことに立脚する、即
ち、負荷内に蓄積されたエネルギがコンデンサ内にリチ
ャージされることに立脚する。事前噴射の終了の際解放
される電荷と相俟ってのコンデンサ145内に残留する
部分電荷が次のことには十分なものである。即ち、コン
デンサにおける電圧Uが値U1に上昇するのに十分なも
のである。コンデンサの上記の電荷は、主噴射の際の負
荷の加速された投入には十分なものである。
【0039】時点t3では、主噴射に対する制御が始ま
る。この時点からは、制御は、図2について記載した如
く、相応に行われる。時点t3とt4との間でスイッチ
は、フェーズ1及び2に相応して制御される。時点t4
からは、電流Iは、フェーズ3及び4に相応して保持電
流へ低下される。時点t3とt5との間では、電圧は、
零を極くわずかに上回る値U2に位置する。
【0040】噴射は、時点t5で終る。時点t6まで
に、フェーズ5〜7が実行処理される。即ち、コンデン
サ145は、負荷のクロック制御により電圧U3へ充電
される。
【0041】本発明によれば、リチャージの際フェーズ
7にてコンデンサ145は、図2の実施形態におけるよ
り遥かに高い電圧に充電せしめられる。電圧U3の値
は、次のように選定されている、即ち、コンデンサ14
5の放電後事前噴射の際何度もエネルギがコンデンサ1
45内に蓄積されるように選定されている。
【0042】電圧U3は次のように選定されている、即
ち、事前噴射の終わりにて遮断の際負荷からコンデンサ
内にリチャージされるエネルギと相俟って、電圧U1が
得られるように選定されている。事前噴射の終わりの後
コンデンサ内に含まれているエネルギは主噴射の際の加
速された投入には十分なものである。
【0043】本発明の方法を事前噴射及び主噴射の例に
即して説明してある。本発明の方法は当該の実施例に限
定されるものでなく、2つ又はそれ以上の数の噴射を短
時間相次いで行う場合常に該当し得る。例えば、次のよ
うに設計することもできる、即ち、事前噴射、主噴射及
び事後噴射が行われるように設計することもできる。こ
こで電荷がすべての3つの部分噴射にとって十分である
ようにコンデンサを充電すると有利である。
【0044】一般的に次のことが、成立つ、即ち、個々
の噴射間でコンデンサのリチャージが行われ得ない程短
時間順次連続して複数の噴射を行なえば、コンデンサは
それらすべての噴射にとって電荷が十分なものであるよ
うに充電される。
【0045】図1に示すように複数の負荷が設けられて
いる場合、殊に、負荷の数が4より大の場合、負荷を各
グループに分け、ここで、各グループに1つのコンデン
サを配属するとよい。
【0046】本発明の装置は4気筒の内燃機関の例に即
して説明してある。当該方法は、他の気筒数の内燃機関
にも転用可能である。このためには、相応の数の負荷、
切換素子、及び更なる素子が設けられるべきである。
亦、負荷を比較的に多数のグループに分けるようにする
こともできる。このことは殊に、比較的多数の気筒数の
場合、有用、有意義である。
【0047】
【発明の効果】本発明によれば、電磁負荷の制御のため
の装置において、2つの部分噴射間の間隔を短縮し、こ
こで、第2の部分噴射の際投入過程を加速して行うこと
ができ、ここで、同時に、著しく高速の切換過程をいず
れの部分噴射においても行い得るという効果が奏され
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の装置の実施例の構成図。
【図2】本発明の1つの本発明の実施形態おける各制御
信号及び電圧、電流の特性波形図。
【図3】本発明の別の実施形態おけるコンデンサにおけ
る電圧及び負荷を流れる電流の波形図。
【符号の説明】
100 負荷 101 負荷 102 負荷 103 負荷 105 電圧給電源 110 ダイオード 115 切換素子 120 第2切換素子 121 第2切換素子 122 第2切換素子 123 第2切換素子 125 抵抗素子、電流測定抵抗 130 ダイオード 131 ダイオード 132 ダイオード 133 ダイオード 145 コンデンサ 150 フリーホイールダイオード
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ホルガー ラップ ドイツ連邦共和国 ハイマーディンゲン ゾンネンブルーメンヴェーク 11 (72)発明者 アンドレアス ヴェルナー ドイツ連邦共和国 ライヒェンバッハ ヴ ァインベルクシュトラーセ 54 (72)発明者 ベルンハルト ファロウフ ドイツ連邦共和国 エッピンゲン レルヒ ェンヴェーク 2

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも1つの電磁負荷(100)の
    制御方法、例えば、内燃機関内への燃料の噴射制御のた
    めの磁石弁の制御方法において、 或1つの噴射を、少なくとも1つの第1及び第2の部分
    噴射に分け、ここで、蓄積素子(145)内に蓄積され
    た電荷を、制御の始めに(フェーズ1)、負荷(10
    0)内へリチャージし、ここで、前記蓄積素子(14
    5)内にて、第1部分噴射の場合、部分電荷が残留する
    ようにしたことを特徴とする少なくとも1つの電磁負荷
    の制御方法。
  2. 【請求項2】 蓄積素子(145)内に残留している部
    分電荷は、後続の部分噴射の際負荷内にリチャージされ
    るようにしたことを特徴とする請求項1記載の方法。
  3. 【請求項3】 前記の残留する部分電荷は、次のように
    選定されている、即ち、後続の部分噴射の際加速される
    投入過程に十分なものであるように選定されていること
    を特徴とする請求項1又は2記載の方法。
  4. 【請求項4】 蓄積素子内に残留する部分負荷は、第1
    部分噴射の終了の際、解放される電荷と共に、後続の部
    分噴射の加速された投入過程に十分なものであるように
    したことを特徴とする請求項1から3までのうちいずれ
    か1項記載の方法。
  5. 【請求項5】 蓄積素子は、負荷からの電荷で充電され
    るようにしたことを特徴とする請求項1から4までのう
    ちいずれか1項記載の方法。
  6. 【請求項6】 少なくとも1つの電磁負荷(100)の
    制御装置、例えば、内燃機関内への燃料の噴射制御のた
    めの磁石弁の制御装置であって、或1つの噴射が、少な
    くとも1つの第1及び第2の部分噴射に分けられるよう
    に構成されている当該の制御装置において、 蓄積素子(145)内に蓄積された電荷を制御の始めに
    (フェーズ1)負荷(100)内へリチャージする手段
    (140)を有し、ここで、蓄積素子(145)内に、
    第1の部分噴射の際部分電荷が残留するように構成され
    ていることを特徴とする少なくとも1つの電磁負荷の制
    御装置。
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