WO2000014395A1 - Elektromagnetisches einspritzventil - Google Patents

Elektromagnetisches einspritzventil Download PDF

Info

Publication number
WO2000014395A1
WO2000014395A1 PCT/DE1999/002699 DE9902699W WO0014395A1 WO 2000014395 A1 WO2000014395 A1 WO 2000014395A1 DE 9902699 W DE9902699 W DE 9902699W WO 0014395 A1 WO0014395 A1 WO 0014395A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
current
phase
switching means
circuit
injection valve
Prior art date
Application number
PCT/DE1999/002699
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Matthias Philipp
Bernd Herrmann
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
Priority to DE59907542T priority Critical patent/DE59907542D1/de
Priority to US09/530,674 priority patent/US6657846B1/en
Priority to EP99953630A priority patent/EP1044323B1/de
Priority to JP2000569114A priority patent/JP2002524683A/ja
Publication of WO2000014395A1 publication Critical patent/WO2000014395A1/de

Links

Classifications

    • 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
    • F02D41/20—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils
    • F02D2041/202—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils characterised by the control of the circuit
    • F02D2041/2041—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils characterised by the control of the circuit for controlling the current in the free-wheeling phase
    • 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
    • F02D2041/202—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils characterised by the control of the circuit
    • F02D2041/2044—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils characterised by the control of the circuit using pre-magnetisation or post-magnetisation of the 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
    • F02D41/20—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils
    • F02D2041/2068—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils characterised by the circuit design or special circuit elements
    • F02D2041/2079—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils characterised by the circuit design or special circuit elements the circuit having several coils acting on the same anchor

Definitions

  • the invention relates to an electromagnetic injection valve with a double coil, in which a first and a second magnetic coil with the same parameters are arranged on the same magnetic circuit, one end of which is connected together to a supply voltage and the other ends of which are individually connected to a first and second switching means of an electronic control circuit. wherein a hold circuit that can be controlled by the control circuit is connected in parallel to the first magnet coil.
  • Such an electromagnetic injection valve is known from DE-OS 2 306 007.
  • two or more magnetic coils on the same magnetic circuit and a functional electronic control device adapted to this arrangement serve to open and close the shut-off element of the injection valve by a first excitation of an electromagnetic opening the shut-off element from its closed state
  • the current rise and therefore also the force increase in the armature is essentially determined by the inductance and the resistance of the valve coil and the supply voltage Ubatt of the coil.
  • the inductance results from the number of turns of the coil and the design of the magnetic circuit.
  • the supply voltage is limited to 12 volts.
  • both switching means being closed when the hold circuit is inactive and the current flowing through the two solenoid coils increasing relatively slowly
  • a second phase which is an opening phase of the valve
  • the current through the second solenoid is quickly switched off by opening the second switching means, while the first switching means is closed and the holding circuit remains inactive
  • a hold phase the hold circuit is activated and thus the current through the first magnet coil is reduced to a holding current
  • a fourth phase which is a closing phase, at least the holding circuit is deactivated to close the valve and the first switching means is opened.
  • the actual switching on of the valve i.e. the opening of the valve in the second phase is converted into a shutdown in one of the two coils.
  • the rapid drop in current is now determined by the dimensioning of the extinguishing voltage. Rapid rise times of the force can thus be achieved without increasing the supply voltage.
  • the injection valve can be controlled with a conventional switching output stage or with a current-controlled switching output stage. By reversing the differential current when switching off, it is also possible to shorten the closing process.
  • a major advantage of the invention is thus the simplification and cost-effectiveness of the final stage.
  • the booster capacitor and the DC-DC converter can be omitted in the control unit. This also makes it easier to integrate the output stage in the control unit.
  • Figure 1 shows schematically and in the form of a
  • FIGS. 2A to 2E show waveforms of in the circuit of FIG.
  • Figure 1 occurring signals as a function of time to explain the operation of the circuit shown in Figure 1.
  • 1 is an equivalent circuit diagram of an electromagnetic injection valve with a double coil.
  • the magnetic circuit of the injection valve 1 consists of two magnet coils SP1 and SP2 wound in opposite directions.
  • Both solenoids SP1, SP2 have the same parameters, ie number of turns, inductance L and winding resistance R cu , and their force effect is canceled out due to the opposite winding direction at the same current ISP1, ISP2.
  • a first switching means S1 which is symbolically represented as a simple controllable switch, is shown in
  • Row to the first solenoid coil SP1 is assigned to a current-controlled switching output stage 2 and is opened and closed by a control signal Al / 2 thereof.
  • a current measuring element which in FIG. 1 is in series with the first
  • Switching means S1 is resistance R sens , the voltage dropping across this resistance R sens being proportional to the current ISP1 of the circuit flowing through it first magnet coil SPl.
  • a first extinguishing means for example in the form of a Zener diode ZD1 with the Zener voltage U ZD1 , is connected in parallel with the first switching means S1 and the current measuring element R sens .
  • the first extinguishing agent ZD1 is used for quickly switching off the current ISP1 through the first magnet coil SP1, as will be explained in more detail below. Furthermore, a holding circuit formed by a control signal l / l openable and closable by the current-controlled switching output stage 2 and a diode and a diode is connected in parallel to the first solenoid SPl, which serves to hold the open state of the injection valve when the first switching means S1 is open, as explained in more detail below.
  • a second switching means S2 which can be opened and closed by a control signal A2 and to which a second extinguishing means in the form of a Zener diode ZD2 is connected in parallel.
  • Switching means S2 is actuated by an uncontrolled simple switching output stage 3.
  • the Zener diode ZD2 which is located in parallel with the second switching means S2 and serves as a second extinguishing means, is used for quickly switching off the current ISP2 through the second magnet coil SP2, as will be explained below.
  • FIG. 2A-2E show the time sequences of the control signal A2 for the second switching means (FIG. 2A), the control signal Al / 2 for the first switching means S1 (FIG. 2ß), the control signal Al / 1 for the holding circuit (FIG.
  • phase 1 phase 2C
  • phase 2D phase 3
  • U ZD2 of the Zener diode ZD2 this current gradient is significantly higher than when switching on.
  • the current ISP1 through the solenoid coil SPl remains switched on at the pull-in current level I 0 -ON. Alternatively, this can also be carried out by current regulation (cf. FIG. 2E).
  • the residual current Id (FIG. 2D) is lowered to the holding current level at the solenoid coil SP1 in the holding phase with the current-controlled switching output stage 2, which contains the current regulator 4, and regulated by the current control between Id-Hmax and Id-Hmin. Switching off Sl with the
  • Control signal Al / 2 takes place with current quenching by the first Zener diode ZDl. It also applies here that a correspondingly high Zener voltage U ZD1 the deletion and thus the Shutdown of the current ISP1 accelerated.
  • the holding circuit ie the switching means S1 / 1
  • S1 is opened and closed intermittently (FIG. 2ß).
  • the holding current ISP1-H is regulated in phase 3 between ISPl-Hmax and ISPl-Hmin.
  • FIG. 2 also shows in phases 2, 3 and 4 the high negative achievable with the measures according to the invention
  • the actual switching-on process of the electromagnetic injection valve i.e. its opening in phase 2 converted into a shutdown in one of the two solenoids.
  • the rapid drop in current is determined by the dimensioning of the extinguishing voltage. Fast rise times of the force are without it
  • the control of the electromagnetic injection valve is with conventional switching output stage or, as in the above preferred embodiment, can be realized with a current-controlled switching output stage. By reversing the differential current Id when switching off in phase 4, it is also possible to shorten the closing process.
  • a major advantage of the invention is thus the simplification of the final stage.
  • the booster capacitor and the DC-DC converter in the control unit are omitted. This makes it easier to integrate the output stage in the control unit.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Magnetically Actuated Valves (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)

Abstract

Ein elektromagnetisches Einspritzventil (1) weist zwei gegenläufig gewickelte Magnetspulen (SP1, SP2) mit gleichen Kenngrößen auf dem selben Magnetkreis auf, so daß sich die Kraftwirkungen der Magnetspulen (SP1, SP2) bei gleichem Erregerstrom aufheben. Durch die Doppelspule (SP1, SP2) mit aufhebender Wirkung wird der eigentliche Einschaltvorgang des Ventils (1), d.h. das Öffnen desselben in einen Abschaltvorgang in einer der beiden Spulen umgewandelt. Der schnelle Stromabfall wird jetzt durch die Dimensionierung der Löschspannung (UZD2) bestimmt. Damit lassen sich schnelle Anstiegszeiten der Kraft ohne Spannungshochsetzung der Versorgungsspannung (Ubatt) realisieren. Die Ansteuerung des Ventils ist mit herkömmlicher Schaltendstufe oder auch mit einer stromgeregelten Schaltendstufe realisierbar. Durch die Umkehrung des Differenzstroms (Id) beim Ausschalten ist es außerdem möglich, den Schließvorgang zu verkürzen.

Description

Elektromagnetisches Einspritzventil
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein elektromagnetisches Einspritzventil mit Doppelspule, bei dem eine erste und zweite Magnetspule mit gleichen Kenngrößen auf dem selben Magnetkreis angeordnet sind, deren eine Enden gemeinsam mit einer Speisespannung und deren andere Enden einzeln mit einem ersten und zweiten Schaltmittel einer elektronischen Ansteuerschaltung verbunden sind, wobei eine von der Ansteuerschaltung ansteuerbare Halteschaltung parallel zur ersten Magnetspule geschaltet ist.
Ein derartiges elektromagnetisches Einspritzventil ist aus der DE-OS 2 306 007 bekannt. Bei dem bekannten elektromagnetischen Einspritzventil dienen zwei oder mehr Magnetspulen auf dem selben Magnetkreis und eine funktioneil an diese Anordnung angepaßte elektronische Ansteuervorrichtung dazu, das Absperrorgan des Einspritzventils zu öffnen und zu schließen, indem durch eine erste Erregung eine das Absperrorgan aus seinem geschlossenen Zustand öffnende elektromagnetische
Anziehungskraft, durch eine zweite Erregung eine das Absperrorgan, nachdem es einmal geöffnet wurde, in seinem geöffneten Zustand haltende elektromagnetische Anziehungskraf , und schließlich durch eine dritte Erregung ein entgegengesetzter magnetischer Fluß erzeugt wird, um den induzierten magnetischen Fluß zu löschen, damit das Absperrorgan aus seinem geöffneten Zustand geschlossen wird.
Allgemein ist bei einem elektromagnetischen Einspritzventil der Stromanstieg und damit auch der Kraftanstieg im Anker im wesentlichen durch die Induktivität und den Widerstand der Ventilspule und die VersorgungsSpannung Ubatt der Spule bestimmt. Die Induktivität ergibt sich durch die Windungszahl der Spule und die Bauform des Magnetkreises. Im Kraftfahrzeug ist die Versorgungsspannung auf 12 Volt begrenzt. Heutige Anforderungen an die Einschaltzeit eines im Kraftfahrzeug eingesetzten elektromagnetischen
Einspritzventils führten bei einfacher Ventilspule zu sehr hohen Strömen, die mit bisherigen Schalttransistoren und den vorhandenen Leitungswiderständen nicht realisiert werden können.
Bis heute wird der notwendige schnelle Strom- und Kraftanstieg im Einspritzventil beim Einschalten mit höherer Spannung aus einem Boosterkondensator, der mit einem Gleichspannungs-Gleichspannungs-Umrichter oder durch Recharge aufgeladen wird, erzielt. Der Gleichspannungs-
Gleichspannungs-Umrichter ist bei Magnetkreisen mit hohen Wirbelstromverlusten notwendig, da hier ein Recharge mit der Induktivität des Ventils einen zu schlechten Wirkungsgrad hat . Außerdem würde der Recharge mit dem Ventil zu zu langen Ladezeiten des Boosterkondensators führen. Der Rechargestrom führt zu einer Erregung im Magnetkreis, der die Sicherheit gegen Leckage und ungewolltes Öffnen des Ventils verringert. Aufgaben und Vorteile der Erfindung
Somit ist es Aufgabe dieser Erfindung, ein zuverlässig arbeitendes elektromagnetisch betätigtes Einspritzventil mit möglichst kurzen Ein- und Ausschaltzeiten und geringem Schaltungsaufwand zu erreichen.
Die obige Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen elektromagnetischen Einspritzventil dadurch gelöst, daß die beiden Magnetspulen gegenläufig gewickelt sind, so daß sich ihre Kraftwirkungen bei gleichem Erregungsstrom aufheben, und daß die Ansteuerschaltung die Schaltmittel während eines kompletten Öffnungs-Halte-Schließzyklus des Ventiles so ansteuert, daß
in einer ersten Phase ein anfänglicher Ladevorgang bei geschlossenem Ventil stattfindet, wobei beide Schaltmittel bei inaktiver Halteschaltung geschlossen sind und ein relativ langsamer Anstieg des durch die beiden Magnetspulen fließenden Stroms stattfindet,
in einer zweiten Phase, die eine Öffnungsphase des Ventils ist, der Strom durch die zweite Magnetspule durch Öffnung des zweiten Schaltmittels schnell abgeschaltet wird, während das erste Schaltmittel geschlossen und die Halteschaltung inaktiv bleibt,
während einer dritten Phase, einer Haltephase, die Halteschaltung aktiviert und damit der Strom durch die erste Magnetspule auf eine Haltestromstärke abgesenkt wird, und in einer vierten Phase, die eine Schließphase ist, zum Schließen des Ventils wenigstens die Halteschaltung inaktiviert und das erste Schaltmittel geöffnet wird.
Durch die Doppelspule mit aufhebender Wirkung wird der eigentliche Einschaltvorgang des Ventils, d.h. das Öffnen des Ventils in der zweiten Phase in einen Abschaltvorgang in einer der beiden Spulen umgewandelt. Der schnelle Stromabfall wird jetzt durch die Dimensionierung der Löschspannung bestimmt. Schnelle Anstiegszeiten der Kraft sind damit ohne eine Erhöhung der VersorgungsSpannung realisierbar. Die Ansteuerung des Einspritzventils ist mit herkömmlicher Schaltendstufe oder durch eine stromgeregelte Schaltendstufe realisierbar. Durch die Umkehrung des Differenzstroms beim Ausschalten ist es außerdem möglich, den Schließvorgang zu verkürzen. Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung liegt somit in der Vereinfachung und Verbilligung der Endstufe. Der Boosterkondensator und der Gleichspannungs-Gleichspannungs-Umrichter können im Steuergerät entfallen. Dadurch ist die Endstufe auch einfacher im Steuergerät integrierbar.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden in den abhängigen Ansprüchen sowie in der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen elektromagnetischen Einspritzventils mit Doppelspule deutlich, wenn diese Beschreibung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung gelesen wird.
Zeichnung
Figur 1 zeigt schematisch und in Form eines
Blockschaltbilds eine bevorzugte Schaltung eines elektromagnetischen Einspritzventils mit Doppelspule in Verbindung mit Endstufen der Ansteuerschaltung; und
Figur 2A bis 2E zeigt Signalverläufe von in der Schaltung von
Figur 1 auftretenden Signalen in Abhängigkeit von der Zeit, zur Erläuterung der Funktionsweise der in Figur 1 dargestellten Schaltung.
Ausführungsbeispiel
In der in Figur 1 dargestellten Schaltung ist mit 1 ein Ersatzschaltbild eines elektromagnetischen Einspritzventils mit Doppelspule dargestellt. Darin besteht der Magnetkreis des Einspritzventils 1 aus zwei gegenläufig gewickelten Magnetspulen SPl und SP2. Beide Magnetspulen SPl, SP2 haben die selben Kenngrößen, d.h. Windungszahl, Induktivität L und Wicklungswiderstand Rcu, und ihre Kraftwirkung hebt sich aufgrund der gegenläufigen Wicklungsrichtung bei gleichem Strom ISP1, ISP2 auf. Beide Magnetspulen SPl und SP2 sind mit ihrem einen Ende gemeinsam an eine Versorgungsspannung z.B. im Kraftfahrzeug Ubatt = 12 Volt gelegt. Ein erstes Schaltmittel Sl, das symbolisch als einfacher steuerbarer Schalter dargestellt ist, liegt in
Reihe zur ersten Magnetspule SPl, ist einer stromgeregelten Schaltendstufe 2 zugeordnet und wird von einem Ansteuersignal Al/2 derselben geöffnet und geschlossen. Im Stromkreis der ersten Magnetspule SPl liegt ferner ein Strommessglied, das in Figur 1 ein in Reihe zum ersten
Schaltmittel Sl liegender Widerstand Rsens ist, wobei die an diesem Widerstand Rsens abfallende Spannung proportinal zu dem durch ihn fließenden Strom ISP1 des Stromkreises der ersten Magnetspule SPl ist.
Parallel zum ersten Schaltmittel Sl und zum Strommessglied Rsens ist ein erstes Löschmittel, z.B. in Form einer Zenerdiode ZD1 mit der Zenerspannung UZD1, geschaltet.
Alternativ kann eine RC-Löschung vorgesehen sein. Das erste Löschmittel ZD1 dient zum schnellen Abschalten des Stroms ISP1 durch die erste Magnetspule SPl, wie nachstehend noch näher erläutert wird. Ferner liegt eine aus einem durch ein Ansteuersignal l/l von der stromgeregelten Schaltendstufe 2 offen- und schließbares Schaltmittel S/1 und einer Diode gebildete Halteschaltung parallel zur ersten Magnetspule SPl, die zum Halten des geöffneten Zustands des Einspritzventils bei geöffnetem ersten Schaltmittel Sl dient, wie nachstehend näher erläutert wird.
Außerdem liegt in Reihe zur zweiten Magnetspule SP2 ein zweites durch ein Ansteuersignal A2 offen- und schließbares Schaltmittel S2 , dem ein zweites Löschmittel in Form einer Zenerdiode ZD2 parallel geschaltet ist. Das zweite
Schaltmittel S2 wird von einer ungeregelten einfachen Schaltendstufe 3 betätigt. Die parallel zum zweiten Schaltmittel S2 liegende, als zweites Löschmittel dienende, Zenerdiode ZD2 dient zum schnellen Abschalten des Stroms ISP2 durch die zweite Magnetspule SP2 , wie nachstehend erläutert wird.
Alternativ zu der in Figur 1 gezeigten bevorzugten Schaltungsausführung ist es auch möglich in anderen Ausführungen mit zwei einfachen Schaltendstufen ohne Stromregelung das Doppelspuleneinspritzventil 1 zu betreiben. Die nachstehend beschriebene Stromabsenkung der Haltephase ist dann allerdings nicht möglich. Nachstehend werden Funktion und Wirkungsweise der beschriebenen und in Figur 1 dargestellten erfindungsgemäßen Schaltung des elektromagnetischen Doppelspuleneinspritzventils anhand des in Figur 2 dargestellten Signal -Zeitdiagramms beschrieben. In Figur 2A-2E sind die zeitlichen Abläufe jeweils des Ansteuersignais A2 für das zweite Schaltmittel (Figur 2A) , des Ansteuersignais Al/2 für das erste Schaltmittel Sl (Figur 2ß) , des Ansteuersignais Al/1 für die Halteschaltung (Figur 2C) , des Differenzstroms Id = ISP1 - ISP2 der Ströme durch die erste und zweite Magnetspule SPl und SP2 (Figur 2D) sowie der Einzelströme ISP1, ISP2 durch die erste und zweite Magnetspule SPl und SP2 über einen gesamten in vier Phasen, Phase 1, Phase 2, Phase 3, Phase 4 unterteilten
Öffnungs-Halte-Schließzyklus von einem Zeitpunkt tO bis zu einem Zeitpunkt t6 dargestellt. Die nachstehende Beschreibung erfolgt in der Reihenfolge der Phase 1 bis zur Phase 4.
Ladevorgang, Phase 1; tO-tl
Bei tO werden oder sind beide Schaltmittel Sl, S2 eingeschaltet; A2 und Al/2 sind EIN (Figur 2A und B) . Der Anstieg der Ströme ISP1, ISP2 erfolgt relativ langsam
(Figur 2E) . Der maximale Strom I0-EIN = Ubatt/Rcu ist bei Ubatt = 12 Volt kleiner als I0-AUS beim Abschalten in Phase 2. Beide Spulen SPl, SP2 , d.h. beide Schaltmittel Sl, S2 müssen daher relativ früh vor dem eigentlichen Öffnen des Ventils 1 eingeschaltet werden. Der Strom in dieser Phase kann durch geeignete Wahl der Schließzeit vor Phase 2 (Öffnungszeit tl) gesteuert werden. Eine alternative Möglichkeit stellt die Stromregelung in beiden Spulen SPl, SP2 dar. Die Steigung des Stromanstiegs zum Zeitpunkt tO gibt die Zeitkonstante Tau = L/Rcu an. Aufgrund der gleichen Kenngrößen und der gegensinnigen Wicklung der beiden Magnetspulen SPl, SP2 ist der Differenzstrom Id = ISP1 - ISP2 = 0 (Figur 2D) .
Öffnen des Ventils, Phase 2; tl-t3 :
Zu Beginn zum Zeitpunkt tl wird der Strom Isp2 durch Öffnen von S2 durch A2 = AUS mit der einfachen Schaltendstufe 3 schnell mit Löschung durch die zweite Zenerdiode ZD2 abgeschaltet (Figur 2A) . Der Stromgradient beim Abschalten zum Zeitpunkt tl wird durch I0-AUS = U2D2/Rcu und Tau = L/Rcu bestimmt . Bei entsprechend hoher Löschspannung UZD2 der Zenerdiode ZD2 ist dieser Stromgradient wesentlich höher als beim Einschalten. Der Strom ISP1 durch die Magnetspule SPl bleibt auf AnzugsStromniveau I0-EIN eingeschaltet. Dies kann alternativ auch durch eine Stromregelung durchgeführt werden (vgl . Figur 2E) . Der Kraftanstieg im Ventil ist proportional dem Quadrat des Differenzstrom Id = ISP1 - ISP2 und daher sehr schnell (kurze Einschaltzeit) .
Haltephase 3 bei geöffnetem Ventil: t3-t5
Der Differenzstrom Id (Figur 2D) wird in der Haltephase mit der stromgeregelten Schaltendstufe 2, die den Stromregler 4 enthält, an der Magnetspule SPl auf das Haltestromniveau abgesenkt und durch die Stromregelung zwischen Id-Hmax und Id-Hmin geregelt. Das Abschalten von Sl mit dem
Ansteuersignal Al/2 erfolgt mit Stromlöschung durch die erste Zenerdiode ZDl. Auch hier gilt, daß eine entsprechend hohe Zenerspannung UZD1 das Löschen und damit den Abschaltvorgang des Stroms ISP1 beschleunigt. Zum Halten des Haltestromniveaus wird die Halteschaltung, d.h. das Schaltmittel Sl/1 durch das Ansteuersignal Al/1 geschlossen (Figur 2C) und Sl intermittierend geöffnet und geschlossen (Figur 2ß) . Der Haltestrom ISP1-H wird in Phase 3 zwischen ISPl-Hmax und ISPl-Hmin geregelt.
Schließen des Ventil; Phase 4, t5-t6:
Zum Schließen des Ventils wird entweder nur der Strom ISP1 durch die Magnetspule SPl abgeschaltet oder, was in Figur 2 nicht dargestellt ist, zur Unterstützung des Schließvorgangs mit noch kürzeren Ausschaltzeiten der Strom ISP1 durch die Spule SPl bei gleichzeitigem kurzen Einschalten des Stroms ISP2 durch die Magnetspule 2 abgeschaltet . Der Differenzstrom Id und damit die Kraftwirkung werden dadurch umgekehrt .
Figur 2 zeigt außerdem in den Phasen 2, 3 und 4 die mit den erfindungsgemäßen Maßnahmen erreichbaren hohen negativen
Stromgradienten, die durch die eingetragenen Zeitkonstanten Tau symbolisiert sind.
Durch die erfindungsgemäß vorgesehene Doppelmagnetspule mit aufhebender Wirkung wird der eigentliche Einschaltvorgang des elektromagnetischen Einspritzventils, d.h. sein Öffnen in der Phase 2 in einen Abschaltvorgang in einer der beiden Magnetspulen umgewandelt. Der schnelle Stromabfall wird durch die Dimensionierung der Löschspannung bestimmt. Schnelle Anstiegszeiten der Kraft sind damit ohne die
Versorgungsspannung hochsetzende Maßnahmen realisierbar. Die Ansteuerung des elektromagnetischen Einspritzventils ist mit herkömmlicher Schaltendstufe bzw., wie im o.b. bevorzugten Ausführungsbeispiel, mit stromgeregelter Schaltendstufe realisierbar. Durch Umkehrung des Differenzstroms Id beim Ausschalten in Phase 4 ist es außerdem möglich den Schließvorgang zu verkürzen.
Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung liegt somit in der Vereinfachung der Endstufe. Der Boosterkondensator und der Gleichspannungs-Gleichspannungsumrichter im Steuergerät entfallen. Dadurch läßt sich die Endstufe einfacher im Steuergerät integrieren.

Claims

Ansprüche
1. Elektromagnetisches Einspritzventil (1) mit
Doppelspule, bei dem eine erste und zweite Magnetspule (SPl, SP2) mit gleichen Kenngrößen auf demselben
Magnetkreis angeordnet sind, deren eine Enden gemeinsam mit einer Speisespannung (Ubatt) und deren andere Enden einzeln mit einem ersten und zweiten Schaltmittel (Sl, S2) einer elektronischen Ansteuerschaltung (2, 3) verbunden sind, wobei eine von der Ansteuerschaltung ansteuerbare Halteschaltung (Sl/1) parallel zur ersten Magnetspule (SPl) geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Magnetspulen (SPl, SP2) gegenläufig gewickelt sind, so daß sich ihre Kraftwirkungen bei gleichem
Erregungsstrom aufheben, und daß die Ansteuerschaltung die Schaltmittel (Sl, S2) während eines kompletten Öffnungs-Halte-Schließzyklus (t0-t6) des Ventiles (1) so ansteuert , daß
in einer ersten Phase (tO-tl) ein anfänglicher Ladevorgang bei geschlossenem Ventil stattfindet, wobei beide Schaltmittel (Sl, S2) bei inaktiver Halteschaltung (Sl/1) geschlossen sind, und ein relativ langsamer Anstieg des durch die beiden
Magnetspulen fließenden Stroms (ISP1, ISP2) stattfindet, in einer zweiten Phase (tl-t3) , die eine Öffnungsphase des Ventils ist, der Strom (ISP2) durch die zweite Magnetspule (SP2) durch Öffnung des zweiten Schaltmittels (S2) schnell abgeschaltet wird, während das erste Schaltmittel
(Sl) geschlossen und die Halteschaltung (Sl/1) inaktiv bleibt,
während einer dritten Phase, einer Haltephase (t3-t5) , die Halteschaltung (Sl/1) aktiviert und damit der Strom (ISP1) durch die erste Magnetspule (SPl) auf eine Haltestromstärke (ISP1-H) abgesenkt wird, und
- in einer vierten Phase (t5-t6) , die eine
Schließphase ist, zum Schließen des Ventils wenigstens die Halteschaltung (Sl/l) inaktiviert und das erste Schaltmittel (Sl) geöffnet wird.
2. Einspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuerschaltung die durch die beiden Spulen (SPl, SP2) in der ersten Phase (tO- tl) fließenden Ströme durch die Bestimmung der Schließzeit der beiden Schaltmittel (Sl, S2) einstellt .
3. Einspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuerschaltung (2, 3) die durch die Magnetspulen (SPl, SP2) fließende
Stromstärke in der ersten Phase (tO-tl) durch Regelung des durch beide Magnetspulen fließenden Stroms einstellt .
4. Einspritzventil nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß dem ersten Schaltmittel (Sl) erste Löschmittel (ZDl) parallel geschaltet sind, die den Stromgradienten beim Abschalten des Stroms durch das erste Schaltmittel (Sl) erhöhen.
5. Einspritzventil nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß dem zweiten Schaltmittel (S2) zweite Löschmittel (ZD2) parallel geschaltet sind, die den Stromgradienten beim Abschalten des Stroms durch das zweite Schaltmittel (S2) erhöhen und damit die Ventilöffnung zu Beginn der zweiten Phase (tl-t3) beschleunigen.
6. Einspritzventil nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Löschmittel jeweils eine Zenerdiode (ZD) aufweisen.
7. Einspritzventil nach einem der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Stromkreis der ersten Magnetspule (SPl) ein Strommeßglied (Rsens) vorgesehen ist, und die Ansteuerschaltung (2, 3) einen Stromregler (4) aufweist, der mit dem Strommeßglied (R-sens) verbunden ist, wenigstens zur Regelung des im
Stromkreis der ersten Magnetspule (SPl) fließenden Stroms (ISP1) .
8. Einspritzventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Strommeßglied (Rsens) ein in
Reihe zum ersten Schaltmittel (Sl) geschalteter Widerstand ist .
9. Einspritzventil nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromregler (4) der Ansteuerschaltung (2, 3) den durch den Magnetkreis der ersten Magnetspule (SPl) fließenden Strom (ISP1) in der zweiten Phase (tl-t3) regelt.
10. Einspritzventil nach einem der Ansprüche 7-9, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromregler (4) der Ansteuerschaltung (2, 3) den durch den Magnetkreis der ersten Magnetspule (SPl) fließenden Strom während der
Haltephase (t3-t5) durch intermittierendes Aktivieren - Deaktivieren der Halteschaltung (Sl/1) bei geschlossenem ersten Schaltmittel (Sl) zwischen einem minimalen und maximalen Haltestrom (ISPl-H-min. , ISP1- H-max.) regelt.
11. Einspritzventil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuerschaltung (2, 3) zu Beginn der vierten Phase (t5-t6) das zweite Schaltmittel (S2) beim Öffnen des ersten Schaltmittels (Sl) kurzzeitig schließt.
PCT/DE1999/002699 1998-09-02 1999-08-28 Elektromagnetisches einspritzventil WO2000014395A1 (de)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE59907542T DE59907542D1 (de) 1998-09-02 1999-08-28 Elektromagnetisches einspritzventil
US09/530,674 US6657846B1 (en) 1998-09-02 1999-08-28 Electromagnetic injection valve
EP99953630A EP1044323B1 (de) 1998-09-02 1999-08-28 Elektromagnetisches einspritzventil
JP2000569114A JP2002524683A (ja) 1998-09-02 1999-08-28 電磁噴射弁

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19839863A DE19839863C1 (de) 1998-09-02 1998-09-02 Elektromagnetisches Einspritzventil
DE19839863.8 1998-09-02

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2000014395A1 true WO2000014395A1 (de) 2000-03-16

Family

ID=7879469

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/DE1999/002699 WO2000014395A1 (de) 1998-09-02 1999-08-28 Elektromagnetisches einspritzventil

Country Status (5)

Country Link
US (1) US6657846B1 (de)
EP (1) EP1044323B1 (de)
JP (1) JP2002524683A (de)
DE (2) DE19839863C1 (de)
WO (1) WO2000014395A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1522699A3 (de) * 2003-10-07 2006-04-05 Hitachi, Ltd. Kraftstoffeinspritzventil und sein Steuerungsverfahren

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19922485B4 (de) * 1999-05-15 2008-06-12 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Schaltungsanordnung zur Ansteuerung eines Doppelspulen-Hochdruckeinspritzmagnetventils für die Kraftstoffeinspritzung
DE10005424A1 (de) * 2000-02-08 2001-08-09 Bosch Gmbh Robert Steuerschaltung für ein steuerbares Elektro-Magnetventil einer Bremsanlage eines Kraftfahrzeugs
US6392865B1 (en) * 2000-03-31 2002-05-21 Siemens Automotive Corporation High-speed dual-coil electromagnetic valve and method
WO2003023211A1 (de) * 2001-08-16 2003-03-20 Robert Bosch Gmbh Verfahren und vorrichtung zur steuerung eines elektromagnetischen verbrauchers
DE102005042110A1 (de) * 2005-09-05 2007-03-08 Siemens Ag Vorrichtung und Verfahren zum Ansteuern eines elektromagnetischen Aktors
DE102006011805A1 (de) * 2006-03-15 2007-10-04 Zf Friedrichshafen Ag Verfahren und Vorrichtung zur Ansteuerung einer Schaltungsanordnung mit elektrischen Stellgliedern
WO2007143481A2 (en) * 2006-06-01 2007-12-13 Continental Automotive Systems Us, Inc. Fuel injection circuit with selectable peak injection currents
JP5698938B2 (ja) * 2010-08-31 2015-04-08 日立オートモティブシステムズ株式会社 燃料噴射装置の駆動装置及び燃料噴射システム
DE102011078873A1 (de) * 2011-07-08 2013-01-10 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Ansteuern eines elektromagnetischen Verbrauchers
DE102011089228A1 (de) * 2011-12-20 2013-06-20 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung zum Ansteuern elektrisch betätigbarer Ventile in verschiedenen Betriebsarten
JP2013194827A (ja) * 2012-03-20 2013-09-30 Ckd Corp 電磁弁
US9970380B2 (en) * 2015-12-14 2018-05-15 Delphi Technologies Ip Limited Fuel injector driver for cold start of high resistance injector
JP7110613B2 (ja) * 2018-02-21 2022-08-02 株式会社デンソー 負荷駆動装置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3942485A (en) * 1970-10-07 1976-03-09 Hitachi, Ltd. Fuel injection apparatus
US4688138A (en) * 1984-12-12 1987-08-18 Technological Research Association Of Highly Reliable Marine Propulsion Plant Electromagnet drive device
US5291170A (en) * 1992-10-05 1994-03-01 General Motors Corporation Electromagnetic actuator with response time calibration
US5363270A (en) * 1992-09-18 1994-11-08 General Motors Corporation Rapid response dual coil electromagnetic actuator with capacitor
US5574617A (en) * 1993-12-28 1996-11-12 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Fuel injection valve drive control apparatus
DE19803567A1 (de) * 1998-01-30 1999-08-05 Mannesmann Rexroth Ag Hydraulisches Ventil, insbesondere hydraulisches Wege-Sitzventil

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3942485A (en) * 1970-10-07 1976-03-09 Hitachi, Ltd. Fuel injection apparatus
US4688138A (en) * 1984-12-12 1987-08-18 Technological Research Association Of Highly Reliable Marine Propulsion Plant Electromagnet drive device
US5363270A (en) * 1992-09-18 1994-11-08 General Motors Corporation Rapid response dual coil electromagnetic actuator with capacitor
US5291170A (en) * 1992-10-05 1994-03-01 General Motors Corporation Electromagnetic actuator with response time calibration
US5574617A (en) * 1993-12-28 1996-11-12 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Fuel injection valve drive control apparatus
DE19803567A1 (de) * 1998-01-30 1999-08-05 Mannesmann Rexroth Ag Hydraulisches Ventil, insbesondere hydraulisches Wege-Sitzventil

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1522699A3 (de) * 2003-10-07 2006-04-05 Hitachi, Ltd. Kraftstoffeinspritzventil und sein Steuerungsverfahren
US7095599B2 (en) 2003-10-07 2006-08-22 Hitachi, Ltd. Fuel injector and its control method

Also Published As

Publication number Publication date
DE59907542D1 (de) 2003-12-04
US6657846B1 (en) 2003-12-02
JP2002524683A (ja) 2002-08-06
DE19839863C1 (de) 1999-10-28
EP1044323A1 (de) 2000-10-18
EP1044323B1 (de) 2003-10-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE19907505B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung einer Stromanstiegszeit während mehrfacher Kraftstoffeinspritzvorgänge
DE19839863C1 (de) Elektromagnetisches Einspritzventil
EP0006843B2 (de) Magnetventil mit elektronischer Steuerung
DE3503289A1 (de) Treiberschaltung
EP0319669B1 (de) Stromregler
EP1527470B1 (de) Steueranordnung für einen elektromagnetischen antrieb
WO2011131467A2 (de) Verfahren zum betreiben einer brennkraftmaschine, bei dem ein magnetventil zum einspritzen von kraftstoff betätigt wird
EP0091648A1 (de) Erregerschaltung für Magnetventile
DE2257213B2 (de) 3- bzw. 4-Wege-Magnetventil
DE19728221A1 (de) Verfahren und Apparat zum Hochgeschwindigkeits-Treiben einer elektromagnetischen Last
DE3910810A1 (de) Schaltungsanordnung fuer ein elektromagnetisches ventil
DE4332995C1 (de) Verfahren zur Ansteuerung von parallel angeordneten Relais
EP0693756A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Ansteuerung eines elektromagnetischen Verbrauchers
DE3787132T2 (de) Steuer- und Kontrollvorrichtung für Schütze und entsprechendes Kontrollverfahren.
DE19521676A1 (de) Regelung des Anzuges eines Ankers eines Schaltmagneten und Schaltanordnung zur Durchführung des Verfahrens
DE3438215C2 (de) Anordnungen zur Ansteuerung von mehreren Magnetventilen
DE2922521C2 (de) Schaltungsanordnung zur Ansteuerung von Magneten in Aufzeichnungsgeräten der Fernschreibtechnik
EP1276120A2 (de) Vorrichtung zur Ansteuerung eines Elektromagneten
DE10057778A1 (de) Verfahren und Schaltungsanordnung zum Betrieb eines Magnetventils
EP0245540A2 (de) Verfahren zur Ansteuerung eines Einspritzventils
DE29703143U1 (de) Schaltung zur Betätigung eines Magnetankers eines Elektromagneten
DE102016221170B4 (de) Verfahren zum Laden eines Kondensators in einer elektronischen Steuerschaltung eines elektromagnetischen Aktors
DE956240C (de) Magnetischer Zaehlkreis, bestehend aus einer mehrere Impulse unterdrueckenden Drosselspule, die ueber einen Gleichrichter und einen Verbraucher an die Sekundaerwicklung eines Saettigungswandlers angeschlossen ist
DE2306007C3 (de) Steuereinrichtung für Kraftstoff-Einspritzanlagen von Brennkraftmaschinen
DE202017002695U1 (de) Schaltungsanordnung zum Betätigen einer Mehrzahl von elektromagnetischen Linearaktoren

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 1999953630

Country of ref document: EP

AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): JP US

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LU MC NL PT SE

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 09530674

Country of ref document: US

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 1999953630

Country of ref document: EP

WWG Wipo information: grant in national office

Ref document number: 1999953630

Country of ref document: EP