EP0823017A1 - Verfahren zum ansteuern der erregerspule einer elektromagnetisch angetriebenen hubkolbenpumpe - Google Patents

Verfahren zum ansteuern der erregerspule einer elektromagnetisch angetriebenen hubkolbenpumpe

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EP0823017A1
EP0823017A1 EP96914114A EP96914114A EP0823017A1 EP 0823017 A1 EP0823017 A1 EP 0823017A1 EP 96914114 A EP96914114 A EP 96914114A EP 96914114 A EP96914114 A EP 96914114A EP 0823017 A1 EP0823017 A1 EP 0823017A1
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EP
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current
pulse
excitation coil
setpoint curve
excitation
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Wolfgang Heimberg
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Ficht GmbH and Co KG
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Definitions

  • the invention relates to a method for controlling an excitation coil of an electromagnetically driven reciprocating pump according to the preamble of claim 1.
  • a method of this type for controlling an excitation coil of an electromagnetically driven reciprocating pump is known from PCT / EP 93/00494.
  • a current control circuit is used which controls the excitation current flowing through the excitation coil 600 (FIG. 1) as a function of a current setpoint in the form of a specification current or a specification voltage.
  • the excitation coil 600 is connected to a power transistor 601 which is connected to ground via a measuring resistor 602, a comparator 603 with its output being applied to the control input of the transistor 601, for example to the transistor base.
  • the non-inverting input of the comparator 603 is acted upon by the current setpoint, which is obtained, for example, by means of a microcomputer.
  • comparator 603 The inverting input of comparator 603 is connected to the side of a resistor connected to transistor 601.
  • This circuit is a two-point control which limits the maximum current through the excitation coil as a function of the current setpoint value applied, the current through the excitation coil being clocked approximately triangularly in the control region by the alternate switching on and off of the power transistor 601.
  • the current setpoint is applied to the comparator 603 in the form of rectangular pulses
  • SPARE BLADEBL (RULE26) the length of the pulses determining the duration of the corresponding excitation pulse and the amplitude of the pulses determining the maximum current flowing through the excitation coil.
  • DE 28 41 781 C2 discloses a device for operating electromagnetic consumers in internal combustion engines, in particular electromagnetic valves in fuel supply systems. This device controls the current profile of an injection signal at the beginning of the injection pulse to an excessive value, which ensures that the solenoid valve is opened and keeps the current value constant at a value slightly below the peak value reached at the beginning.
  • DE 37 22 527 AI describes a method for controlling an injection valve for an internal combustion engine, in which the solenoid coil of the injection valve is activated in a similar manner to the method described in DE 28 41 781 C2, but at the end of the Injection pulse is switched from a clocked current control, in which the current value fluctuates between two threshold values, to a current control with a constant current value, so that the injection valve when switched off, ie at the end of the current pulse, is closed at a precisely predetermined time.
  • the object of the invention is to further develop the method mentioned at the outset such that a quantity of fuel injected per injection pulse can be metered very precisely, and this is achieved independently of the coil heating or of fluctuations in the supply voltage.
  • ERS ⁇ rZBLA7T ( ⁇ G ⁇ 26) are identified in the subclaims.
  • the invention is based on the following knowledge:
  • each excitation current pulse 94 has a rising edge 95 which is proportional to an e-function (FIG. 2).
  • the steepness of the rising flank or the change in current in the excitation coil depends directly on the voltage applied to the coil, which, as is known, can depend heavily on load influences in motor vehicles.
  • the resistance at the excitation coil changes as a function of temperature influences, so that the rising edges actually occurring are of different steepness.
  • the integral of such an excitation current pulse is approximately proportional to the amount of fuel injected with the fuel injection device per injection pulse, the rising edges having a significant influence on the injection rate per injection pulse.
  • Pulse injected amount of fuel so that the different rising edges cause significantly different fuel injection amounts.
  • 1 is a circuit diagram of a current control circuit
  • FIG. 5 is a diagram showing the force F exerted by an armature driven by the excitation coil as a function of a working air gap 1 on the electromagnetically driven fuel injection device.
  • FIG. 8 shows a circuit diagram of a circuit according to the invention for generating a current setpoint curve for a current control circuit
  • FIG. 9a and 9b are diagrams which represent the current setpoint curve obtained with the circuits shown in FIG. 8.
  • a current control circuit is used, as is known for example from PCT / EP 93 00494 (FIG. 1), in order to control the current in an excitation coil of an electromagnetically driven reciprocating pump used as a fuel injection device.
  • the excitation coil is excited in a pulsed manner at a high frequency, each pulse causing an impact movement of an armature driven by the excitation coil.
  • the current control circuit controls the excitation current as a function of a pulsed current setpoint.
  • each pulse of the current setpoint is controlled with a gradually rising rising edge, which causes a correspondingly gradually rising rising edge on the pulse of the excitation current in the excitation coil, the excitation current not changing faster than the maximum limited due to counter-induction in the excitation coil Current change allows, which is possible with the minimum available voltage.
  • the maximum current change at the minimum available voltage is the current change that results if the minimally available voltage due to the load and temperature fluctuations would be applied directly to the excitation coil, and the current increase in the Excitation coil would only be limited by the mutual induction due to the inductance of the excitation coil.
  • a current setpoint curve 90 is thus specified at the input of the current control circuit, which effects a corresponding excitation current 91 in the excitation coil (FIG. 6).
  • the course of the current setpoint curve 90 is selected such that the excitation current 91 obtained in this way is always in the control range of the current control circuit, ie the slope of the current setpoint curve 90 is less than the maximum current change available at the excitation coil standing minimum voltage. As explained above, this voltage can vary widely depending on the temperature and the engine load. learn.
  • the current setpoint curve 90 preferably runs as close as possible below a corresponding current curve 92 with a maximum increase in the minimum voltage available at the excitation coil. Since the current curve 92 follows an e-function due to the mutual inductance of the excitation coil 9, 600, it is expedient if the current setpoint curve 90 has a curve as a rising edge which also approximately corresponds to such an e-function and with the following ones Equations can be represented:
  • Ig and u n are base values and a is a parameter to be determined.
  • the motor speed and / or the temperature present at the excitation coil is preferably detected so that the voltage available at the excitation coil can be determined or the minimum available voltage can be estimated so that the current setpoint curve 90 is adapted to the actual tension. Such an adjustment takes place, for example, by changing the basic values or parameter a.
  • the current setpoint curve can be calculated by means of a microprocessor, for example as a function of the crankshaft angle position, and can be applied as a preset current or as a preset voltage to the input of the current control circuit by a digital / analog converter or by means of pulse-width modulation the.
  • This method is preferably applied to a PDS injection device, as is known for example from DD-PS 120 514, DD-PS 213 472, DE-OS 23 07 435 or EP 0 629 265.
  • FIG. 3 Such a PDS injection device, which is based on the solid-state energy storage principle, is shown in FIG. 3.
  • an initial partial stroke of the delivery element of the injection pump is provided, in which the displacement of the fuel does not result in a pressure build-up
  • the delivery element partial stroke serving for energy storage expediently being provided by a storage volume, e.g. in the form of an empty volume, and a stop element is determined, which can be designed differently and which permit the displacement of fuel over a stroke path "X" of the delivery element of the reciprocating piston pump. Only when the displacement of the fuel is abruptly interrupted is an abrupt pressure build-up generated in the fuel, so that the fuel is displaced in the direction of the injection nozzle.
  • a suction line 4 branches off from the delivery line 2 and is connected to a fuel reservoir 5 (tank).
  • a volume storage element 6 is connected to the delivery line 2, for example in the area of the connection of the intake line 4, via a line 7.
  • the pump 1 is designed as a piston pump and has a housing 8 in which a magnet coil 9 is mounted, an armature 10 which is arranged in the region of the coil passage and is designed as a cylindrical body, for example as a solid body, and is guided in a housing bore 11 , which is located in the region of the central longitudinal axis of the toroidal coil 9, where it is pressed by means of a compression spring 12 into an initial position in which it rests on the bottom 11a of the housing bore 11.
  • the compression spring 12 is supported on the end face of the armature 10 on the injection nozzle side and an annular step 13 of the housing bore 11 opposite this end face.
  • the spring 12 includes, with play, a delivery piston 14 which is fixed to the armature 10 on the armature end face acted upon by the spring 12, for example in one piece.
  • the delivery piston 14 plunges relatively deep into a cylindrical fuel delivery chamber 15, which is formed coaxially in the axial extension of the housing bore 11 in the pump housing 8 and is in transmission connection with the pressure line 2. Due to the immersion depth, pressure loss during the sudden pressure increase can be avoided, the manufacturing tolerances between piston 14 and cylinder 15 even being able to be relatively large, for example only in the hundredths of a millimeter range, so that the manufacturing outlay is low.
  • a check valve 16 is arranged in the intake line 4.
  • a ball 18 is arranged as a valve element, for example, which in its rest position is pressed by a spring 19 against its valve seat 20 at the end of the valve housing 17 on the reservoir side.
  • the spring 19 is supported on the one hand on the ball 18 and on the other hand on the wall of the housing 17 opposite the valve seat 20 in the region of the mouth 21 of the suction line 4.
  • the storage element 6 has, for example, a two-part housing 22, in the cavity of which a membrane 23 is stretched as the organ to be displaced, which separates a space filled with fuel from the pressure line and the cavity in the relaxed state divides the cavity into two halves, which are sealed against each other by the membrane.
  • a spring force acting on it for example a spring 24, engages in an empty space, the storage volume, which is set up as a return spring for the membrane 23.
  • the spring 24 is supported with its end opposite the membrane on a wall of the cylindrically widened cavity.
  • the empty cavity of the housing 22 is delimited by an arched wall which forms a stop surface 22a for the membrane 23.
  • the coil 9 of the pump 1 is connected to a control device 26, which serves as an electronic control for the injection device.
  • the armature 10 with the piston 14 is moved in the direction of the injection valve 3 against the force of the spring 12.
  • the delivery piston 14 connected to the armature 10 displaces fuel from the delivery cylinder 15 into the space of the storage element 6.
  • the spring forces of the springs 12, 24 are relatively soft, so that fuel displaced by the delivery piston 14 during the first partial stroke of the delivery piston 14 presses the storage membrane 23 into the empty space almost without resistance.
  • the armature 10 can initially be accelerated almost without resistance until the storage volume or empty space volume of the storage element 6 is exhausted by the membrane 23 striking the arch wall 22a.
  • the displacement of the fuel is suddenly stopped and the fuel is suddenly compressed due to the already high kinetic energy of the delivery piston 14.
  • the kinetic energy of the armature 10 with the delivery piston 14 acts on the liquid. This creates a pressure surge that travels through the pressure line 2 to the nozzle 3 and there leads to the spraying of fuel.
  • the coil 9 is switched off.
  • the armature 10 is moved back to the bottom 11a by the spring 12.
  • the amount of liquid stored in the storage device 6 is sucked back into the delivery cylinder 15 via the lines 7 and 2, and the membrane 23 is pushed back into its starting position as a result of the action of the spring 24.
  • the fuel supply valve 16 opens, so that fuel is drawn from the tank 5.
  • a valve 16a is expediently arranged in the pressure line 2 between the injection valve 3 and the branches 4, 7, which valve maintains a static pressure in the space on the injection valve side, which e.g. is higher than the vapor pressure of the liquid at the maximum temperature, so that bubble formation is prevented.
  • the parking pressure valve can e.g. be designed as the valve 16.
  • the excitation or coil current i through the excitation coil 9 causes a stroke s of the armature 10 or of the delivery piston 14, which is offset in time with respect to the onset of the excitation current.
  • the pressure build-up of the injection pressure p takes place with a time offset with respect to the stroke s, namely only when the displacement of the fuel is suddenly stopped and the fuel is suddenly compressed due to the already high kinetic energy of the delivery piston 14 (FIG. 4).
  • the force exerted by the armature at a predetermined constant excitation current i depends on the so-called working air gap, which is proportional to the working stroke of the armature.
  • the function curves of the force exerted by the armature as a function of the working air gap 1 differ greatly depending on the geometry of the reciprocating pump used, in particular the armature, the coil or its casing.
  • I denotes a function of the force F exerted by the armature as a function of the working air gap 1, which is typical of the fuel injection device shown in FIG. 3.
  • this function can also take a completely different course, e.g. a gradually increasing course, which is marked II in FIG. 5.
  • a current setpoint curve can be specified which can be adapted to such special framework conditions as are given, for example, by the Fl dependence (FIG. 7), the current setpoint Curve has a rising edge 100, which rises gradually, an arc-shaped maximum 101 and a gradually falling edge 102.
  • the falling edge 102 can drop abruptly from a certain point in time 103. It is essential that the curve only causes changes in the excitation current i that lie in the control range of the current control circuit used, so that it is ensured that the excitation current follows the predetermined current setpoint curve.
  • the gradually falling edge 102 in the exemplary pulse curve shown in FIG. 7 is adapted to the force (F) -working-air gap (1) dependency marked I in FIG.
  • an analog setpoint control circuit (FIG. 8) which, for example as a function of a square-wave pulse signal 110 and a reference voltage 111, has a pulse-shaped current setpoint curve with a predetermined course, preferably in the form of an e-radio tion.
  • Such a circuit comprises, for example, a resistor 112 and a capacitor 113 and a switch 114, which is generally implemented by a transistor.
  • the reference voltage 111 is present on the resistor 112 on one side (point B), and the other side of the resistor 112 is connected to one side of the capacitor 113.
  • the capacitor 113 is grounded with its side remote from the resistor 112.
  • the switch 114 is arranged in parallel with the capacitor 113, it being connected to the connecting line between the resistor 112 and the capacitor 113 and the grounded side of the capacitor 113, so that in the closed state it short-circuits the capacitor 113.
  • the rectangular pulse signal 110 (point A) for switching the latter on and off is present at the switch 114.
  • the current setpoint curve of the default voltage is tapped at the connecting line between the resistor 112, the capacitor 113 and the switch 114 at point C. Point C is connected to the current control circuit, for example to the non-inverting input of comparator 603, the circuit shown in FIG. 1.
  • the capacitor 113 discharges suddenly and there is no voltage at point C.
  • switch 114 is opened, capacitor 113 gradually charges via resistor 112, this charging voltage being tapped at point C as a current setpoint curve (default voltage).
  • the course of the voltage increase is determined by the RC element 112, 113 as an e-function.
  • the rate of increase or the slope of the current setpoint curve tapped at point C is proportional to the level of the reference voltage applied at point B, which forms the base value U n in equation (2).
  • the pulse length is determined solely by the width of the pulses of the Reckeck pulse signal 110, the length of the pulse of the current setpoint curve being determined by switching off the switch 114, since the set voltage at point C in the switched-off state of the switch 114 is tapped for the current setpoint curve.
  • the length of the switch-off pulse of the Reckeck control pulse signal 110 thus determines the length of the excitation current pulse.
  • a current setpoint curve with pulses in the form of an e-function is generated in a simple manner, the pulse length and the rise behavior of which can be controlled independently of one another.
  • the entire pulse profile of the current setpoint curve corresponds to the e-function.
  • the current setpoint curve can be adapted to the excitation coil current curve 92, which has the maximum current increase at the minimum voltage available at the excitation coil, which is limited due to the mutual induction, so that the current setpoint curve is in the control range of the current control circuit ⁇ det and a maximum amount of fuel can be injected precisely metered.
  • the corresponding adaptation which is generally carried out by the reference voltage 111 (U n ), does not have to be readjusted permanently, but can, for example, be adapted to the changed motor states at time intervals which correspond to one motor revolution become. This means for those too control device using a considerable relief.
  • the default current control circuit is not limited to the embodiment shown in FIG. 8, but can be varied in the arrangement or in the type of components.
  • a variable resistor 112 or a variable capacitor 113 can be used, so that the reference voltage 111 can remain constant.
  • Resistor 112 or capacitor 113 can also be replaced by an active component.
  • the preset voltage 111 can also be represented by a preset current, for example by means of an RL element, which is tapped off via a resistor.
  • each excitation current pulse 94 At the end of each excitation current pulse 94, the excitation current 91 and the magnetic field caused by it suddenly drop, since the circuit of the excitation coil is opened. Thus, the end of the excitation current pulse has no effect which has a significant influence on the fuel quantity per injection pulse.
  • the method according to the invention does not solely meter the amount of fuel, but rather ensures that an injected amount of fuel is made available in a reproducible manner and independently of external factors such as voltage and temperature.
  • the amount of fuel is basically set over a period of the current pulse for a specific setpoint curve of the control curve.

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Abstract

Verfahren zum Ansteuern einer Erregerspule einer elektromagnetisch angetriebenen, als Kraftstoff-Einspritzvorrichtung verwendeten Hubkolbenpumpe, wobei die Erregerspule über eine Stromsteuerschaltung pulsförmig mit hoher Frequenz erregt wird und jeder Puls eine Stossbewegung eines durch die Erregerspule getriebenen Ankers bewirkt, und die Stromsteuerschaltung in Abhängigkeit einer Strom-Sollwert-Kurve den durch die Erregerspule fliessenden Erregerstrom steuert, wobei jeder Puls der Strom-Sollwert-Kurve eine allmählich ansteigende Anstiegsflanke aufweist, die eine entsprechend allmählich ansteigende Anstiegsflanke des Pulses des Erregerstroms in der Erregerspule bewirkt, wobei die Strom-Sollwert-Kurve so gesteuert wird, dass sich der Erregerstrom nicht schneller als die aufgrund der Gegeninduktion begrenzte maximale Stromänderung ändert, die bei der minimalen an der Erregerspule zur Verfügung stehenden Spannung möglich ist.

Description

Verfahren zum Ansteuern einer Erregerspule einer elektromagnetisch angetriebenen Hubkolbenpumpe
Die Erfingung betrifft ein Verfahren zum Ansteuern einer Erre¬ gerspule einer elektromagnetisch angetriebenen Hubkolbenpumpe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein derartiges Verfahren zum Ansteuern einer Erregerspule einer elektromagnetisch angetriebenen Hubkolbenpumpe ist aus der PCT/EP 93/00494 bekannt. Bei diesem Verfahren wird eine Strom¬ steuerschaltung verwendet, die in Abhängigkeit eines Stromsoll¬ werts in Form eines Vorgabestroms bzw. einer Vorgabespannung den durch die Erregerspule 600 (Fig. 1) fließenden Erregerstrom steuert. Die Erregerspule 600 ist an einen Leistungstransistor 601 angeschlossen, der über einen Meßwiderstand 602 an Masse anliegt, wobei an den Steuereingang des Transistors 601, bei¬ spielsweise an die Transistorbasis, ein Komparator 603 mit sei¬ nem Ausgang angelegt ist . Der nicht invertierende Eingang des Komparators 603 wird von dem Stromsollwert beaufschlagt, der beispielsweise mittels eines Mikrocomputers gewonnen wird. Der invertierende Eingang des Komparators 603 ist an der Seite eines Widerstandes angeschlossen, der mit dem Transistor 601 verbunden ist. Diese Schaltung ist eine ZweipunktSteuerung, die den maxi¬ malen Strom durch die Erregerspule in Abhängigkeit vom angeleg¬ ten Stromsollwert begrenzt, wobei im Steuerbereich der Strom durch die Erregerspule durch das abwechselnde Ein- und Ausschal¬ ten des Leistungstransistors 601 etwa dreiecksförmig getaktet ist.
Bei dem hier angewandten Verfahren wird der Stromsollwert in Form von rechteckfδrmigen Pulsen an den Komparator 603 angelegt,
ERSATZBLATϊ(REGEL26) wobei die Länge der Pulse die Dauer des entsprechenden Erreger¬ pulses und die Amplitude der Pulse den maximalen durch die Erre¬ gerspule fließenden Strom bestimmt .
Mit diesem Verfahren können differenzierbare Kraftstoffmengen mit der Hubkolbenpumpe dosiert werden, wobei die Hubkolbenpumpe weitgehend unabhängig von der Spulenerwärmung und von Schwankun¬ gen der VersorgungsSpannung arbeitet.
Aus der DE 28 41 781 C2 ist eine Einrichtung zum Betrieb von elektromagnetischen Verbrauchern bei Brennkraftmaschinen, ins¬ besondere Elektromagnetventilen in Kraftstoffversorgungssystemen bekannt. Diese Einrichtung steuert den Stromverlauf eines Ein¬ spritzsignals zu Beginn des Einspritzpulses auf einen überhöhten Wert, wodurch sichergestellt wird, daß das Magnetventil geöffnet wird und hält den Stromwert konstant auf einem Wert etwas un¬ terhalb des zu Beginn erreichten Spitzenwertes.
In der DE 37 22 527 AI ist ein Verfahren zur Ansteuerung eines Einspritzventils für eine Brennkraftmaschine beschrieben, bei dem die Magnetspule des Einspritzventils in ähnlicher Weise wie bei dem in der DE 28 41 781 C2 beschriebenen Verfahren angesteu¬ ert wird, wobei jedoch am Ende des Einspritzpulses von einer getakteten Stromregelung, bei der der Stromwert zwischen zwei Schwellwerten schwingt, auf eine Stromregelung mit konstantem Stromwert übergegangen wird, so daß das Einspritzventil beim Ausschalten, d.h. am Ende des Strompulses, zu einem exakt vor¬ bestimmten Zeitpunkt geschlossen wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, das eingangs genannte Verfahren derart weiterzubilden, daß eine pro Einspritzpuls injizierte KraftStoffmenge sehr exakt dosiert werden kann, und dies unab¬ hängig von der Spulenerwärmung oder von Schwankungen der Ver¬ sorgungsspannung erreicht wird.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den merkmalen des An¬ spruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung
ERSÄrZBLA7T (πΕGα 26) werden in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Die Erfindung beruht auf folgender Erkenntnis:
Aufgrund der Eigeninduktion in der Erregerspule steigt der Erre¬ gerstrom nicht unmittelbar auf die maximale Stromstärke an, sondern jeder Erregerstrompuls 94 weist eine Anstiegsflanke 95 auf, die proportional zu einer e-Funktion verläuft (Fig. 2) . Die Steilheit der Anstiegstlanke bzw. die Stromänderung in der Erre¬ gerspule hängt unmittelbar von der an der Spule anliegenden Spannung ab, die in Kraftfahrzeugen bekannterweise stark von Lasteinflüssen abhängen kann. Zudem ändert sich der Widerstand an der Erregerspule in Abhängigkeit von Temperatureinflüssen, so daß die tatsächlich auftretenden Anstiegsflanken unterschiedlich steil sind.
Das Integral über einen solchen Erregerstromimpuls ist in etwa proportional zu der mit der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung pro Einspritzpuls eingespritzten Kraftstoffmenge, wobei die An¬ stiegsflanken einen bedeutenden Einfluß auf die pro Einspritz-
puls injizierte KraftStoffmenge hat, so daß die unterschiedli¬ chen Anstiegstlanken sich erheblich unterscheidende Kraftstoff¬ einspritzmengen bewirken.
Anhand der Zeichnung wird die Erfindung im folgenden beispiel¬ haft näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 das Schaltbild einer Stromsteuerschaltung,
Fig. 2 einen Pulsverlauf des Erregerspulenstroms gemäß dem aus der PCT/EP 93/00494 bekannten Verfahren,
Fig. 3 beispielhaft eine Kraftstoff-Einspritzvorrichtung,
Fig. 4 ein Diagramm, in dem schematisch der Erregerstrom i - der Ankerhub s und der Einspritzdruck p über die Zeit t aufgetragen sind,
Fig. 5 ein Diagramm, das die von einem von der Erregerspule angetriebenen Anker ausgeübte Kraft F in Abhängigkeit von einem Arbeits-Luftspalt 1 an der elektromagnetisch angetriebenen Kraftstoff-Einspritzvorrichtung zeigt,
Fig. 6 einen Pulsverlauf des Erregerstroms gemäß dem erfin¬ dungsgemäßen Verfahren,
Fig. 7 einen Pulsverlauf des Erregerstroms, der an die Eigen¬ schaften der in Fig. 3 dargestellten Kraftstoff-Ein¬ spritzvorrichtung angepaßt ist,
Fig. 8 ein Schaltbild einer erfindungsgemäßen Schaltung zum Erzeugen einer Strom-Sollwert-Kurve für eine Strom¬ steuerschaltung,
Fig. 9a und 9b Diagramme, die die mit der in Fig. 8 gezeigten Schal¬ tungen erzielte Strom-Sollwert-Kurve darstellen. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine Stromsteuerschal¬ tung verwendet, wie sie beispielsweise aus der PCT/EP 93 00494 (Fig. 1) bekannt ist, um den Strom in einer Erregerspule einer elektromagnetisch angetriebenen, als Kraftstoff-Einspritzvor¬ richtung verwendeten Hubkolbenpumpe zu steuern. Die Erregerspule wird pulsförmig mit hoher Frequenz erregt, wobei jeder Puls eine Stoßbewegung eines durch die Erregerspule getriebenen Ankers bewirkt. Die Stromsteuerschaltung steuert den Erregerstrom in Abhängigkeit von einem pulsförmig zugeführten Stromsollwert.
Erfindungsgemäß wird jeder Puls des Stromsollwerts mit einer allmählich ansteigenden Anstiegsflanke angesteuert, der eine entsprechend allmählich ansteigende Anstiegstlanke am Puls des Erregerstroms in der Erregerspule bewirkt, wobei sich der Erre¬ gerstrom nicht schneller ändert, als die aufgrund der Gegenin¬ duktion in der Erregerspule begrenzte maximale Stomänderung zuläßt, die bei der minimalen zur Verfügung stehenden Spannung möglich ist.
Die maximale Stromänderung bei der minimal zur Verfügung stehen¬ den Spannung ist die Stromänderung, die sich ergibt, wenn die aufgrund der Last- und Temperaturschwankungen minimal zur Ver¬ fügung stehende Spannung unmittelbar an die Erregerspule ange¬ legt werden würde, und der Stromanstieg in der Erregerspule nur durch die Gegeninduktion aufgrund der Induktivität der Erreger¬ spule begrenzt sein würde.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird somit eine Strom-Soll¬ wert Kurve 90 am Eingang der Stromsteuerschaltung vorgegeben, die in der Erregerspule einen entsprechenden Erregerstrom 91 be¬ wirkt (Fig. 6) . Der Verlauf der Strom-Sollwert-Kurve 90 wird so gewählt, daß der hierbei erzielte Erregerstrom 91 immer im Re¬ gelbereich der Stromsteuerschaltung liegt, d.h. die Steigung der Strom-Sollwert-Kurve 90 kleiner als die maximale Stromänderung bei der an der Erregerspule zur Verfügung stehenden minimalen Spannung ist. Diese Spannung kann, wie oben dargelegt, in Ab¬ hängigkeit von der Temperatur und von der Motorlast stark vari- leren .
Vorzugsweise verläuft die Strom-Sollwert-Kurve 90 möglichst nahe unterhalb einer entsprechenden Stromkurve 92 mit maximalem An¬ stieg bei der minimalen an der Erregerspule zur Verfügung ste¬ henden Spannung. Da die Stromkurve 92 aufgrund der Gegenindukti¬ vität der Erregerspule 9, 600 einer e-Funktion folgt, ist es zweckmäßig, wenn die Strom-Sollwert-Kurve 90 als Anstiegsflanke einen Verlauf aufweist, der etwa auch einer solchen e-Funktion entspricht und mit folgenden Gleichungen dargestellt werden kann:
isoll = J0 " e_atl0 (1 )
Usoll = U0 - e ~ a t (2)
wobei Ig bzw. un jeweils Basiswerte sind und a ein zu bestimmen¬ der Parameter ist .
Vorzugsweise wird die Motordrehzahl und/oder die an der Erreger¬ spule vorliegende Temperatur erfaßt, so daß die an der Erreger¬ spule zur Verfügung stehende Spannung bestimmt bzw. die minimale zur Verfügung stehende Spannung abgeschätzt werden kann, so daß die Strom-Sollwert-Kurve 90 an die tatsächlich vorliegenden Spannungsverhältnisse angepaßt wird. Eine derartige Anpassung erfolgt beispielsweise durch Ändern der Basiswerte bzw. des Parameters a.
Bei der Anpassung der Strom-Sollwert-Kurve an die Motorzustände ist zu berücksichtigen, daß bei niedrigen Drehzahlen vom Genera¬ tor nur eine geringe Spannung geliefert wird, aber die Ein- spritzvorgänge zeitlich weit voneinander beabstandet sind, so daß der Einspritzvorgang mit relativ langen Pulsen bei niedrigem Strom gesteuert werden kann. Bei hohen Motordrehzahlen hingegen wird die für den Einspritzvorgang verfügbare Zeit immer kürzer, weshalb die Pulse verkürzt werden müssen, wobei jedoch aufgrund einer höheren zur Verfügung stehenden minimalen Spannung ein größerer Strom an die Erregerspule angelegt werden kann.
Die Strom-Sollwert-Kurve kann mittels eines Mikroprozessors beispielsweise in Abhängigkeit von der Kurbelwellenwinkelposi- tion berechnet und durch einen Digital/Analogwandler oder mit¬ tels Puls-Weiten-Modulation als Vorgabestrom bzw. als Vorgabe¬ spannung an den Eingang der Stromsteuerschaltung angelegt wer¬ den.
Dieses Verfahren wird vorzugsweise an einer PDS-Einspritzvor¬ richtung angewandt, wie sie beispielsweise aus der DD-PS 120 514, der DD-PS 213 472, der DE-OS 23 07 435 oder der EP 0 629 265 bekannt ist.
Eine solche PDS-Einspritzvorrichtung, die auf dem Festkörper- Energiespeicherprinzip beruht, ist in Fig. 3 dargestellt. Bei dieser Kraftstoff-Einspritzvorrichtung ist ein anfänglicher Teilhub des Förderelements der Einspritzpumpe vorgesehen, bei dem die Verdrängung des Kraftstoffes keinen Druckaufbau zur Folge hat, wobei der der Energiespeicherung dienende Förderele¬ ment-Teilhub zweckmäßigerweise durch ein Speichervolumen, z.B. in Form eines Leervolumens, und ein Anschlagelement bestimmt wird, die unterschiedlich gestaltet sein können und die auf einem Hubweg "X" des Förderelements der Hubkolbenpumpe die Ver¬ drängung von Kraftstoff zulassen. Erst dann, wenn das Verdrängen des Kraftstoffs abrupt unterbrochen wird, wird ein schlagartiger Druckaufbau im Kraftstoff erzeugt, so daß eine Verdrängung des Kraftstoffs in Richtung Einspritzdüse bewirkt wird.
Die Einspritzvorrichtung nach Fig. 3 weist eine elektromagne¬ tisch angetriebene Hubkolbenpumpe 1 auf, die über eine Förder¬ leitung 2 an eine Einspritzdüseneinrichtung 3 angeschlossen ist. Von der Förderleitung 2 zweigt eine Ansaugleitung 4 ab, die mit einem Kraftstoff-Vorratsbehälter 5 (Tank) in Verbindung steht. Zudem ist an die Förderleitung 2 etwa im Bereich des Anschlusses der Ansaugleitung 4 ein Volumenspeicherelement 6 über eine Lei¬ tung 7 angeschlossen. Die Pumpe 1 ist als Kolbenpumpe ausgebildet und hat ein Gehäuse 8, in dem eine Magnetspule 9 lagert, einen im Bereich des Spu¬ lendurchgangs angeordneten Anker 10, der als zylindrischer Kör¬ per, beispielsweise als Vollkörper, ausgebildet und in einer Gehäusebohrung 11 geführt ist, die sich im Bereich der Zentral- längsachse der Ringspule 9 befindet, wo er mittels einer Druck¬ feder 12 in eine Ausgangsstellung gedrückt wird, in welcher er am Boden 11a der Gehäusebohrung 11 anliegt. Abgestützt ist die Druckfeder 12 an der einspritzdüsenseitigen Stirnfläche des Ankers 10 und einer dieser Stirnfläche gegenüberliegenden Rings¬ tufe 13 der Gehäusebohrung 11. Die Feder 12 umfaßt mit Spiel einen Förderkolben 14, der mit dem Anker 10 an der von der Feder 12 beaufschlagten Ankerstirnfläche fest, z.B. einstückig, ver¬ bunden ist. Der Förderkolben 14 taucht relativ tief in einen zylidrischen Kraftstofförderraum 15 ein, der coaxial in axialer Verlängerung der Gehäusebohrung 11 im Pumpgehäuse 8 ausgebildet ist und in Übertragungsverbindung mit der Druckleitung 2 steht . Aufgrund der Eintauchtiefe können Druckverlust während des schlagartigen Druckanstiegs vermieden werden, wobei die Fertig- gungstoleranzen zwischen Kolben 14 und Zylinder 15 sogar relativ groß sein können, z.B. lediglich im Hundertstel-Millimeterbe¬ reich, zu liegen brauchen, so daß der Herstellungsaufwand gering ist.
In der Ansaugleitung 4 ist ein Rückschlagventil 16 angeordnet. Im Gehäuse 17 des Ventils 16 ist als Ventilelement beispiels¬ weise eine Kugel 18 angeordnet, die in ihrer Ruhestellung durch eine Feder 19 gegen ihren Ventilsitz 20 am vorratsbehälterseiti- gen Ende des Ventilgehäuses 17 gedrückt wird. Zu diesem Zweck ist die Feder 19 einerseits abgestützt an der Kugel 18 und ande¬ rerseits an der dem Ventilsitz 20 gegenüberliegenden Wandung des Gehäuses 17 im Bereich der Mündung 21 der Ansaugleitung 4.
Das Speicherelement 6 weist ein z.B. zweiteilig ausgebildetes Gehäuse 22 auf, in dessen Hohlraum als zu verdrängendes Organ eine Membran 23 gespannt ist, die von dem Hohlraum einen druck- leitungsseitigen, mit Kraftstoff gefüllten Raum abtrennt und die im entspannten Zustand den Hohlraum in zwei Hälften teilt, die durch die Membran gegeneinader abgedichtet sind. An der der Leitung 7 abgewandten Seite der Membran 23 greift in einen Leer¬ raum, dem Speichervolumen, eine dieser beaufschlagende Feder¬ kraft, z.b. eine Feder 24, an, die als Rückstellfeder für die Membran 23 eingerichtet ist. Die Feder 24 ist mit ihrem der Membran gegenüberliegenden Ende an eine Wandung des zylindrisch erweiterten Hohlraums gelagert. Der leere Hohlraum des Gehäuses 22 ist durch eine gewδlbeförmige Wandung begrenzt, die eine Anschlagfläche 22a für die Membran 23 ausbildet.
Die Spule 9 der Pumpe 1 ist an eine Steuereinrichtung 26 ange¬ schlossen, die als elektronische Steuerung für die Einspritzvor¬ richtung dient.
Im stromlosen Zustand der Spule 9 befindet sich der Anker 10 der Pumpe 1 durch die Vorspannung der Feder 12 am Boden lla. Das Kraftstoffzulaufventil 16 ist dabei geschlossen und die Spei¬ chermembran 23 wird durch die Feder 24 in ihrer von der Anschlagfläche 22a abgerückten Stellung im Gehäusehohlraum ge¬ halten.
Bei Ansteuerung der Spule 9 über die Steuereinrichtung 26 wird der Anker 10 mit Kolben 14 gegen die Kraft der Feder 12 in Rich¬ tung Einspritzventil 3 bewegt. Dabei verdrängt der mit dem Anker 10 in Verbindung stehende Förderkolben 14 aus dem Fδrderzylinder 15 Kraftstoff in den Raum des Speicherelements 6. Die Federkräf¬ te der Federn 12, 24 sind relativ weich ausgebildet, so daß durch den Förderkolben 14 verdrängter Kraftstoff während des ersten Teilhubs des Förderkolbens 14 nahezu ohne Widerstand die Speichermembran 23 in den Leerraum drückt. Dadurch kann der Anker 10 zunächst fast widerstandsfrei beschleunigt werden, bis das Speichervolumen bzw. Leerraumvolumen des Speicherelements 6 durch Auftreffen der Membran 23 auf die Gewölbewandung 22a er¬ schöpft ist. Die Verdrängung des Kraftstoffs wird dadurch plötz¬ lich gestoppt, und der Kraftstoff infolge der bereits hohen kinetischen Energie des Fδrderkolbens 14 schlagartig verdichtet. Die kinetische Energie des Ankers 10 mit Fδrderkolben 14 wirkt auf die Flüssigkeit ein. Dabei entsteht ein Druckstoß, der durch die Druckleitung 2 zur Düse 3 wandert und dort zum Abspritzen von Kraftstoff führt.
Für das Förderende wird die Spule 9 stromlos geschaltet. Der Anker 10 wird durch die Feder 12 zum Boden lla zurückbewegt. Dabei wird die in der Speichereinrichtung 6 gespeicherte Flüs¬ sigkeitsmenge über die Leitungen 7 und 2 in den Förderzylinder 15 zurückgesaugt, und die Membran 23 in Folge der Wirkung der Feder 24 in ihre Ausgangsstellung zurückgedrückt. Gleichzeitig öffnet das Kraf stoffzulaufventil 16, so daß Kraftstoff aus dem Tank 5 nachgesaugt wird.
Zweckmäßigerweise ist in der Druckleitung 2 zwischen dem Ein¬ spritzventil 3 und den Abzweigungen 4, 7 ein Ventil 16a angeord¬ net, das in dem einspritzventilseitigen Raum einen Standdruck aufrechterhält, der z.B. höher ist als der Dampfdruck der Flüs¬ sigkeit bei maximal auftretender Temperatur, so daß Blasenbil¬ dung verhindert wird. Das Standdruckventil kann z.B. wie das Ventil 16 ausgebildet sein.
Der Erreger- bzw. Spulenstrom i durch die Erregerspule 9 be¬ wirkt einen Hub s des Ankers 10 bzw. des Förderkolbens 14, der bezüglich des Einsetzens des Erregerstroms zeitlich versetzt ist. Der Druckaufbau des Einspritzdrucks p erfolgt wiederum zeitlich versetzt bezüglich des Hubes s, nämlich erst dann, wenn die Verdrängung des Kraftstoffes plötzlich gestoppt wird, und der Kraftstoff infolge der bereits hohen kinetischen Energie des Förderkolbens 14 schlagartig verdichtet wird (Fig. 4) .
Das Intergral des Erregerstrom i über die Zeit ist etwa propor¬ tional zu der pro Einspritzpuls abgespritzten Kraftstoffmenge, wobei die Anstieg Jsflanke 95 des Erregerstroms isp auf das Ein- setzen des Einspritzdruckes p einen beträchtlichen Einfluß hat, denn die Anstiegstlanke 95 initiiert die Beschleunigung des Ankers 10 bzw. des Förderkolbens 14. Bei den eingangs geschil- derten Schwankungen der Anstiegsflanken der Erregerstrompulse 94 bei bekannten Verfahren zum Ansteuern der Erregerspule, insbe¬ sondere eines PDS-Systems, ergeben sich somit beträchtliche Unterschiede in der pro Einspritzpuls abgegebenen Kraftstoff- menge bei identischer Pulslänge und gleicher maximaler Strom¬ stärke der Strom-Sollwert-Kurve.
Ferner hängt die vom Anker ausgeübte Kraft bei einem vorbestimm¬ ten konstanten Erregerstrom i von dem sogenannten Arbeits-Luft¬ spalt ab, der proportional zum Arbeitshub des Ankers ist. Die Funktionsverläufe der vom Anker ausgeübten Kraft in Abhängigkeit vom Arbeits-Luftspalt 1 unterscheiden sich je nach Geometrie der verwendeten Hubkolbenpumpe, insbesondere des Ankers, der Spule bzw. deren Ummantelung stark. In Fig. 5 ist mit I eine Funktion der vom Anker ausgeübten Kraft F in Abhängigkeit vom Arbeits- Luftspalt 1 gekennzeichnet, die typisch für die in Fig. 3 darge¬ stellte Kraftstoff-Einspritzvorrichtung ist. Diese Funktion kann jedoch auch einen völlig anderen Verlauf aufweisen, z.B. einen allmählich ansteigenden Verlauf, der in Fig. 5 mit II gekenn¬ zeichnet ist .
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann eine Strom-Sollwert- Kurve vorgegeben werden, die an solche speziellen Rahmenbedin¬ gungen, wie sie beispielsweise durch die F-l-Abhängigkeit vor¬ gegeben sind, angepaßt werden (Fig. 7) , wobei die Strom-Soll¬ wert-Kurve eine Anstiegsflanke 100 aufweist, die allmählich ansteigt, ein bogenförmiges Maximum 101 und eine allmählich abfallende Flanke 102. Die abfallende Flanke 102 kann ab einem gewissen Zeitpunkt 103 schlagartig abfallen. Wesentlich ist, daß die Kurve nur Änderungen des Erregerstroms i bewirkt, die im Steuerbereich der verwendeten Stomsteuerschaltung liegen, so daß gewährleistet ist, daß der Erregerstrom der vorgegebenen Strom-Sollwert-Kurve folgt. Die allmählich abfallende Flanke 102 in dem in Fig. 7 dargestellten beispielhaften Pulsverlauf ist an die in Fig. 5 mit I gekennzeichnete Kraft (F) -Arbeits-Luft¬ spalt (1) -Abhängigkeit angepaßt, da ab einem gewissen Arbeitshub des Ankers 10 bzw. ab einem gewissen Arbeits-Luftspalt 1 ein hoher Strom nur eine unwesentliche Beschleunigung am Anker her¬ vorruft, so daß ein hoher Strom zu einem wenig genutzten Ener¬ gieeintrag führen würde, der im wesentlichen in Wärmeenergie gewandelt würde. Der Verlauf der Strom-Sollwert-Kurve ist jedoch nicht auf diese spezielle, in etwa glockenartige Form be¬ schränkt, sondern ist individuell an die jeweils verwendete Hubkolbenpumpe und deren Geometrie anzupassen. Er kann jeweils so gewählt werden, daß bei minimalem elektrischen Energieeintrag eine maximale Förderleistung bzw. maximale Fδrdermenge pro Ein- spritzpuls erreicht wird.
Die Erzeugung der Strom-Sollwert-Kurve 90 mit einem Mikroprozes¬ sor kann insbesondere bei hohen Drehzahlen einen erheblichen Rechenaufwand verursachen. Deshalb kann es zweckmäßig sein, eine analoge Sollwertsteuerschaltung (Fig. 8) vorzusehen, die bei¬ spielsweise in Abhängigkeit eines Rechteck-Pulssignals 110 und einer Referenzspannung 111 eine pulsförmige Strom-Sollwert-Kurve mit vorbestimmtem Verlauf, vorzugsweise in Form einer e-Funk¬ tion, erzeugt. Eine solche Schaltung umfaßt beispielsweise einen Widerstand 112 und einen Kondensator 113 und einen Schalter 114, der im allgemeinen durch einen Transistor realisiert wird. Am Widerstand 112 liegt an einer Seite (Punkt B) die Referenzspan¬ nung 111 an, und die andere Seite des Widerstandes 112 ist mit einer Seite des Kondensators 113 verbunden. Der Kondensator 113 ist mit seiner von dem Widerstand 112 entfernten Seite geerdet. Der Schalter 114 ist parallel zum Kondensator 113 angeordnet, wobei er mit der Verbindungsleitung zwischen dem Widerstand 112 und dem Kondensator 113 und der geerdeten Seite des Kondensators 113 verbunden ist, so daß er im geschlossenen Zustand den Kon¬ densator 113 kurzschließt. An dem Schalter 114 liegt das Recht¬ eck-Pulssignal 110 (Punkt A) zum Ein- und Ausschalten desselben an. Die Strom-Sollwert-Kurve der VorgabeSpannung wird an der Verbindungsleitung zwischen dem Widerstand 112, dem Kondensator 113 und dem Schalter 114 am Punkt C abgegriffen. Der Punkt C wird mit der Stromsteuerschaltung verbunden, beispielsweise mit dem nicht invertierenden Eingang des Komparators 603, der in Fig. 1 gezeigten Schaltung. Wird bei dieser Sollwertsteuerschaltung der Schalter 114 ge¬ schlossen, so entlädt sich der Kondensator 113 schlagartig, und am Punkt C liegt keine Spannung an. Beim Öffnen des Schalters 114 lädt sich der Kondensator 113 allmählich über den Widerstand 112 auf, wobei diese Ladespannung am Punkt C als Strom-Sollwert- Kurve (Vorgabespannung) abgegriffen wird. Der Verlauf des Span¬ nungsanstiegs ist durch das RC-Glied 112, 113 als e-Funktion bestimmt. Die Anstiegsrate bzw. die Steigung der am Punkt C abgegriffenen Strom-Sollwert-Kurve ist proportional zur Höhe der am Punkt B angelegten Referenzspannung, die den Basiswert Un in der Gleichung (2) bildet. Die Pulslänge wird alleine durch die Breite der Pulse des Reckteck-Pulssignals 110 bestimmt, wobei die Länge des Pulses der Strom-Sollwert-Kurve durch das Aus¬ schalten des Schalters 114 bestimmt wird, da im ausgeschalteten Zustand des Schalters 114 am Punkt C die VorgabeSpannung für die Strom-Sollwert-Kurve abgegriffen wird. Die Länge der Ausschalt- pulse des Reckteck-Steuerpulssignals 110 bestimmt somit die Länge des Erregerstrompulses.
Mit dieser Sollwertsteuerschaltung wird auf einfache Weise eine Strom-Sollwert-Kurve mit Pulsen in der Form einer e-Funktion erzeugt, deren Pulslänge und deren Anstiegsverhalten voneinander unabhängig gesteuert werden können. Hierbei entspricht der ge¬ samte Pulsverlauf der Strom-Sollwert-Kurve der e-Funktion. Die Strom-Sollwert-Kurve kann an die Erregerspulenstromkurve 92 angepaßt werden, die den aufgrund der Gegeninduktion begrenzten maximalen Stromanstieg bei der minimalen an der Erregerspule zur Verfügung stehenden Spannung aufweist, so daß die Strom-Soll¬ wert-Kurve sich im Steuerbereich der Stromsteuerschaltung befin¬ det und eine maximale Kraftstoffmenge exakt dosiert eingespritzt werden kann.
Die entsprechende Anpassung, die im allgemeinen durch die Refe¬ renzspannung 111 (Un) ausgeführt wird, muß nicht permanent nach¬ gestellt werden, sondern kann beispielsweise in zeitlichen Ab¬ ständen, die einer Motorumdrehung entsprechen, an die sich ge¬ änderten Motorzustände angepaßt werden. Dies bedeutet für die zu verwendende Steuereinrichtung eine erhebliche Erleichterung.
Die Vorgabe-Stromsteuerschaltung ist nicht auf die in Fig. 8 dargestellte Ausfuhrungsform beschränkt, sondern kann in der Anordnung oder in der Art der Bauteile variiert werden. So kann ein variabler Widerstand 112 bzw. ein variabler Kondensator 113 verwendet werden, so daß die Referenzspannung 111 konstant blei¬ ben kann. Auch kann der Widerstand 112 bzw. der Kondensator 113 durch ein aktives Bauelement ersetzt werden. Die VorgabeSpannung 111 kann auch durch einen Vorgabestrom, beispielsweise mittels eines RL-Gliedes, dargestellt werden, der über einen Widerstand abgegriffen wird.
Am Ende eines jeden Erregerstrompulses 94 fällt der Erregerstrom 91 und das durch ihn hervorgerufene Magnetfeld schlagartig ab, da der Stromkreis der Erregerspule geöffnet wird. Somit hat das Ende des Erregerstrompulses keine die Kraftstoffmenge pro Ein¬ spritzpuls wesentlich beeinflussende Auswirkung.
Mit dem erfingdungsgemäßen Verfahren wird nicht alleinig die Kraftstoffmenge dosiert, sondern es wird sichergestellt, daß eine abgespritzte Kraftstoffmenge reproduziebar und unabhängig von äußeren Einflußgrößen wie Spannung und Temperatur zur Ver¬ fügung gestellt wird. Die Kraftstoffmenge wird grundsätzlich bei einem bestimmten Sollwertverlauf der Ansteuerungskurve über die Zeitdauer des Stromimpulses eingestellt .

Claims

Patentansprüche
Verfahren zum Ansteuern einer Erregerspule einer elektro¬ magnetisch angetriebenen, als Kraftstoff-Einspritzvorrich¬ tung verwendeten Hubkolbenpumpe, wobei die Erregerspule über eine Stromsteuerschaltung pulsförmig mit hoher Fre¬ quenz mit einem Erregerstrom erregt wird und jeder Puls eine Stoßbewegung eines durch die Erregerspule getriebenen Ankers bewirkt, und die Stromsteuerschaltung in Abhängig¬ keit einer Strom-Sollwert-Kurve den durch die Erregerspule fließenden Erregerstrom steuert, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß jeder Puls der Strom-Sollwert-Kurve eine allmählich ansteigende Anstiegsflanke aufweist, die eine entsprechend allmählich ansteigende Anstiegsflanke des Pulses des Erre¬ gerstroms in der Erregerspule bewirkt, wobei die Strom- Sollwert-Kurve so gesteuert wird, daß sich der Erregerstrom nicht schneller als die aufgrund der Gegeninduktion be¬ grenzte maximale Stromänderung ändert, die bei der minima¬ len an der Erregerspule zur Verfügung stehenden Spannung möglich ist .
Verfahren nach Anspruch 1 dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die allmählich ansteigende Anstiegsflanke der Strom- Sollwert-Kurve mit einem einer e-Funktion entsprechenden Verlauf gesteuert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß eine Motordrehzahl und/oder eine an der Erregerspule vorliegende Temperatur erfaßt wird, um die Strom-Sollwert- Kurve an die an der Erregerspule zur Verfügung stehende Spannung anzupassen.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Strom-Sollwert-Kurve von einem Mikroprozessor be¬ rechnet wird und beispielsweise mit einem Digital/Analog¬ wandler an die Stromsteuerschaltung angelegt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß jeder Puls der Strom-Sollwert-Kurve über seinen gesam¬ ten Pulsverlauf einer e-Funktion entspricht.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Strom-Sollwert-Kurve an eine spezielle Geometrie der Hubkolbenpumpe, insbesondere an eine Kraft (F) -Arbeits- Luftspalt (1) -Abhängigkeit, angepaßt wird und beispielsweise eine glockenartige Form aufweist.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß der Verlauf der Strom-Sollwert-Kurve mittels einer Sollwertsteuerschaltung erzeugt wird, wobei die Sollwert- Steuerschaltung ein RC-Glied mit einem Widerstand (112) und einem Kondensator (113) aufweist, wobei der Kondensator (113) über den Widerstand (112) in regelmäßigen Zeitabstän¬ den aufgeladen wird und so eine einer e-Funktion entspre¬ chende pulsförmige Strom-Sollwert-Kurve erzeugt.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch g e k e n n z e i c h n e t. daß die Pulslänge und das Anstiegsverhalten der Pulse der Strom-Sollwert-Kurve unabhängig voneinander gesteuert wer¬ den, indem ein Rechteck-Pulssignal (111) an einen Schalter (114) anliegt, der den Kondensator (113) kurzschließt, und eine Referenzspannung (111) an den Kondensator (113) über dem Widerstand (112) anliegt, deren Betrag veränderbar ist.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß als Kraftstoff-Einspritzvorrichtung eine nach dem Fest¬ körper-Speicher-Prinzip arbeitende PDS-Kraftstoff-Ein¬ spritzvorrichtung verwendet wird.
EP96914114A 1995-04-28 1996-04-24 Verfahren zum ansteuern der erregerspule einer elektromagnetisch angetriebenen hubkolbenpumpe Expired - Lifetime EP0823017B1 (de)

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Families Citing this family (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2803139B1 (fr) * 1999-12-23 2007-12-21 Delachaux Sa Generateur de signal electrique a frequence variable, asservissement et moyens de calcul de faible cout
US7111460B2 (en) * 2000-03-02 2006-09-26 New Power Concepts Llc Metering fuel pump
US6966760B1 (en) * 2000-03-17 2005-11-22 Brp Us Inc. Reciprocating fluid pump employing reversing polarity motor
DE60123628T2 (de) * 2000-08-02 2007-08-23 Mikuni Corp. Elektronisch geregelte Einspritzvorrichtung
US6621269B2 (en) * 2001-04-11 2003-09-16 Daimlerchrysler Corporation System for monitoring solenoid flyback voltage spike
DE60210508T2 (de) * 2001-11-29 2007-05-10 Mikuni Corp. Verfahren zum antrieb einer kraftstoffeinspritzpumpe
US6757149B2 (en) * 2002-03-04 2004-06-29 Visteon Global Technologies, Inc. Method for controlling fuel injector valve solenoid current
US8511105B2 (en) 2002-11-13 2013-08-20 Deka Products Limited Partnership Water vending apparatus
MXPA05005245A (es) * 2002-11-13 2005-09-08 Deka Products Lp Destilacion con presurizacion de vapor.
US8069676B2 (en) 2002-11-13 2011-12-06 Deka Products Limited Partnership Water vapor distillation apparatus, method and system
FI115008B (fi) * 2003-05-13 2005-02-15 Waertsilae Finland Oy Menetelmä solenoidin toiminnan valvomiseksi
RU2362039C2 (ru) * 2005-02-02 2009-07-20 БиАрПи ЮЭс ИНК. Способ управления насосным узлом
US11826681B2 (en) 2006-06-30 2023-11-28 Deka Products Limited Partneship Water vapor distillation apparatus, method and system
US11884555B2 (en) 2007-06-07 2024-01-30 Deka Products Limited Partnership Water vapor distillation apparatus, method and system
US8006511B2 (en) 2007-06-07 2011-08-30 Deka Products Limited Partnership Water vapor distillation apparatus, method and system
MX354085B (es) * 2008-08-15 2018-02-09 Deka Products Lp Aparato expendedor de agua.
CN102297065B (zh) * 2011-08-30 2013-04-17 潍柴动力股份有限公司 具有关闭时间偏差补偿的喷油器
US9593809B2 (en) 2012-07-27 2017-03-14 Deka Products Limited Partnership Water vapor distillation apparatus, method and system
CN104956064B (zh) 2012-10-25 2019-02-19 比克喷射有限公司 燃料喷射系统
DE102014203364B4 (de) * 2014-02-25 2023-03-23 Vitesco Technologies GmbH Verfahren und Vorrichtung zum Betrieb eines Ventils, insbesondere für ein Speichereinspritzsystem
US10197025B2 (en) 2016-05-12 2019-02-05 Briggs & Stratton Corporation Fuel delivery injector
US10947940B2 (en) * 2017-03-28 2021-03-16 Briggs & Stratton, Llc Fuel delivery system
US10920768B2 (en) * 2017-09-14 2021-02-16 Milton Roy, Llc Pump drive that minimizes a pulse width based on voltage data to improve intake and discharge strokes
US11698064B2 (en) * 2017-12-29 2023-07-11 Koninklijke Philips N.V. System and method for operating a pump in a humidifier
US10443530B1 (en) * 2018-05-22 2019-10-15 Gm Global Technology Operations Llc. System with solenoid assembly and method of fault diagnosis and isolation
US11668270B2 (en) 2018-10-12 2023-06-06 Briggs & Stratton, Llc Electronic fuel injection module

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2370216A1 (fr) * 1976-11-05 1978-06-02 Renault Dispositif de commande par programme de courant de plusieurs electrovannes a fonctionnement asynchrone simultane ou non
DE2841781A1 (de) * 1978-09-26 1980-04-10 Bosch Gmbh Robert Einrichtung zum betrieb von elektromagnetischen verbrauchern bei brennkraftmaschinen
US4238813A (en) * 1979-05-21 1980-12-09 The Bendix Corporation Compensated dual injector driver
US4408129A (en) * 1981-06-18 1983-10-04 International Business Machines Corporation Constant energy drive circuit for electromagnetic print hammers
DE3139987A1 (de) * 1981-10-08 1983-04-28 Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart Steuereinrichtung fuer einen elektromagnetischen verbraucher in einem kraftfahrzeug, insbesondere ein magnetventil oder ein stellmagnet
JPS59103091A (ja) * 1982-12-01 1984-06-14 Nippon Denso Co Ltd 電磁弁の通電電流制御方法
US4729056A (en) * 1986-10-02 1988-03-01 Motorola, Inc. Solenoid driver control circuit with initial boost voltage
DE3722527A1 (de) * 1987-07-08 1989-01-19 Vdo Schindling Verfahren und schaltungsanordnung zur ansteuerung eines einspritzventils
US4980793A (en) * 1988-04-29 1990-12-25 Chrysler Corporation Open loop control of solenoid coil driver
DE3923487A1 (de) * 1989-07-15 1991-01-24 Fev Motorentech Gmbh & Co Kg Verfahren zum ansteuern von stellgliedern
JP2780244B2 (ja) * 1989-11-17 1998-07-30 株式会社日立製作所 アイドル制御弁の駆動制御方法及び装置
DE4206817C2 (de) * 1991-10-07 1994-02-24 Ficht Gmbh Kraftstoff-Einspritzvorrichtung nach dem Festkörper-Energiespeicher-Prinzip für Brennkraftmaschinen
WO1993018297A1 (de) * 1992-03-04 1993-09-16 Ficht Gmbh Kraftstoff-einspritzvorrichtung nach dem festkörper-energiespeicher-prinzip für brennkraftmaschinen
US5381297A (en) * 1993-06-18 1995-01-10 Siemens Automotive L.P. System and method for operating high speed solenoid actuated devices

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO9634192A1 *

Also Published As

Publication number Publication date
AU5761096A (en) 1996-11-18
ES2136405T3 (es) 1999-11-16
JP3264375B2 (ja) 2002-03-11
WO1996034192A1 (de) 1996-10-31
DE19515775A1 (de) 1996-10-31
JPH11505307A (ja) 1999-05-18
US6024071A (en) 2000-02-15
CA2217532A1 (en) 1996-10-31
DE19515775C2 (de) 1998-08-06
AU692103B2 (en) 1998-05-28
EP0823017B1 (de) 1999-08-11
KR19990008091A (ko) 1999-01-25
ATE183283T1 (de) 1999-08-15
DE59602721D1 (de) 1999-09-16

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