DE4018320C2

DE4018320C2 - Ansteuerschaltung für einen elektromagnetischen Verbraucher

Info

Publication number: DE4018320C2
Application number: DE4018320A
Authority: DE
Inventors: Helmut Rembold; Bruno Frank; Martin Mueller
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1990-06-08
Filing date: 1990-06-08
Publication date: 2002-06-27
Anticipated expiration: 2010-06-09
Also published as: JPH04231642A; FR2664425A1; GB9112138D0; FR2664425B1; GB2246920B; US5235490A; DE4018320A1; GB2246920A; JP3233653B2

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft eine Ansteuerschaltung für einen elektromagnetischen Verbraucher, insbesondere ein Magnetventil einer Einspritzanlage einer Brenn kraftmaschine, mit einer Steuereinrichtung, die nach dem Einschalten des Verbrauchers mindestens eine Absenkung und nachfolgend eine Anhebung der Verbrauchererregung bewirkt.

In der Kraftfahrzeugtechnik werden mit Einspritzsy stem ausgerüstete Brennkraftmaschinen verwendet. Als Brennkraftmaschinen kommen insbesondere auch selbstzündende Brennkraftmaschinen, also Dieselmo toren zum Einsatz. Das Betriebsverhalten wird ent scheidend von dem Einspritzvorgang (z. B. Ein spritzmenge, Einspritzzeitpunkt usw.) bestimmt.

Bekannt ist es, den einzuspritzenden Kraftstoff mittels einer Hochdruckpumpe mit großem Druck zu beaufschlagen, so daß der Düsenöffnungsdruck eines Einspritzventils überschritten wird. Hierdurch öff net die Düsennadel des Einspritzventils und der Einspritzvorgang beginnt. Der Hochdruckraum (Ele mentraum) der Hochdruckpumpe wird für den Druckauf bau von einem zu einem druckfreien Teil (Tank) des Kraftstoffkreislaufs führenden Magnetventil ver schlossen. Soll der Einspritzvorgang beendet werden bevor der Schließdruck des Einspritzventils unter schritten wird, so wird das Magnetventil zum gege benen Zeitpunkt geöffnet, wodurch sich der Druck im Einspritzsystem abbaut. Damit wird das Einsprit zende durch Schließen des Einspritzventils herbei geführt.

Ferner ist es bekannt, das Magnetventil während des Einspritzvorgangs nicht dauernd geschlossen zu hal ten, sondern mindestens einmal kurz in einem be stimmten Maße zu öffnen und anschließend wieder zu schließen. Durch dieses öffnen und Schließen des Magnetventils läßt sich die Kraftstoffeinspritzrate zur Beeinflussung des Motorlaufs formen. Die ver wendeten Magnetventile weisen zur Realisierung ei nes definierten Einspritzbeginns und Einspritzendes sehr kleine Schaltzeiten auf. Hierdurch stellt sich bei der beschriebenen Einspritzverlaufsformung (öffnen und Schließen des Magnetventils während des Einspritzvorgangs) eine extrem wirkungsvolle Steu erreaktion auf die Gesamteinspritzmenge ein, so daß magnetventilbedingte Ein- und Ausschaltzeitstreu ungen sich drastisch auf die Zumeßgenauigkeit für den Kraftstoff auswirken.

Aus der DE 34 42 764 A1 ist eine Einrichtung zum schnellen Schalten elektromagnetischer Verbraucher bekannt. Diese weist eine Serienschaltung aus dem Verbraucher und einer Schalteinrichtung auf. Paral lel zur Schalteinrichtung ist eine steuerbare Kapa zität angeordnet. Die bekannte Schalteinrichtung kann bei der Kraftstoffzumessung in Brennkraftma schinen verwendet werden. Die kurzen Schaltzeiten führen zwar zu einer niedrigen Verlustleistung der Schaltung, haben jedoch die vorstehend beschriebe nen Nachteile zur Folge. Die bekannte Einrichtung erlaubt das Takten des Verbraucherstroms. Durch Ein- und Ausschalten der Schalteinrichtung läßt da durch der Verbraucherstrom auf einen bestimmen Mit telwert erniedrigen.

Die DE 37 33 091 A1 zeigt ein Verfahren und eine Anordnung zum Einstellen des Laststromes durch eine induktive Last, insbesondere durch ein Kraftstoffeinspritzventil. Bei dieser Einrichtung ist vorgesehen, daß mittels eines schaltbaren Freilaufes die Steilheit des Stromabfalles veränderbar ist. Zum beschleunigten Einschalten wird ein hoher Anzugsstrom gewählt und anschließend auf einen niederen Haltestrom abgeregelt. Beim Abregeln und bei der Regelung auf den Haltestrom wird ein langsamer Stromabfall eingestellt. Am Ende der Ansteuerung erfolgt ein schneller Stromabfall. Dieser unterschiedliche Stromabfall wird durch geeignetes Ansteuern eines geschalteten Freilaufs erzielt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Ansteuerschaltung für einen elektromagnetischen Verbraucher die Genauigkeit der Steuerung der Schließunterbrechung zu verbessern. Wobei gleichzeitig die Vorteile kleiner Schaltzeiten erhalten bleiben sollen.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Ansteuerschaltung mit den im Hauptanspruch genannten Merkmalen hat demgegenüber den Vorteil, daß zur Einspritzverlaufsformung die ansonsten kleinen Schaltzeiten des als Magnetventil ausgebildeten Verbrauchers verlängert werden, so daß die Absenkung bzw. Anhebung der Verbraucherer regung verzögert wird, mithin eine gebremste Erre gungsänderung vorliegt. Damit wird die Empfindlich keit der Ansteuerzeit zur Herbeiführung des ge eigneten Öffnens und Schließens des Magnetventils während des Einspritzvorgangs (Schließunterbre chung) und die Empfindlichkeit der Magnetventil schaltzeiten auf die Einspritzmenge verkleinert, das heißt, die Ein- und Ausschaltzeiten des Magnet ventils für die Schließunterbrechungen werden quasi "elektrisch" verlängert. Unter "elektrisch" verlän gert ist zu verstehen, daß die Ansteuerung des Ma gnetventils erfindungsgemäß derart verändert wird, daß der Magnetkraftabbau und/oder -aufbau verlang samt erfolgt. Damit stellt sich eine gegenüber dem Stand der Technik vergleichmäßigte Ansteuerzeitcha rakteristik des Magnetventils für die Schließunter brechung ein, so daß die Einspritzmenge exakt do siert werden kann und magnetventilbedingte Ein- und Ausschaltzeitstreuungen sich nur unwesentlich auf die Zumeßgenauigkeit für den Kraftstoff auswirken. Insofern läßt sich die Einspritzrate für einen gün stigen Motorlauf unter den Gesichtspunkten Ge räusch, Abgas und Verbrauch usw. ohne Überreaktio nen bzw. Instabilitäten einstellen. Da die Wirkung der erfindungsgemäßen Schließunterbrechung nur in der Zeit während des Einspritzvorgangs wirksam ist, kann die Schnellschalteigenschaft des Magnetventils zur Festlegung des Spritzbeginns und des Spritzen des weiterhin genutzt werden. Die längeren, erfin dungsgemäßen Schaltzeiten werden demgemäß nur für die Einspritzverlaufsformung verwendet. Zur Ver deutlichung der aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile sei hier auf eine bekannte Schaltungsan ordnung hingewiesen, bei der die Zeit einer Magnet ventilstromunterbrechung zur Einspritzverlaufsfor mung z. B. 45 µs beträgt. Dies hat ein teilweises öffnen (Hub ca. 13 µm) und ein nachfolgendes Schließen zur Folge. Da die Unterbrechungszeit des Magnetventilstromes sehr kurz ist, führt eine Va riation dieser Ansteuerzeit von einigen Mikrosekun den dazu, daß sich der Unterbrechungshub sehr stark ändert. Entsprechend variiert auch das während der Magnetventilöffnung aus der Einspritzleitung zurückfließende Kraftstoffvolumen und damit die Ge samteinspritzmenge. Dies führt zu den bereits ge nannten Nachteilen bei der Zumeßgenauigkeit. Diese Nachteile werden durch die erfindungsgemäße Schalt zeitverlängerung vermieden. Insbesondere ist es bei der erfindungsgemäßen Ansteuerschaltung möglich, die durch die Schließunterbrechung herbeigeführte Entlastungsrate (Druckentlastung) in Abhängigkeit von der Drehzahl und weiteren Parametern der Brenn kraftmaschine zu steuern. Bei der Schließunterbre chung fließen zwei Volumenströme durch das Magnet ventil. Zum einen sind dies das Entlastungsvolumen, das aus der Einspritzdüse austritt, und zum anderen das während der Öffnung der Einspritzdüse weiter vom Kolben der Hochdruckpumpe verdrängte Volumen. Bei einer bestimmten Druckabsenkung im Ein spritzsystem ist das Entlastungsvolumen vorgegeben, das heißt, das Entlastungsvolumen ist bestimmbar. Das erwähnte verdrängte Volumen (Hubvolumen) ändert sich mit der Drehzahl der Brennkraftmaschine. Ins gesamt kann man hieraus eine Vorschrift für den Ma gnetventilhub bei der Schließunterbrechung herlei ten. Bei hohen Drehzahlen braucht man eine schnelle Entlastung mit schnellem Öffnen und großem Öff nungshub sowie anschließendem schnellen Schließen. Bei niedrigen Drehzahlen hingegen ist eine entspre chend langsamere Öffnungs- und Schließgeschwindig keit mit kleinerem Öffnungshub bei längerer Öff nungszeit vorteilhaft, um den gewünschten Ein spritzverlauf herbeizuführen. Erfolgt die Ein spritzverlaufsformung mit Pumpe-Düse-Einheit, so ist der Schließzeitunterbrechungsverlauf besonders genau wechselnden Drehzahlen anzupassen. Die erfin dungsgemäße Anordnung erlaubt eine optimale Einspritzverlaufsformung über den gesamten Betriebsbe reich der Brennkraftmaschine.

Mithin steuert - wie bereits ausgeführt - die Verzö gerungsschaltung das Magnetventil während des Ein spritzvorgangs derart an, daß sein für einen Druck aufbau des einzuspritzenden Kraftstoff erforderli cher Schließzustand durch mindestens ein kurzfri stiges, mit verlangsamter Erregungsänderung erfol gendes Öffnen (Schließunterbrechung) unterbrochen wird. Durch die Schließunterbrechung wird die Ein spritzverlaufsformung herbeigeführt. Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Magnetventil mit einem steuerbaren Schaltglied in Reihe liegt und daß zwischen einem Steueranschluß und einem Schaltstreckenanschluß des Schaltglieds mindestens ein steuerbares Schaltelement liegt, das beim Durchschalten zu einer Verkleinerung des Ma gnetventilstroms führt. Diese Verkleinerung erfolgt mit verlangsamter Stromänderungsgeschwindigkeit, so daß die gewünschte, erfindungsgemäße Schließunter brechung herbeigeführt wird.

Das Schaltglied und/oder das Schaltelement sind vorzugsweise als Transistoren ausgebildet. Die er findungsgemäße, gebremste Erregungsänderung läßt sich insbesondere durch eine Zenerdiode realisie ren, die in Reihe zum Schaltelement liegt. Alterna tiv ist es jedoch auch möglich, zum Schaltelement einen steuerbaren Komparator in Reihe zu schalten.

Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel ist vorge sehen, daß bei einer Schließunterbrechung zum Ab senken der Erregung ein Freilaufkreis parallel zum Magnetventil geschaltet wird. Dieser Freilaufkreis weist einen einstellbaren Widerstand auf, wodurch daß Abklingverhalten der Magnetventilerregung fest gelegt werden kann.

Ferner ist es möglich, daß zum schnellen Abschalten des Magnetventils das Schaltglied eine zwischen seinen Steueranschluß und einem Schaltstreckenan schluß liegende Zenerdiode aufweist, so daß Ab schaltenergie des Magnetventils über eine Konstant spannung abgebaut wird. Das schnelle Schaltverhal ten wird zur Einleitung des Spritzbeginns und des Spritzendes herangezogen.

Vorzugsweise wird die Größe der Schließunterbre chung von einem ersten Zeitintervall und einem zweiten Zeitintervall einer Ansteuerzeit des Ma gnetventils bestimmt, wobei das erste Zeitintervall von der gewünschten Druckentlastung des Einspritz drucks und das zweite Zeitintervall von der Dreh zahl der Brennkraftmaschine abhängig ist.

Zeichnung

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Steuerschema einer Einspritzein richtung einer Brennkraftmaschine (Diesel motor),

Fig. 2 eine der Fig. 1 entsprechende Darstel lung, jedoch mit detaillierter Abbildung einer Einspritzpumpe,

Fig. 3 ein Diagramm mehrerer Größen,

Fig. 4 ein Schaltbild einer Ansteuerschaltung für den Betrieb der Einspritzeinrichtung,

Fig. 5 ein Diagramm mehrerer Größen,

Fig. 6a, b Kennlinien der Einspritzeinrichtung im Leerlauf der Brennkraftmaschine,

Fig. 7a, b Kennlinien der Einspritzeinrichtung bei Nenndrehzahl der Brennkraftmaschine,

Fig. 8 ein Diagramm, daß den Einfluß einer An steuerzeit eines Magnetventils der Ein spritzeinrichtung in Abhängigkeit von der eingespritzen Kraftstoffmenge darstellt,

Fig. 9 eine Schaltungsanordnung eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Ansteuerschal tung,

Fig. 10 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer weiteren Ansteuerschaltung und

Fig. 11 ein Blockdiagramm.

Beschreibung von Ausführungsbeispielen

Die Fig. 1 zeigt eine Einspritzeinrichtung für einen (nicht dargestellten) Dieselmotor. Die Ein spritzeinrichtung weist eine Förderpumpe 1 auf, die mit einem Tank 2 in Verbindung steht. Der Ausgang 3 der Förderpumpe 1 führt zu einer Hochdruckpumpe 4, deren Ausgang 5 mit einer Einspritzleitung 6 verbunden ist. Die Einspritzleitung 6 steht ferner mit einem Magnetventil MV in Verbindung, das eine Sperrstellung oder eine Offenstellung einnehmen kann. In der Fig. 1 ist die Offenstellung darge stellt. Die beiden Betriebszustände des Magnetven tils MV lassen sich durch entsprechende Erregung einer Wicklung 7 des Magnetventils MV herbeiführen. In der Offenstellung ist die Einspritzleitung 6 über das Magnetventil MV sowie eine Leitung 8 mit dem Tank 2 verbunden.

Die Fig. 2 verdeutlicht nochmal das Vorstehende. Aus ihr geht der konstruktive Aufbau der Hochdruck pumpe 4 näher hervor (Teile der Hochdruckpumpe sind sowohl im Längsschnitt als auch in Queransicht ge zeichnet). Ein Hochdruckraum 9 (Elementraum) der Hochdruckpumpe 4 steht über ein Rückschlagventil 10 mit der Einspritzleitung 6 in Verbindung. Am Ende der Einspritzleitung 6 ist eine Einspritzdüse 11 angeschlossen.

Bewegt sich der Hochdruckkolben der Hochdruckpumpe 4 in seine Förderstellung und ist das Magnetventil MV geschlossen, so baut sich im Hochdruckraum 9 und in der Einspritzleitung 6 ein entsprechender Druck auf. Überschreitet dieser Druck den Düsenöffnungs druck der Einspritzdüse 11, so wird eine dem Druck entsprechende Kraftstoffmenge eingespritzt.

Die Fig. 3 verdeutlicht die Funktion des Gegen stands der Fig. 2. Dargestellt ist der Nockenhub der Hochdruckpumpe h_N der Hochdruckpumpe 4. Der Nockenhub h_N entspricht dem Hubweg des Hochdruck kolbens. Ferner zeigt die Fig. 3 eine Steuerspan nung U_MV, mit der die Wicklung 7 des Magnetventils MV angesteuert wird. Diese Ansteuerung führt zum Schließen des Magnetventils MV. Der Magnetventilhub S_MV eines Schließglieds des Magnetventils MV ist im unteren Bereich der Fig. 3 dargestellt. Im Ver gleich zur Steuerspannung U_MV wird deutlich, daß der rechteckförmige Impuls der Steuerspannung U_MV aufgrund der sich aufbauenden Erregung der Wicklung 7 des Magnetventils MV entsprechend verschliffen wird. Als effektiver, also genutzer Hubweg steht demgemäß im Beispiel der Fig. 3 der Betrag h_N zur Verfügung.

Die Fig. 4 und 5 zeigen ein Ausführungsbeispiel einer Ansteuerschaltung für das Magnetventil MV so wie dazugehörende Zeitverläufe verschiedener Größen der Einspritzeinrichtung. Zum Zeitpunkt t1 wird das Magnetventil MV erregt, das heißt, es beginnt der Magnetventilstrom i_MV zu fließen. Der Strom steigt auf den Maximalwert i_max an und fällt dann - nachdem sich der gewünschte Magnetventilhub S_MV eingestellt hat - auf einen Haltewert i_H ab. Aus Fig. 5 ist er kennbar, daß der Elementraumdruck p_E in der Hoch druckpumpe 4 entsprechend ansteigt. Zum Zeitpunkt t2 erfolgt eine Absenkung des Magnetventilstrom i_MV, was eine sogenannte Schließunterbrechung zur Folge hat, das heißt, daß sich in Schließstellung befindliche Magnetventil wird für eine kurze Zeit und zu einem gewissen Grad in eine Öffnungsstellung verlagert, wodurch der Druck in der Einspritzlei tung 6 erniedrigt wird. Hierdurch wird auf den Ein spritzvorgang Einfluß genommen; es liegt eine soge nannte Einspritzverlaufsformung vor. Im Zeitpunkt t3 stellt sich ein Düsennadelhub h_D an der Ein spritzdüse 11 ein, das heißt, es wird Kraftstoff eingespritzt. Eine weitere Schließunterbrechung wird zum Zeitpunkt t4 eingeleitet, danach wächst der Düsennadelhub h_D auf seinen Maximalwert an. Im Zeitpunkt t5 geht der Magnetventilstrom i_MV auf seinen Wert 0 zurück, so daß das Magnetventil MV in Offenstellung verlagert wird, wodurch sich - mit ei ner entsprechenden Zeitverzögerung - das Einspritz ende einstellt. Durch die beiden, in der Fig. 5 gezeigten Schließunterbrechungen läßt sich der Ein spritzvorgang und damit die Gesamteinspritzmenge beeinflussen.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß eine Steuerein richtung einer Ansteuerschaltung für das Magnetven til MV eine Verzögerungsschaltung aufweist, die für eine geeignete Einspritzverlaufsformung die Schließunterbrechungen derart steuert, daß die hierzu erforderlichen Erregungsänderungen des Ma gnetventils MV relativ langsam ablaufen. Mit ande ren Worten: Das an sich schnell ent- bzw. erregbare Magnetventil MV wird zur Erzielung geeigneter Schließunterbrechungs-Verläufe mit einer verringer ten Erregungsänderung betrieben.

Hierzu sei auf die Ansteuerschaltung der Fig. 4 verwiesen. Diese weist das Magnetventil MV auf, das mit seinem einen Wicklungsende an einer Betriebs spannung U_B angeschlossen ist. Der andere Anschluß der Wicklung des Magnetventils MV führt zu einem Schaltstreckenanschluß 12 einer Schaltstrecke 13 eines steuerbaren Schaltglieds 14. Das Schaltglied 14 ist als Transistor T1 ausgebildet. Der andere Schaltstreckenanschluß 15 ist an Masse 16 gelegt. An einen Steueranschluß 17 (Basis) des Schaltglieds 14 ist ein Widerstand 18 angeschlossen, der zur Masse 16 führt. Ferner steht ein Schaltelement 19 mit dem Steueranschluß 17 in Verbindung, das mit einer Diode D1 sowie einer Zenerdiode Z1 in Reihe liegt. Die Diode D1 und die Zenerdiode Z1 sind der art gepolt, daß ihre Anoden miteinander verbunden sind. Die Kathode der Zenerdiode Z1 führt zum Schaltstreckenanschluß 12 und somit zum Magnetven til MV. Das Schaltelement 19 wird von einem Transi stor T2 gebildet. Ferner ist ein weiteres Schalte lement 20 vorgesehen, dessen Schaltstrecke an dem Steueranschluß 17 angeschlossen ist und in Reihe zu einer Diode D2 und einer Zenerdiode Z2 liegt. Die Anoden der Diode D2 und der Zenerdiode Z2 stehen miteinander in Verbindung; die Kathode der Zenerdi ode 22 ist an den Schaltstreckenanschluß 12 ange schlossen. Das Schaltelement 20 ist als Transistor T3 ausgebildet. Ferner ist ein Widerstand 21 vorge sehen, der mit einem Anschluß am Steueranschluß 17 liegt und dessen anderer Anschluß einen Steueran schluß 22 bildet. Die Basen der Transistoren T2 und T3 bilden ebenfalls Steueranschlüsse 23 bzw. 24.

Zum Einschalten des Magnetventils MV, das heißt, zur Herbeiführung seiner Schließstellung, wird der Transistor T1 über den Steueranschluß 22 angesteu ert. Da es sich um ein schnellschaltendes Magnet ventils MV handelt, erfolgt eine sehr schnelle Er regung und es stellt sich entsprechend schnell ein Magnetventilhub S_MV ein. Die Hochdruckpumpe 4 baut nunmehr einen Hochdruck im Einspritzsystem auf. Soll eine Schließunterbrechung herbeigeführt werden, so wird der Steueranschluß 22 auf "low" ge legt und der Steueranschluß 23 des Transistors T2 angesteuert. Hierdurch wird der Magnetventilstrom i_MV aufgrund der Durchbruchspannung der Zenerdiode Z1 verringert. Die Folge ist eine entsprechend ver langsamte Ausschaltzeit, das heißt, die Entregung des Magnetventils MV geht entsprechend verlangsamt vor sich. Beim "Durchbrechen" der Zenerdiode Z1 wird der Transistor 1 wieder angesteuert, das heißt, der Magnetventilstrom i_MV nimmt einen ent sprechenden Wert an und die daraus resultierende Induktionsspannung des Magnetventils MV sinkt unter die Druchbruchspannung. Der Transistor T1 sperrt dadurch wieder. Insgesamt ist auf diese Art und Weise eine erfindungsgemäße Schließunterbrechung realisiert, bei der zur Einspritzverlaufsformung eine verlangsamte Erregungsänderungen durch die von dem Transistor T2, der Diode D1 und der Zenerdiode Z1 gebildete Verzögerungsschaltung 25 bewirkt wer den. Wird der Steueranschluß 24 des Transistors T3 angesteuert, so kommt eine andere Zenerspannung durch die Zenerdiode Z2 zum Einsatz, wodurch die von der Zenerdiode Z2 aufgebaute Gegenspannung einen höheren Wert erreicht.

Anhand der Fig. 6a, 6b sowie 7a, b wird die er findungsgemäße Lehre nochmals verdeutlicht. Die Fig. 6a und b zeigen Diagramme im Leerlauf und die Fig. 7a, b Diagramme bei Nenndrehzahl der Brenn kraftmaschine. In der Fig. 6a wird eine Schließun terbrechung realisiert, ohne daß die er findungsgemäße Verlangsamung der Erregung des Ma gnetventils erfolgt. Im oberen Teil des Diagramms ist der Magnetventilhub S_MV dargestellt. Die schnelle Ausschaltzeit der Schließunterbrechung führt dazu, daß sich beim Düsennadelhub h_D ein Einbruch einstellt, das heißt, die Druckentlastung im Elementraum der Hochdruckpumpe 4 erfolgt zu schnell. Vergleicht man demgegenüber die Fig. 6b, bei der die erfindungsgemäße verlangsamte Schließ unterbrechung mit entsprechend angepaßter Magnet ventilausschaltzeit durchgeführt wird, so ergibt sich der gewünschte Einspritzverlauf, das heißt, eine Einspritzverlaufsformung, mit der eine hohe Zumeßgenauigkeit der Gesamteinspritzmenge erzielt wird. Die Fig. 7a und 7b zeigen entsprechende Verläufe bei Nenndrehzahl der Brennkraftmaschine. Ohne Anwendung der erfindungsgemäßen Lehre (Fig. 7a) ist erkennbar, daß es im Elementraum der Hoch druckpumpe 4 zu einer zu langsamen Entlastung kommt, das heißt, der Düsennadelhub h_D steigt zu schnell an. Wird jedoch eine sehr schnelle Schließ unterbrechung und damit eine entsprechende Druck entlastung herbeigeführt, so stellt sich gemäß Fig. 7b der gewünschte Einspritzverlauf ein.

Die Fig. 8 zeigt den Einfluß der Ansteuerzeit t_A des Magnetventils MV für eine Schließunterbrechung auf die Kraftstoff-Einspritzmenge Q_e. Es ist er kennbar, daß schon geringe Änderungen der Ansteuer zeit t_A bei der Kennlinie 26 zu großen Einspritz mengenänderungen führt. Dies wirkt sich drastisch auf die Zumeßgenauigkeit aus. Die Kennlinie 26 stellt sich bei Einspritzeinrichtungen ein, die nicht nach der erfindungsgemäßen Lehre betrieben werden. Wird allerdings die erfindungsgemäße, ver langsamte Erregungsänderung beim Magnetventil MV realisiert, so ergibt sich die Kennlinie 27, die verdeutlicht, daß sich mit Änderung der Ansteuer zeit t_A quasi linear die Einspritzmenge Q_e variieren läßt. In Abhängigkeit von der Drehzahl und auch anderen Parametern der Brennkraftmaschine kann so die gewünschte Einspritzverlaufsformung erfolgen, ohne daß sich magnetventilbedingte Ein- und Aus schaltzeitstreuungen entscheidend auf die Zumeß genauigkeit des Einspritzsystems auswirken.

Die Fig. 9 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Ansteuerschaltung für ein Magnetventil MV, bei der die Magnetventilausschaltzeit stufenlos steuerbar ist. Das Magnetventil MV ist mit einem Anschluß an die Betriebsspannung U_B gelegt; der an dere Anschluß führt zu dem Schaltglied 14, das von dem Transistor T1 gebildet wird. Die Basis des Transistors T1 liegt über einen Widerstand 27 an einem Steueranschluß 28. Ferner ist zwischen Basis des Transistors T1 und Masse 16 eine Zenerdiode Z3 geschaltet. Ein Mikroprozessor 29 ist an einen Di gital/Analog-Wandler 30 angeschlossen, der einen Spannungsteiler 31 speist. Der Spannungsteiler 31 besteht aus den Widerständen 32 und 33. Der Mitten abgriff 34 des Spannungsteilers 31 ist an den Plus- Eingang 34 eines Komparators 44 angeschlossen. Fer ner ist ein weiterer, von Widerständen 36 und 37 gebildeter Spannungsteiler 38 vorgesehen, der mit seinem einen Anschluß zum Magnetventil MV führt und mit seinem anderen Anschluß an Masse 16 liegt. Der Mittenabgriff 39 des Spannungsteilers 38 führt zum Minus-Eingang des Komparators 44. Der Ausgang 40 ist über einen Widerstand 41 zum Plus-Eingang des Operationsverstärkers 35 zurückgeführt. Ferner liegt am Ausgang 40 ein Widerstand 42, der zu einer Versorgungsspannung U_v führt. Über einen Widerstand 43 ist der Ausgang 40 des Komparators 44 mit der Basis eines Transistor T4 verbunden. Der Emitter des Transistors T4 führt zur Versorungsspannung U_v. Der Kollektor des Transistors T4 ist an die Basis des Transistors T1 angeschlossen. In Abhängigkeit von verschiedenen Parametern der Brennkraftma schine, die vom Mikroprozessor 29 verarbeitet wer den, wird der Digital/Analog-Wandler 30 angesteu ert, der eine entsprechende Steuerspannung liefert, die die Schaltschwelle des Komparators 44 ein stellt. Mit Hilfe des Komparators 44 läßt sich so mit Einfluß auf die maximale Induktionsspannung des Magnetventils MV bei dessen Ausschalten nehmen. Ferner können (nicht dargestellte) Spannungs- oder Stromregelungsschaltungen vorgesehen sein, mit de ren Hilfe die Anzugszeiten des Magnetventils MV be einflußt werden können.

Die Fig. 10 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Ansteuerschaltung, mit deren Hilfe die Schließunterbrechungen in Abhängigkeit von der Drehzahl, der Last und weiteren Parametern der Brennkraftmaschine stufenlos vorgegeben werden kön nen. Das Magnetventil MV ist mit einem Anschluß seiner Wicklung 7 an die Betriebsspannung U_B ange schlossen. Der andere Anschluß führt zum Schalt streckenanschluß 12 des Schaltglieds 14, das wieder von einem Transistor T1 gebildet wird. Der andere Schaltstreckenanschluß 15 des Schaltglieds 14 ist über ein Shunt 45 an Masse 16 gelegt. Die Shunt spannung kann - zur Weiterverarbeitung - an Anschlüs sen 46 abgenommen werden. Die Basis des Transistors T1 führt über einen Widerstand 47 zu einem Steuer anschluß 48. Ferner ist die Basis über einen Wider stand 49 an Masse 16 gelegt. Ein veränderbarer Widerstand 50 ist mit einem Anschluß an die Betriebs spannung U_B angeschlossen und führt mit seinem an deren Anschluß zu einem Kollektor eines Transistor T5. Der Emitter des Transistors T5 führt über eine Diode D3 zum Schaltstreckenanschluß 12. Ferner ist der Schaltstreckenanschluß 12 über eine Zenerdiode Z4 und eine weitere Diode D4 an die Basis des Tran sistors T1 angeschlossen. Die Polung ist derart vorgenommen, daß die Kathode der Diode D1 mit dem Emitter des Transistors T5 und die Kathode der Di ode D4 mit der Basis des Transistors T1 in Verbin dung steht. Ferner sind die Anoden der Diode D4 und der Zenerdiode Z4 miteinander verbunden. Eine Par allelschaltung 51, die von einer Zenerdiode Z5, ei nem Widerstand 52 und einem Kondensator C gebildet wird, liegt mit einem Anschluß an der Basis des Transistors 5 und führt mit ihrem anderen Anschluß über einen Widerstand 53 zum Emitter des Transi stors T5. Dabei ist die Kathode der Zenerdiode Z5 mit der Basis des Transistors T5 verbunden. Die An ode der Zenerdiode Z5 führt zur Schaltstrecke 54 eines Schaltelements 55, das als Transistor T6 aus gebildet ist. Der andere Anschluß der Schaltstrecke 54 liegt über einen Widerstand 56 an Masse 16. Die Basis des Transistors T6 liegt über einen Wider stand 57 an Masse 16. Ferner ist ein Widerstand 58 vorgesehen, der mit einem Anschluß an der Basis des Transistors T6 liegt und dessen anderer Anschluß einen Steueranschluß 59 bildet.

Zur Erzielung eines schnellen Abschaltens des Ma gnetventils MV werden die Steueranschlüsse 48 und 59 auf NullPotential, das heißt, auf das Potential der Masse 16 gelegt. Damit nehmen die Transistoren T1, T5 und T6 ihre nichtleitenden Zustände ein. Übersteigt die Spannung am Transistor T1 die durch die Zenerdiode Z4 vorgegebene Zenerspannung, so wird der Transistor T1 leitend. Die Energie der Wicklung des Magnetventils MV wird über die kon stante Spannung umgewandelt. Der Magnetventilstrom i_MV nimmt näherungsweise linear ab.

Für ein langsames Abschalten des Magnetventils MV, das heißt, für eine langsame Reduzierung des Spu lenstroms, ist es erforderlich, den Steueranschluß 59 mit einem High-Signal und den Steueranschluß 48 mit einem Low-Signal (Masse) anzusteuern. Damit fließt der Magnetventilstrom i_MV über den Transi stor T5 und nimmt näherungsweise wie eine e-Funk tion ab. Die Zeitkonstante kann über den veränder baren Widerstand 50 eingestellt werden.

Das Blockschaltbild der Fig. 11 verdeutlicht den Einsatz in einem Kraftfahrzeug. Dies weist ein Steuergerät 60 auf, dem über Sensoren oder derglei chen verschiedene, den Betriebszustand charakteri sierende Parameter zugeleitet werden (Bezugszeichen 61). Hierbei kann es sich z. B. um die Fahrpedal stellung, die Drehzahl, die Stellung von Kurbel- und Nockenwelle, um Temperaturwerte usw. handeln. Das Steuergerät 60 ist mit der erfindungsgemäßen Ansteuerschaltung 62 verbunden, die in der entspre chend gewünschten Weise das Magnetventil MV be treibt.

Vorzugsweise läßt sich die Schließzeit des Magnet ventils MV diskret oder stufenlos steuern. Sofern man das Einspritzsystem der Brennkraftmaschine bei einer Schließunterbrechung um einen bestimmten Druckwert entlasten will, so bestimmt sich die An steuerdauer des Magnetventils für die Schließunter brechung aus einem Zeitintervall entsprechend der gewünschten Entlastung und einem Zeitintervall, daß etwa proportional zur Drehzahl der Brennkraft maschine ist. Die wichtigsten weiteren Einflußfak toren auf die Ansteuerzeit für die Schließunter brechung sind der gewünschte Einspritzverlauf, Druckschwingungen im Einspritzsystem, Temperatur sowie Einspritzmenge.

Claims

1. Ansteuerschaltung für einen elektromagnetischen Verbraucher, insbesondere ein Magnetventil einer Einspritzanlage einer Brennkraftmaschine, mit einer Steuereinrichtung, die nach dem Einschalten des Verbrauchers mindestens eine Absenkung und nachfolgend eine Anhebung der Verbrauchererregung bewirkt, wobei die Steuereinrichtung eine Verzögerungsschaltung (25) aufweist, die die bei der Absenkung und/oder Anhebung erfolgende Erregungsänderung des an sich schnell ent- bzw. erregbaren Verbrauchers (Magnetventil MV) verlangsamt, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungsschaltung (25) das Magnetventil (MV) während des Einspritzvorgangs derart ansteuert, daß sein für einen Druckaufbau des einzuspritzenden Kraftstoffs erforderlicher Schließzustand durch mindestens ein kurzfristiges, mit verlangsamter Erregungsänderung erfolgendes Öffnen (Schließunterbrechung) unterbrochen wird.

2. Ansteuerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Schließunterbrechung eine Einspritzverlaufsformung erfolgt.

3. Ansteuerschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnet ventil (MV) mit einem steuerbaren Schaltglied (14) in Reihe liegt und daß zwischen einem Steueran schluß (Basis des Transistors T1) und einem Schalt streckenanschluß (12) des Schaltglieds (14) minde stens ein steuerbares Schaltelement (19, 20) liegt, das beim Durchschalten zu einer Verkleinerung des Magnetventilstroms (i_MV) führt.

4. Ansteuerschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Schalt glied (14) und/oder das Schaltelement (19, 20) als Transistoren (T1, T2, T3) ausgebildet sind.

5. Ansteuerschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zum Schalte lement (19, 20) eine Zenerdiode (Z1, Z2) in Reihe liegt.

6. Ansteuerschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zum Schalte lement (Transistor T4) ein steuerbarer Komparator (44) in Reihe liegt.

7. Ansteuerschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Schließunterbrechung zum Absenken der Erregung ein Freilaufkreis (Widerstand 50, Transistor T5, Diode D3) parallel zum Magnetventil (MV) geschaltet wird.

8. Ansteuerschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Frei laufkreis einen einstellbaren Widerstand (50) auf weist.

9. Ansteuerschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zum Abschal ten des Magnetventils (MV) das Schaltglied (14) eine zwischen seinem Steueranschluß (17) und einem Schaltstreckenanschluß (12) liegende Zenerdiode (Z1, Z4) aufweist.

10. Ansteuerschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der Schließunterbrechung von einem ersten Zeitin tervall und einem zweiten Zeitintervall einer An steuerzeit (t_A) der Steuereinrichtung bestimmt wird, wobei das erste Zeitintervall von der ge wünschten Druckentlastung des Einspritzdrucks und das zweite Zeitintervall von der Drehzahl der Brennkraftmaschine, insbesondere der selbstzünden den Brennkraftmaschine (Dieselmotor), abhängig ist.