KR20140043096A

KR20140043096A - 연료 분사 밸브

Info

Publication number: KR20140043096A
Application number: KR1020137034719A
Authority: KR
Inventors: 홀거 랍; 헬무트 클라우스; 볼프강 슈?클라인; 토마스 파우어; 창기 왕; 마르쿠스 뤽클레; 맛티아스 슈넬; 마르코 바이어
Original assignee: 로베르트 보쉬 게엠베하
Priority date: 2011-06-28
Filing date: 2012-06-22
Publication date: 2014-04-08
Also published as: EP2726723B1; WO2013000834A1; DE102011078159A1; CN103620196A; KR101858300B1; EP2726723A1; CN103620196B

Abstract

본 발명은 연료 분사 밸브(11), 전기 회로(100) 및 방법에 관한 것이다. 센서 장치(70)의 제1 단자(70a)는 작동기(80)의 한 단자(HS)와 연결되어 있다. 센서 장치(70)의 그외 단자(70b)는 기준 전위(88)와 연결되어 있다. 센서 장치(70)는 센서(26) 및 센서(26)에 직렬 접속되어 있는 멀티플라이어(90)를 포함한다.

Description

연료 분사 밸브{FUEL INJECTION VALVE}

본 발명은 청구범위 제1항의 전제부에 따른 연료 분사 밸브 및 다른 청구항들에 따른 전기 회로와 방법에 관한 것이다.

예컨대 릴레이 또는 특히 내연기관의 분사 밸브로서 사용되는 솔레노이드 밸브 같은 스위칭 소자들은 작동 동안 까다로운 요건에 노출되어 있으며 그 결과 자주 모니터링된다. 이와 같은 모니터링은 예컨대 스위칭 소자의 작동기의 전류들 및/또는 전압들을 평가하여 이루어진다. 이를 위해, 특히 물리적 값을 검출하여 전기적 값으로 변환하는 센서들이 사용될 수 있다. 제어 유닛 등에 대한 이와 같은 값의 전송은 일반적으로 전기 라인의 수에 관한 비용 증가와 연관되어 있다.

내연기관의 가솔린 직분사용 솔레노이드 밸브의 경우에 자기 회로의 전기 제어 변수들은, 자기 회로가 노즐 니들을 직접 작동할 때, 분사 밸브의 노즐 니들의 폐쇄 시점을 결정하는 데 사용될 수 있다. 이 경우, 통상적으로 추가의 측정 라인 등은 없어도 된다. 이와 달리 - 예컨대 디젤 분사에 대해 - 자기 회로가 추가로 서보 밸브를 작동하고 이어 노즐 니들을 작동하는 고압 유압 장치를 제어하는 분사 밸브의 실시예들이 있다. 이때, 노즐 니들의 폐쇄 시점은 솔레노이드 밸브의 자기 아마추어의 작동으로부터 결정될 수 없다.

DE 10 2010 063 681호에는, 작동기의 하나 이상의 단자가 적어도 일시적으로 기준 전위로부터 및/또는 작동기를 제어하는 소스로부터 실질적으로 분리되는 측정 상태를 만드는 방법이 공지되어 있다. 이와 같은 측정 상태에서 센서 장치의 하나 이상의 센서의 하나 이상의 신호가 작동기의 하나 이상의 단자에서 하나 이상의 전위로부터 결정된다. 따라서 작동기와 센서 장치를 위한 라인들이 유리하게 절감될 수 있다.

본 발명의 기초가 되는 과제는 제1항에 따른 연료 분사 밸브를 통해 그리고 다른 청구항들에 따른 전기 회로와 방법에 의해 해결된다. 유리한 개선점들이 종속항들에 제안되어 있다.

센서 장치가 센서 및 이 센서와 직렬 접속되어 있는 멀티플라이어를 포함하고 제1 단계에서 작동기를 제어할 때 전류가 센서에 의해 제한되므로, 유리하게는 센서의 고장이나 손상이 억제된다. 센서의 설계 측면에서도, 이 센서와 직렬 접속되어 있는 멀티플라이어를 통해 장점들이 도출된다. 이 센서는 예컨대 높은 커패시턴스를 가질 수 있지만, 작동기의 제어에 대한 유해 효과들이 발생하지는 않는다. 특히, 그 때문에 높은 커패시턴스를 갖는 압전 센서들이 이용될 수 있다. 이런 센서의 커패시턴스와 멀티플라이어가 1차의 제1 저역 통과 필터를 형성하므로, 작동기를 제어할 때 센서의 전술한 부담이 유리하게 줄어든다.

유리한 일 개선점에서 멀티플라이어의 옴 저항은 작동기의 옴 저항보다 훨씬 더 크다. 제1 단계에서 센서 장치보다 작동기에 훨씬 더 많은 전류가 공급된다. 이런 센서의 단락 시에, 이러한 단락에도 불구하고 작동기의 계속적 작동 가능성이 멀티플라이어에 의해 보장된다.

전기 회로는 센서 장치에 접속되어 있는 작동기의 한 단자와 기준 전위 사이에 커패시터를 포함하는 것이 유리하다. 제3 단계에서 센서 장치의 센서의 신호가 전기 회로의 커패시터에서의 전위에 따라 결정된다. 제3 단계에서 센서는 전압원의 특징을 가지고 있다. 전기 회로의 커패시터와 멀티플라이어는 제2 저역 통과 필터를 형성한다. 이에 상응하게, 고주파 간섭 신호들이 여과될 수 있으며 전기 회로의 커패시터에서 전위가 유리하게 평활해져 그 결과 신호 품질이 개선된다. 센서 장치의 멀티플라이어와 전기 회로의 커패시터로 이루어지는 제2 저역 통과 필터는 센서 신호들이 단지 약간 감쇠될 수 있는 규모를 갖는다.

유리한 일 개선점에서, 센서의 커패시턴스는 전기 회로의 커패시터의 커패시턴스보다 크다. 그러므로 제1 저역 통과 필터의 시상수는 제2 저역 통과 필터의 시상수보다 더 크므로, 유리하게는 샘플링 정확성이 주로 제1 저역 통과 필터에 의해서만 결정된다.

유리한 일 실시예에서 작동기는 제3 단계 전 그리고 제1 단계 후 제2 단계에서 기준 전위로부터 및/또는 제어 소스로부터 실질적으로 분리된다. 이와 같은 분리에 의해 센서 신호는 저저항 작동기에 의해 제거되지 않고 센서 신호가 측정될 수 있다.

유리한 일 실시예에서, 전기 회로의 커패시터에서 전위 또는 이 전위의 흐름에 따라서 센서의 오류가 결정된다. 결정된 오류에 따라서 오류 신호는 전기 회로에 의해 발생된다. 그 때문에, 유리하게는 예컨대 오류 발생에도 불구하고 작동기가 계속 작동하더라도, 커패시터에서의 전위가 더 이상 유효하지 않음이나 또는 전위에 오류가 있음이 고려될 수 있다. 그러므로 커패시터에서 전위는 바람직하게는 작동기의 제어 시에 무시되거나 또는 고려되지 않을 수 있다. 그러므로 오류를 갖는 센서는 작동기의 작동 오류를 야기하지 않는다. 예컨대 연료 분사 밸브의 교환을 실시하기 위해 또는 실시하도록 시키기 위해, 이러한 오류 신호는 예컨대 차량 운전자에게 또는 정비 작업자에게 표시될 수 있다.

그외에도 본 발명에 중요한 특징들을 하기의 도면들에서 찾을 수 있고, 이 특징들은 단독으로도 그리고 상이한 조합의 형태로도 본 발명에 중요할 수 있지만, 이를 명시적으로 재차 지적하지는 않는다.

하기에서 도면을 참고하여 본 발명의 예시적인 실시예들을 상술한다.

도 1은 자기식 스위칭 소자와 밸브 피스를 포함하는 연료 분사 밸브의 서보 밸브의 부분 단면도이다.
도 2는 도 1의 서보 밸브에서 밸브 니들로서 형성되어 있는 밸브 부재의 행정과 제어 챔버 압력의 시간 그래프이다.
도 3은 연료 분사 밸브의 하우징 내 센서와 코일을 연결하기 위한 실시예를 단순화한 개략도이다.
도 4 및 도 5는 각각 연료 분사 밸브 및 이 연료 분사 밸브를 제어하기 위한 전기 회로를 포함하는 개략적인 각각의 회로도이다.
도 6은 제1 단계에 있어서 연료 분사 밸브의 센서 장치의 개략적인 회로도이다.
도 7은 제3 단계에 있어서 연료 분사 밸브와 전기 회로의 그외 개략적인 회로도이다.

실시예들이 다르더라도 모든 도면에서 기능적으로 등가인 요소들 및 값들에 대해 동일한 도면 부호가 사용된다.

도 1에는 정확하게 표현된 것은 아니지만 내연기관의 연료 분사 밸브(11)의 서보 밸브(10)의 부분 단면도가 도시되어 있다. 서보 밸브(10)는 실질적으로 종축(12)을 중심으로 회전 대칭으로 형성되어 있다. 도면의 상부에 (도시되어 있지 않은) 하우징에 견고하게 고정되어 있는 지지판(14)이 도시되어 있으며, 수직 방향으로 중앙에 자기식 스위칭 소자(16)가 도시되어 있고, 도면의 하부에는 하우징에 고정된 밸브 피스(18)가 도시되어 있으며, 이때 밸브 피스는 유압식 제어 챔버(20) 및 연료 분사 밸브(11)의 도시되어 있지 않은 밸브 니들에 작용하거나 그와 같은 밸브 니들과 고정 연결되어 있는 밸브 피스톤(22)을 포함한다.

지지판(14)은 종축(12)의 영역에서 지지 피스톤(24)을 가지며, 힘 감지 변환기(26)가 지지 피스톤과 작동적으로 연결되어 있다. 힘 감지 변환기(26)는 다시 종축(12)의 방향으로 지지판(14)에 지지되어 있다. 도면에서 강제 결합식 변환기(26) 위에 (도면 부호가 부여되지 않은) 2개의 개구가 배치되어 있으며, 이러한 개구를 통해 라인들이 안내되어 센서 장치(70)의 단자들(70a 및 70b)과 접촉된다. 양 개구들의 배치는 도 1에서 단지 예시적으로 도시되어 있다.

자기식 스위칭 소자(16)는 자기 코어(32) 안에 매립되어 있는 코일(30)을 포함하며, 자기 코어(32)는 접시 스프링(34)에 의해 링 형상 아마추어 정지부(36)에 가압된다. 아마추어 정지부(36)는 접시 스프링(34)으로부터 자기 코어(32)를 매개로 하우징에 고정된 슬리브(38)의 (도면 부호가 부여되지 않은) 보어 단에 가압된다. 종축(12)을 따라서 유극을 가지며 지지되어 있지만 방사 방향으로 고정된 아마추어 핀(40)이 종축(12)의 중앙 영역을 따라서 배치되어 있으며, 아마추어 핀 위에 배치된 아마추어(42)가 종축(12)의 방향으로 이동가능하다. 도 1에서 아마추어(42)의 하단부 영역(44)은 밸브 피스(18)의 밀봉 섹션(46)에 지지될 수 있으며, 이때 밀봉 섹션은 밸브 시트를 형성한다. 그런 점에서 단부 영역(44)은 서보 밸브(10)의 밸브 부재를 형성한다. 자기식 스위칭 소자(16)는 서보 밸브(10)의 나머지 소자들처럼 실질적으로 회전 대칭으로 형성되어 있지만, 도면에서는 단면도의 우측 절반만이 도시되어 있다. 아마추어(42)의 가이드 직경과 밀봉 섹션(46)의 영역 내 시트 직경은 대략 같은 크기를 갖는다.

밸브 피스(18)는 유압식 제어 챔버(20) 및 밸브 피스톤(22)을 에워싸고 있다. 밸브 피스톤(22)은 밸브 피스(18) 안에서 종축(12)의 방향으로 이동될 수 있으며, 이미 위에서 언급한 것처럼 도면에 도시되어 있지 않은 밸브 부재(노즐 니들 또는 밸브 니들)와 고정 결합되어 있다. 도면의 제어 챔버(20) 위에서 이 제어 챔버는 아웃렛 스로틀(48)에 의해 밸브 챔버(50)와 연결되어 있다. 도면에서 제어 챔버(20)의 우측에 인렛 스로틀(52)이 배치되어 있으며, 제어 챔버(20)는 인렛 스로틀을 통해 고압의 유체(54)를 제공받을 수 있다. 유체(54)는 예컨대 도시되어 있지 않은 커먼 레일 연료 시스템에 제공된다. 아마추어(42)와 아마추어 핀(40)이 배치되어 있는 유체 챔버(56)는 도시되어 있지 않은 저압 영역과 연결되어 있다.

코일(30)에 전류가 흐르지 않으면, 단부 영역(44)은 도시되어 있지 않은 밸브 스프링에 의해 밀봉 섹션(46)에 가압되고, 즉 서보 밸브(10)는 폐쇄되어 있다. 제어 챔버(20) 내 압력 조건 때문에 밸브 피스톤(22)은 도면에서 아래로 가압되므로, (도시되어 있지는 않지만) 밸브 니들이 폐쇄되어 있다. 코일(30)에 전류가 흐르면, 아마추어(42)는 자력을 통해 자기 코어(32)의 방향으로 아마추어 정지부(36)에 대해 이동한다. 그 결과, 유체가 제어 챔버(20)로부터 유체 챔버(56)로 유출되므로, 제어 챔버(20) 내 압력이 떨어지고 밸브 니들이 밸브 피스톤(22)과 함께 도 1에서 아래로 이동하여 개방될 수 있다. 연료 분사가 시작된다. 폐쇄하기 위해서는 코일(30)의 통전이 종료된다. 단부 영역(44)이 다시 밸브 스프링을 통해 밀봉 섹션(46)에 가압되어, 서보 밸브(10)가 폐쇄되고, 즉 제어 챔버(20)로부터의 유체의 유출이 종료된다. 또한 유체가 인렛 스로틀(52)을 통해 제어 챔버(20) 안으로 흐르기 때문에, 밸브 피스톤(22) 및 이것과 함께 밸브 니들이 도 1에서 아래로 폐쇄 방향으로 가압된다. 연료 분사가 종료된다.

아마추어 핀(40)이 힘 감지 변환기(26)에 대해 인가하는 힘의 흐름이 평가됨으로써, 연료 분사 밸브(11)의 폐쇄 시점이 결정될 수 있다. 그와 같은 힘 또는 힘 변경에 의해, 힘 감지 변환기에서 전압이 형성되거나 또는 전류 펄스가 발생되거나 또는 센서의 패시브 파라미터, 예컨대 저항 또는 커패시턴스의 변경이 이루어져, 센서 신호가 발생된다. 이 센서 신호는, 하기에서 도 4와 도 5에서 설명하는 것처럼, 전기 회로에 의해 검출될 수 있다.

힘 감지 변환기(26)는 센서로서 형성될 수도 있으며, 이것은 대안으로서 또는 보충적으로 유체(54)의 힘 및/또는 압력 및/또는 지지판(14) 또는 연료 분사 밸브(11)의 하우징의 고체 음파를 검출하므로, 이런 점으로부터 서보 밸브(10)의 개방 시점 및/또는 폐쇄 시점이 결정될 수도 있다. 그 때문에 힘 감지 변환기(26)는 하기에서 일괄적으로 센서(26)라고 칭한다.

도 2에는 밸브 챔버(50) 내 압력(160)과, 제어 챔버(20) 내 압력(60)과, 밸브 피스톤(22)의 행정(62) 또는 이것과 연결되어 있는 밸브 니들 사이의 관계가 시간에 대하여 도시되어 있다. 도 2의 상측 그래프에서 세로축에 제어 챔버(20) 내 압력(60) 및 밸브 챔버(50) 내 압력(160)이 표시되어 있으며 또한 하측 그래프에서 세로축에 밸브 피스톤(22)의 행정(62)이 표시되어 있다. 이 경우, 압력(60)은 실선으로, 압력(160)은 파선으로 도시되어 있다. 여기에서 0의 행정(62)은 폐쇄되어 있는 분사 밸브를 의미한다. 양 그래프는 가로축에서 서로 같은 시간 스케일(t)을 갖는다.

한 시점(ta)에서 밸브 피스톤(22)의 개방 운동의 초기에서 뿐 아니라 한 시점(tb)에서 폐쇄 운동의 종료에서도 압력(60)의 흐름의 분명한 가시적 변화를 알 수 있다. 시점(ta)에서 개방 직전에 돌발적인 압력 강하가 발생하고, 폐쇄시 시점(tb)에서 돌발적인 압력 상승이 발생한다. 서보 밸브(10)가 닫힐 때 제어 챔버(20) 내 압력(60)과 동일한 밸브 챔버(50) 내 압력(160)이 아마추어 핀(40)에 의해 힘 감지 변환기(26)에 작용하고, 따라서 센서 신호로 변환될 수 있으므로, 압력(160)의 변화들이 센서 신호에 반영되므로 예컨대 폐쇄 시점의 결정을 위해 평가될 수 있다.

도 3에는 연료 분사 밸브(11)의 하우징(64) 내 센서 장치(70)와 작동기(80)를 연결하기 위한 단순화한 개략적인 실시예가 도시되어 있다. 이와 같은 작동기(80)는 도 1을 위해 설명한 코일(30)을 포함할 수 있지만, 다른 소자 또는 그외 소자들도 포함할 수 있다. 특히, 작동기(80)는 솔레노이드 밸브 또는 압전 밸브 또는 자기식 변형 밸브의 일부가 될 수 있다. 그러므로 전술한 방법들은 다른 유형의 작동기에도 적용될 수 있다. 작동기(80)의 단자들(HS 및 LS)은 절연되어 연료 분사 밸브(11)의 하우징(64)으로부터 인출되어 있다. 센서 장치(70)의 단자(70a)는 작동기(80)의 단자(HS)와 전기 전도되도록 연결되어 있으며, 센서(26)의 그외 단자(70b)는 하우징(64)의 전기 전도 섹션(66)과 전기 전도되도록 저저항에 의해 연결되어 있다. 하우징(64)은 다시, 이 경우 연료 분사 밸브(11)를 포함하는 자동차의 접지 전위인 기준 전위(88)와 전기 전도되도록 연결되어 있다. 이는 예컨대 엔진 블록에 체결되어 있는 연료 분사 밸브(11)의 기계적 고정에 의해 이루어진다. 그러나 이는 도면에 도시되어 있지 않다.

센서(26)는 도 2에 상응하여 서보 밸브(10)의 밸브 챔버(50) 내 압력(160)을 측정한다. 작동기의 단자(HS 또는 LS)에서 전위를 검출함으로써, 작동기(80)의 단자(HS 또는 LS)에 의해 센서(26)의 신호가 측정될 수 있다. 하우징(64) 내에 센서(26)를 배치함으로써 신호 측정이 특히 안정적이고, 간섭을 일으키는 전자기적 분리에 대해서는 둔감하다.

도 4에는 연료 분사 밸브(11) 및 이 연료 분사 밸브(11)를 제어하기 위한 전기 회로(100)를 포함하는 개략적인 회로도가 도시되어 있다. 센서 장치(70)는 센서(26) 및 이 센서(26)와 직렬 연결되어 있는 멀티플라이어(90)를 포함한다. 센서 장치(70)의 단자(70a)는 작동기(80)의 단자(HS)와 전기 전도되도록 연결되어 있다. 대안으로서 센서 장치(70)의 단자(70a)는 작동기(80)의 단자(LS)와 연결될 수도 있다. 센서 장치(70)의 다른 단자(70b)는 기준 전위(88)와 전기 전도 연결되어 있다. 작동기(80)의 양 단자들(HS 및 LS)은 기준 전위(88)에 접속되어 있지 않지만, 단자(HS 또는 LS)가 적어도 일시적으로 기준 전위(88)와 연결되는 작동 상태들도 생각해 볼 수 있다. 물론, 이 기준 전위가 차량 접지와 반드시 연결될 필요는 없고 오히려 다른 전위 레벨에 관한 것일 수 있다.

2개의 제어 라인들(76과 78)은 작동기(80)의 단자들(HS 및 LS)을 전기 회로(100)와 연결한다. 이러한 전기 회로(100)는 한편으로 작동기(80)의 제어에 이용되고 상술하지 않은 구동 회로를 포함한다. 또한, 전기 회로(100)는 센서(26)의 신호를 결정하는 데 이용되며, 이를 위해 상술하지 않은 평가 회로가 전기 회로(100) 안에 포함되어 있다. 상술하지 않은 소스, 특히 직류 전압원이 작동기(80)의 제어에 이용된다. 전기 회로(100) 및 이에 따라서 상기 소스 역시 전위 또는 공급 전압(U_v)을 제공받는다.

물론, 그외 저항이 단자(70a)와 센서(26) 사이에 위치할 수 있다. 마찬가지로 작동기(80)의 단자(HS 또는 LS)와 단자(70a) 사이 또는 단자(70b)와 기준 전위(88) 사이에 그외 소자들, 예컨대 저항들, 코일들 또는 커패시턴스들이 위치한다.

제1 단계에서, 작동기는 전기 회로(100)에 의해 전술한 소스에 접속되어 있고, 즉 저저항에 의해 상기 소스에 연결되어 있다. 그러므로 제1 단계에서 작동기(80)가 통전되고, 예컨대 도 1의 서보 밸브(10)를 작동 위치로 가져갈 수 있다.

제2 단계에서 작동기(80)는 전기 회로(100)에 의해 제어 소스로부터 분리된다. 작동기(80) 내 전류가 이상적으로는 0이 되므로 예컨대 도 1의 서보 밸브(10)가 정지 위치로 넘어갈 수 있다.

센서(26)의 신호를 평가하기 위해, 제3 단계에서 측정 상태가 만들어진다. 이 제3 단계는, 예컨대 잔여 에너지가 작동기(80) 안에 있는 경우, 도입될 수 있다. 센서 장치(70)를 통해 또는 센서(26)를 통해 발생된 전압 신호 또는 전류 신호를 결정하기 위해, 전기 회로(100)는 기준 전위(88)에 대해 제어 라인(76)의 전위(U₇₆)를 검출한다. 센서 장치(70)의 단자(70a)가 작동기(80)의 단자(LS)에 연결되어 있으면, 센서 장치(70)를 통해 또는 센서(26)를 통해 발생된 전압 신호 또는 전류 신호를 결정하기 위해, 전기 회로(100)는 기준 전위(88)에 대해 제어 라인(78)의 전위(U₇₈)를 결정한다.

수직 라인들(82와 84) 사이에 있는 영역은 특히 제어 라인들(76과 78)을 포함하는 케이블 하네스를 나타낸다. 수직 라인들(82와 84) 사이의 연결부(98)는 하우징(64) 및 그외 소자들에 의한, 도 3에서 센서 장치(70)의 단자(70b)와 기준 전위(88) 사이의 연결을 나타낸다.

도 4에서 라인(84) 옆 우측에 전기 회로(100)가 배치되어 있다. 이 전기 회로(100)는 기준 전위(88)와 연결되어 있으며, 도시되어 있지 않은 에너지 공급 장치를 통해 전위(U_v)를 공급받는다.

또한, 전기 회로(100)는 전위(U₇₆ 또는 U₇₈)에 따라 결정되는 신호(92)를 발생하고, 전위(U₇₆ 또는 U₇₈)는 센서(26)의 신호에 의해 영향을 받는다.

센서(26)와 직렬 접속되어 있는 멀티플라이어(90) 때문에, 제1 단계에서 전기 회로(100)에 의해 작동기(80)를 제어할 때 센서 장치(70)보다 작동기(80)에 더 많은 전류가 제공된다. 이를 위해 멀티플라이어(90) 또는 전체 센서 장치(70)의 옴 저항이 작동기(80)의 옴 저항보다 더 크다. 특히 멀티플라이어(90)의 옴 저항은 작동기(80)의 옴 저항보다 훨씬 더 크며, 특히 5배수 이상 더 크고, 특히 10배수 이상 더 크다.

전기 회로(100)는, 센서 장치(70)의 단자(70a)와 접속되어 있는 상기 한 단자(HS 또는 LS)와 기준 전위(88) 사이에서 도 4에 도시되어 있지 않은 커패시터(C₁₀₀)를 포함한다. 제3 단계에서 전위(U₇₆) 또는 전위(U₇₈)로부터 센서 장치(70)의 센서(26)의 신호가 결정된다.

센서(26)는 특히 용량성 센서이고 실질적으로 커패시터를 나타낸다. 센서(26)의 커패시턴스는 도면 부호(C₂₆)로 표시되어 있다. 센서(26)의 커패시턴스(C₂₆)는 전기 회로(100)의 커패시터의 커패시턴스(C₁₀₀)보다 더 크다.

전기 회로(100)는 전위(U₇₆ 또는 U₇₈)에 따라 또는 전위(U₇₆ 또는 U₇₈)의 흐름에 따라 센서(26)의 단락을 결정할 수 있다. 특히 센서(26)의 결정된 단락에 따라서 전기 회로(100)는 오류 신호(94)를 발생시킨다.

도 5에는 연료 분사 밸브(11) 및 이 연료 분사 밸브(11)를 제어하기 위한 전기 회로(100)를 포함하는 개략적인 회로도가 도시되어 있다. 도 5는 실질적으로 도 4에 상응하고, 단지 센서(26) 및 멀티플라이어(90)의 위치가 센서 장치(70) 안에서 바뀌어 있다. 또한, 센서 장치(70)의 단자(70a)가 작동기(80)의 단자(LS)에도 접속될 수 있다.

도 6에는 작동기(80)와 센서 장치(70)의 각 결선과 무관하게 제1 단계에서 연료 분사 밸브(11)의 센서 장치(70)의 개략적인 회로도가 도시되어 있다. 전위(U_A)는 멀티플라이어(90)와 센서(26)로 이루어지는 직렬 회로에서 강하한다. 전위(U_B)는 센서(26)에서 강하한다. 제1 단계에서 작동기(80)가 제어된다. 멀티플라이어(90)의 옴 저항과 센서(26)의 커패시턴스(C₂₆)는 전달 함수(U_B/U_A)와 관련하여 1차의 제1 저역 통과 필터를 형성한다. 제1 저역 통과 필터의 제1 시상수(T₁)는 멀티플라이어(90)의 옴 저항과 센서(26)의 커패시턴스(C₂₆)의 적으로부터 도출된다. 이러한 멀티플라이어(90)를 통해 제1 단계에서 센서(26)를 통한 전류는 제한된다.

도 7에는 제3 단계에서 연료 분사 밸브(11)와 전기 회로(100)의 그외 개략적인 회로도가 도시되어 있다. 제3 단계에서 작동기(80)는 실질적으로 기준 전위(88)로부터 그리고/또는 제어 소스로부터 분리된다. 제3 단계에서 센서(26)의 신호는 전위(U₇₆ 또는 U₇₈)에 의해 검출된다. 도면에서 라인(86) 우측에 제3 단계의 전기 회로(100)의 등가 회로도가 있다. 수직 라인(86) 좌측에 제3 단계의 연료 분사 밸브(11)의 등가 회로도가 있다.

센서(26)의 커패시턴스(C₂₆)는 제1 단계에서 상기 소스에 의해 충전되어 제3 단계에서는 전압원이 된다. 그러므로 센서(26)는 전위(U_C) 또는 이 전위(U_C)의 흐름을 발생하고, 이 전위는 전기 회로(100)에 의해 검출된다. 멀티플라이어(90)의 옴 저항과 전기 회로(100)의 커패시터의 커패시턴스(C₁₀₀)는 1차의 제2 저역 통과 필터를 형성한다. 멀티플라이어(90)와 전기 회로(100)의 커패시터로 이루어지는 직렬 회로에서 전위(U_c)가 강하한다. 커패시턴스(C₁₀₀)에서 전위(U_D)가 강하한다. 제2 저역 통과 필터는 전달 함수(U_D/U_C)에 관한 것이다. 제2 저역 통과 필터의 제2 시상수(T₂)가 멀티플라이어(90)의 옴 저항과 전기 회로(100)의 커패시턴스(C₁₀₀)로부터 도출된다. 제2 저역 통과 필터의 제2 시상수(T₂)는 실질적으로 제1 저역 통과 필터의 제1 시상수(T₁)와 같거나 더 작다. 특히 커패시턴스(C₂₆)는 전기 회로(100)의 커패시터의 커패시턴스(C₁₀₀)보다 더 크다.

센서(26)를 압전 센서로 형성하는 경우, 센서(26)가 충전되었는지 또는 충전되지 않았는지 여부가 중요하지 않다. 압전 센서가 충전되지 않았다 하더라도, 이것은 기계적 응력 발생 시에 충전 변위에 의해 전압을 발생한다.

Claims

작동기(80)와 센서 장치(70)를 포함하는 연료 분사 밸브(11)로서, 센서 장치(70)의 제1 단자(70a)는 작동기(80)의 한 단자(HS; LS)와 연결되어 있으며, 센서 장치(70)의 그외 단자(70b)는 기준 전위(88)와 연결되어 있는, 연료 분사 밸브에 있어서,
센서 장치(70)는 센서(26) 및 센서(26)에 직렬 접속되어 있는 멀티플라이어(90)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 연료 분사 밸브(11).
제1항에 있어서, 멀티플라이어(90)의 옴 저항은 작동기(80)의 옴 저항보다 훨씬 더 크며, 특히 5배수 이상 더 크고, 특히 10배수 이상 더 큰 것을 특징으로 하는, 연료 분사 밸브(11).
제1항 내지 제2항에 있어서, 센서 장치(70)의 그외 단자(70b)는 연료 분사 밸브(11)의 하우징(64)의 하나 이상의 전기 전도 섹션(66)과 전기 전도되도록 연결되어 있는 것을 특징으로 하는, 연료 분사 밸브(11).
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 연료 분사 밸브(11)의 작동을 위한 전기 회로(100)이며, 제1 단계에서 작동기(80)가 전기 회로(100)의 소스에 의해 제어될 수 있는 전기 회로에 있어서,
전기 회로(100)는 센서 장치(70)가 접속되어 있는 작동기(80)의 한 단자(HS; LS)와 기준 전위(88) 사이에 커패시터를 포함하며, 제3 단계에서 신호(92)는 전기 회로(100)의 커패시터에서 전위(U₇₆; U₇₈)에 따라서 결정될 수 있는 것을 특징으로 하는, 전기 회로(100).
제4항에 있어서, 제3 단계에서 작동기(80)는 제어되지 않는 것을 특징으로 하는, 전기 회로(100).
제4항 또는 제5항에 있어서, 센서(26)의 커패시턴스(C₂₆)가 전기 회로(100)의 커패시터의 커패시턴스(C₁₀₀)보다 더 큰 것을 특징으로 하는, 전기 회로(100).
제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 제3 단계 전 그리고 제1 단계 후 제2 단계에서 작동기(80)는 기준 전위(88)로부터 그리고/또는 제어 소스로부터 실질적으로 분리되는 것을 특징으로 하는, 전기 회로(100).
제4항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 전위(U₇₆; U₇₈) 또는 전위(U₇₆; U₇₈)의 흐름에 따라서 센서(26)의 오류가 전기 회로(100)에 의해 결정될 수 있으며, 결정된 오류에 따라서 오류 신호(94)가 전기 회로(100)에 의해 발생될 수 있는 것을 특징으로 하는, 전기 회로(100).
제8항에 있어서, 오류는 센서(26)의 단락인 것을 특징으로 하는, 전기 회로(100).
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 연료 분사 밸브(11)의 작동 방법이며, 제1 단계에서 작동기(80)는 전기 회로(100)의 소스에 의해 제어되는 연료 분사 밸브의 작동 방법에 있어서,
전기 회로(100)는 센서 장치(70)가 접속되어 있는 작동기(80)의 한 단자(HS; LS)와 기준 전위(88) 사이에 커패시터를 포함하며, 제3 단계에서 신호(92)가 전기 회로(100)의 커패시터에서 전위(U₇₆; U₇₈)에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는, 연료 분사 밸브의 작동 방법.
제10항에 있어서, 멀티플라이어(90)의 옴 저항은 작동기(80)의 옴 저항보다 훨씬 더 크며, 특히 5배수 이상 더 크고, 특히 10배수 이상 더 크며, 제1 단계에서 센서 장치(26)보다 작동기(80)에 훨씬 더 많은 전류가 제공되는 것을 특징으로 하는, 연료 분사 밸브의 작동 방법.
제10항 또는 제11항에 있어서, 센서(26)의 커패시턴스(C₂₆)가 전기 회로(100)의 커패시터의 커패시턴스(C₁₀₀)보다 더 큰 것을 특징으로 하는, 연료 분사 밸브의 작동 방법.
제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 제3 단계 전 그리고 제1 단계 후 제2 단계에서 작동기(80)는 기준 전위(88)로부터 그리고/또는 제어 소스로부터 실질적으로 분리되는 것을 특징으로 하는, 연료 분사 밸브의 작동 방법.
제10항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 전위(U₇₆; U₇₈) 또는 전위(U₇₆; U₇₈)의 흐름에 따라서 센서(26)의 오류가 전기 회로(100)에 의해 결정되며, 결정된 오류에 따라서 오류 신호(94)가 전기 회로(100)에 의해 발생되는 것을 특징으로 하는, 연료 분사 밸브의 작동 방법.
제14항에 있어서, 오류가 센서(26)의 단락인 것을 특징으로 하는, 연료 분사 밸브의 작동 방법.