DE19812744A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Schalten eines induktiven Verbrauchers - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum Schalten eines induktiven VerbrauchersInfo
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Abstract
Es werden eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Schalten eines induktiven Verbrauchers beschrieben. Ein erster Anschluß des Verbrauchers steht über ein ersts Schaltmittel mit Masse in Verbindung. Ein zweiter Anschluß des Verbrauchers steht mit einer Versorgungsspannung in Verbindung. Eine Induktivität ist über ein zweites Schaltmittel mit Masse verbindbar. Es sind Mittel vorgesehen, die die Schaltmittel derart ansteuern, daß die beim Unterbrechen des Stromflusses durch die Induktivität frei werdende Energie zum Schalten des Verbrauchers verwendet wird.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum Schalten eines induktiven Verbrauchers gemäß den
Oberbegriffen der unabhängigen Ansprüche.
Ein solches Verfahren und eine solche Vorrichtung zum
Schalten eines induktiven Verbrauchers sind aus der
DE-OS 195 39 071 bekannt. Bei dieser Vorrichtung wird die
beim Abschalten eines Verbrauchers freiwerdende Energie in
einem Kondensator zwischengespeichert und bei einem
nachfolgenden Einschaltvorgang wieder verwendet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem
Verfahren und einer Vorrichtung zur Ansteuerung eines
induktiven Verbrauchers eine möglichst einfach aufgebaute
Einrichtung bereit zustellen, bei der der Einschaltvorgang
beschleunigt und der Gesamtenergieverbrauch minimiert wird.
Mit der erfindungsgemäßen Vorgehensweise wird eine einfach
aufgebaute Einrichtung bereitgestellt, bei der der
Einschaltvorgang beschleunigt und der Gesamtenergieverbrauch
minimiert ist.
Vorteilhafte und zweckmäßige Ausgestaltungen und
Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen
gekennzeichnet.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung
dargestellten Ausführungsformen erläutert.
Es zeigen Fig. 1 eine erste Ausgestaltung, Fig. 2
verschiedene über der Zeit t aufgetragene Signal, Fig. 3
eine Ausgestaltung mit einer zusätzlichen Induktivität,
Fig. 4 eine Ausgestaltung mit einem Speicherkondensator,
Fig. 5 eine Ausführungsform mit einer Brückenschaltung und
Figur eine Ausgestaltung mit einer Doppelspule.
Zur Steuerung der einzuspritzenden Kraftstoffmenge werden
häufig Magnetventile eingesetzt. Um eine exakte
Kraftstoffeinspritzung gewährleisten zu können, müssen die
Magnetventile schnell schalten. Ein schneller Schaltvorgang
bei Magnetventilen kann dadurch erzielt werden, daß zu
Beginn der Ansteuerung eine erhöhte Spannung angelegt wird.
Beim Einsatz in Kraftfahrzeugen steht eine solche erhöhte
Spannung nur bedingt zur Verfügung.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß die beim Abschalten
einer Induktivität auftretende Spannungsspitze zum
beschleunigten Einschalten des Verbrauchers verwendet wird.
In Fig. 1 sind die wesentlichen Elemente einer solchen
Ansteuerung als Blockdiagramm dargestellt.
Eine Steuerung ist mit 100 bezeichnet. Diese verarbeitet die
Ausgangssignale verschiedener Sensoren 110. Ausgehend von
diesen Sensorsignalen steuert sie die Kraftstoffeinspritzung
durch Ansteuerung verschiedener Magnetventile. Die
Magnetventile, die auch als induktive Verbraucher bezeichnet
werden, sind mit EV1, EV2, EV3 und EV4 bezeichnet. In dem
dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine
Brennkraftmaschine mit vier Zylindern. Die erfindungsgemäße
Vorgehensweise ist aber auch auf Brennkraftmaschinen mit
anderer Zylinderzahl, bei der dann eine entsprechende Anzahl
von Verbrauchern EVN vorzusehen ist, anwendbar.
Der erste Verbraucher EV1 steht für eine in Flußrichtung
gepolte Diode D1 mit einer Versorgungsspannung Ubat in
Verbindung. Entsprechend steht der Verbraucher EV2 über eine
Diode D2, der Verbraucher EV3 über eine Diode D3 und der
Verbraucher EV4 über eine Diode D4 mit der
Versorgungsspannung Ubat in Verbindung. Dabei stehen jeweils
die Anoden der Dioden D1 bis D4 mit der Versorgungsspannung
und die Kathoden mit dem ersten Anschluß der Verbraucher EV1
bis EV4 in Kontakt. Parallel zu den Dioden D1 bis D4 ist
jeweils ein Kondensator C1, C2, C3 und C4 geschaltet.
Der zweite Anschluß der Verbraucher EV1 bis EV4 steht
jeweils über ein Schaltmittel T1, T2, T3 und T4 mit einem
Masseanschluß in Kontakt. In dem dargestellten
Ausführungsbeispiel sind die Schaltmittel als Transistoren
ausgebildet. Die Steueranschlüsse der Schaltmittel werden
von der Steuerung 100 mit Ansteuersignalen beaufschlagt.
Ferner stehen die zweiten Anschlüsse der Verbraucher jeweils
über wenigstens eine Diode mit dem ersten Anschluß eines
weiteren Verbrauchers in Verbindung. So steht der zweite
Anschluß des Verbrauchers EV1 über eine Diode D12 mit dem
ersten Anschluß des Verbrauchers EV2 in Verbindung. Ebenso
steht der zweite Anschluß des Verbrauchers EV1 über eine
Diode D13 mit dem ersten Anschluß des dritten Verbrauchers
EV3 in Kontakt.
Entsprechend steht der zweite Anschluß des zweiten
Verbrauchers EV2 über die Dioden D23 und D24 mit dem ersten
Anschluß des dritten bzw. des vierten Verbrauchers in
Kontakt. Der zweite Anschluß des dritten Verbrauchers EV3
steht über Dioden D31 und D34 mit dem ersten Anschluß des
ersten Verbrauchers EV1 und dem vierten Verbraucher EV4 in
Kontakt. Der zweite Anschluß des vierten Verbrauchers EV4
steht über Dioden DV1 und DV2 mit dem ersten Anschluß des
ersten und des zweiten Verbrauchers in Kontakt.
Die Dioden D12, D13, D24, D23, D31, D34, D41 und D42 sind
jeweils so beschaltet, daß ihre Anode mit dem zweiten
Anschluß eines Verbrauchers und die Kathode mit dem ersten
Anschluß eines anderen Verbrauchers in Verbindung steht.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel steht jeweils der
zweite Anschluß eines Verbrauchers über zwei Dioden mit dem
ersten Anschluß zweier weiterer Verbraucher in Kontakt. Bei
einer vereinfachten Ausgestaltung kann auch vorgesehen sein,
daß der zweite Anschluß eines Verbrauchers jeweils nur über
eine Diode mit dem ersten Anschluß eines weiteren
Verbrauchers in Kontakt steht. Es kann auch vorgesehen sein,
daß der zweite Anschluß eines jeden Verbrauchers über Dioden
mit den ersten Anschlüssen aller übrigen Verbraucher in
Verbindung steht.
In Fig. 2 sind verschiedene Signale über der Zeit t
aufgetragen. In Teilfigur 2a) ist das Ansteuersignal für den
Transistor T1, in der zweiten Teilfigur 2b) ist der durch
den ersten Verbraucher EV1 fließende Strom I1, in Teilfigur
3c) ist das Ansteuersignal für den Schalter T2 und in
Teilfigur 2d) der durch den zweiten Verbraucher fließende
Strom I2 aufgetragen.
Im folgenden wird die Funktionsweise der in Fig. 1
dargestellten Ausführungsform anhand der Fig. 2
verdeutlicht. Zur Vereinfachung ist vorgesehen, daß die
Verbraucher lediglich über eine Diode mit einem weiteren
Verbraucher in Verbindung stehen.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel soll der
Verbraucher EV2 zum Zeitpunkt t2 angesteuert werden. Hierzu
wird zum Zeitpunkt t1, der kurz vor dem Zeitpunkt t2 liegt,
der erste Verbraucher EV1 bestromt. Dies bedeutet, daß das
Schaltmittel T1 zwischen den Zeitpunkten t1 und t2 derart
angesteuert wird, daß ein Strom I1 über die Diode D1, den
ersten Verbraucher EV1 und das Schaltmittel T1 fließt. Der
Zeitraum t1 bis t2 ist so gewählt, daß der Strom I1, der
durch den Verbraucher EV1 fließt, nicht ausreicht, um den
Zustand des Verbrauchers EV1 zu ändern. In einer ersten
Phase, die durch die Zeitpunkte t1 und t2 definiert ist,
wird der erste Verbraucher bestromt.
Zum Zeitpunkt t2, bei dem der Verbraucher EV2 angesteuert
werden soll, wird das Schaltmittel T2 so angesteuert, daß es
den Stromfluß freigibt und das Schaltmittel T1 so, daß es
den Stromfluß sperrt. Dies hat zur Folge, daß die in dem
Verbraucher EV1 gespeicherte Energie von dem Verbraucher EV1
in den Verbraucher EV2 umschwingt, das heißt der Strom I1
bewirkt eine Induktionsspannung, die über die Diode D12 in
den Verbraucher EV2 geleitet wird.
Die Folge hiervon ist, daß der Strom I2 ab dem Zeitpunkt t2
sehr schnell ansteigt und der Verbraucher EV2 sehr schnell
in seinen neuen Zustand übergeht. In einer zweiten Phase,
die durch die Zeitpunkte t2 und t3 definiert ist, wird die
in dem ersten Verbraucher EV1 gespeicherte Energie in den
zweiten Verbraucher EV2 umgeladen.
Zum Zeitpunkt t3 wird dann auf die übliche Stromregelung
übergegangen bzw. wie in dem dargestellten
Ausführungsbeispiel wird der Strom auf den Haltestrom
abgesenkt. In einer dritten Phase, die zum Zeitpunkt t3
beginnt, wird lediglich der zweite Verbraucher EV2 bestromt.
In dieser Phase fließt der Strom über die Diode D2, den
Verbraucher EV2 und das Schaltmittel T2 nach Masse. Durch
den Verbraucher EV1 fließt kein Strom mehr.
Zum Zeitpunkt t4 wird die Ansteuerung für das Schaltmittel
T2 zurückgenommen, dies bedeutet, daß der Strom I2 auf 0
abfällt. Der Verbraucher EV2 geht in seinen Ausgangszustand
zurück.
Zum Zeitpunkt t5 übernimmt der Verbraucher EV2 die
Energiespeicherung für den vierten Verbraucher EV4. Zum
Zeitpunkt t6 wird dann der nächste Verbraucher insbesondere
EV4 eingeschaltet. Besonders vorteilhaft ist es, daß durch
eine geeignete Kaskadierung der Endstufen jeweils ein oder
mehrere Verbraucher die Energiespeicherung für die anderen
übernimmt.
Bei dieser in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform dient
jeweils ein oder mehrere Verbraucher als Energiespeicher für
einen anderen Verbraucher. In Fig. 3 ist eine Ausgestaltung
dargestellt, bei dem eine zusätzliche Induktivität
vorgesehen ist, die als Energiespeicher dient.
Bereits in Fig. 1 beschriebene Elemente sind mit
entsprechenden Bezugszeichen bezeichnet. Die einzelnen
Verbraucher EV1 bis EV4 sind über jeweils ein Schaltmittel
T1 bis T4 mit Masse verbunden. Die ersten Anschlüsse der
Verbraucher EV1 bis EV4 stehen mit der Kathode einer Diode
D11 und einem zweiten Anschluß eines Kondensators C11 in
Verbindung. Die Anode der Diode D11 und der erste Anschluß
des Kondensators C11 stehen mit einer Versorgungsspannung
Ubat in Kontakt.
Die Versorgungsspannung Ubat steht über eine Induktivität
I10 und ein Schaltmittel T10 mit Masse in Verbindung. Das
Schaltmittel T10 wird ebenfalls von der Steuerung 100
angesteuert. Der Verbindungspunkt zwischen dem Schaltmittel
T10 und der Induktivität I10 steht über eine Diode D10 mit
dem gemeinsamen Anschluß aller Verbraucher EV1 bis EV4 und
der Diode D11 und dem Kondensator C11 in Kontakt.
Die Induktivität I10 ist so ausgebildet, daß sie sehr
schnell, beispielsweise innerhalb einer Millisekunde,
ausreichend Energie speichern kann, um einen schnellen
Schaltvorgang eines Verbrauchers zu ermöglichen.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Diode D10, D11 und
der Kondensator C11 zusammen mit der Induktivität I10 und
dem Schaltmittel T10 zu einem Speichermodul zusammengefaßt
werden, das mit einer gestrichelten Linie gekennzeichnet
ist.
Die Funktionsweise entspricht im wesentlichen der
Funktionsweise der Fig. 1. Die Induktivität I10 übernimmt
die Funktion des vor der Einspritzung zu bestromenden
Verbrauchers. Bei dem in Fig. 2 dargestelltem Beispiel
bedeutet dies, daß das Schaltmittel T10 entsprechend wie
Schaltmittel T1 angesteuert wird.
Bevor einer der Verbraucher angesteuert werden soll, wird
das Schaltmittel T10 geschlossen, so daß in der Induktivität
I10 der Strom ansteigt und in Energie gespeichert wird. Zum
Zeitpunkt, bei dem der Verbraucher eingeschaltet werden
soll, wird das Schaltmittel T10 in seinen gesperrten Zustand
übergeleitet und die Energie aus der Induktivität I10
kommutiert auf den Kondensator C11 über und erhöht die
Versorgungsspannung kurzzeitig, damit der Verbraucher
schneller öffnet. Da immer nur ein Verbraucher angesteuert
werden muß, kann ein Speichermodul alle Verbraucher
versorgen.
Vor der Ansteuerung eines Verbrauchers wird die Induktivität
I10 kurzfristig bestromt und die beim Abschalten
freiwerdende Energie in den jeweiligen Verbraucher
umgeladen.
Besonders vorteilhaft ist es, daß der Verbraucher I10 für
einen längeren Zeitraum bestromt werden kann und dadurch
mehr Energie aufnimmt, als ein Verbraucher bei der
Ausführungsform gemäß Fig. 1.
Vorteilhaft bei dieser Ausgestaltung ist es, daß keine
Strombegrenzung derart erfolgen muß, daß beim Laden des
Energiespeichers der entsprechende Verbraucher nicht
reagiert. Die Auslegung des Energiespeichermoduls kann so
erfolgen, daß eine schnelle Energiespeicherung möglich ist.
Durch das Zusammenfassen verschiedener Elemente in einem
Speichermodul, der in der Nähe der Verbraucher angeordnet
ist, verringert sich der Aufwand an Verkabelung. Desweiteren
wird die Zahl der Bauteile reduziert.
Bei beiden Ausführungsformen ist vorgesehen, daß ein erster
Anschluß des Verbrauchers über ein erstes Schaltmittel mit
Masse verbindbar ist. Ein zweiter Anschluß des Verbrauchers
steht mit einer Versorgungsspannung in Verbindung. Ein
erster Anschluß einer Induktivität ist über ein zweites
Schaltmittel mit Masse verbindbar. Ein zweiter Anschluß der
Induktivität steht mit der Versorgungsspannung in
Verbindung. Der erste Anschluß der Induktivität steht über
eine Diode mit dem zweiten Anschluß des Verbrauchers in
Verbindung. Die Steuerung steuert die Schaltmittel derart
an, daß die beim Unterbrechen des Stromflusses durch die
Induktivität freiwerdende Energie zum Schalten des
Verbrauchers verwendet wird.
Die beiden Ausführungsformen unterscheiden sich im
wesentlichen darin, daß bei der Ausführungsform gemäß Fig.
1 wenigstens ein weiterer Verbraucher als Induktivität
eingesetzt wird. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 ist
eine zusätzliche Induktivität vorgesehen.
In Fig. 4 ist eine weitere Ausführungsform einer Schaltung
zur schnellen exakten Ansteuerung von Endstufen dargestellt.
Die Spulen der Einspritzventile sind wieder mit EV1, EV2 und
EV3 bezeichnet. In den dargestellten Ausführungsformen sind
lediglich drei Verbraucher eingezeichnet. Die
erfindungsgemäße Vorgehensweise ist aber bei jeder
beliebigen Anzahl von Verbrauchern einsetzbar. Die zweiten
Anschlüsse der Verbraucher sind jeweils über ein
Schaltmittel T1, T2 und T3 mit Masse verbunden. Die
Schaltmittel T1, T2 und T3 werden entsprechend wie in Fig.
3 von einer Steuerung 100 mit Ansteuersignalen beaufschlagt.
Der erste Anschluß der Verbraucher EV1, EV2 und EV3 steht
über eine gemeinsame Diode DB mit Batteriespannung Ubat in
Verbindung. Dabei ist der Anodenanschluß mit der
Batteriespannung und der Kathodenanschluß der Diode DB mit
den ersten Anschlüssen der Verbraucher verbunden.
Der Verbindungspunkt zwischen dem Verbraucher EV1 und dem
ersten Schaltmittel T1 steht über eine Diode D2C mit einem
ersten Anschluß eines Kondensators C1 in Verbindung, dessen
zweiter Anschluß mit Masse in Verbindung steht. Der erste
Anschluß des Kondensators C1 steht über ein Schaltmittel TB
mit dem ersten Anschluß des Verbrauchers EV1 in Kontakt.
Entsprechend ist der Verbraucher EV2 über eine Diode D3C
ebenfalls mit dem Kondensator C1 verbunden. Der Verbraucher
EV3 ist ebenfalls über eine Diode D3C mit dem Kondensator C1
verbunden.
Zwischen dem ersten Anschluß des Kondensators C1 und Masse
ist ein Spannungsteiler, der aus den Widerständen R10 und
R11 besteht, geschaltet. Der Verbindungspunkt der beiden
Widerstände steht mit der Steuerung 100 in Kontakt, die auch
das Schaltmittel TB ansteuert.
Die Schaltmittel sind in dem dargestellten
Ausführungsbeispiel als Transistoren dargestellt. Anstelle
der Transistoren können aber auch andere Schaltelemente
insbesondere Feldeffekttransistoren oder Thyristoren
eingesetzt werden.
Im Unterschied zu der Ausführungsform gemäß Fig. 1 ist ein
Zwischenspeicher in Form eines Kondensators vorgesehen, in
dem die beim Abschalten freiwerdende Energie gespeichert und
bei Beginn der Ansteuerung über ein Schaltmittel dem
Verbraucher zugeführt wird.
Diese Einrichtung arbeitet wie folgt. Solange die
Verbraucher EV1 bis EV3 nicht angesteuert werden, werden
diese getaktet mit hoher Frequenz ein- und ausgeschaltet.
Die Abschaltenergie aus den Verbrauchern EV1 bis EV3 gelangt
dabei über die Dioden D1C, D2C und D3C in den Kondensator
C1. Die Spannung am ersten Anschluß des Kondensators C1 wird
mittels des Spannungsteilers bestehend aus den Widerständen
R10 und R1 erfaßt und von der Steuerung auf einen
vorgegebenen Wert geregelt.
Das heißt, übersteigt die Spannung am Kondensator C1 einen
vorgegebenen Wert, erfolgt keine Taktung der Verbraucher.
Unterschreitet die Spannung am Kondensator C1 einen
vorgegebenen Wert, wird der Verbraucher angetaktet. Die
vorgegebene Spannung liegt wesentlich höher als die
Versorgungsspannung Ubat. Im dargestellten Beispiel beträgt
die Verbraucherspannung 12 Volt und die Spannung am
Kondensator C1 ca. 80 Volt.
Soll nun beispielsweise der Verbraucher EV1 angesteuert
werden, so wird zu Beginn das Schaltmittel T1 und das
Schaltmittel TB in den geschlossenen Zustand überführt. Dies
hat zur Folge, daß an dem Verbraucher EV1 eine Spannung von
80 Volt anliegt. Dies führt zu einem sehr schnellen
Stromanstieg und damit zu einem schnellen Schaltvorgang des
Verbrauchers.
Hat der Verbraucher seine neue Endlage erreicht, so wird das
Schaltmittel TB geöffnet. Über die Diode DB fließt dann ein
Strom von der Versorgungsspannung über den Verbraucher und
das Schaltmittel T1 nach Masse.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Schaltmittel TB
geöffnet wird, wenn der Strom, der durch den Verbraucher
fließt, einen bestimmten Wert überschritten oder die
Spannung an dem Kondensator C1 einen bestimmten Wert
unterschritten hat. Dadurch wird der Zwischenspeicher C1
nicht völlig entladen.
Der Anzugsstrom und/oder der Haltestrom kann durch Ansteuern
des Schaltmittels T1 auf vorgegebene Werte geregelt werden.
Bei der Ansteuerung der übrigen Verbraucher EV2 und EV3 wird
entsprechend vorgegangen. Besonders vorteilhaft ist es, wenn
wie im dargestellten Beispiel, lediglich ein Schaltmittel TB
und eine Diode DB vorgesehen ist. Es kann aber auch
vorgesehen sein, daß für jeden Verbraucher ein Schaltmittel
TB und eine Diode DB vorgesehen ist.
Besonders vorteilhaft ist es, daß beim Schalten des
Verbrauchers ein schneller Stromabfall und damit auch eine
schnelle Schaltzeit erzielt wird. Desweiteren ist nur ein
Kondensator notwendig.
Problematisch ist das Laden des Kondensators C1. Der Strom,
mit dem die Verbraucher beaufschlagt werden, muß ausreichend
hoch sein, damit ein schneller Ladevorgang erzielt werden
kann. Andererseits darf der Strom einen bestimmten Wert
nicht überschreiten, da andernfalls der Verbraucher seinen
Schaltzustand ändert.
Wird ein Verbraucher verwendet, dessen Schaltzustand von der
Stromrichtung abhängt, die durch den Verbraucher fließt, so
ist eine Schaltungsanordnung gemäß Fig. 5 besonders
vorteilhaft. Eine solche Anordnung wird üblicherweise als
H-Brückenschaltung bezeichnet. In dem dargestellten
Ausführungsbeispiel ist lediglich ein Verbraucher EV1
dargestellt.
Fließt ein Strom I1 in die mit einem Pfeil bezeichneten
Richtung, so öffnet der Verbraucher. Fließt ein Strom in die
mit dem Pfeil i3 bezeichneten Richtung, so schließt der
Verbraucher. Fließt ein Strom in die mit dem Pfeil i1
bezeichneten Richtung, so öffnet der Verbraucher.
Der Verbraucher ist mit seinem ersten Anschluß über ein
Schaltmittel T15 mit einem ersten Anschluß eines
Kondensators C1 verbunden. Ferner steht der erste Anschluß
des Verbrauchers EV1 über ein Schaltmittel T45 mit Masse in
Verbindung. Der zweite Anschluß des Verbrauchers EV1 steht
über ein Schaltmittel T25 mit Masse und über ein
Schaltmittel T35 mit einer Versorgungsspannung Ubat in
Verbindung.
Die Versorgungsspannung Ubat steht ferner über eine Diode
D1B mit dem Kondensator C1 in Kontakt. Ebenso steht der
erste Anschluß des Verbrauchers EV1 über eine Diode D1C mit
dem Kondensator in Verbindung. Die Kathoden der Dioden D1B
und D1C sind jeweils mit dem ersten Anschluß des
Kondensators C1 verbunden. Der zweite Anschluß des
Kondensators C1 steht mit Masse in Kontakt.
Die Schaltmittel T115, T125, T35 und T45 werden von einer
Steuerung 100 mit Ansteuersignalen beaufschlagt. Zum Öffnen
des Verbrauchers werden die Schaltmittel T15 und T25 so
angesteuert, daß sie den Stromfluß in der Richtung i1
freigeben. Aufgrund dieses Stromflusses öffnet der
Verbraucher. Das Schaltmittel T25 entspricht gemäß seiner
Funktion dem Schaltmittel T1 bei der Ausführungsform gemäß
Fig. 4. Das Schaltmittel T15 entspricht gemäß seiner
Funktion dem Schaltmittel TB bei der Ausführungsform gemäß
Fig. 4.
Durch Ansteuern der Schaltmittel T35 und T45 wird ein
Stromfluß Richtung I3 bewirkt, der den Verbraucher schließt.
Das Schaltmittel T45 entspricht gemäß seiner Funktion dem
Schaltmittel T1 bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4.
Besonders vorteilhaft ist es, daß zum Öffnen des
Verbrauchers die erhöhte Spannung, die am Kondensator C1
liegt, verwendet wird. Fällt die Spannung am Kondensator C1
unter die Batteriespannung ab, so erfolgt die Versorgung des
Verbrauchers aus der Versorgungsspannung Ubat.
Das Antakten zum Nachladen des Kondensators C1 erfolgt
mittels der Schaltmittel D35 und T45, die einen Stromfluß
induzieren, der den Verbraucher schließt. Dadurch kann ein
wesentlich höherer Strom verwendet werden, da keine Gefahr
besteht, daß der Verbraucher unkontrolliert öffnet.
Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung ergibt sich, wenn
die Diode D1B entsprechend wie in Fig. 4 zwischen der
Versorgungsspannung und dem ersten Anschluß des Verbrauchers
angeordnet ist. In diesem Fall kann ein gemeinsamer Speicher
für alle Verbraucher verwendet werden.
In Fig. 6 ist eine weitere Ausführungsform dargestellt, bei
der die Nachtaktung so erfolgt, daß ein Strom fließt, der
ein Schließen des Verbrauchers zur Folge hat. In Fig. 6a
ist ein Magnetventil mit zwei Wicklungen W1 und W2 und der
Magnetventilnadel 666 schematisch dargestellt. Wird die
Wicklung W1 bestromt, so öffnet der Verbraucher, wird die
Wicklung W2 bestromt, so schließt der Verbraucher.
In Fig. 6b sind die wesentlichen Elemente der hierzu
notwendigen Steuerschaltung dargestellt. Die beiden Spulen
sind gemeinsam mit der Versorgungsspannung Ubat verbunden.
Über jeweils einen Schalter T11 oder T12 sind die Spulen mit
Masse verbunden. Die Schaltmittel werden von einer Steuerung
100 angesteuert. Diese Schaltmittel entsprechen dem
Schaltmittel T1 bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4. Die
weiteren Elemente, insbesondere der Kondensator C1 und die
Dioden sind in Fig. 6 nicht dargestellt.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn diese Anordnung
entsprechend wie in Fig. 4 realisiert ist, das heißt das
Schaltmittel T11 entspricht dem Schaltmittel T1 und der
Verbraucher EV1 entspricht der Windung W1. Dabei wird durch
Ansteuern des Schaltmittels T12 das Nachtakten erzielt.
Besonders vorteilhaft ist bei dieser Einrichtung ebenfalls,
daß beim Laden des Kondensators die Schließfunktion des
Verbrauchers verwendet wird. Der Stromfluß wird derart
freigeben, daß der Verbraucher in seinem sicheren Zustand
verbleibt.
Bei Einspritzsystemen, die beispielsweise bei
selbstzündenden Brennkraftmaschinen eingesetzt werden,
erfolgt eine Einspritzung, wenn das steuernde Magnetventil
geschlossen ist. In diesem Fall erfolgt das Nachtakten
derart, daß das Ventil in seiner geöffneten Stellung
verbleibt oder sich in seine geöffnete Stellung bewegt. Dies
bedeutet das Nachtakten erfolgt so, daß der Stromfluß den
Verbraucher in einen sicheren Zustand überführt.
Der Stromfluß durch den Verbraucher wird in Zeiten, in denen
er so angesteuert wird, daß er sich in einem sicheren
Zustand befindet, mehrmals freigegeben und unterbrochen,
wobei die beim Unterbrechen des Stromflusses freiwerdende
Energie in einem Kondensator gespeichert wird. Der Stromfluß
wird derart freigeben, daß der Verbraucher in seinem
sicheren Zustand verbleibt. Dies bedeutet, die Ansteuerung
ist so kurz, daß sie nicht zum Schalten ausreicht, oder der
Strom fließt in eine Richtung, die den Verbraucher in seiner
sicheren Stellung hält.
Claims (10)
1. Vorrichtung zum Schalten wenigstens eines induktiven
Verbrauchers, bei der ein erster Anschluß des Verbrauchers
über ein erstes Schaltmittel mit Masse verbindbar ist und
ein zweiter Anschluß des Verbrauchers mit einer
Versorgungsspannung in Verbindung steht, daß ein erster
Anschluß einer Induktivität über ein zweites Schaltmittel
mit Masse verbindbar ist und ein zweiter Anschluß der
Induktivität mit der Versorgungsspannung in Verbindung
steht, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Anschluß der
Induktivität über eine Diode mit dem zweiten Anschluß des
Verbrauchers in Verbindung steht.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
Mittel vorgesehen sind, die die Schaltmittel derart
ansteuern, daß die beim Unterbrechen des Stromflusses durch
die Induktivität freiwerdende Energie zum Schalten des
Verbrauchers verwendet wird.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
es sich bei der Induktivität um wenigstens einen weiteren
Verbraucher handelt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
zwischen den Dioden und dem zweiten Anschluß der Verbraucher
ein drittes Schaltmittel angeordnet ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die Dioden den zweiten Anschluß der
Verbraucher mit einem ersten Anschluß eines Kondensators
verbinden, dessen zweiter Anschluß gegen Masse geschaltet
ist.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Versorgungsspannung
und dem zweiten Anschluß des Verbrauchers eine Diode
geschaltet ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
parallel zu der Diode ein Kondensator geschaltet ist.
8. Verfahren zum Schalten wenigstens eines induktiven
Verbrauchers, wobei ein erster Anschluß des Verbrauchers
über ein erstes Schaltmittel mit Masse verbindbar ist und
ein zweiter Anschluß des Verbrauchers mit einer
Versorgungsspannung in Verbindung steht, wobei ein erster
Anschluß einer Induktivität über ein zweites Schaltmittel
mit Masse verbindbar ist und ein zweiter Anschluß der
Induktivität mit der Versorgungsspannung in Verbindung
steht, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltmittel derart
angesteuert werden, daß die beim Unterbrechen des
Stromflusses durch die Induktivität freiwerdende Energie zum
Schalten des Verbrauchers verwendet wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß in
Zeiten, in denen der Verbraucher derart angesteuert wird,
daß er einen sicheren Zustand einnimmt, mehrmals der
Stromfluß freigegeben und unterbrochen wird, wobei die beim
Unterbrechen des Stromflusses freiwerdende Energie in einen
Kondensator gespeichert wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß
der Stromfluß derart gesteuert wird, daß der Verbraucher in
seinem sicheren Zustand verbleibt.
Priority Applications (4)
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|---|---|---|---|
| DE1998112744 DE19812744A1 (de) | 1998-03-24 | 1998-03-24 | Verfahren und Vorrichtung zum Schalten eines induktiven Verbrauchers |
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