WO2011048071A1 - Vorrichtung zur ansteuerung des aktuators eines einspritzventils einer verbrennungskraftmaschine - Google Patents

Vorrichtung zur ansteuerung des aktuators eines einspritzventils einer verbrennungskraftmaschine Download PDF

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WO2011048071A1
WO2011048071A1 PCT/EP2010/065676 EP2010065676W WO2011048071A1 WO 2011048071 A1 WO2011048071 A1 WO 2011048071A1 EP 2010065676 W EP2010065676 W EP 2010065676W WO 2011048071 A1 WO2011048071 A1 WO 2011048071A1
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switching regulator
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vehicle battery
temperature
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Stephan Bolz
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Continental Automotive Gmbh
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
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    • H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
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Definitions

  • the fuel is usually injected by means of Solinjinj injectors in the intake manifold immediately before the respective inlet valve of a cylinder.
  • This method allows a very accurate quantity control of the fuel and is an essential part of Gemi ⁇ processing of fuel and air.
  • One approach to reducing the smallest amount is to reduce the switching times of the injector valve, whereby both a solenoid injector valve and a piezoinjector valve can be used.
  • the opening of the valve takes place at a Solenoidinj ektorventil against the force ei ⁇ ner closing spring by an electromagnet (solenoid), the functionally has an inductance.
  • a current builds up, which generates a magnetic field, which develops a force to open the valve. If this force is greater than the closing force of the closing spring, the valve opens.
  • the previously applied voltage is ent ⁇ removed, the coil current builds up, and in consequence, the magnetic force.
  • the valve is closed.
  • An obstacle is that the magnetic force builds up only delayed after applying the voltage due to the self-induction of the solenoid coil and again degrades only delayed after removing the voltage.
  • the valve responds to the control voltage with a delay, with a minimum time being required for complete opening with immediate closing, which in turn determines the smallest possible injection quantity.
  • a reduction of the switching times is possible for a given winding inductance of the solenoid mainly by a He ⁇ increase in the applied voltage, since this accelerates the current increase.
  • direct injection valves are not operated with the still common 12V vehicle electrical system voltage of a motor vehicle, but it is verwen ⁇ det at least for the duration of power up and down a higher voltage.
  • This higher voltage is obtained by means of a operating as a high ⁇ converter switching regulator from the 12V supply voltage. After reaching the operating current, the control voltage can then be lowered again to a smaller value, which is essentially determined by the resistance of the winding and the working current required to keep the valve open. As a rule, then the 12V vehicle electrical system voltage is sufficient.
  • a fuel injection system and a suitable therefor Be ⁇ operating method is ⁇ be written, for example, in EP 1396630 A2. There two solenoid coils 13 are shown as an example, with basically one per cylinder is provided.
  • the solenoid coils are connected via a first switch 33 to a voltage source 32, which comprises a step-up converter, which generates from the battery voltage 26a a sufficiently high voltage for driving the solenoid coils 13.
  • the solenoid coils are also connected via a second switch 34 to the battery voltage 26a and each via third switches 36 and 37 and a current measuring circuit 49 to ground.
  • a control circuit 39 drives the switches.
  • the switches 33 and 36 are first turned on.
  • the solenoid coil 13 is connected to ground and the boosted voltage 32, causing a rapid current build-up.
  • the switch 33 switches off and the switch 34 is switched on, the current now flowing from the vehicle battery 26a through the switch 34 and the diode 35.
  • the switches 34 and 36 are turned off and stored in the coil 13 energy is discharged through the diode 38.
  • Prinzipi ⁇ ell could also be a connection via a further diode to the voltage source 32 are provided so that in the So ⁇ lenoidspule 13 stored energy could be partially recovered.
  • the winding resistance of the solenoid coil increases with increasing temperature ⁇ .
  • a typical solenoid ⁇ coil has, for example, 1.5 ohms at room temperature, at -40 ° C 1.23 ohms and at + 160 ° C then 2.47 ohms.
  • this change in resistance leads to a variation of the time until reaching the operating current of 12A for example. Accordingly, the on-time of the injector changes by more than 10%, which is problematic even for very small quantities.
  • the maximum permissible reverse voltage of the MOS FETs normally used in the switching regulator increases with increasing temperature, but decreases with decreasing temperature.
  • the temperature coefficient is typically V DS / V DS +25 ⁇ 0.1% / ° C. (see data sheet IRL2908, International Rectifier).
  • the maximum permissible reverse voltage is specified at + 25 ° C.
  • a specified with 80V reverse voltage MOS-FET may therefore be operated at -40 ° C only up to about 75V!
  • the aim of the invention is now to solve these two problems.
  • the switching regulator is designed such that the high voltage ofistsquel ⁇ le is controlled with increasing temperature to a higher value.
  • the value of the voltage of the voltage source is determined by the
  • the switching regulator for measuring its output voltage on a voltage divider, which is formed with a temperature-dependent resistor, such that with increasing temperature, the voltage represented by the voltage divider, which is compared with a reference voltage for controlling the output voltage of the switching regulator, gets smaller.
  • the switching regulator may comprise a voltage divider and a controllable voltage source which is connected via a further resistor in parallel ge ⁇ switches one of the resistors of the voltage divider and is controlled by a microprocessor with a temperature dependent signal to measure its output voltage.
  • the device according to the invention is particularly advantageous to use in an actuator designed as a solenoid, since the line resistance changes significantly over the usual operating temperature range and can be achieved by the invention, avoiding the negative effects.
  • Fig. 2 shows a first inventive device for tempe ⁇ raturclocken setting of the switching regulator output voltage
  • Fig. 3 shows a second inventive device for tempera ⁇ turplexen adjustment of the voltage and Wegreglerausgangsspan- Fig. 4 output voltage, a third apparatus of the invention for adjusting the tempe ⁇ raturcomben Druckregleraus-.
  • Fig. 1 shows a formed as a boost switching regulator, as it is known from the prior art (for example, "Semiconductor Circuit Technology” by Tietze / Schenk, Springer Verlag, seventh edition, 1985, chapter 18.6).
  • the core ei ⁇ nes switching regulator is a - mostly integrated - control-block-SB (eg SG 2524 TI) it contains a voltage reference Vref, an error amplifier FV, a variable gain amplifier RV, a sawtooth SZG, a comparator COMP, and usually more, not shown here function ⁇ groups..
  • the output of the comparator KOMP which also forms the output of the control module SB, controls a transistor scarf ter T, which is connected in series with a coil L, which is supplied by a battery voltage Vbat.
  • the center tap between the coil L and the transistor switch T is connected via a diode D polarized in the direction of flow with a voltage source V +, which is formed with a suitable capacitor C.
  • the voltage of the voltage source V + is set by clocked switching on and off of the transistor switch T by means of the control block SB to a predetermined value.
  • the voltage of the voltage source + V by means of a voltage divider comprising abutment ⁇ stands Rl and R2, which are V + connected in parallel to the capacitor C of the voltage source, displayed in a from the Steuerungsbaus- tein SB to be processed voltage, the
  • Control module SB at its output one of the deviation of the detected voltage of the voltage source V + to the reference voltage Vref dependent pulse width modulated Steuersig ⁇ nal for the transistor switch T supplies.
  • the error amplifier FV detects the deviation between Vref and - by means of voltage divider Rl, R2 adapted output voltage V +.
  • the downstream control amplifier generates a DC voltage which is compared in the comparator COMP with the voltage of the sawtooth generator SZG. The result is a signal of constant frequency with a variable duty cycle, which controls the transistor T switch. If this is turned on, the coil L is charged; the transistor switch T is switched off, the SPU ⁇ le L discharges through the diode D to the capacitor C of theistsquel ⁇ le V +.
  • the temperature-dependent change of V + can now be effected in accordance with the invention by adding a temperature-variable resistor R5 to the voltage divider R1 / R2 or by introducing a temperature-dependent current into the center tap of the voltage divider R1 / R2 via a further resistor R6. In both cases, the control block SB will try to keep the voltage on the voltage divider R1 / R2 at the value of Vref, which then changes the voltage V +.
  • the resistor R5 is designed as a temperature-variable resistor with a negative temperature coefficient (NTC). Additional resistors R3 and R4 are used to adapt and Linea ⁇ ization of the temperature control of the high voltage of the voltage source V +.
  • the series connection of these resistors R3, R4 is shown in FIG. 2 parallel to the resistor R2 of the chip voltage divider R1 / R2 connected, wherein the temperature-dependent resistor R5 is connected in parallel to the resistor R4.
  • the voltage of the voltage source V + can be changed by changing a control voltage Vvar, which supplies a current to the center tap of the voltage divider R1 / R2.
  • the temperature-variable voltage Vvar can be, for example, the output voltage of a microcontroller MC which detects the temperature of the motor and the control electronics via additional sensors and calculates the value of Vvar from these measured values.
  • control voltage Vvar can also be generated via a digital output as a pulse-width-modulated signal, which is then filtered to obtain the mean value via a low-pass filter (R7, C1). This is shown in FIG. 4.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ansteuerung des Aktuators eines Einspritzventils einer Verbrennungskraftmaschine, mit einer Spannungsquelle (V+) mit gegenüber der Spannung (Vbat) einer Fahrzeugbatterie hoher Spannung, die mit dem Aktuator über zumindest einen steuerbaren Schalter verbunden ist, und mit einem Schaltregler (SB, L, D, C, R1, R2), der eingangsseitig mit der Fahrzeugbatterie verbindbar ist und ausgangsseitig mit der Spannungsquelle (V+) zur Erzeugung der hohen Spannung aus der Spannung (Vbat) der Fahrzeugbatterie verbunden ist, wobei der Schaltregler (SB, L, D, C, R1, R2) derart ausgebildet ist, dass die hohe Spannung der Spannungsquelle (V+) mit zunehmender Temperatur auf einen höheren Wert geregelt wird.

Description

Beschreibung
Vorrichtung zur Ansteuerung des Aktuators eines Einspritzventils einer Verbrennungskraftmaschine
Bei heute üblichen Ottomotoren wird der Kraftstoff zumeist mittels Solenoidinj ektoren in das Saugrohr unmittelbar vor dem jeweiligen Einlassventil eines Zylinders eingespritzt. Dieses Verfahren erlaubt eine recht genaue Mengensteuerung des Kraftstoffes und ist wesentlicher Bestandteil der Gemi¬ schaufbereitung aus Kraftstoff und Luft.
Zur Verbesserung von Wirkungsgrad und Leistungsfähigkeit des Motors wurde in den letzten Jahren ein Verfahren zur Kraft- Stoffeinspritzung direkt in den Brennraum entwickelt. Dabei sind jedoch wesentlich höhere Kraftstoffdrücke erforderlich - etwa 100 bis 200 Bar gegenüber 3 bis 4 Bar bei Saugrohreinspritzung. Zugleich muss das Verhältnis von kleinster zu größter eingespritzter Kraftstoffmenge je Einspritzvorgang verringert werden. Da nun die größte eingespritzte Kraft¬ stoffmenge durch die maximale Leistung des Motors bestimmt ist, bedeutet dies, dass die kleinstmögliche Einspritzmenge verringert werden muss. Die Einspritzventile sind jedoch als Schaltventile (offen/geschlossen) ausgelegt und eine Verrin- gerung der Kleinstmenge durch teilweises Öffnen (Teilhub) ist kaum stabil und reproduzierbar möglich.
Ein Lösungsansatz zur Verringerung der Kleinstmenge besteht in der Verringerung der Schaltzeiten des Injektorventils, wo- bei sowohl ein Solenoidinj ektorventil als auch ein Piezoin- jektorventil verwendet werden kann. Das Öffnen des Ventils erfolgt bei einem Solenoidinj ektorventil gegen die Kraft ei¬ ner Schließfeder durch einen Elektromagneten (Solenoid) , der funktionsbedingt eine Induktivität aufweist. Bei Anlegen ei- ner Spannung an die Wicklung des Solenoids baut sich ein Strom auf, der ein Magnetfeld erzeugt, welches eine Kraft zum Öffnen des Ventils entwickelt. Ist diese Kraft größer als die Schließkraft der Schließfeder, so öffnet das Ventil. Zum Schließen des Ventils wird die zuvor angelegte Spannung ent¬ fernt, der Spulenstrom baut sich ab und in der Folge davon auch die Magnetkraft. Sobald diese Kraft kleiner ist als die Kraft der Schließfeder, wird das Ventil geschlossen. Hinderlich ist dabei, dass sich die Magnetkraft nach Anlegen der Spannung aufgrund der Selbstinduktion der Solenoidspule nur verzögert aufbaut und sich nach Entfernen der Spannung wiederum nur verzögert abbaut. Das Ventil reagiert also verzögert auf die Steuerspannung, wobei zum vollständigen Öffnen mit sofortigem Schließen eine minimale Zeitdauer benötigt wird, was wiederum die kleins- tmögliche Einspritzmenge bestimmt. Eine Verringerung der Schaltzeiten ist bei gegebener Wicklungsinduktivität des Solenoids hauptsächlich durch eine Er¬ höhung der angelegten Spannung möglich, da dies den Stromanstieg beschleunigt. Entsprechend werden Direkteinspritzventile nicht mit der heute noch üblichen 12V Bordnetzspannung eines Kraftfahrzeugs betrieben, sondern es wird zumindest für die Dauer des Stromauf- und -abbaus eine höhere Spannung verwen¬ det. Diese höhere Spannung wird dabei mittels eines als Hoch¬ setzsteller arbeitenden Schaltreglers aus der 12V Bordnetzspannung gewonnen. Nach Erreichen des Arbeitsstromes kann dann die Steuerspannung wieder auf einen kleineren Wert abgesenkt werden, der im Wesentlichen durch den Widerstand der Wicklung und den zum Offenhalten des Ventils erforderlichen Arbeitsstrom bestimmt wird. In der Regel genügt dann die 12V Bordnetzspannung . Ein Kraftstoffeinspritzsystem und ein hierfür geeignetes Be¬ triebsverfahren ist beispielsweise in der EP 1 396 630 A2 be¬ schrieben. Dort sind als Beispiel zwei Solenoidspulen 13 ge- zeigt, wobei grundsätzlich eine pro Zylinder vorgesehen ist. Die Solenoidspulen sind über einen ersten Schalter 33 mit einer Spannungsquelle 32 verbunden, die einen Hochsetzsteller umfasst, der aus der Batteriespannung 26a eine ausreichend hohe Spannung zur Ansteuerung der Solenoidspulen 13 gene- riert. Die Solenoidspulen sind außerdem über einen zweiten Schalter 34 mit der Batteriespannung 26a und jeweils über dritte Schalter 36 bzw. 37 und eine Strommessschaltung 49 mit Masse verbunden. Eine Steuerschaltung 39 steuert die Schalter an .
Zum Öffnen des Ventils werden zunächst die Schalter 33 und 36 (bzw. 37) eingeschaltet. Dadurch ist die Solenoidspule 13 mit Masse und der erhöhten Spannung 32 verbunden, was einen schnellen Stromaufbau bewirkt. Ist der gewünschte Betriebs- ström in der Solenoidspule erreicht, so schaltet der Schalter 33 aus und der Schalter 34 wird eingeschaltet, wobei der Strom nun von der Fahrzeugbatterie 26a durch den Schalter 34 und die Diode 35 fließt. Zum Schließen des Ventils werden die Schalter 34 und 36 ausgeschaltet und die in der Spule 13 ge- speicherte Energie entlädt sich über die Diode 38. Prinzipi¬ ell könnte auch eine Verbindung über eine weitere Diode zur Spannungsquelle 32 vorgesehen werden, so dass die in der So¬ lenoidspule 13 gespeicherte Energie teilweise zurückgewonnen werden könnte.
Für einen möglichst raschen Stromauf- und Abbau ist eine mög¬ lichst hohe Spannung am Ausgang des Hochsetzstellers wün¬ schenswert. Dem stehen jedoch ökonomische Gründe (Kosten we¬ gen schlechterem Wirkungsgrad und teureren Bauteilen) und technische Schwierigkeiten (maximale Spannungsfestigkeit der Bauteile, erhöhte EMV-Störsignalerzeugung, erhöhte Verlust¬ leistung) bei der Realisierung des Schaltreglers entgegen. Entsprechend wird dessen Ausgangsspannung auf einen Wert von ca. 60 bis 80V eingestellt, was einen Kompromiss zwischen Funktion (Ventilschaltzeit) und Kosten darstellt. Um einen sicheren Betrieb bei allen Betriebstemperaturen zu gewährleisten, müssen zwei gegenläufige Eigenschaften berücksichtigt werden.
Der Wicklungswiderstand der Solenoidspule nimmt mit steigen¬ der Temperatur zu. Der Temperaturbeiwert beträgt dabei p = 0.43%/°C. Für den gesamten Arbeitsbereich des Injektors von - 40°C bis +160°C bedeutet dies eine Widerstandsänderung von AR = AT * p = 200°C * 0.43%/°C = 88.6%. Eine typische Solenoids¬ pule hat bei Raumtemperatur beispielsweise 1.5 Ohm, bei -40°C 1.23 Ohm und bei +160°C dann 2.47 Ohm. Bei einer Ausgangs¬ spannung des Schaltreglers von 75V führt diese Widerstandsänderung zu einer Variation des Zeitpunktes bis zum Erreichen des Arbeitsstromes von z.B. 12A. Entsprechend verändert sich auch die Einschaltzeit des Injektors um mehr als 10 % , was ge rade bei Kleinstmengen problematisch ist.
Außerdem nimmt die maximal zulässige Sperrspannung der übli- cherweise im Schaltregler verwendeten MOS-FETs mit steigender Temperatur zu, jedoch mit sinkender Temperatur ab. Der Temperaturbeiwert beträgt dabei typisch VDS/VDS+25 ~ 0.1 %/°C. (vgl. Datenblatt IRL2908, International Rectifier) . Bei einem übli¬ chen MOS-FET ist die maximal zulässige Sperrspannung bei +25°C spezifiziert. Bei der minimalen Betriebstemperatur von -40°C sinkt diese jedoch um VDS-4o/VDs+25 ~ -65°Cx0.1 %/°C ~ - 6.5%. Ein mit 80V Sperrspannung spezifizierter MOS-FET darf also bei -40°C nur noch bis ca. 75V betrieben werden! Bleibt nun die Ausgangsspannung des Schaltreglers im gesamten Arbeitstemperaturbereich konstant, so muss bei der Auswahl des MOS-FET ein Typ mit entsprechend höherer Spannungsfestig¬ keit gewählt werden. Dies ist aber mit Mehrkosten verbunden, da der Einschaltwiderstand RDSON mit steigender Sperrspannung steigt und ein entsprechend größerer MOS-FET verwendet werden muss .
Ziel der Erfindung ist es nun, diese beiden Probleme zu lö- sen.
Sie werden durch eine Vorrichtung zur Ansteuerung des Aktua- tors eines Einspritzventils einer Verbrennungskraftmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Wei- terbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Erfindungsgemäß ist bei einer Vorrichtung zur Ansteuerung des Aktuators eines Einspritzventils einer Verbrennungskraftma¬ schine mit einer Spannungsquelle mit gegenüber der Spannung einer Fahrzeugbatterie hoher Spannung, die mit dem Aktuator über zumindest einen steuerbaren Schalter verbunden ist und mit einem Schaltregler, der eingangsseitig mit der Fahrzeug¬ batterie verbindbar ist und ausgangsseitig mit der ersten Spannungsquelle zur Erzeugung der hohen Spannung aus der Spannung der Fahrzeugbatterie verbunden ist, der Schaltregler derart ausgebildet, dass die hohe Spannung der Spannungsquel¬ le mit zunehmender Temperatur auf einen höheren Wert geregelt wird . Der Wert der Spannung der Spannungsquelle wird durch den
Schaltregler also abhängig von der Betriebstemperatur so verändert, dass einerseits die Stromanstiegszeit des Solenoids annähernd konstant bleibt und andererseits die maximal zuläs¬ sige Sperrspannung der MOS-FETs nicht überschritten wird. In vorteilhafter weil einfacher Weise weist der Schaltregler zur Messung seiner Ausgangsspannung einen Spannungsteiler auf, der mit einem temperaturabhängigen Widerstand gebildet ist, derart, dass mit zunehmender Temperatur die durch den Spannungsteiler abgebildete Spannung, die mit einer Referenzspannung zur Regelung der Ausgangsspannung des Schaltreglers verglichen wird, kleiner wird.
Alternativ hierzu kann der Schaltregler zur Messung seiner Ausgangsspannung einen Spannungsteiler und eine steuerbare Spannungsquelle aufweisen, die einem der Widerstände des Spannungsteilers über eine weiteren Widerstand parallel ge¬ schaltet ist und von einem Mikroprozessor mit einem temperaturabhängigen Signal ansteuerbar ist.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist besonders vorteilhaft bei einem als Solenoid ausgebildeten Aktuator einzusetzen, da sich deren Leitungswiderstände über den üblichen Betriebstemperaturbereich merklich ändern und durch die Erfindung eine Vermeidung der negativen Auswirkungen erzielt werden kann.
Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispie¬ len mit Hilfe von Figuren näher erläutert werden. Dabei zei¬ gen
Fig. 1 einen als Hochsetzsteller ausgebildeten Schaltregler nach dem Stand der Technik,
Fig. 2 eine erste erfindungsgemäße Vorrichtung zur tempe¬ raturabhängigen Einstellung der SchaltreglerausgangsSpannung,
Fig. 3 eine zweite erfindungsgemäße Vorrichtung zur tempera¬ turabhängigen Einstellung der Schaltreglerausgangsspan- nung und Fig. 4 eine dritte erfindungsgemäße Vorrichtung zur tempe¬ raturabhängigen Einstellung der Schaltregleraus- gangsspannung . Fig. 1 zeigt einen als Hochsetzsteller ausgebildeten Schaltregler, wie er aus dem Stand der Technik (z.B. „Halbleiter- Schaltungstechnik" von Tietze/Schenk, Springer Verlag, siebente Auflage, 1985, Kapitel 18.6) bekannt ist. Kernstück ei¬ nes Schaltreglers ist ein - zumeist integrierter - Steue- rungsbaustein SB (z.B. SG 2524 von TI) . Er enthält eine Spannungsreferenz Vref, einen Fehlerverstärker FV, einen Regelverstärker RV, einen Sägezahngenerator SZG, einen Vergleicher KOMP, sowie meist weitere, hier nicht dargestellte Funktions¬ gruppen .
Der Ausgang des Vergleichers KOMP, der auch den Ausgang des Steuerungsbausteins SB bildet, steuert einen Transistorschal¬ ter T an, der in Serie mit einer Spule L geschaltet ist, die von einer Batteriespannung Vbat versorgt wird. Der Mittelab- griff zwischen der Spule L und dem Transistorschalter T ist über eine in Durchflussrichtung gepolte Diode D mit einer Spannungsquelle V+ verbunden, die mit einem geeigneten Kondensator C gebildet ist. Die Spannung der Spannungsquelle V+ wird durch getaktetes Ein- und Ausschalten des Transistor- Schalters T mit Hilfe des Steuerungsbausteins SB auf einen vorgegebenen Wert eingestellt. Hierzu wird die Spannung der Spannungsquelle V+ mittels eines Spannungsteilers aus Wider¬ ständen Rl und R2, die parallel zum Kondensator C der Spannungsquelle V+ geschaltet sind, in eine vom Steuerungsbaus- tein SB zu verarbeitende Spannung abgebildet, wobei der
Steuerungsbaustein SB an seinem Ausgang ein von der Abweichung der erfassten Spannung der Spannungsquelle V+ zur Referenzspannung Vref abhängiges pulsweitenmoduliertes Steuersig¬ nal für den Transistorschalter T liefert. Hierzu erfasst der Fehlerverstärker FV die Abweichung zwischen Vref und - mittels Spannungsteiler Rl, R2 angepasster Ausgangsspannung V+ . Der nachgeschaltete Regelverstärker er- zeugt daraus eine Gleichspannung, die im Vergleicher KOMP mit der Spannung des Sägezahngenerators SZG verglichen wird. So entsteht ein Signal konstanter Frequenz mit variablem Tastverhältnis, welches dem Transistorschalter T steuert. Wird dieser eingeschaltet, so wird die Spule L aufgeladen; wird der Transistorschalter T ausgeschaltet, entlädt sich die Spu¬ le L über die Diode D in den Kondensator C der Spannungsquel¬ le V+ . Dadurch wird an der Spannungsquelle V+ die von einem Verbraucher entnommene Energie nachgeliefert. Regelziel ist, dass die Spannung am Spannungsteiler Rl, R2 den gleichen Wert wie Vref hat, wodurch die Spannung V+ auf den Wert V+ = Vref * (Rl +R2)/R2 stabilisiert wird.
Die temperaturabhängige Veränderung von V+ kann nun auf erfindungsgemäße Weise dadurch erfolgen, dass der Spannungstei- ler R1/R2 mit einem temperaturveränderlichen Widerstand R5 ergänzt oder indem über einen weiteren Widerstand R6 ein temperaturabhängiger Strom in den Mittelabgriff des Spannungsteilers R1/R2 eingeführt wird. In beiden Fällen wird der Steuerungsbaustein SB versuchen, die Spannung am Spannungs- teiler R1/R2 auf dem Wert von Vref zu halten, wodurch sich dann die Spannung V+ verändert.
In Fig. 2 ist der Widerstand R5 als temperaturvariabler Widerstand mit negativem Temperaturbeiwert (NTC) ausgeführt. Weitere Widerstände R3 und R4 dienen zur Anpassung und Linea¬ risierung der Temperatursteuerung der hohen Spannung der Spannungsquelle V+ . Die Serienschaltung dieser Widerstände R3, R4 ist gemäß Fig. 2 parallel zum Widerstand R2 des Span- nungsteilers R1/R2 geschaltet, wobei der temperaturabhängige Widerstand R5 parallel zum Widerstand R4 geschaltet ist.
Alternativ kann gemäß Figur 3 die Spannung der Spannungsquel- le V+ durch Veränderung einer Steuerspannung Vvar, die einen Strom in den Mittelabgriff des Spannungsteilers R1/R2 liefert, verändert werden. Als temperaturveränderliche Spannung Vvar kann beispielsweise die Ausgangsspannung eines Mikro- controllers MC dienen, der über zusätzliche Sensoren die Tem- peratur des Motors und der Steuerungselektronik erfasst und aus diesen Messwerten den Wert von Vvar berechnet.
Hat der MikroController MC keinen Analogausgang, so kann die Steuerspannung Vvar auch über einen digitalen Ausgang als pulsweitenmoduliertes Signal erzeugt werden, welches dann zur Erlangung des Mittelwertes noch über einen Tiefpass (R7, Cl) gefiltert wird. Dies ist in Fig. 4 gezeigt.
Als Ergebnis dieser Maßnahme bleibt die Stromanstiegszeit und damit die Einschaltzeit des Injektors im Betriebstemperatur¬ bereich praktisch konstant und die maximal zulässige Durch- bruchspannung des MOS-FET wird nicht überschritten.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zur Ansteuerung des Aktuators eines Ein- spritzventils einer Verbrennungskraftmaschine,
mit einer Spannungsquelle (V+) mit gegenüber der Span¬ nung (Vbat) einer Fahrzeugbatterie hoher Spannung, die mit dem Aktuator über zumindest einen steuerbaren Schalter verbunden ist,
mit einem Schaltregler (SB, L, D, C, Rl, R2), der ein- gangsseitig mit der Fahrzeugbatterie verbindbar ist und ausgangsseitig mit der Spannungsquelle (V+) zur Erzeu¬ gung der hohen Spannung aus der Spannung (Vbat) der Fahrzeugbatterie verbunden ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Schaltregler (SB, L, D, C, Rl, R2) derart ausgebildet ist, dass die hohe Spannung der Spannungsquelle (V+) mit zunehmender Temperatur auf einen höheren Wert geregelt wird.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltregler (SB, L, D, C, Rl, R2) zur Messung seiner Ausgangsspannung (V+) einen Spannungsteiler (Rl, R2) aufweist, der mit einem temperaturabhängigen Widerstand (R5) gebildet ist, derart dass mit zunehmender Temperatur die durch den Spannungsteiler (Rl, R2) abgebildete Spannung kleiner wird.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltregler (SB, L, D, C, Rl, R2) zur Messung seiner Ausgangsspannung (V+) einen Spannungsteiler (Rl, R2) und eine steuerbare Spannungsquelle (Vvar) aufweist, die einem der Widerstände des Spannungsteilers (Rl, R2) über eine weiteren Widerstand (R6) parallel geschaltet ist und von einem Mikroprozessor (MC) mit einem tempera turabhängigen Signal ansteuerbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass der Aktuator ein Solenoid aufweist .
PCT/EP2010/065676 2009-10-21 2010-10-19 Vorrichtung zur ansteuerung des aktuators eines einspritzventils einer verbrennungskraftmaschine WO2011048071A1 (de)

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