VORRICHTUNG ZUM SCHALTEN INDUKTIVER KRAFTSTOFF-EINSPRITZVENTILE

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schalten induktiver Kraftstoff-Einspritzventile gemäß Anspruch 1 oder 6.

[0002] Schärfere gesetzliche Emissionsvorgaben und der Zwang zu immer besserer Kraftstoffausnutzung haben in den vergangenen Jahren die Einführung von Hochdruck-Direkt-Einspritz-Systemen für Diesel- und Benzinmotoren entscheidend vorangetrieben, da hierdurch die Qualität der Gemischaufbereitung wesentlich verbessert wird.

[0003] Merkmale dieser Systeme sind sehr hohe Kraftstoffeinspritzdrücke bis über 2000Bar (Diesel) und über 100Bar (Benzin), sowie die Zuführung des Kraftstoffs in mehreren Teileinspritzungen je Einspritzvorgang.

[0004] Durch diese Anpassung der Kraftstoffzumessung an die Dynamik des Verbrennungsvorgangs lassen sich eine Fülle von Funktionsverbesserungen erzielen:

beim Benzinmotor:	besserer Wirkungsgrad,
	weniger Rohemissionen;
beim Dieselmotor:	weniger Motorgeräusche (Klopfen),
	weniger Rußpartikel,
	geringere NOx-Erzeugung,
	besseres Kaltstartverhalten.

[0005] Beim manchen Dieselmotoren wird in periodischen Abständen sogar im Auslasstakt noch Kraftstoff eingespritzt, um etwa die Regeneration eines Partikelfilters im Abgasstrang durch Abbrand der Rußpartikel zu erreichen.

[0006] Die Fülle dieser Funktionen, die mit modernen Direkt-Einspritzsystemen möglich sind, haben in der Folge eine enormen Verschärfung der Anforderungen an Präzision und Dynamik der Einspritzventile nach sich gezogen. So werden nunmehr Ventilschaltzeiten von 100 bis 500µs gefordert, um bei den hohen Systemdrücken auch kleinste Kraftstoffmengen bis herunter zu wenigen µg mit hoher Genauigkeit und hoher zeitlicher Präzision einspritzen zu können.

[0007] Dies hat letztlich der Piezotechnologie den Durchbruch ermöglicht, da sie eine wesentlich schnellere und präzisere Ventilbetätigung im Vergleich zur klassischen Solenoidtechnik erlaubt. Sie ist mittlerweile für Diesel-PKW-Motoren Standard geworden.

[0008] Da die hier verwendete Piezokeramik auf eine Änderung der Steuerspannung spontan mit einer Volumensänderung der eingespritzten Kraftstoffmenge reagiert, ist ein sehr schnelles, fast verzögerungsfreies Betätigen der Einspritzventile möglich. Im Gegensatz dazu muss beim klassischen Solenoidventil zuerst ein Stromfluss in der induktivitätsbehafteten Erregerwicklung aufgebaut werden, der dann, aber erst nach Erreichen eines bestimmten Stromwertes, das Ventil betätigen kann.

[0009] Allerdings gehen die Vorzüge der Piezotechnologie für Hochdruck-Einspritzventile mit erheblichen Kosten einher, so dass der dringende Bedarf besteht, für weniger anspruchsvolle Hochdruck-Direkt-Einspritz-Systeme auch weiterhin Solenoid-Einspritzventile einzusetzen.

[0010] Ein typisches Beispiel dafür sind großvolumige, langsam laufende Diesel-LKW-Motoren, wie etwa 6-Zylinder-Motoren mit 9 Litern Hubraum und maximalen Betriebsdrehzahlen von etwa 1800 U/min. Neben der geringen Drehzahl sind wegen des großen Hubraumes auch die Anforderungen an kleinste Einspritzmengen reduziert. Auch die Anzahl der Einspritzimpulse je Einspritzvorgang ist geringer, da z.B. eine Voreinspritzung zur Reduzierung des dieseltypischen "Nagelns" wegen des ohnehin recht hohen Laufgeräusches des LKW-Motors entfallen kann.

[0011] Untersuchungen haben nun gezeigt, dass Solenoid-Einspritzventile für solche Anwendungen zwar prinzipiell geeignet sind, jedoch einiger Weiterentwicklungen bedürfen. So muss für den Einsatz in Direkt-Einspitzsystemen bei Standard-Solenoidventilen, welche eine Spule (Wicklung) zur magnetischen Öffnung und eine Feder zum Schließen des Ventils aufweisen, die Schließverzögerung verringert werden.

[0012] Haupthindernis beim Schließen eines derartigen Standard-Solenoidventils sind die Wirbelströme im Magnetmaterial des Ventils, die nach Ausschalten des Betätigungsstromes erst langsam abklingen und ein schnelles Schließen des Ventils verhindern. Dieses Verhalten definiert die minimale Ventilöffnungszeit und vergrößert somit die kleinstmögliche Kraftstoff-Einspritzmenge.

[0013] Bei bistabilen Einspritzventilen mit zwei Wicklungen und Fixierung des Ventils in der jeweiligen Endposition durch Remanenzkräfte ist eine Verringerung sowohl der Einschaltzeit zum Öffnen des Ventils als auch der Ausschaltzeit zum Schließen des Ventils gefordert.

[0014] In Figur 1 ist eine bekannte, prinzipielle Schaltungsanordnung zum Betrieb einer Spule eines Kraftstoff-Einspritzventils mit PWM-(Pulsweiten-Modulations)-Betrieb dargestellt. Dort ist der eine Anschluss der Spule L1 mittels eines ersten Schalttransistors T1 mit dem Pluspol V+ einer Versorgungs-Spannungsquelle V und der andere Anschluss mittels eines zweiten Schalttransistors T2 mit Bezugspotential GND verbunden. Der Source-Anschluss des ersten Schalttransistors T1 ist mit dem einen Anschluss der Spule L1 verbunden, sein Drain-Anschluss mit dem Pluspol V+. Der Source-Anschluss des zweiten Schalttransistors T2 ist mit Bezugspotential GND verbunden und sein Drain-Anschluss mit dem anderen Anschluss der Spule L1. Außerdem ist eine Freilaufdiode D1 von Bezugspotential GND stromleitend zum einen Anschluss der Spule L1 hin angeordnet und eine Rekuperationsdiode D2 vom anderen Anschluss der Spule L1 stromleitend zum Pluspol V+ der Versorgungs-Spannungsquelle hin angeordnet.

[0015] Die Schaltung nach Figur 1 funktioniert folgendermaßen: vor Beginn eines Einschaltvorganges seien beide Schalttransistoren T1, T2 nichtleitend. Bei Einschaltbeginn (Öffnungssignal EO, ansteigende Flanke) werden beide Schalttransistoren T1, T2 stromleitend geschaltet. Dadurch wird an die Spuleninduktivität die Versorgungsspannung V angelegt, beispielsweise V = 48V. Es fließt ein Strom durch die Spule L1, welcher schnell ansteigt.

[0016] Bei Erreichen eines vorgegebenen oberen Stromsollwerts, bei welchem das Ventil öffnet, wird mittels der PWM-Einheit PWM Schalttransistor T1 nichtleitend geschaltet und der Spulenstrom fließt nun durch die Spule L1 über die Freilaufdiode D1 und Schalttransistor T2, wobei er langsam absinkt. Erreicht der Strom nun einen unteren vorgegebenen Sollwert, so wird Schalttransistor T1 wiederum leitend geschaltet, woraufhin der Spulenstrom abermals ansteigt.

[0017] Durch wiederholtes Leitend- und Nichtleitendschalten von Schalttransistor T1 kann so der Spulenstrom während der Einschaltdauer des Ventils auf einem annähernd konstanten Wert gehalten werden. Am Ende der Einschaltdauer (abfallende Flanke des Öffnungssignals EO) werden (bei einem-Standard-Ventil mit.Schließfeder) beide Schalttransistoren T1 und T2 gleichzeitig nichtleitend geschaltet, worauf sich die Spule L1 über die Freilaufdiode D1 und die Rekuperationsdiode D2 in die Versorgungs-Spannungsquelle V entlädt und das Ventil schließt.

[0018] Figur 2 zeigt, wie oben beschrieben, in der oberen Spur den Spannungsverlauf und in der unteren Spur den Stromverlauf in der Öffnungsspule L1 während der Öffnungsdauer eines Standard-Kraftstoff-Einspritzventils.

[0019] Figur 3 zeigt das Prinzip eines bistabilen Kraftstoff-Einspritzventils. Die Ventilnadel 1 ist in einem Gehäuse 4 verschiebbar gelagert und in der Position "OFFEN" dargestellt. Sie liegt am linken Eisenrückschluss 2 an. Der linke Eisenrückschluss 2 umschließt die Öffnungsspule A-B (Rechtecke A und B mit Abschrägung). Durch einen vorangegangenen Betätigungsstrom in der Öffnungsspule A-B wurde der linke Eisenrückschluss magnetisiert, so dass er jetzt, wenn der Strom abklingt, die Ventilnadel 1 in der Position "OFFEN" hält.

[0020] In dieser Stellung ist der Weg frei für den unter hohem Druck stehenden Kraftstoff vom Einlass a (in Pfeilrichtung) zu den Auslässen b und c und weiter zu den nicht dargestellten Ventildüsen, die dadurch geöffnet werden. Im Folgenden kann es sich bei dem Begriff "Kraftstoff" auch um ein "HydraulikMedium" handeln, wobei anstelle eines Kraftstoff-Kreislaufs ein Hydraulik-Kreislauf vorgesehen sein kann, mittels welchem ein Kraftstoff-Einspritzventil mit hydraulischer Druckübersetzung gesteuert wird.

[0021] Zum Schließen des Ventils wird nun ein Betätigungsstrom durch die Schließspule C-D geleitet, so dass sich die Ventilnadel 1 zum rechten Eisenrückschluss 3 bewegt. Nach Abschalten des Schließstromes wird die Ventilnadel 1 durch die Magnetisierung des rechten Eisenrückschlüsses 3 in der Position "GESCHLOSSEN" gehalten.

[0022] Dadurch wird der Weg vom Einlass a zu den Auslässen b und c gesperrt. Gleichzeitig werden die Auslässe b und c mit den als Ringleitung ausgeführten Rücklaufleitungen r verbunden, welche den Kraftstoffdruck zwischen den Auslässen b, c und den nicht dargestellten Ventildüsen abbauen, wodurch das Ventil geschlossen wird.

[0023] Da ein bistabiles Ventil zwei Spulen besitzt, nämlich eine Öffnungs- und eine Schließspule, ist die Schaltungsanordnung nach Figur 1 zweimal je Ventil vorzusehen: einmal zum Betreiben der Öffnungsspule A-B (L1 in Figur 1) und einmal zum Betreiben der Schließspule C-D.

[0024] Aus DE 100 18 175 A1 ist eine Schaltungsanordnung zum Betrieb eines Hubanker-Aktors für ein Gaswechsel-Ventil bekannt, bei welchem am Ende des Betätigungsvorgangs ein zum Betätigungsstrom gegensinniger Strom durch die Spule geschickt wird, um einen schnelleren Wechsel des Schaltzustandes zu initiieren.

[0025] Derartige Verfahren sind beispielsweise auch aus DE 199 21 938 A1,DE 195 26 681 A1 und DE 40 16 816 A1 bekannt.

[0026] Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Vorrichtung zum beschleunigten Schalten induktiver Kraftstoff-Einspritzventile zu schaffen, welche

• bei bistabilen Ventilen die Öffnungs- und die Schließverzögerung, und
• bei Standard-Solenoidventilen (mit Schließfeder) die Schließverzögerung

verringert.

[0027] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung gemäß den Merkmalen von Anspruch 1 oder 6 gelöst.

[0028] Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

[0029] Die Ventilschaltzeiten werden bekannterweise verringert, wenn bei einem bistabilen Ventil die magnetischen Haltekräfte beim Aktivieren einer Spule durch gezieltes Löschen der Remanenz der anderen Spule eliminiert werden, und bei einem Standard-Ventil (mit Schließfeder) die - durch die abklingenden Wirbelströme induzierten - magnetischen Haltekräfte beim Deaktivieren der Spule eliminiert werden.

[0030] In beiden Fällen ist dazu die Einprägung eines negativen Strompulses in die jeweilige Spule erforderlich, dessen Stromhöhe und zeitlicher Verlauf möglichst genau den magnetischen Erfordernissen des Ventils entsprechen müssen.

[0031] Ausführungsbeispiele nach der Erfindung werden nachstehend anhand einer schematischen Zeichnung näher erläutert.

[0032] In der Zeichnung zeigen:

Figur 1:

eine bekannte, prinzipielle Schaltungsanordnung zum PWM-Betrieb eines induktiven Kraftstoff-Ein- spritzventils,

Figur 2:

die Spannungs- und Stromverläufe bei PWM-Betrieb des Kraftstoff-Einspritzventils nach Figur 1,

Figur 3:

die Detailansicht eines bistabilen Kraftstoff-Ein- spritzventils,

Figur 4:

eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zum PWM- Betrieb eines induktiven Kraftstoff-Ein- spritzventils,

Figur 5a:

Spannungs- und Stromverlauf am Stromspiegel der er- findungsgemäßen Schaltungsanordnung,

Figur 5b:

den zeitlichen Verlauf von Betriebsstrom und nega- tivem Strom beim Öffnen und Schließen eines bistabilen Ventils.

Figur 6:

eine Steuerungseinrichtung für den negativen Strom bei einem bistabilen Kraftstoff-Einspritzventil,

Figur 7:

eine Steuerungseinrichtung für den negativen Strom bei einem Standard-Einspritzventil mit Öffnungs- spule und Schließfeder,

Figur 8:

eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zum Be- trieb mehrerer Ventilspulen,

Figur 9:

den zeitlichen Verlauf der Ventilschaltbewegungen, ohne (9a) und mit Entmagnetisierungsstrom (9b),

Figur 10:

eine weitere Schaltungsanordnung,

Figur 11:

eine Steuerungseinheit zur Schaltungsanordnung nach Figur 10,

Figur 12:

die Signalverläufe in dieser Steuerungseinheit,

Figur 13:

eine Steuerungseinheit zur Schaltungsanordnung nach Figur 10.

Figur 14:

eine prinzipielle Darstellung eines Standard- Solenoid-Einspritzventils, und

Figur 15:

die Entstehung vorübergehender, entgegengesetzter Feldrichtungen.

[0033] Figur 4 zeigt eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zum PWM-Betrieb einer Spule, beispielsweise der Öffnungsspule L1 eines induktiven Kraftstoff-Einspritzventils. Der zur Steuerung des Ventil-Be-triebsstroms verwendete Schaltungsteil (T1, T2, D1, D2) ist in der Beschreibung zu Figur 1 bereits ausgeführt.

[0034] Wie dort beschrieben, ist der eine Anschluss der Spule L1 beispielsweise der Öffnungsspule des Ventils mittels des ersten Schalttransistors T1 mit dem Pluspol V+ der Versorgungs-Spannungsquelle V und der andere Anschluss mittels des zweiten Schalttransistors T2 mit Bezugspotential GND verbunden. Der Source-Anschluss des ersten Schalttransistors T1 ist mit dem einen Anschluss der Spule L1 verbunden - sein Drain-Anschluss mit dem Pluspol V+. Der Source-Anschluss des zweiten Schalttransistors T2 ist mit Bezugspotential GND verbunden, sein Drain-Anschluss mit dem anderen Anschluss der Spule L1.

[0035] Die Freilaufdiode D1 ist stromleitend von Bezugspotential GND zum einen Anschluss der Spule L1 hin angeordnet und die Rekuperationsdiode D2 stromleitend vom anderen Anschluss der Spule L1 zum Pluspol V+ der Versorgungs-Spannungsquelle hin angeordnet.

[0036] Zusätzlich ist die Schaltung um fünf Transistoren T3 bis T7, fünf Widerstände R1 bis R5, einen Kondensator C1 und eine Diode D3 sowie um die Einbeziehung der im Fahrzeug vorhandenen Bordspannungsquelle Vbat erweitert.

[0037] Der dritte Transistor T3 ist parallel zur Freilaufdiode D1 geschaltet: sein Source-Anschluss ist mit Bezugspotential GND verbunden, sein Drain-Anschluss mit dem Verbindungspunkt von Freilaufdiode D1 und dem einen Anschluss der Spule L1. Er dient dazu, im stromleitenden Zustand den mit dem ersten Schalttransistor T1 verbundenen Anschluss der Spule L1 mit Bezugspotential GND zu verbinden.

[0038] Die Transistoren T4 bis T6 bilden zusammen mit den Widerständen R2 bis R4 einen komplementären Darlington-Stromspiegel, welcher einen negativen Strom liefert. Dieser Stromspiegel T4-T6 ist über einen ersten Widerstand R1 mit dem Pluspol V+ der Versorgungsspannung V verbunden. Der Source-Anschluss des vierten Transistors T4 ist mit dem anderen Anschluss der Spule L1 verbunden, während der Source-Anschluss des sechsten Transistors T6 über die Reihenschaltung des siebenten Transistors T7 und des fünften Widerstandes R5 mit Bezugspotential GND verbunden ist. Die Gate-Anschlüsse des dritten Transistors T3 und des siebenten Transistors T7 sind miteinander und mit dem Ausgang einer Steuerungseinrichtung, welche in Figur 6 bzw. 7 dargestellt ist, zur Erzeugung eines Steuersignals Negative-Strom-Control NSC für den negativen Strom verbunden.

[0039] Zwischen dem mit dem Stromspiegel T4-T6 verbundenen Anschluss des ersten Widerstandes R1 und Bezugspotential GND. ist ein Kondensator C1 geschaltet, welcher von der Bordspannungsquelle Vbat über eine Schutzdiode D3 aufgeladen wird und den Stromspiegel T4-T6 mit Energie versorgt, welcher durch den als Stromquelle geschalteten siebenten Transistor T7 gesteuert wird.

[0040] Solange das Steuersignal NSC am Gate-Anschluss des dritten Transistors T3 Low-Pegel (0V) hat, ist dieser Transistor T3 und auch der siebente Transistor T7 nichtleitend gesteuert, so dass am Ausgang des Stromspiegels, der durch den Source-Anschluss des vierten Transistors T4 gebildet wird, ebenfalls kein Strom fließt. Die Schaltung ist inaktiv, durch die Spule L1 fließt kein Strom in negativer Richtung (in Richtung von Transistor T4 nach Transistor T3).

[0041] Springt das Steuersignal NSC auf High-Pegel (beispielsweise +5V), so wird der dritte Transistor T3 leitend geschaltet und verbindet den einen Anschluss der Spule L1 mit Bezugspotential GND. Zugleich beginnt durch den siebenten Transistor T7 ein Strom zu fließen, dessen Größe durch den Wert des fünften Widerstandes R5 und die Basisspannung (+5V) des siebenten Transistors T7 abzüglich seiner Basis-Emitter-Spannung (5V-0,7V ≈ 4,3V) bestimmt wird.

[0042] Des weiteren fließt dieser Strom auch durch den sechsten Transistor T6 und den dritten Widerstand R3, an denen er einen Spannungsabfall erzeugt. Gemäß dem Funktionsprinzip eines Stromspiegels mit Emitterwiderständen (zur Stromgegenkopplung) wird sich zwischen dem Basis-Anschluss des fünften Transistors T5 und dem zweiten Widerstand R2 derselbe Spannungsabfall entwickeln. Wählt man nun den Wert von Widerstand R2 wesentlich geringer als den Wert von R3, so ist dazu ein entsprechend höherer Strom durch R3 erforderlich:

[0043] Der fünfte Transistor T5 bildet zusammen mit dem vierten Transistor T4 einen komplementären Darlingtontransistor. Entsprechend wird der hauptsächliche Anteil des durch den zweiten Widerstand R2 fließenden Stromes I_R2 durch den vierten Transistor T4 fließen.

[0044] Zur statischen Ansteuerung des vierten Transistors T4, der als MOS-Fet ausgebildet ist, ist kein Stromfluss erforderlich, sondern es muss eine dem Drainstrom und der Steuerkennlinie entsprechende Gate-Source-Spannung eingestellt werden. Wählt man den Wert des vierten Widerstandes R4 so, dass I_D(T4) = I_R2 (Drainstrom durch T4 = Strom durch den zweiten Widerstand R2) die Bedingung gilt:

mit U_GS(T4) = Gate-Source-Spannung des vierten Transistors T4 und I_R3 = Strom durch den dritten Widerstand R3, dann fließen durch die beiden Transistoren T5 und T6 annähernd gleiche Ströme. Dies verbessert die Genauigkeit des Stromübersetzungsverhältnisses I_R2/I_R3 beim Stromspiegel soweit, dass auch große Übersetzungen von beispielsweise >1000:1 stabil und reproduzierbar dargestellt werden können. Im ausgeführten Beispiel wird mit einem Steuerstrom von beispielsweise 2mA durch Transistor T7 ein Ausgangsstrom von 2A durch Transistor T4 kontrolliert. Die Versorgung des Stromspiegels erfolgt aus dem Kondensator C1.

[0045] Zu Beginn eines durch das Signal NSC eingeleiteten negativen Strompulses ist Kondensator C1 mittels des ersten Widerstandes R1 auf das Potential der versorgungsspannung V+ (beispielsweise +48V)aufgeladen. Als negativer Strom ist hier ein Strom durch die Öffnungs- oder Schließspule in zur Richtung des Betätigungsstroms entgegengesetzter Richtung definiert.

[0046] Der Wert von R1 ist dabei so hoch gewählt, dass sein Stromfluss wesentlich geringer ist als der durch den zweiten Widerstand R2 und den vierten Transistor T4 fließende negative Strom. Der Wert von R1 muss jedoch klein genug sein, um ein Aufladen des Kondensators C1 auf das Potential V+ in den Pausen zwischen zwei aufeinander folgenden negativen Strompulsen zu erlauben.

[0047] Durch den durch den zweiten Widerstand R2 und den vierten Transistor T4 durch die Spule L1 und den dritten Transistor T3 fließenden (negativen) Strom wird nun Kondensator C1 entladen und seine Spannung wird kleiner als die Bordspannung Vbat. Dadurch wird die Schutzdiode D3 leitend und Kondensator C1 auf die Bordspannung Vbat geklemmt. Dadurch wird erreicht, dass zu Beginn eines negativen Strompulses die hohe Versorgungsspannung V+ einen schnellen Stromaufbau in der Spule L1 ermöglicht und im weiteren Verlauf niedrig genug ist, um keine unnötige Verlustleistung im vierten Transistor T4 entstehen zu lassen.

[0048] Figur 5a zeigt den Spannungs- und Stromverlauf am Stromspiegel T4-T6, wobei die obere Spur die Spannung U_C1 am Kondensator C1 zeigt. Mit wachsendem negativem Strompuls I_L1 sinkt die Spannung U_C1, bis sie bei ca 11,3V geklemmt wird. Nach Beendigung des negativen Strompulses steigt die Spannung U_C1 wieder auf V+ an. Die untere Spur zeigt den negativen Strompuls I_L1. Der Sollwert von 2A wird bereits nach 38µs erreicht.

[0049] Bei bistabilen Ventilen hat es sich gezeigt, dass die Dauer des negativen Strompulses auf die Zeitdauer eingestellt werden sollte, welche der Strom in der anderen Spule zum Erreichen seines Betriebswertes benötigt. Dadurch lässt sich auf einfache weise das Steuersignal NSC gewinnen. Es genügt ein Flip-Flop, das zu Beginn der Ventilaktivierung gesetzt und beim ersten Erreichen des Betriebsstromes wiederum zurückgesetzt werden kann.

[0050] Figur 6 zeigt eine Schaltung einer solchen Steuerungseinrichtung bei einem bistabilen Ventil für den negativen Strom durch die eine Spule, beispielsweise die Öffnungsspule L1, durch das Schließsignal der anderen Spule, beispielsweise der Schließspule.

[0051] Diese Schaltung besteht lediglich aus einem Flip-Flop IC1A. Mit der ansteigenden Flanke beispielsweise des Schließsignals ES für die nicht dargestellte Schließspule wird das Flip-Flop IC1A (Anschluss CLK) gesetzt, so dass sein Ausgang Q, an welchem das Signal NSC erscheint, High-Pegel annimmt.

[0052] Der mit Anschluss CLR-Nicht des Flip-Flops IC1A verbundene Ausgang der PWM-Einheit PWM (siehe Figuren 2 und 4) erhält zu diesem Zeitpunkt High-Pegel. Erreicht der Strom durch die Schließspule seinen Betriebswert, so schaltet dieser Ausgang auf Low-Pegel und löscht damit auch das Flip-Flop IC1A, so dass dessen Ausgangssignal NSC am Ausgang Q auf Low-Pegel zurückspringt. Damit hat das dem Basisanschluss der Transistoren T3 und T7 der Schaltung für die Öffnungsspule L1 zugeführte Signal NSC solange High-Pegel, wie der Strom durch die Schließspule bis zum ersten Erreichen seines Betriebswertes benötigt.

[0053] Für ein bistabiles Ventil ist zur Erzeugung des negativen Stromes sowohl für die Öffnungs- als auch für die Schließspule je eine Schaltung nach Figur 4 und Figur 6 erforderlich. Zu beachten ist, dass die zum Öffnen des Ventils gehörige PWM-Einheit den negativen Strompuls in der Schließspule des Ventils steuert und die zum Schließen des Ventils gehörige PWM-Einheit den negativen Strompuls in der Öffnungsspule des Ventils steuert. Der zeitliche Verlauf von Betriebsstrom und negativem Strom zum Öffnen und Schließen eines bistabilen Ventils ist in Figur 5b schematisch dargestellt.

[0054] Für ein Standard-Ventil mit Öffnungsspule und Schließfeder muss die Steuerung des negativen Stromes der einzigen Spule L1 am Ende des Öffnungssignals EO, wie in Figur 7 dargestellt, erfolgen.

[0055] Bei der Steuerungseinheit nach Figur 7 dient der negative Strom zum Löschen der Wirbelströme, die nach dem Ausschalten und Abklingen des Stromes in der Öffnungsspule noch im Magnetkreis des Standard-Ventils weiterfließen. Dazu soll unmittelbar nach Beendigung der Ventilaktivierung (abfallende Flanke des Betätigungs-(Öffnungs) signals EO ein negativer Strom durch die Öffnungsspule L1 geleitet werden.
Die Schaltung nach Figur 7 enthält dazu ein Zeitglied (Monoflop IC2) zur Bestimmung der Zeitdauer des negativen Strompulses durch die Spule L1, welches von der mittels eines Inverters IC4 invertierten fallenden Flanke des Signals EO getriggert wird.

[0056] Für ein Standard-Ventil ist nur jeweils eine Schaltung nach Figur 4 und Figur 7 erforderlich.

[0057] In einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung der Schaltung nach Figur 4 kann Diode D1 entfallen, wobei die Substratdiode von Transistor T3 deren Funktion, den Freilauf, übernimmt.

[0058] Die Vorteile der erfindungsgemäßen Schaltung nach Figur 4 sind folgende:

• es ergibt sich eine zeitlich variable Versorgungsspannung, wodurch die Verlustleistung in der Stromquelle gering gehalten werden kann;
• die Versorgung des Darlington-Stromspiegels erfolgt aus einem Kondensator, der zunächst auf das Potential der Versorgungsspannung V+ aufgeladen wird, um einen raschen Stromanstieg in der Spuleninduktivität zu erreichen.

[0059] Für bistabile Ventile mit zwei Betätigungswicklungen erfolgt die Steuerung des negativen Stromes durch ein Signal aus der Antriebselektronik, die den Stromverlauf in der jeweils gegenüberliegenden Spule steuert.

[0060] Für Standard-Ventile mit Schließfeder erfolgt die Steuerung des negativen Stromes durch die fallende Flanke des Betätigungs-(Öffnungs-) signals.

[0061] Im weiteren Verlauf des negativen Stromes erfolgt eine Klemmung der Kondensatorspannung auf die Bordspannung Vbat.

[0062] In einem weiteren, vorteilhaften Ausführungsbeispiel kann die zur Entmagnetisierung erforderliche Energie auch beschleunigt beaufschlagt werden. Dies ist dann sinnvoll, wenn ein möglichst schneller Beginn der Ventilbewegung gefordert ist. Dazu wird der negative Strom nicht mit einem vorgegebenen, weitgehend konstanten Wert für eine bestimmte Zeitdauer, wie Figur 5a zeigt, sondern als annähernd dreieckförmiger Strompuls mit vorgegebenem Maximalwert festgelegt (Figur 9b).

[0063] Die Geschwindigkeit des Stromanstieges wird dabei durch die Induktivität der Spule und die Versorgungsspannung V bestimmt. Auch ist der Spitzenwert des Stromes höher als bei der ersten Ausführungsform, da die Entmagnetisierungsenergie in kürzerer Zeit erbracht wird.

[0064] In Figur 9 werden die Ventilschaltzeiten ohne (Figur9a) und mit Entmagnetisierungsstrom (Figur 9b) miteinander verglichen. Dort zeigen jeweils:

• die obere Spur: den Entmagnetisierungsstrom,
• die mittlere Spur: die Ventilbewegung, und
• die untere Spur: das Steuersignal (fallende Flanke).

[0065] Ein Schaltplan für eine solche Schaltungsanordnung ist in Figur 10 dargestellt. Die Schaltung entspricht im wesentlichen der Ausführung nach Figur 4, jedoch entfallen Widerstand R1, Kondensator C1, Diode D3 und die Anbindung an die Bordspannungsquelle Vbat. Auch sind die Widerstände R2 und R3 direkt mit dem Pluspol V+ der Versorgungsspannung verbunden und zwischen dem Source-Anschluss von Transistor T3 und dem Masseanschluss GND ist ein Widerstand R7 eingefügt.

[0066] Des weiteren wird nun die Stromquelle T4-T6 durch die Auswahl des Werteverhältnisses der Widerstände R2 und R3 für einen wesentlich höheren Konstantstrom ausgelegt - beispielsweise 8A.

[0067] Bei Aktivierung des Signals Negative-Strom-Control NSC durch das Schließsignal wird - wie bei Figur 4 beschrieben - der der Öffnungsspule zugeordnete Transistor T3 leitend geschaltet, gleichzeitig mittels Transistor T7 die Stromquelle T4 bis T6. Entsprechend der Induktivität der Spule L1 (Öffnungsspule) wird der Strom durch sie nun zeitlich ansteigen (Figur 9b, obere Spur). Dieser Strom ist am Widerstand R7 als Spannung Negative-Strom-Sense NSS beobachtbar. Hat diese Spannung NSS einen vorgegebenen Wert erreicht, so wird das Signal Negative-Strom-Control NSC auf 0V gesteuert und der Stromfluss damit beendet.

[0068] Die bei einem gemessenen Ausführungsbeispiel der Schaltung nach Figur 10 ermittelte Ventilschaltzeit wird beispielsweise von 620µs (ohne Entmagnetisierungsstrom, Figur 9a) auf 504µs (mit Entmagnetisierungsstrom, Figur 9b) verkürzt.
Die Stromquelle T4-6 besitzt auch eine Schutzfunktion, da bei einem Kurzschluss des rechten Anschlusses der Spule L1 nach Bezugspotential der Strom aus T6 begrenzt wird.

[0069] Die Ventilspulen befinden sich in dem nicht dargestellten Einspritzventil am Motorblock der Brennkraftmaschine außerhalb des elektronischen Steuergerätes, und ein Kurzschluss der Zuleitungen nach Fahrzeugmasse ist ein häufiger Fehler. Dies darf aber nicht zu einer Beschädigung der Elektronik führen.

[0070] Die Auswertung der Spannung Negative-Strom-Sense NSS sowie die Steuerung des Signals Negative-Strom-Control NSC erfolgt mit einer geeigneten Steuerungseinheit, welche in Figur 11 beschrieben ist.

[0071] Die für ein bistabiles Einspritzventil ausgeführte Steuerungseinheit nach Figur 11 enthält ein Monoflop IC2, ein Flip-Flop IC1A, einen Komparator Comp1 und ein UND-Glied IC3A mit drei Eingängen. Das Schließsignal ES ist mit dem Triggereingang Ck des Monoflops IC2, mit einem Eingang des UND-Gliedes IC3A und mit dem Reset-Eingang CLR-Nicht des Flip-Flops IG1A verbunden.

[0072] Das am Widerstand R7 in Figur 10 abgegriffene Signal NSS (Negative-Strom-Sense) ist mit dem nichtinvertierenden Eingang des Komparators Comp1 verbunden, dessen invertierendem Eingang eine Referenzspannung Vref zugeführt wird. Der Ausgang des Komparators Comp1 ist mit dem Triggereingang CLK des Flip-Flops IC1A verbunden.

[0073] Der Ausgang Q des Monoflops IC2 ist mit einem zweiten Eingang des UND-Gliedes verbunden, dessen dritter Eingang mit dem invertierenden Ausgang Q-Nicht des Flip-Flops IC1A verbunden ist.

[0074] Am Ausgang des UND-Gliedes IC3A erscheint das Signal NSC (Negative-Strom-Control), und am nichtinvertierenden Ausgang Q des Flip-Flops IC1A erscheint ein Signal NSD (Negative-Strom-Diagnose).

[0075] Das in Figur 6 bereits beschriebene Steuersignal, beispielsweise das Schließsignal ES steuert auch hier das Einschalten des negativen Stromes für die Öffnungsspule L1. Abgeschaltet wird der negative Strom aber nun bei Erreichen eines vorgegebenen Stromwertes, der aber kleiner sein muss als der Sollwert des Stromes der Stromquelle T4-6.

[0076] Die Signalverläufe der in Figur 11 gezeigten Steuerungseinheit sind aus Figur 12 zu entnehmen. Zu Beginn habe das Schließsignal ES Low-Pegel. Dieser Pegel liegt auch am Reset-eingang CLR-Nicht des Flip-Flops IC1A an, so dass an dessen nichtinvertierendem Ausgang Q ein Signal Negative-Strom-Diagnose NSD mit Low-Pegel anliegt. Dem entsprechend hat der invertierende Ausgang Q-Nicht von Flip-Flop IC1A High-Pegel.

[0077] Die ansteigende Flanke des Steuersignals ES taktet das Monoflop IC2, dessen Ausgang Q nun für die Dauer der Monoflop-Zeit High-Pegel annimmt. Das UND-Glied IC3A verknüpft die Signale ES, Q von IC2 und Q-Nicht von IC1A. Da alle diese Signale nun High-Pegel haben, nimmt das Signal NSC am Ausgang von UND-Glied IC3A mit der ansteigenden Flanke des Steuersignals ES ebenfalls High-Pegel an. Der negative Strom beginnt anzusteigen.

[0078] Dadurch werden die Transistoren T3 und T4 (Figuren 9b und 10) stromleitend, so dass ein Strom durch die Spule L1 (Figur10) zu fließen beginnt. Dieser Strom fließt auch durch Widerstand R7, wobei ein entsprechender Spannungsabfall, Signal Negative-Strom-Sense NSS, entsteht. Komparator Comp1 vergleicht nun diese Spannung NSS mit der Referenzspannung Vref.

[0079] Ist NSS < Vref, so hat der Ausgang des Komparators Comp1 Low-Pegel. Übersteigt der Wert von NSS den von Vref, springt der Ausgang des Komparators Comp1 auf High-Pegel und setzt das nachgeschaltete Flip-Flop IC1A. Dessen invertierender Ausgang Q-Nicht springt auf Low-Pegel und schaltet über das UND-Glied IC3A das Signal NSC auf Low-Pegel, wodurch der negative Strom in der Öffnungsspule L1 abgeschaltet wird. Ebenso springt das Signal NSD am nichtinvertierenden Ausgang Q auf High-Pegel.

[0080] Durch Beobachtung des Zeitpunktes, wann bzw. ob dieser Spannungssprung erfolgt, lässt sich eine mögliche Fehlfunktion erkennen. Ebenso kann die Art des Fehlers erkannt werden. Besteht ein Kurzschluss nach Bezugspotential bei einer der Zuleitungen der Spulen, so wird kein Strom durch Widerstand R7 fließen und das Signal NSD bleibt auf Low-Pegel. Dies gilt auch bei einer Leitungsunterbrechung.

[0081] Es genügt also, das Signal NSD unmittelbar vor Einschalten des Öffnungssignals EO bzw. Schließsignals ES abzufragen.

[0082] Die Zeitkonstante des Monoflops IC2 ist so gewählt, dass der gewünschte Wert des negativen Stromes sicher erreicht wird, jedoch eine thermische Überlastung des Leistungstransistors T4 der Stromquelle bei Kurzschluss nach Bezugspotential vermieden wird.

[0083] Hat das Signal NSS (Negative-Strom-Sense) bis zum Ablauf der Zeitkonstante den Wert von Vref nicht überschritten, so wird das nachgeschaltete Flip-Flop IC1A nicht getriggert. Das Signal NSD am nichtinvertierenden Ausgang Q bleibt auf Low-Pegel. Der Ausgang Q des Monoflops IC2 geht wieder auf Low-Pegel und sperrt das UND-Glied IC3A, so dass dessen Ausgangssignal NSC auf Low-Pegel geht.

[0084] Bei einem bistabilen Ventil werden wieder für die Öffnungsspule und für die Schließspule je eine Schaltung nach Figur 10 und Figur 11 benötigt.

[0085] Für ein Standard-Ventil mit Schließfeder, deren Steuerungseinheit in Figur13 dargestellt ist, ist die Steuerungseinheit nach Figur 11 dahin ergänzt, dass das Öffnungssignal EO , bevor es dem Monoflop IC2, dem UND-Glied IC3A und dem Flip-Flop IC1A zugeführt wird, mittels eines Inverters IC4 invertiert wird, so dass das Monoflop IC2 erst von der abfallenden Flanke des Signals EO getriggert wird.

[0086] Wie in Figur 8 für eine Schaltungsanordnung nach Figur 4 gezeigt, kann in einer weiteren, vorteilhaften Ausführung nach der Erfindung die Schaltungsanordnung nach Figur 4 oder Figur 10 zur Betätigung mehrerer Ventile, d.h., aller (beispielsweise vier oder sechs) Kraftstoff-Einspritzventile einer Brennkraftmaschine erweitert werden, ohne die Anzahl der Schaltungen proportional vergrößern zu müssen. Man erreicht dies durch Hinzufügen von zusätzlichen Dioden D7 bis D10 in Reihe mit dem Drain-Anschluss des dritten Transistors T3, von zusätzlichen Dioden D4a bis D6a und D4b bis D6b in Reihe mit dem Source-Anschluss des Transistors T4, und/oder einem weiteren Transistor T3b, bzw. einem weiteren Stromspiegel T4b-T7b, R2b-R5b.

[0087] Allerdings ist dazu eine zusätzliche, nicht dargestellte Selektionsschaltung erforderlich, die den jeweils gewünschten Strompfad durch geeignete Steuerung von T3, T3b, T7, T7b selektiert.

[0088] Haupthindernis beim Schließen sind, wie bereits ausgeführt, die Wirbelströme im Magnetmaterial des Ventils, die nach Abschalten des Betätigungsstromes langsam abklingen und ein schnelles Schließen des Ventils verhindern. Man verwendet deshalb in der Regel Stahl mit geringem elektrischem Leitwert.

[0089] Um die Schließverzögerung bei Standard-Solenoidventilen weiter zu verringern, wird erfindungsgemäß neben der Verwendung eines negativen Strompulses auch von den unterschiedlichen Abklingzeiten von Wirbelströmen in Magnetmaterialien mit unterschiedlichen elektrischen Leitwerten Gebrauch gemacht.

[0090] Figur 14 zeigt eine prinzipielle Darstellung eines Standard-Solenoid-Einspritzventils mit Spule S4 und Schließfeder S3. Die Spule S4 ist vom Eisenrückschluss S5 umgeben. Die Ventilnadel S7 und der mit ihm verbundene Anker S6 wird von der Schließfeder S3 gegen einen nicht dargestellten Ventilsitz gedrückt und versperrt damit die nicht dargestellte Ventilöffnung. Beim Erregen der Spule S4 wird der Anker S6 gegen die Kraft der Schließfeder S3 angezogen und damit das Ventil geöffnet.

[0091] Für den Anker S6 wird dazu erfindungsgemäß, entgegen der oben beschriebenen Regel, ein Material mit möglichst hohem elektrischem Leitwert gewählt, um im Anker die Wirbelströme möglichst langsam abklingen zu lassen. Der Eisenrückschluss S5 besteht jedoch wie bisher aus Material mit niedrigem elektrischem Leitwert.

[0092] Damit ist es möglich, beim Schließen des Ventils mit Anlegen eines negativen Strompulses an die Spule S4 im Eisenrückschluss S5 vorübergehend eine Feldumkehr zu erreichen, während das ursprüngliche Erregerfeld im Anker S6 noch nicht ganz abgeklungen ist.

[0093] Dadurch ergibt sich im Spalt zwischen Eisenrückschluss und Magnetanker vorübergehend eine abstoßende Kraft zwischen Eisenrückschluss S5 und Magnetanker S6, was den Beginn der Schließbewegung und den Schließvorgang des Ventils deutlich beschleunigt.

[0094] In Figur 14 sind die durchgezogenen Feldlinien 14a (links) bei geöffnetem Ventil und die gestrichelten Feldlinien 14b (rechts) im Schließvorgang bei der vorübergehend entstehenden Feldumkehr dargestellt.

[0095] Figur 15 zeigt im Prinzip die Entstehung vorübergehender, entgegengesetzter Feldrichtungen zwischen Eisenrückschluss S5 und Anker S6.

[0096] Das untere Diagramm zeigt den zeitlichen Verlauf des an die Spule angelegten negativen Strompulses beim Schließvorgang des Einspritzventils.

[0097] Im oberen Diagramm sind die durch Wirbelströme entstehenden Feldstärken bzw. Haltekräfte dargestellt. Dem jeweiligen Wert des Wirbelstromes ist eine magnetische Feldstärke und damit eine Haltekraft zugeordnet.

[0098] Die obere Kurve 15a zeigt den Verlauf der im Anker S6 - welcher aus Material mit möglichst hohem elektrischem Leitwert besteht - wirksamen Feldstärke, während die untere Kurve 15b den Verlauf der im Eisenrückschluss S5 - aus Material mit niedrigem elektrischen Leitwert - wirksamen Feldstärke darstellt.

[0099] Zusätzlich ist noch die Linie 15c dargestellt , welche die Haltekraft der Schließfeder S3 repräsentiert.

[0100] In dem Moment, in welchem die durch den negativen Strompuls beeinflusste Feldstärke - Kurve 15b - negativ wird und damit ihre Richtung umkehrt, beginnt die abstoßende Kraft zwischen Eisenrückschluss S5 und Anker S6 zu wirken. An der durch einen Doppelpfeil gekennzeichneten Stelle ist diese Kraft am größten.

[0101] Die Kombination von negativem Strompuls am Ende des Erregerstromes und geeigneter Wahl der magnetischen Materialeigenschaften ergibt also insgesamt eine wesentliche Reduzierung der Abschaltverzögerung bei Standard-Solenoidventilen.

Ansprüche

1. Vorrichtung zum Schalten von induktiven Kraftstoff-Einspritzventilen,
wobei bei einem bistabilen Kraftstoff-Einspritzventil (mit Öffnungs- und Schließspule) die durch Remanenz bewirkten magnetischen Haltekräfte, welche die Ventilnadel (1) in der Schließstellung festhalten, zum beschleunigten Öffnen des Ventils durch einen in der Schließspule erzeugten negativen Strom eliminiert werden, und welche die Ventilnadel (1) in der Offenstellung festhalten, zum beschleunigten Schließen des Ventils durch einen in der Öffnungsspule erzeugten negativen Strom eliminiert werden; und
wobei bei einem Standard-Kraftstoff-Einspritzventil (mit Öffnungsspule und Schließfeder) die Wirbelströme im Magnetmaterial der Öffnungsspule (L1), die nach Abschalten des Betätigungssignals (EO) entstehen und nur langsam abklingen, durch einen in der Öffnungsspule erzeugten negativen Strom eliminiert werden,
wobei als negativer Strom ein Strom durch die Öffnungs- oder Schließspule in zur Richtung des Betätigungsstroms entgegengesetzter Richtung definiert ist,
mit einer Schaltungsanordnung, welche eine von einem Schaltsignal (Enable-Öffnen EO, Enable-Schließen ES) über eine Pulsweiten-Modulations-Einheit (PWM) gesteuerte Spule (L1) eines Kraftstoff-Einspritzventils aufweist,
deren einer Anschluss mittels eines ersten Schalttransistors (T1) mit dem Pluspol (V+) einer Versorgungs-Spannungsquelle (V) und deren anderer Anschluss mittels eines zweiten Schalttransistors (T2) mit Bezugspotential (GND) verbunden ist,
wobei der Source-Anschluss des ersten Schalttransistors (T1) mit dem einen Anschluss der Spule (L1), sein Drain-Anschluss mit dem Pluspol (V+) der Versorgungs-Spannungsquelle (V), und sein Gate-Anschluss mit dem Ausgang der PWM-Einheit (PWM) verbunden ist,
wobei der Source-Anschluss des zweiten Schalttransistors (T2) mit Bezugspotential (GND) und sein Drainanschluss mit dem anderen Anschluss der Spule (L1) verbunden ist,
wobei eine Freilaufdiode (D1) von Bezugspotential (GND) stromleitend zum einen Anschluss der Spule (L1) hin angeordnet und eine Rekuperationsdiode (D2) vom anderen Anschluss der Spule (L1) stromleitend zum Pluspol (V+) der Versorgungs-Spannungsquelle (V) hin angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet ,
dass ein dritter, parallel zur Freilaufdiode (D1) geschalteter Transistor (T3) vorgesehen ist, dessen Source-Anschluss mit Bezugspotential (GND) verbunden ist und dessen Drain-An-schluss mit dem Verbindungspunkt von Freilaufdiode (D1) und dem einen Anschluss der Spule (L1) verbunden ist,
dass ein komplementärer Darlington-Stromspiegel (Transistoren T4 bis T6, Widerstände R2 bis R4) vorgesehen ist, der über einen ersten Widerstand (R1) mit dem Pluspol (V+) der Versorgungsspannungsquelle (V) verbunden ist,
wobei der Source-Anschluss des vierten Transistors (T4) mit dem anderen Anschluss der Spule (L1) verbunden ist, und der Source-Anschluss des sechsten Transistors (T6) über die Reihenschaltung eines siebenten Transistors (T7) und eines fünften Widerstandes (R5) mit Bezugspotential (GND) verbunden ist,
dass die Gate-Anschlüsse des dritten Transistors (T3) und des siebenten Transistors (T7) miteinander verbunden sind, denen ein Steuersignal Negative-Strom-Control (NSC) zuführbar ist,
dass parallel zur Reihenschaltung aus sechstem Transistor (T6), siebentem Transistor (T7) und fünftem Widerstand (R5) ein Kondensator (C1) geschaltet ist, und
dass parallel zu dem Kondensator (C1) eine Reihenschaltung aus einer einerseits mit Bezugspotential (GND) verbundenen Bordspannungsquelle (Vbat) und einer zum Kondensator (C1) hin stromleitenden Schutzdiode angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem bistabilen Kraftstoff-Einspritzventil für die Erzeugung des Steuersignals Negative-Strom-Control (NSC) eine Steuerungseinrichtung vorgesehen ist, die ein Flip-Flop (IC1A) aufweist, welches vom Öffnungs- oder Schließsignal (EO, ES) der Öffnungs- oder Schließspule gesetzt und vom Schließsignal der dieser Spule zugeordneten PWM-Einheit (PWM) rückgesetzt wird, wobei zwischen dem Setzten und Rücksetzen des Flip-Flops (IC1A) an deren nichtinvertierendem Ausgang (Q) das Signal Negative-Strom-Control (NSC) erscheint, welches der Schaltungsanordnung der jeweils anderen Spule zugeführt wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Steuerung eines bistabilen Kraftstoff-Einspritzventils sowohl für die Öffnungsspule (L1) als auch für die Schließspule je eine Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 und je eine Steuereinrichtung nach Anspruch 2 vorgesehen ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1; dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Standard-Kraftstoff-Einspritzventil für die Erzeugung eines Steuersignals Negative-Strom-Control (NSC) eine Steuerungseinrichtung vorgesehen ist, die eine Reihenschaltung eines Inverters (IC4) und eines Monoflops (IC2) aufweist, wobei das vom Inverter (IC4) invertierte Öffnungs- oder Schließsignal (EO, ES) das Monoflop (IC2) setzt, an dessen nichtinvertierendem Ausgang (Q) während der Standzeit des Monoflops (IC2) das Signal Negative-Strom-Control (NSC) erscheint, welches der Schaltungsanordnung der jeweils anderen Spule zugeführt wird.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass für die Steuerung eines Standard-Kraftstoff-Einspritzventils je eine Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 und eine Steuereinrichtung nach Anspruch 4 vorgesehen ist.

6. Vorrichtung zum Schalten von induktiven Kraftstoff-Einspritzventilen,
wobei bei einem bistabilen Kraftstoff-Einspritzventil (mit Öffnungs- und Schließspule) die durch Remanenz bewirkten magnetischen Haltekräfte, welche die Ventilnadel (1) in der Schließstellung festhalten, zum beschleunigten Öffnen des Ventils durch einen in der Schließspule erzeugten negativen Strom eliminiert werden, und welche die Ventilnadel (1) in der Offenstellung festhalten, zum beschleunigten Schließen des Ventils durch einen in der Öffnungsspule erzeugten negativen Strom eliminiert werden; und
wobei bei einem Standard-Kraftstoff-Einspritzventil (mit Öffnungsspule und Schließfeder) die Wirbelströme im Magnetmaterial der Öffnungsspule (L1), die nach Abschalten des Betätigungssignals (EO) entstehen und nur langsam abklingen, durch einen in der Öffnungsspule erzeugten negativen Strom eliminiert werden,
wobei als negativer Strom ein Strom durch die Öffnungs- oder Schließspule in zur Richtung des Betätigungsstroms entgegengesetzter Richtung definiert ist,
mit einer Schaltungsanordnung, welche eine von einem Schaltsignal (Enable-Öffnen EO, Enable-Schließen ES) über eine Pulsweiten-Modulations-Einheit (PWM) gesteuerte Spule (L1) eines Kraftstoff-Einspritzventils aufweist,
deren einer Anschluss mittels eines ersten Schalttransistors (T1) mit dem Pluspol (V+) einer Versorgungs-Spannungsquelle (V) und deren anderer Anschluss mittels eines zweiten Schalttransistors (T2) mit Bezugspotential (GND) verbunden ist,
wobei der Source-Anschluss des ersten Schalttransistors (T1) mit dem einen Anschluss der Spule (L1), sein Drain-Anschluss mit dem Pluspol (V+) der Versorgungs-Spannungsquelle (V), und sein Gate-Anschluss mit dem Ausgang der PWM-Einheit (PWM) verbunden ist,
wobei der Source-Anschluss des zweiten Schalttransistors (T2) mit Bezugspotential (GND) und sein Drainanschluss mit dem anderen Anschluss der Spule (L1) verbunden ist,
wobei eine Freilaufdiode (D1) von Bezugspotential (GND) stromleitend zum einen Anschluss der Spule (L1) hin angeordnet und eine Rekuperationsdiode (D2) vom anderen Anschluss der Spule (L1) stromleitend zum Pluspol (V+) der Versorgungs-Spannungsquelle (V) hin angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet ,
dass ein dritter, parallel zur Freilaufdiode (D1) geschalteter Transistor (T3) vorgesehen ist, dessen Source-Anschluss über einen siebenten Widerstand (R7) mit Bezugspotential (GND) verbunden ist, und dessen Drain-Anschluss mit dem Verbindungspunkt von Freilaufdiode (D1) und dem einen Anschluss der Spule (L1) verbunden ist,
dass ein komplementärer Darlington-Stromspiegel (Transistoren T4 bis T6, Widerstände R2 bis R4) vorgesehen ist,
wobei der Source-Anschluss des vierten Transistors (T4) mit dem anderen Anschluss der Spüle (L1) verbunden ist, der Source-Anschluss des sechsten Transistors (T6) über die Reihenschaltung eines siebenten Transistors (T7) und eines fünften Widerstandes (R5) mit Bezugspotential (GND) verbunden ist, und die Drain-Anschlüsse des vierten und sechsten Transistors (T4, T6) über je einen Widerstand (R2, R3) mit dem Pluspol (V+) der Versorgungsspannungsquelle (V) verbunden sind,
dass die Gate-Anschlüsse des dritten Transistors (T3) und des siebenten Transistors (T7) miteinander verbunden sind, denen das Steuersignal Negative-Strom-Control (NSC) zuführbar ist, und
dass am siebenten Widerstand (R7) ein Signal Negative-Strom-Sense (NSS) abgreifbar ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
dass bei einem bistabilen Kraftstoff-Einspritzventil für die Erzeugung des Steuersignals Negative-Strom-Control (NSC) eine Steuerungseinrichtung vorgesehen ist, die einen Komparator (Comp1) enthält, dessen nichtinvertierendem Eingang das Signal Negative-Strom-Sense (NSS) und dessen invertierendem Eingang eine Referenzspannung (Vref) zuführbar ist,
dass ein Flip-Flop (IC1A) vorgesehen ist, dessen Setzeingang (CLK) mit dem Ausgang des Komparators (Comp1) verbunden ist, an dessen nichtinvertierendem Ausgang (Q) ein Signal Negative-Strom-Diagnose (NSD) abgreifbar ist,
dass ein Monoflop (IC2) und ein UND-Glied mit drei Eingängen (IC3A) vorgesehen sind, wobei
einem Eingang des UND-Gliedes (IC3A), dem Triggereingang (Ck) des Monoflops (IC2) und dem Reset-Eingang des Flip-Flops (IC1A) Schließsignal (ES) oder das Öffnungssignal (EO) zuführbar ist,
ein zweiter Eingang des UND-Gliedes (IC3A) mit dem invertierenden Ausgang (Q-Nicht) des Flip-Flops (IC1A) und
ein dritter Eingang des UND-Gliedes (IC3A) mit dem Aus gang (Q) des Monoflops (IC2) verbunden sind, und am Ausgang des UND-Gliedes (IC3A) das Signal Negative-Strom-Control (NSC) abgreifbar ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
dass bei einem Standard-Kraftstoff-Einspritzventil für die Erzeugung des Steuersignals Negative-Strom-Control (NSC) eine Steuerungseinrichtung nach Anspruch 12 vorgesehen ist, wobei zusätzlich ein Inverter (IC4) vorgesehen ist, in welchem das Schließsignal (ES) invertiert wird, bevor es einem Eingang des UND-Gliedes (IC3A), dem Triggereingang (Ck) des Monoflops (IC2) und dem Reset-Eingang des Flip-Flops (IC1A) zugeführt wird.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass

- das Signal Negative-Strom-Diagnose (NSD) der Öffnungsspule (L1) vor Einschalten des Öffnungssignals (EO) oder

- das Signal Negative-Strom-Diagnose (NSD) der Schließspule vor Einschalten des Schließsignals (ES)
Low-Pegel aufweist, wenn der durch die Öffnungs- oder Schließspule fließende negative Strom

- vor Ablauf der Monoflop-Standzeit nicht seinen vorgegebenen Wert erreicht, oder

- bei einer der Zuleitungen zu den Spulen ein Kurzschluss nach Bezugspotential (GND) oder eine Leitungsunterbrechung auftritt.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Standard-Kraftstoff-Einspritzventil der Eisenrückschluss (S5) der Spule (S4) und der Anker (S6) aus Materialien mit unterschiedlichen elektrischen Leitwerten gefertigt sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Anker (S6) aus Material mit möglichst hohem elektrischem Leitwert und der Eisenrückschluss (S5) aus Material mit niedrigem elektrischem Leitwert besteht.

Claims

1. Device for switching inductive fuel injection valves,
wherein, in the case of a bistable fuel injection valve (with opening and closing coil), the magnetic holding forces induced by remanence which hold the valve needle (1) firmly in the closed position are eliminated by means of a negative current generated in the closing coil in order to accelerate the opening of the valve, and which hold the valve needle (1) firmly in the open position are eliminated by means of a negative current generated in the opening coil in order to accelerate the closing of the valve; and
wherein, in the case of a standard fuel injection valve (with opening coil and closing spring), the eddy currents in the magnetic material of the opening coil (L1) which are induced after the actuation signal (EO) has been turned off and which decay only slowly are eliminated by means of a negative current generated in the opening coil,
wherein a current through the opening or closing coil in the opposite direction to the direction of the actuation current is defined as the negative current,
having a circuit arrangement which has a coil (L1) of a fuel injection valve, which coil is controlled by a switching signal (Enable Open EO, Enable Close ES) via a pulse width modulation unit (PWM),
one terminal of which is connected to the positive pole (V+) of a supply voltage source (V) by means of a first switching transistor (T1) and the other terminal of which is connected to reference potential (GND) by means of a second switching transistor (T2),
wherein the source terminal of the first switching transistor (T1) is connected to one terminal of the coil (L1), its drain terminal to the positive pole (V+) of the supply voltage source (V), and its gate terminal to the output of the PWM unit (PWM),
wherein the source terminal of the second switching transistor (T2) is connected to reference potential (GND) and its drain terminal to the other terminal of the coil (L1),
wherein a freewheeling diode (D1) is arranged to conduct current from reference potential (GND) to one terminal of the coil (L1) and a recuperation diode (D2) is arranged to conduct current from the other terminal of the coil (L1) to the positive pole (V+) of the supply voltage source (V),
characterised in that
a third transistor (T3) connected in parallel with the freewheeling diode (D1) is provided whose source terminal is connected to reference potential (GND) and whose drain terminal is connected to the connecting point of the freewheeling diode (D1) and one terminal of the coil (L1),
a complementary Darlington current mirror (transistors T4 to T6, resistors R2 to R4) is provided which is connected to the positive pole (V+) of the supply voltage source (V) via a first resistor (R1),
wherein the source terminal of the fourth transistor (T4) is connected to the other terminal of the coil (L1), and the source terminal of the sixth transistor (T6) is connected to reference potential (GND) via the series circuit of a seventh transistor (T7) and a fifth resistor (R5),
the gate terminals of the third transistor (T3) and the seventh transistor (T7) are connected to one another, to which a negative current control signal (NSC) can be supplied,
a capacitor (C1) is connected into the circuit in parallel with the series circuit consisting of sixth transistor (T6), seventh transistor (T7) and fifth resistor (R5), and
a series circuit is arranged in parallel with the capacitor (C1), said series circuit consisting of a vehicle onboard voltage source (Vbat) connected to reference potential (GND) on one side and of a protection diode conducting current towards the capacitor (C1).

2. Device according to claim 1, characterised in that in the case of a bistable fuel injection valve a control device is provided for the purpose of generating the negative current control signal (NSC), said control device having a flip-flop (IC1A) which is set by the opening or closing signal (EO, ES) of the opening or closing coil and is reset by the closing signal of the PWM unit (PWM) assigned to said coil, wherein between the setting and resetting of the flip-flop (IC1A) the negative current control signal (NSC) appears at its non-inverting output (Q) and is supplied to the circuit arrangement of the other coil in each case.

3. Device according to claim 1 or 2, characterised in that a circuit arrangement according to claim 1 and a control device according to claim 2 are provided in each case both for the opening coil (L1) and for the closing coil for the purpose of controlling a bistable fuel injection valve.

4. Device according to claim 1, characterised in that in the case of a standard fuel injection valve a control device is provided for the purpose of generating a negative current control signal (NSC), said control device having a series circuit of an inverter (IC4) and a monoflop (IC2), wherein the opening or closing signal (EO, ES) inverted by the inverter (IC4) sets the monoflop (IC2), at whose non-inverting output (Q) the negative current control signal (NSC) appears during the holding time of the monoflop (IC2) and is supplied to the circuit arrangement of the other coil in each case.

5. Device according to claim 1 or 4, characterised in that a circuit arrangement according to claim 1 and a control device according to claim 4 are provided in each case for the purpose of controlling a standard fuel injection valve.

6. Device for switching inductive fuel injection valves,
wherein, in the case of a bistable fuel injection valve (with opening and closing coil), the magnetic holding forces induced by remanence which hold the valve needle (1) firmly in the closed position are eliminated by means of a negative current generated in the closing coil in order to accelerate the opening of the valve, and which hold the valve needle (1) firmly in the open position are eliminated by means of a negative current generated in the opening coil in order to accelerate the closing of the valve; and
wherein, in the case of a standard fuel injection valve (with opening coil and closing spring), the eddy currents in the magnetic material of the opening coil (L1) which are induced after the actuation signal (EO) has been turned off and which decay only slowly are eliminated by means of a negative current generated in the opening coil,
wherein a current through the opening or closing coil in the opposite direction to the direction of the actuation current is defined as the negative current,
having a circuit arrangement which has a coil (L1) of a fuel injection valve, which coil is controlled by a switching signal (Enable Open EO, Enable Close ES) via a pulse width modulation unit (PWM),
one terminal of which is connected to the positive pole (V+) of a supply voltage source (V) by means of a first switching transistor (T1) and the other terminal of which is connected to reference potential (GND) by means of a second switching transistor (T2),
wherein the source terminal of the first switching transistor (T1) is connected to one terminal of the coil (L1), its drain terminal to the positive pole (V+) of the supply voltage source (V), and its gate terminal to the output of the PWM unit (PWM),
wherein the source terminal of the second switching transistor (T2) is connected to reference potential (GND) and its drain terminal to the other terminal of the coil (L1),
wherein a freewheeling diode (D1) is arranged to conduct current from reference potential (GND) to one terminal of the coil (L1) and a recuperation diode (D2) is arranged to conduct current from the other terminal of the coil (L1) to the positive pole (V+) of the supply voltage source (V),
characterised in that
a third transistor (T3) connected in parallel with the freewheeling diode (D1) is provided whose source terminal is connected to reference potential (GND) via a seventh resistor (R7) and whose drain terminal is connected to the connecting point of the freewheeling diode (D1) and one terminal of the coil (L1),
a complementary Darlington current mirror (transistors T4 to T6, resistors R2 to R4) is provided,
wherein the source terminal of the fourth transistor (T4) is connected to the other terminal of the coil (L1), the source terminal of the sixth transistor (T6) is connected to reference potential (GND) via the series circuit of a seventh transistor (T7) and a fifth resistor (R5), and the drain terminals of the fourth and sixth transistors (T4, T6) are each connected to the positive pole (V+) of the supply voltage source (V) via a resistor (R2, R3),
the gate terminals of the third transistor (T3) and the seventh transistor (T7) are connected to one another, to which the negative current control signal (NSC) can be supplied, and
a negative current sense signal (NSS) can be tapped at the seventh resistor (R7).

7. Device according to claim 6, characterised in that
in the case of a bistable fuel injection valve a control device is provided for the purpose of generating the negative current control signal (NSC), said control device containing a comparator (Comp1) to whose non-inverting input the negative current sense signal (NSS) can be supplied and to whose inverting input a reference voltage (Vref) can be supplied,
a flip-flop (IC1A) is provided whose set input (CLK) is connected to the output of the comparator (Comp1), at whose non-inverting output (Q) a negative current diagnosis signal (NSD) can be tapped,
a monoflop (IC2) and an AND element having three inputs (IC3A) are provided, wherein
the closing signal (ES) or the opening signal (EO) can be supplied to an input of the AND element (IC3A), the trigger input (Ck) of the monoflop (IC2) and the reset input of the flip-flop (IC1A),
a second input of the AND element (IC3A) is connected to the inverting output (Q-Not) of the flip-flop (IC1A) and
a third input of the AND element (IC3A) is connected to the output (Q) of the monoflop (IC2), and the negative current control signal (NSC) can be tapped at the output of the AND element (IC3A).

8. Device according to claim 6, characterised in that in the case of a standard fuel injection valve a control device according to claim 12 is provided for the purpose of generating the negative current control signal (NSC), with an inverter (IC4) additionally being provided in which the closing signal (ES) is inverted before it is supplied to an input of the AND element (IC3A), the trigger input (Ck) of the monoflop (IC2) and the reset input of the flip-flop (IC1A) .

9. Device according to claim 7 or 8, characterised in that

- the negative current diagnosis signal (NSD) of the opening coil (L1) has low level prior to the turning-on of the opening signal (EO) or

- the negative current diagnosis signal (NSD) of the closing coil has low level prior to the turning-on of the closing signal (ES)
if the negative current flowing through the opening or closing coil

- does not reach its predefined value before the monoflop holding time expires, or

- a shorting to reference potential (GND) or a line break occurs in one of the feed lines to the coils.

10. Device according to one of claims 1 or 4 to 8, characterised in that in the case of a standard fuel injection valve the magnetic yoke (S5) of the coil (S4) and the armature (S6) are manufactured from materials having different electrical conductances.

11. Device according to claim 10, characterised in that the armature (S6) consists of material having the highest possible electrical conductance and the magnetic yoke (S5) consists of material having low electrical conductance.

Revendications

1. Dispositif pour commuter des soupapes d'injection de carburant inductives,
dans lequel, dans le cas d'une soupape d'injection de carburant bistable (avec bobine d'ouverture et bobine de fermeture), les forces de maintien magnétiques induites par rémanence, qui maintiennent l'aiguille de soupape (1) en position de fermeture, sont éliminées à des fins d'ouverture accélérée de la soupape par un courant négatif généré dans la bobine de fermeture, et lesdites forces de maintien magnétiques, qui maintiennent l'aiguille de soupape (1) en position d'ouverture, sont éliminées à des fins de fermeture accélérée de la soupape par un courant négatif généré dans la bobine d'ouverture ; et
dans lequel, dans le cas d'une soupape d'injection de carburant standard (avec bobine d'ouverture et ressort de fermeture), les courants tourbillonnaires dans le matériau magnétique de la bobine d'ouverture (L1), qui se forment après coupure du signal de commande (EO) et qui ne disparaissent que lentement, sont éliminés par un courant négatif généré dans la bobine d'ouverture,
dans lequel un courant traversant la bobine d'ouverture ou de fermeture dans le sens opposé à celui du courant de commande est défini comme courant négatif, avec un agencement de circuit qui présente une bobine (L1) d'une soupape d'injection de carburant commandée par un signal de commutation (autoriser ouverture (EO), autoriser fermeture (ES)) par le biais d'une unité de modulation de largeur d'impulsions (PWM),
dont l'une des connexions est connectée au moyen d'un premier transistor de commutation (T1) au pôle positif (V+) d'une source de tension d'alimentation (V) et dont l'autre connexion est connectée au moyen d'un deuxième transistor de commutation (T2) au potentiel de référence (GND),
dans lequel la source du premier transistor de commutation (T1) est connectée à l'une des connexions de la bobine (L1), tandis que son drain est connecté au pôle positif (V+) de la source de tension d'alimentation (V) et que sa grille est connectée à la sortie de l'unité PWM (PWM),
dans lequel la source du deuxième transistor de commutation (T2) est connectée au potentiel de référence (GND) et son drain est connecté à l'autre connexion de la bobine (L1),
dans lequel une diode de roue libre (D1) est agencée pour conduire le courant du potentiel de référence (GND) à une connexion de la bobine (L1) et une diode de récupération (D2) est agencée pour conduire le courant de l'autre connexion de la bobine (L1) au pôle positif (V+) de la source de tension d'alimentation (V),
caractérisé en ce que
il est prévu un troisième transistor (T3) commuté parallèlement à la diode de roue libre (D1), dont la source est connectée au potentiel de référence (GND) et dont le drain est connecté au point de connexion de la diode de roue libre (D1) et à l'une des connexions de la bobine (L1),
il est prévu un miroir de courant de Darlington complémentaire (transistors T4 à T6, résistances R2 à R4) qui est connecté via une première résistance (R1) au pôle positif (V+) de la source de tension d'alimentation (V),
dans lequel la source du quatrième transistor (T4) est connectée à l'autre connexion de la bobine (L1) et la source du sixième transistor (T6) est connectée via le circuit série d'un septième transistor (T7) et d'une cinquième résistance (R5) au potentiel de référence (GND),
les grilles du troisième transistor (T3) et du septième transistor (T7) sont connectées l'une à l'autre et on peut leur acheminer un signal de commande Commande-Courant-Négatif (NSC),
un condensateur (C1) est commuté en parallèle avec le circuit en série formé du sixième transistor (T6), du septième transistor (T7) et de la cinquième résistance (R5), et
un circuit série formé d'une source de tension de bord (Vbat) connectée par ailleurs au potentiel de référence (GND) et d'une diode de protection conduisant le courant vers le condensateur (C1) est agencé en parallèle avec le condensateur (C1).

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que, dans le cas d'une soupape d'injection de carburant bistable destinée à générer le signal de commande Commande-Courant-Négatif (NSC), il est prévu un dispositif de commande qui présente un circuit bistable(IC1A) qui est initialisé par le signal d'ouverture ou de fermeture (EO, ES) des bobines d'ouverture ou de fermeture et réinitialisé par le signal de fermeture de l'unité PWM (PWM) affectée à cette bobine, dans lequel le signal Commande-Courant-Négatif (NSC), qui est acheminé à l'agencement de circuit de l'autre bobine respective, apparaît entre l'opération d'initialisation et celle de réinitialisation du circuit bistable (IC1A) à sa sortie non inverseuse (Q).

3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que, pour commander une soupape d'injection de carburant bistable, tant pour la bobine d'ouverture (L1) que pour la bobine de fermeture, il est prévu respectivement un agencement de circuit selon la revendication 1 et un dispositif de commande selon la revendication 2.

4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que, dans le cas d'une soupape d'injection de carburant standard, pour générer un signal de commande Commande-Courant-Négatif (NSC), il est prévu un dispositif de commande qui présente un circuit en série d'un inverseur (IC4) et d'un circuit monostable (IC2), dans lequel le signal d'ouverture ou de fermeture (EO, ES) inversé par l'inverseur (IC4) initialise le circuit monostable (IC2), à la sortie non inverseuse (Q) duquel le signal Commande-Courant-Négatif (NSC), qui est acheminé à l'agencement de circuit de l'autre bobine respective, apparaît pendant le temps de service du circuit monostable (IC2).

5. Dispositif selon la revendication 1 ou 4, caractérisé en ce que, pour commander une soupape d'injection de carburant standard, il est prévu respectivement un agencement de circuit selon la revendication 1 et un dispositif de commande selon la revendication 4.

6. Dispositif pour commuter des soupapes d'injection de carburant inductives,
dans lequel, dans le cas d'une soupape d'injection de carburant bistable (avec bobine d'ouverture et bobine de fermeture), les forces de maintien magnétiques induites par rémanence, qui maintiennent l'aiguille de soupape (1) en position de fermeture, sont éliminées à des fins d'ouverture accélérée de la soupape par un courant négatif généré dans la bobine de fermeture, et lesdites forces de maintien magnétiques, qui maintiennent l'aiguille de soupape (1) en position d'ouverture, sont éliminées à des fins de fermeture accélérée de la soupape par un courant négatif généré dans la bobine d'ouverture ; et
dans lequel, dans le cas d'une soupape d'injection de carburant standard (avec bobine d'ouverture et ressort de fermeture), les courants tourbillonnaires dans le matériau magnétique de la bobine d'ouverture (L1), qui se forment après coupure du signal de commande (EO) et qui ne disparaissent que lentement, sont éliminés par un courant négatif généré dans la bobine d'ouverture,
dans lequel un courant traversant la bobine d'ouverture ou de fermeture dans le sens opposé à celui du courant de commande est défini comme courant négatif,
avec un agencement de circuit qui présente une bobine (L1) d'une soupape d'injection de carburant commandée par un signal de commutation (autoriser ouverture (EO), autoriser fermeture (ES)) via une unité de modulation de largeur d'impulsions (PWM),
dont l'une des connexions est connectée au moyen d'un premier transistor de commutation (T1) au pôle positif (V+) d'une source de tension d'alimentation (V) et dont l'autre connexion est connectée au moyen d'un deuxième transistor de commutation (T2) au potentiel de référence (GND),
dans lequel la source du premier transistor de commutation (T1) est connectée à l'une des connexions de la bobine (L1), tandis que son drain est connecté au pôle positif (V+) de la source de tension d'alimentation (V) et sa grille est connectée à la sortie de l'unité PWM (PWM),
dans lequel la source du deuxième transistor de commutation (T2) est connectée au potentiel de référence (GND) et son drain est connecté à l'autre connexion de la bobine (L1),
dans lequel une diode de roue libre (D1) est agencée pour conduire le courant du potentiel de référence (GND) à une connexion de la bobine (L1) et une diode de récupération (D2) est agencée pour conduire le courant de l'autre connexion de la bobine (L1) au pôle positif (V+) de la source de tension d'alimentation (V),
caractérisé en ce que
il est prévu un troisième transistor (T3) commuté en parallèle avec la diode de roue libre (D1), dont la source est connectée au potentiel de référence (GND) via une septième résistance (R7) et dont le drain est connecté au point de connexion de la diode de roue libre (D1) et à l'une des connexions de la bobine (L1),
il est prévu un miroir de courant de Darlington complémentaire (transistors T4 à T6, résistances R2 à R4),
dans lequel la source du quatrième transistor (T4) est connectée à l'autre connexion de la bobine (L1), la source du sixième transistor (T6) est connectée via le circuit en série d'un septième transistor (T7) et d'une cinquième résistance (R5) au potentiel de référence (GND) et les drains des quatrième et sixième transistors (T4, T6) sont connectées via une résistance (R2, R3) respective au pôle positif (V+) de la source de tension d'alimentation (V),
les grilles du troisième transistor (T3) et du septième transistor (T7) sont connectées l'une à l'autre et on peut leur acheminer le signal de commande Commande-Courant-Négatif (NSC), et
un signal Sens-Courant-Négatif (NSS) peut être prélevé de la septième résistance (R7).

7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que,
dans le cas d'une soupape d'injection de carburant bistable, pour générer le signal de commande Commande-Courant-Négatif (NSC), il est prévu un dispositif de commande qui contient un comparateur (Comp1), à l'entrée non inverseuse duquel le signal Sens-Courant-Négatif (NSS) peut être acheminé et à l'entrée inverseuse duquel une tension de référence (Vréf) peut être acheminée,
il est prévu un circuit bistable (IC1A), dont l'entrée d'initialisation (CLK) est connectée à la sortie du comparateur (Comp1), à la sortie non inverseuse (Q) duquel peut être prélevé un signal Diagnostic-Courant-Négatif (NSD),
il est prévu un circuit monostable (IC2) et une porte ET avec trois entrées (IC3A), dans lequel :

un signal de fermeture (ES) ou le signal d'ouverture (EO) peut être acheminé à une entrée de la porte ET (IC3A), à l'entrée de gâchette (Ck) du circuit monostable (IC2) et à l'entrée de réinitialisation du circuit bistable (IC1A),

une deuxième entrée de la porte ET (IC3A) est connectée à la sortie inverseuse (non Q) du circuit bistable (IC1A), et

une troisième entrée de la porte ET (IC3A) est connectée à la sortie (Q) du circuit monostable (IC2) et le signal Commande-Courant-Négatif (NSC) peut être prélevé à la sortie de la porte ET (IC3A).

8. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que,
dans le cas d'une soupape d'injection de carburant standard, pour générer le signal de commande Commande-Courant-Négatif (NSC), il est prévu un dispositif de commande selon la revendication 12, dans lequel il est en outre prévu un inverseur (IC4) dans lequel le signal de fermeture (ES) est inversé avant qu'il ne soit acheminé à une entrée de la porte ET (IC3A), à l'entrée de gâchette (Ck) du circuit monostable (IC2) et à l'entrée de réinitialisation du circuit bistable (IC1A) .

9. Dispositif suivant la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que

- le signal Diagnostic-Courant-Négatif (NSD) de la bobine d'ouverture (L1) présente un niveau faible avant l'activation du signal d'ouverture (EO) ou

- le signal Diagnostic-Courant-Négatif (NSD) de la bobine de fermeture présente un niveau faible avant l'activation du signal de fermeture (ES),
lorsque le courant négatif traversant la bobine d'ouverture ou de fermeture

- n'atteint pas sa valeur prédéfinie avant expiration du temps d'utilisation du circuit monostable, ou

- lorsque, dans l'une des lignes vers les bobines, il survient un court-circuit après le potentiel de référence (GND) ou une interruption de ligne.

10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 ou 4 à 8, caractérisé en ce que, dans le cas d'une soupape d'injection de carburant standard, le corps en fer (S5) de la bobine (S4) et le noyau (S6) sont formés de matériaux ayant des conductances électriques différentes.

11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que le noyau (S6) est constitué d'un matériau ayant une conductance électrique la plus élevée possible et le corps en fer (S5) est constitué d'un matériau ayant une faible conductance électrique.

Zeichnung