DE10232742A1 - Driver stage for solenoid valve of automobile IC engine has solenoid valve inductance coupled to each supply terminal on either side via controlled switching device and diode - Google Patents
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Abstract
Description
Treiberstufe für ein Solenoidventildriver stage for a solenoid valve
Die Erfindung bezieht sich auf eine Treiberstufe für ein Solenoidventil eines Innenverbrennungsmotors. Ein derartiges Solenoidventil wird zur Steuerung eines Ventilhubs eines Ein- oder Auslassventils durch ein hydraulisches System verwendet. Die Steuerung erfolgt hierbei in Abhängigkeit von einem Kurbelwellenwinkel, wobei im allgemeinen ein Zyklus durch zwei Kurbelwellenumdrehungen (720° Kurbelwellenwinkel) erreicht wird.The invention relates to a Driver level for a solenoid valve of an internal combustion engine. Such a thing Solenoid valve is used to control a valve lift of an on or Exhaust valve used by a hydraulic system. The control takes place depending of a crankshaft angle, generally one cycle through two crankshaft revolutions (720 ° crankshaft angle) is achieved.
Derartige Solenoidventile benötigen im allgemeinen bei ihrer Betätigung eine erhebliche Energie, die entsprechend zu einem Mehrverbrauch des Motors zur Erzeugung der Hilfsenergie führt.Such solenoid valves need in general when operating a significant amount of energy, corresponding to an increase in consumption of the engine leads to the generation of auxiliary energy.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Treiberstufe für ein Solenoidventil zu schaffen, die einen sicheren Betrieb ermöglicht und dennoch einen relativ geringen Energieaufwand benötigt.The invention is based on the object a driver level for to create a solenoid valve that enables safe operation and nevertheless requires a relatively small amount of energy.
Diese Aufgabe wird durch eine Treiberstufe nach Anspruch 1 gelöst. Die Unteransprüche beschreiben bevorzugte Weiterbildungen. Hierbei ist insbesondere eine Treibervorrichtung mit der erfindungsgemäßen Treiberstufe und einer Steuereinrichtung vorgesehen, die in dem Motorsteuergerät des Fahrzeuges realisiert sein kann oder auch als separate Einrichtung vorgesehen sein kann.This task is accomplished through a driver stage solved according to claim 1. The subclaims describe preferred further training. Here is particular a driver device with the driver stage according to the invention and a Control device provided in the engine control unit of the vehicle can be realized or provided as a separate device can be.
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, zumindest einen Teil der in der Induktivität des Solenoid-Ventils gespeicherten magnetischen Energie zurückzugewinnen. Hierzu wird durch Diodeneinrichtungen – vorzugsweise jeweils einzelne Dioden bzw. Transistordioden oder auch mehrere Bauelemente mit der Gesamtcharakteristik einer Diode – die gespeicherte magnetische Energie wieder als Strom zurückgeführt. Die Schaltung des Stroms durch die Induktivität erfolgt erfindungsgemäß durch zwei Schalteinrichtungen, von denen eine zwischen dem ersten bzw. positiven Versorgungsspannungsanschluss und der Induktivität und die zweite zwischen der Induktivität und dem anderen bzw. negativen Versorgungsspannungsanschluss vorgesehen ist. Bei leitendem Zustand beider Schalteinrichtungen fließt somit ein Strom durch die Induktivität; bei gesperrtem Zustand lediglich einer Schalteinrichtung, insbesondere der ersten Schalteinrichtung, kann eine Entladung der Induktivität über den geschlossenen Stromkreis der leitenden Schalteinrichtung erreicht werden; bei stromdurchflossener Spule und nachfolgendem Sperren beider Schalteinrichtungen kann die erfindungsgemäße Rückführung der Energie erreicht werden. Diese Schaltzustände können durch die erfindungsgemäße Treibervorrichtung in geeigneter Weise zum Erreichen des gewünschten Verhaltens in einer Aufladephase, einer Beschleunigungsphase, einer Entladungsphase, einer Haltephase und einer Abschlussphase ausgewählt und eingestellt werden.The invention is based on the idea at least a portion of that stored in the inductance of the solenoid valve recover magnetic energy. For this purpose, diode devices - preferably individual ones Diodes or transistor diodes or several components with the Overall characteristic of a diode - the stored magnetic Energy returned as electricity. The circuit of current through inductance takes place according to the invention two switching devices, one of which is between the first or positive supply voltage connection and the inductance and the second between the inductance and the other or negative supply voltage connection provided is. When both switching devices are in a conductive state, they flow a current through the inductor; in the locked state, only one switching device, in particular the first switching device, the inductance can be discharged via the closed circuit of the conductive switching device reached become; with current-carrying coil and subsequent blocking Both switching devices, the feedback of the invention Energy can be achieved. These switching states can be achieved by the driver device according to the invention in a suitable way to achieve the desired behavior in a Charging phase, an acceleration phase, a discharge phase, a holding phase and a final phase can be selected and set.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der beiliegenden Zeichnungen an einigen Ausführungsformen näher erläutert.The invention is illustrated below the accompanying drawings in some embodiments explained.
Es zeigen:Show it:
Die in
Zwischen den anderen Anschlüssen der Schalter M1, M2 sind die Anschlüsse der Induktivität eines Solenoid-Ventils angeschlossen. Somit fließt lediglich ein Strom i von dem ersten Versorgungsspannungsanschluss zu dem zweiten Versorgungsspannungsanschluss, wenn beide Schalter M1, M2 leiten (logisches UND). Zwischen den zweiten (Source-) Anschlüssen der MOSFETs M1, M2 und den Versorgungsspannungsanschlüssen sind eine erste bzw. zweite Diode D1, D2 geschaltet, die somit jeweils parallel der Reihenschaltung aus der Induktivität und dem ersten bzw. zweiten MOSFET liegen.Between the other connections of the Switches M1, M2 are the connections of inductance a solenoid valve connected. Thus, only a current i flows from the first supply voltage connection to the second supply voltage connection, if both switches M1, M2 are conducting (logical AND). Between second (source) connections of the MOSFETs M1, M2 and the supply voltage connections a first and second diode D1, D2 switched, respectively parallel to the series connection of the inductance and the first or second MOSFET lie.
Von Punkt A zu Punkt B der
Die geleistete Arbeit ist wobei der mittlere Stromwert zwischen Ta und Tb ist. Ta ist natürlich eine Funktion von L(x, Φ), R und wie oben beschrieben.The work done is in which is the mean current value between Ta and Tb. Ta is of course a function of L (x, Φ), R and as described above.
Bei der Beschleunigungsphase von
Punkt B in
Während der Ton-Phase wird der Spulenstrom angetrieben durchWhile the tone phase is driven by the coil current
Während der Toff-Phase wird der Spulenstrom angetrieben durch: wobei Vd die Diodengrenzspannung und Rs der Gesamtwiderstand ist.During the toff phase, the coil current is driven by: where Vd is the diode cut-off voltage and Rs is the total resistance.
Unter der im wesentlichen gültigen Annahme, dass L(x, Φ) konstant während jedes Zyklus T ist und i(t)= können entsprechende Beziehungen definiert werden zwischen Ton und T oder Toff und T.Assuming the essentially valid assumption that L (x, jedes) is constant during each cycle T and i (t) = Corresponding relationships can be defined between Ton and T or Toff and T.
Aus der vorherigen Gleichung folgt, dass die von der Versorgung gelieferte Energie sieh ergibt als und die Stromänderung ist in erster Näherung From the previous equation it follows that the energy supplied by the supply is seen as and the current change is in first approximation
Der Stromänderungswert ist niedrig, da durch den erfindungsgemäßen Aufbau eine Minimierung von Ton erfolgt; somit kann erfindungsgemäß ein minimaler Kraftwert an dem Solenoid-Ventil und dementsprechend ein minimaler Strom gewährleistet werden; hierdurch wird der mittlere Stromwert minimiert und somit auch die von der Versorgung gelieferte Energie.The current change value is low, since the structure according to the invention minimizes sound; Thus, according to the invention, a minimum force value can be applied to the solenoid valve and accordingly a minimal current can be guaranteed; this minimizes the average current value and thus also the energy supplied by the supply.
Während
der Entladungsphase von Punkt C in
Die geleistete Arbeit ist somit wobei der gemittelte Stromwert zwischen Tc und Td ist und Td eine Funktion von L(X,Φ), Rb,undist. Die von der Versorgung gelieferte Arbeit ist negativ, so dass durch die erfindungsgemäße Diode ein erheblicher Betrag an Energie, die in der Induktivität des Solenoid-Ventils gespeichert ist, zurückgegeben wird.The work done is thus in which the mean current value between Tc and Td and Td is a function of L (X, Φ), Rb, and is. The work done by the supply is negative, so that the diode of the invention returns a significant amount of energy stored in the inductance of the solenoid valve.
Während
der Haltephase von Punkt D in
Während der Toff-Phase wird der Spulenstrom angetrieben durch: wobei Vd die Diodengrenzspannung und Rs der Gesamtwiderstand ist.During the toff phase, the coil current is driven by: where Vd is the diode cut-off voltage and Rs is the total resistance.
Unter der im wesentlichen gültigen Annahme, dass L(x, Φ) konstant während jedes Zyklus T ist und i(t)= können entsprechende Beziehungen definiert werden zwischen Ton und T oder Toff und T: Assuming the essentially valid assumption that L (x, jedes) is constant during each cycle T and i (t) = Corresponding relationships can be defined between Ton and T or Toff and T:
Aus der vorherigen Gleichung folgt, dass die von der Versorgung gelieferte Energie sich ergibt als und die Stromänderung ist in erster Näherung It follows from the previous equation that the energy supplied by the supply results as and the current change is in first approximation
Der Stromänderungswert ist niedrig, da durch den erfindungsgemäßen Aufbau eine Minimierung von Ton erfolgt; somit kann erfindungsgemäß ein minimaler Kraftwert an dem Solenoid-Ventil und dementsprechend ein minimaler Strom gewährleistet werden Hierdurch wird der mittlere Stromwert minimiert und somit auch die von der Versorgung gelieferte Energie.The current change value is low because by the structure according to the invention there is a minimization of sound; Thus, according to the invention, a minimal Force value on the solenoid valve and accordingly a minimum Electricity guaranteed As a result, the average current value is minimized and thus also the energy supplied by the supply.
Während
der Abschlussphase von Punkt E in
Die geleistete Arbeit ist somit wobei der gemittelte Stromwert zwischen Tc und Td ist und Td eine Funktion von L(X,Φ), Rb undist. Die von der Versorgung gelieferte Arbeit ist negativ, so dass durch die erfindungsgemäße Diode ein erheblicher Betrag an Energie, die in der Induktivität des Solenoid-Ventils gespeichert ist, zurückgegeben wird. Hingegen wird herkömmlicherweise die Energie als Joulesche Wärme abgegeben.The work done is thus in which the average current value between Tc and Td and Td is a function of L (X, Φ), Rb and is. The work done by the supply is negative, so that the diode of the invention returns a significant amount of energy stored in the inductance of the solenoid valve. In contrast, the energy is traditionally given off as Joule heat.
Am Schluss wird von der Versorgung eine Energie an die Leistungsstufe abgegeben in Höhe von wobei undnegativ sind, so dass der Energieverbrauch von der erfindungsgemäßen Leistungsstufe niedriger ist als bei einer herkömmlichen ohne die erfindungsgemäßen Dioden. Die gemittelte Leistung beträgt somit At the end of the supply of energy is delivered to the power level in the amount of in which and are negative, so that the energy consumption of the power stage according to the invention is lower than in a conventional one without the diodes according to the invention. The average power is therefore
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|---|---|---|---|
| DE10232742A DE10232742A1 (en) | 2002-07-19 | 2002-07-19 | Driver stage for solenoid valve of automobile IC engine has solenoid valve inductance coupled to each supply terminal on either side via controlled switching device and diode |
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| DE10232742A DE10232742A1 (en) | 2002-07-19 | 2002-07-19 | Driver stage for solenoid valve of automobile IC engine has solenoid valve inductance coupled to each supply terminal on either side via controlled switching device and diode |
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