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Dokumentenidentifikation DE102005001283A1 20.07.2006
Titel Aktorvorrichtung
Anmelder Siemens AG, 80333 München, DE
Erfinder Augesky, Christian Georg, Dr., 93055 Regensburg, DE;
Frank, Joachim, Dr., 96450 Coburg, DE;
Wonesch, Jörg, 93049 Regensburg, DE
DE-Anmeldedatum 11.01.2005
DE-Aktenzeichen 102005001283
Offenlegungstag 20.07.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 20.07.2006
IPC-Hauptklasse F16K 31/02(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
Zusammenfassung Eine Aktorvorrichtung umfasst einen elektrisch ansteuerbaren Aktor (2), der in oder an der Aktorvorrichtung angeordnet ist. Ferner umfasst die Aktorvorrichtung eine Spannungsquelle (3) oder Stromquelle, die in oder an der Aktorvorrichtung angeordnet ist und die eingangsseitig elektrisch gekoppelt ist mit dem Aktor (2) zum Zuführen von elektrischer Energie. Die Spannungsquelle (3) oder Stromquelle ist ausgangsseitig mit mindestens einem elektrischen Verbraucher (4), der in oder an der Aktorvorrichtung angeordnet ist, elektrisch koppelbar. Ferner ist die Spannungsquelle (3) oder Stromquelle ausgebildet, einen Teil der elektrischen Energie, die der Aktorvorrichtung zugeführt wird, dem elektrischen Verbraucher (4) in geeigneter Form verfügbar zu machen.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Aktorvorrichtung, die einen elektrisch ansteuerbaren Aktor umfasst.

Eine solche Aktorvorrichtung ist beispielsweise ein Einspritzventil für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs. Die Anforderungen an Brennkraftmaschinen, insbesondere in Kraftfahrzeugen, steigen aufgrund von gesetzlichen Bestimmungen bezüglich Schadstoffemissionen und aufgrund von Kundenwünschen hinsichtlich Zuverlässigkeit, effizientem Einsatz der Betriebsmittel, insbesondere von Kraftstoff, und geringen Wartungskosten. Ein schadstoffarmer Betrieb soll sichergestellt werden. Dazu ist es erforderlich, dass das Einspritzventil den Kraftstoff mit hoher Präzision in die Verbrennungskammern der Brennkraftmaschine einspritzt und den Kraftstoff präzise dosiert.

In der DE 34 45 721 A1 ist ein Magnetventil offenbart, das ein Ventil aus einem leitenden Material, ein leitendes Gehäuse mit einer Führungseinrichtung zum Führen des Ventils und mit einem dem Ventil zugeordneten Ventilsitz umfasst. Zwischen dem Ventil und der Führungseinrichtung ist eine Isolierschicht vorgesehen. Das Ventil und das leitende Gehäuse bilden einen Schalter, der eingeschaltet ist, wenn das Ventil auf dem Ventilsitz aufsitzt, und der ausgeschaltet ist, wenn das Ventil von dem Ventilsitz getrennt ist. Das leitende Gehäuse ist geerdet. Das Ventil ist elektrisch gekoppelt mit einem Leitungsdraht, der über einen Widerstand mit einer Spannungsquelle verbunden ist. Es wird ein Spannungssignal an dem Widerstand erzeugt, wenn das Ventil auf dem Ventilsitz aufsitzt, d.h. der Schalter geschlossen ist, durch einen Strom, der durch den Widerstand und den Schalter fließt. Dieser Stromfluss wird unterbrochen, wenn das Ventil nicht in dem Ventilsitz sitzt, der Schalter also geöffnet ist. Die Spannung an dem Widerstand ist dann gleich Null.

Die Aufgabe der Erfindung ist, eine Aktorvorrichtung zu schaffen, in der elektrische Verbraucher mit elektrischer Energie versorgbar sind.

Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung zeichnet sich aus durch eine Aktorvorrichtung, die einen elektrisch ansteuerbaren Aktor umfasst, der in oder an der Aktorvorrichtung angeordnet ist. Ferner umfasst die Aktorvorrichtung eine Spannungsquelle oder Stromquelle, die in oder an der Aktorvorrichtung angeordnet ist und die eingangsseitig elektrisch gekoppelt ist mit dem Aktor zum Zuführen von elektrischer Energie. Die Spannungsquelle oder Stromquelle ist ausgangsseitig mit mindestens einem elektrischen Verbraucher, der in oder an der Aktorvorrichtung angeordnet ist, elektrisch koppelbar. Ferner ist die Spannungsquelle oder Stromquelle ausgebildet, einen Teil der elektrischen Energie, die der Aktorvorrichtung zugeführt wird, dem elektrischen Verbraucher in geeigneter Form verfügbar zu machen.

Der Vorteil ist, dass durch Nutzen eines Teils der elektrischen Energie, die der Aktorvorrichtung zugeführt wird, die Spannungsquelle oder Stromquelle einfach mit elektrischer Energie versorgt werden kann. Die Spannungsquelle oder Stromquelle kann einem oder mehreren elektrischen Verbrauchern diese elektrische Energie in geeigneter Form zur Verfügung stellen. So ist keine zusätzliche Zuleitung an der Aktorvorrichtung zum Versorgen des elektrischen Verbrauchers mit elektrischer Energie erforderlich.

Der elektrische Verbraucher ist beispielsweise ein aktiver Sensor, der zu seinem Betrieb mit elektrischer Energie in geeigneter Form versorgt werden muss. Beispielsweise ist für den Betrieb des aktiven Sensors eine vorgegebene Gleich- oder Wechselspannung oder ein vorgegebener Gleich- oder Wechselstrom erforderlich. Der Aktor ist beispielsweise ein Piezoaktor oder ein Magnetaktor, dem für eine vorgebbare Zeitdauer kontinuierlich oder pulsförmig elektrische Energie zugeführt oder gegebenenfalls entnommen wird. Die Aktorvorrichtung ist beispielsweise ein hydraulisches oder pneumatisches Ventil. Die Aktorvorrichtung ist beispielsweise ein Einspritzventil, insbesondere ein Einspritzventil für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs zum Einspritzen von Kraftstoff.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Aktorvorrichtung weist die Spannungsquelle oder Stromquelle einen Energiespeicher auf, der so ausgebildet ist, dass dieser durch die der Spannungsquelle oder Stromquelle eingangsseitig zugeführte elektrische Energie aufgeladen wird. Ferner ist der Energiespeicher so ausgebildet, dass die so gespeicherte elektrische Energie für den mindestens einen elektrischen Verbraucher auch nach einem Beenden der Energiezufuhr zu der Spannungsquelle oder Stromquelle verfügbar ist. Dies hat den Vorteil, dass der elektrische Verbraucher auch nach dem Beenden der Energiezufuhr noch für eine Zeitdauer mit elektrischer Energie versorgt werden kann. Diese Zeitdauer kann abhängig sein von mindestens einem Ansteuerparameter des Aktors, von einer Dimensionierung des Energiespeichers und/oder von einem Energiebedarf des elektrischen Verbrauchers. Der elektrische Verbraucher kann somit auch außerhalb einer Zeitdauer betrieben werden, in der der Spannungsquelle oder Stromquelle elektrische Energie zugeführt wird.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Aktorvorrichtung weist die Spannungsquelle oder Stromquelle einen Spannungsteiler auf, der eine eingangsseitige Spannung der Spannungsquelle oder Stromquelle gemäß einem vorgegebenen Teilerverhältnis teilt. Dies hat den Vorteil, dass die eingangsseitige Spannung sehr einfach verringert werden kann. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn der Aktor mit einer höheren Spannung betrieben wird als der elektrische Verbraucher.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Aktorvorrichtung weist die Spannungsquelle oder Stromquelle eine Spannungsbegrenzung auf, die eine ausgangsseitige Spannung der Spannungsquelle oder Stromquelle auf eine vorgegebene maximale Spannung begrenzt. Dies hat den Vorteil, dass der elektrische Verbraucher vor einer zu hohen Spannung geschützt ist, die zu dessen Zerstörung oder zu einer Verringerung von dessen Lebensdauer führen kann. Auch der gegebenenfalls vorgesehene Energiespeicher kann so vor der zu hohen Spannung geschützt sein.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Aktorvorrichtung ist der elektrische Verbraucher ausgebildet zum Erzeugen einer Wechselspannung. Ist der elektrische Verbraucher beispielsweise der aktive Sensor, so kann sehr einfach ein Sensorsignal des aktiven Sensors in Form der Wechselspannung übertragen werden. Insbesondere kann die Wechselspannung gegebenenfalls sehr einfach auf der Zuleitung der Aktorvorrichtung übertragen werden, über die der Aktorvorrichtung elektrische Energie zugeführt wird. So ist zum Übertragen der Wechselspannung keine zusätzliche Zuleitung zu der Aktorvorrichtung erforderlich.

In diesem Zusammenhang ist es besonders vorteilhaft, wenn der elektrische Verbraucher einen Multivibrator umfasst, der ein Verstärkerelement aufweist. Dies hat den Vorteil, dass die Wechselspannung besonders einfach und zuverlässig mittels des Multivibrators erzeugt werden kann.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen erläutert. Es zeigen

1 ein Einspritzventil,

2 eine erste Schaltungsvorrichtung,

3 eine zweite Schaltungsvorrichtung

4 eine dritte Schaltungsvorrichtung und

5 eine vierte Schaltungsvorrichtung.

Elemente gleicher Konstruktion oder Funktion sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Eine Aktorvorrichtung, die beispielsweise als ein Einspritzventil (1) für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs ausgebildet ist, umfasst einen elektrischen Anschluss 1, einen elektrisch ansteuerbaren Aktor 2, eine Spannungsquelle 3 und mindestens einen elektrischen Verbraucher 4. Der Aktor 2, die Spannungsquelle 3 und der elektrische Verbraucher 4 sind in oder an dem Einspritzventil angeordnet. Der Aktor 2 ist beispielsweise ein Piezoaktor, kann jedoch auch ein beliebiger anderer Aktor sein, z.B. ein Magnetaktor. Der elektrische Verbraucher 4 ist beispielsweise ein aktiver Sensor 22, der zu einem Betrieb elektrische Energie in geeigneter Form benötigt. Diese elektrische Energie kann dem elektrischen Verbraucher 4 durch die Spannungsquelle 3 zur Verfügung gestellt werden.

2 zeigt eine erste Schaltungsanordnung des Einspritzventils bzw. der Aktorvorrichtung. Der Aktor 2 und die Spannungsquelle 3 sind über eine erste Leitung 5 und eine zweite Leitung 6 elektrisch mit dem elektrischen Anschluss 1 gekoppelt. Dem Aktor 2 und der Spannungsquelle 3 wird über den elektrischen Anschluss 1, die erste Leitung 5 und die zweite Leitung 6 elektrische Energie zugeführt. Der elektrische Verbraucher 4 ist elektrisch mit der Spannungsquelle 3 und der zweiten Leitung 6 gekoppelt. Die Spannungsquelle 3 dient einem Bereitstellen einer für den Betrieb des elektrischen Verbrauchers 4 erforderlichen Betriebsspannung, die aus einer dem Einspritzventil zum Ansteuern des Aktors 2 zugeführten Ansteuerspannung gewonnen wird. Alternativ oder zusätzlich zu der Spannungsquelle 3 kann ebenso eine Stromquelle vorgesehen sein, die entsprechend einen für den elektrischen Verbraucher 4 geeigneten Betriebsstrom zur Verfügung stellt.

In 3 ist eine zweite Schaltungsanordnung dargestellt, die die Spannungsquelle 3 bildet. Die Spannungsquelle 3 umfasst einen ersten Widerstand 7 und einen zweiten Widerstand 8, die in Reihe zueinander elektrisch zwischen der ersten Leitung 5 und der zweiten Leitung 6 angeordnet sind und die einen Spannungsteiler bilden. Der Spannungsteiler teilt eine der Spannungsquelle 3 eingangsseitig zugeführte Spannung, z.B. die Ansteuerspannung des Aktors 2, in einem vorgegebenen Teilerverhältnis. Eine Diode 9 ist mit ihrer Anode mit dem ersten Widerstand 7 und dem zweiten Widerstand 8 verbunden. Ein Energiespeicher, der als ein Kondensator 10 ausgebildet ist, eine Zenerdiode 11 und ein dritter Widerstand 12 sind elektrisch zueinander parallel miteinander verbunden und elektrisch zwischen einer Kathode der Diode 9 und der zweiten Leitung 6 angeordnet. Die über dieser Parallelschaltung abfallende ausgangsseitige Spannung der Spannungsquelle 3 kann dem elektrischen Verbraucher 4 zugeführt werden.

Die von dem Spannungsteiler in einem vorgegebenen Teilerverhältnis geteilte eingangsseitige Spannung der Spannungsquelle 3 wird über die Diode 9 dem Kondensator 10, der Zenerdiode 11 und dem dritten Widerstand 12 zugeführt. Der Kondensator 10 kann so über die Diode 9 aufgeladen werden. Die Diode 9 verhindert ein Entladen des Kondensators 10 über den Spannungsteiler.

Die Zenerdiode 11, die mit ihrer Anode mit der zweiten Leitung 6 und mit ihrer Kathode mit der Kathode der Diode 9 verbunden ist, wird in Sperrrichtung betrieben und begrenzt die ausgangsseitige Spannung der Spannungsquelle 3 auf eine vorgegebene maximale Spannung. Die Zenerdiode 11 hat somit die Funktion einer Spannungsbegrenzung. Dadurch kann verhindert werden, dass der elektrische Verbraucher 4 oder der Kondensator 10 beschädigt wird aufgrund einer zu hohen ausgangsseitigen Spannung der Spannungsquelle 3.

Der dritte Widerstand 12 kann vorgesehen sein, um sicherzustellen, dass der Kondensator 10 spätestens entladen ist nach einer vorgegebenen Zeitdauer nach einem Beenden der Energiezufuhr zu der Spannungsquelle 3. Auf den dritten Widerstand 12 kann verzichtet werden, wenn es nicht erforderlich ist, dass der Kondensator 10 nach der vorgegebenen Zeitdauer entladen ist, oder wenn das Entladen des Kondensators 10 anders sichergestellt ist, beispielsweise durch den elektrischen Verbraucher 4.

Die in 3 dargestellte Spannungsquelle 3 ist sehr einfach und kann durch zusätzliche Bauelemente oder auch durch Weglassen von gegebenenfalls nicht benötigten Bauelementen so angepasst werden, dass dem jeweiligen Verbraucher 4 die elektrische Energie in geeigneter Form zur Verfügung gestellt werden kann. Beispielsweise kann der Spannungsteiler auch durch jeweils einen weiteren Kondensator anstelle des ersten Widerstands 7 und des zweiten Widerstands 8 gebildet sein. Dadurch können gegebenenfalls ohmsche Verluste der Spannungsquelle 3 reduziert sein. Ferner kann ein Stromfluss durch den Spannungsteiler verringert sein, insbesondere während der Aktorvorrichtung keine elektrische Energie über den elektrischen Anschluss 1 zugeführt oder entnommen wird. Gegebenenfalls in dem Aktor 2 gespeicherte Energie kann so effizienter genutzt werden. Die Spannungsquelle 3 oder Stromquelle kann beispielsweise auch eine Spannungsregelvorrichtung bzw. Stromregelvorrichtung umfassen, um dem elektrischen Verbraucher 4 ausgangsseitig der Spannungsquelle 3 bzw. Stromquelle eine auf eine vorgegebene Spannung stabilisierte Spannung bzw. einen auf einen vorgegebenen Strom stabilisierten Strom zur Verfügung zu stellen.

Der Kondensator 10 ist vorzugsweise so dimensioniert, dass der elektrische Verbraucher 4 auch nach dem Beenden der Energiezufuhr zu der Spannungsquelle 3 über den elektrischen Anschluss 1 oder über die gegebenenfalls in dem Aktor 2 gespeicherte Energie für eine begrenzte Zeitdauer möglich ist, beispielsweise für einige Mikrosekunden oder Millisekunden. Die Kapazität des Kondensators 10 wird vorzugsweise abhängig von einem Stromfluss durch den elektrischen Verbraucher 4 und durch den gegebenenfalls vorgesehenen dritten Widerstand 12 dimensioniert. Die begrenzte Zeitdauer ist ferner abhängig von einem Ladungszustand des Kondensators 10 zu einem Zeitpunkt des Beendens der Energiezufuhr. Der Ladungszustand des Kondensators 10 kann abhängig sein von mindestens einem Ansteuerparameter des Aktors 2, also beispielsweise von der dem Aktor 2 zugeführten Spannung oder dem dem Aktor 2 zugeführten Strom oder von dem jeweiligen zeitlichen Verlauf dieser Spannung bzw. dieses Stroms.

Der Spannungsteiler ist vorzugsweise so dimensioniert, dass die eingangsseitige Spannung, die höher ist als die ausgangsseitige Spannung der Spannungsquelle 3, so verringert ist, dass der elektrische Verbraucher 4 sicher und zuverlässig betrieben werden kann. Beträgt die eingangsseitige Spannung beispielsweise mindestens 120 Volt und beträgt die maximale ausgangsseitige Spannung der Spannungsquelle 3 etwa 12 Volt, dann kann das Teilerverhältnis des Spannungsteilers etwa ein Zehntel betragen. Ein Widerstandswert des ersten Widerstands 7 beträgt dann beispielsweise 9000 Ohm und ein Widerstandswert des zweiten Widerstands 8 beträgt 1000 Ohm. Auf den Spannungsteiler kann verzichtet werden, wenn die eingangsseitige Spannung der Spannungsquelle 3 etwa der gewünschten ausgangsseitigen Spannung der Spannungsquelle 3 entspricht.

4 zeigt eine dritte Schaltungsanordnung mit einem ersten Einspritzventil 13, einem zweiten Einspritzventil 14 und einer Steuereinrichtung 15. Im Folgenden sind die Ausführungsbeispiele anhand des ersten Einspritzventils 13 erläutert. Für das zweite Einspritzventil 14 gelten diese Erläuterungen entsprechend. Die dem zweiten Einspritzventil 14 zugeordneten Bezugszeichen sind jeweils mit einem Strich kenntlich gemacht. Dem Aktor 2 des ersten Einspritzventils 13 entspricht also beispielsweise ein Aktor 2' des zweiten Einspritzventils 14.

Das erste Einspritzventil 13 umfasst den elektrischen Anschluss 1, den Aktor 2 und die Spannungsquelle 3 mit mindestens einem elektrischen Verbraucher 4. Die Spannungsquelle 3 ist eingangsseitig elektrisch mit der ersten Leitung 5 und einem Massepotenzial 16 gekoppelt. Die Steuereinrichtung 15 umfasst eine Ansteuervorrichtung 17, die elektrisch über den elektrischen Anschluss 1 mit der ersten Leitung 5 gekoppelt ist. Ferner ist die Ansteuervorrichtung 17 mit dem Massepotenzial 16 gekoppelt. Die Steuereinrichtung 15 umfasst ferner einen ersten Schalter 18, der mit einem vierten Widerstand 19 eine Reihenschaltung bildet, und einen zweiten Schalter 20, der mit einem fünften Widerstand 21 eine Reihenschaltung bildet. Der erste Schalter 18 ist über den elektrischen Anschluss 1 elektrisch mit der zweiten Leitung 6 gekoppelt. Der zweite Schalter 20 ist entsprechend über einen elektrischen Anschluss 1' mit einer zweiten Leitung 6' gekoppelt. Der vierte Widerstand 19 und der fünfte Widerstand 21 sind ferner jeweils elektrisch mit dem Massepotenzial gekoppelt.

Der erste Schalter 18 dient als ein Auswahlschalter, um den Aktor 2 des ersten Einspritzventils 13 auszuwählen, wenn der erste Schalter 18 geschlossen ist. Entsprechend ist der zweite Schalter 20 ein Auswahlschalter, der den Aktor 2' des zweiten Einspritzventils 14 auswählt, wenn der zweite Schalter 20 geschlossen ist. Ist der jeweilige Auswahlschalter geschlossen, so kann dem jeweils ausgewählten Aktor 2 bzw. Aktor 2' durch die Ansteuervorrichtung 17 elektrische Energie zugeführt oder gegebenenfalls entnommen werden und kann dieser so angesteuert werden.

Die Ansteuervorrichtung 17 ist ausgebildet, ein geeignetes Stellsignal zum Ansteuern des Aktors 2 zu erzeugen. Das Stellsignal kann genutzt werden, um die Spannungsquelle 3 mit elektrischer Energie zu versorgen und den Energiespeicher, also den Kondensator 10, aufzuladen. Die Ansteuervorrichtung 17 ist gegebenenfalls auch ausgebildet, dem Aktor 2 elektrische Energie zu entnehmen, um beispielsweise einen Piezoaktor geeignet ansteuern zu können. Die Steuereinrichtung 15 kann beispielsweise auch ausgebildet sein, um weitere Stellsignale für weitere Stellglieder der Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs zu erzeugen oder um Messwerte von Sensoren der Brennkraftmaschine zu erfassen.

Es können auch mehr Einspritzventile als das erste Einspritzventil 13 und das zweite Einspritzventil 14 oder auch nur das erste Einspritzventil 13 oder nur das zweite Einspritzventil 14 vorgesehen sein. Alternativ oder zusätzlich zu der Spannungsquelle 3 kann ebenso eine Stromquelle vorgesehen sein. Es können auch mehrere elektrische Verbraucher 4 als eine Parallelschaltung oder als eine Reihenschaltung elektrisch mit der Spannungsquelle 3 gekoppelt sein. Ferner können auch mehrere Spannungsquellen 3 oder Stromquellen in oder an der Aktorvorrichtung vorgesehen sein, die jeweils mindestens einen elektrischen Verbraucher 4 mit elektrischer Energie versorgen.

Vorzugsweise ist die Spannungsquelle 3 oder die Stromquelle als eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung, die auch als ASIC bezeichnet werden kann, ausgebildet. Der Vorteil ist, dass die Spannungsquelle 3 oder die Stromquelle so besonders klein und preisgünstig herstellbar ist. Gegebenenfalls ist die Spannungsquelle 3 oder die Stromquelle zusammen mit dem mindestens einen elektrischen Verbraucher 4 in der anwendungsspezifischen integrierten Schaltung angeordnet.

Der elektrische Verbraucher 4 ist beispielsweise als der aktive Sensor 22 ausgebildet (5). Der aktive Sensor 22 umfasst ein Verstärkerelement 23, einen sechsten Widerstand 24, eine Kapazität 25 und einen Ventilpositionsschalter 26. Der Ventilnadelpositionsschalter 26 überbrückt die Kapazität 25 abhängig von einer Ventilnadelposition einer Ventilnadel des ersten Einspritzventils 13 oder überbrückt diese nicht. Die Ventilnadelposition der Ventilnadel ist abhängig von der Aktoransteuerung. Die Ventilnadelposition der Ventilnadel kann auch abhängig sein von einem Kraftstoffdruck in dem ersten Einspritzventil 13.

Der Ventilnadelpositionsschalter 26 ist beispielsweise gebildet durch die Ventilnadel und einen Ventilkörper. Das erste Einspritzventil 13, insbesondere dessen Ventilkörper, ist mit dem Massepotenzial 16 elektrisch gekoppelt. Der Ventilnadelpositionsschalter ist geschlossen, wenn die Ventilnadel in einem Ventilnadelsitz des Ventilkörpers sitzt, und geöffnet, wenn die Ventilnadel nicht in dem Ventilnadelsitz sitzt. Ferner kann der Ventilnadelpositionsschalter auch dann geschlossen sein, wenn die Ventilnadel beispielsweise in einer Ventilnadelposition ist, die ausgehend von dem Ventilnadelsitz einem maximalen Hub der Ventilnadel entspricht. Die Kapazität 25 ist beispielsweise eine konstruktionsbedingte Kapazität zwischen der Ventilnadel und dem Ventilkörper. Entsprechend kann z.B. auch ein konstruktionsbedingter Widerstand zusätzlich zu der konstruktionsbedingten Kapazität elektrisch zwischen der Ventilnadel und dem Ventilkörper ausgebildet sein. Ebenso kann zusätzlich oder alternativ beispielsweise eine Kapazität vorgesehen und elektrisch zwischen der Ventilnadel und dem Ventilkörper angeordnet sein.

Das Verstärkerelement 23 ist eingangsseitig mit dem Ventilnadelpostionsschalter 26 und der Kapazität 25 verbunden. Das Verstärkerelement 23 ist ferner ausgangsseitig über den sechsten Widerstand 24 mit dem Ventilnadelpositionsschalter 26 und der Kapazität 25 verbunden. Das Verstärkerelement 23 ist vorzugsweise elektrisch mit der Spannungsquelle 3 gekoppelt und wird vorzugsweise durch die Spannungsquelle 3 mit elektrischer Energie versorgt. Das Verstärkerelement 23 kann jedoch ebenso durch eine andere Spannungsquelle oder Stromquelle mit elektrischer Energie versorgt werden, die diesem beispielsweise über weitere Leitungen über den elektrischen Anschluss 1 zugeführt wird.

Das Verstärkerelement 23, der sechste Widerstand 24 und die Kapazität 25 bilden einen Multivibrator. Der Multivibrator ist ausgebildet, mit einer vorgegebenen Frequenz zu schwingen, die abhängig ist von einem Widerstandswert des sechsten Widerstands 24 und einem Kapazitätswert der Kapazität 25. Vorzugsweise schwingt der Multivibrator nur dann, wenn der Ventilnadelpositionsschalter 26 geöffnet ist, d.h. die Kapazität 25 nicht überbrückt ist. Dann erzeugt der Multivibrator eine Wechselspannung mit der vorgegebenen Frequenz. Ein zugehöriges Sensorsignal des aktiven Sensors 22 ist entsprechend abhängig von dem Erzeugen oder Nicht-Erzeugen dieser Wechselspannung. Alternativ kann der Multivibrator jedoch auch so ausgebildet sein, dass der Multivibrator mit einer ersten Frequenz schwingt, wenn der Ventilnadelpositionsschalter 26 geschlossen ist, und mit einer zweiten Frequenz schwingt, wenn der Ventilnadelpositionsschalter 26 geöffnet ist. Das zugehörige Sensorsignal des aktiven Sensors 22 ist dann entsprechend abhängig von dem Erzeugen der ersten Frequenz oder der zweiten Frequenz. Das Sensorsignal repräsentiert die Ventilnadelposition der Ventilnadel abhängig von einer Schalterstellung des Ventilnadelpositionsschalters 26. Dadurch ist es beispielsweise möglich, abhängig von dem Sensorsignal einen Zeitpunkt zu erfassen, zu dem die Ventilnadel von dem Ventilsitz abhebt, das Ventil also geöffnet ist, oder zu dem die Ventilnadel wieder auf dem Ventilsitz aufsitzt, das Ventil also geschlossen ist. Der Energiespeicher der Spannungsquelle 3 ist vorzugsweise so dimensioniert, dass der aktive Sensor nach dem Beenden der Energiezufuhr zu der Spannungsquelle 3 mindestens so lange mit elektrischer Energie versorgt ist, bis das Ventil nach einem Einspritzvorgang wieder geschlossen ist. Vorzugsweise bleiben auch der erste Schalter 18 oder der zweite Schalter 20 mindestens bis zu diesem Zeitpunkt geschlossen. Dadurch ist sichergestellt, dass das Sensorsignal des aktiven Sensors 22 bzw. des aktiven Sensors 22' auch für ein Beenden des Einspritzvorgangs zuverlässig übertragen werden kann.

Die Steuereinrichtung 15 umfasst vorzugsweise eine Signalerfassungsvorrichtung 27. Die Signalerfassungsvorrichtung 27 ist mit dem Massepotenzial 16 verbunden und über einen ersten Koppelkondensator 28 über den elektrischen Anschluss 1 mit der zweiten Leitung 6 gekoppelt. Entsprechend ist die Signalerfassungsvorrichtung 27 über einen zweiten Koppelkondensator 29 über den elektrischen Anschluss 1' mit der zweiten Leitung 6' gekoppelt. Der aktive Sensor 22 des ersten Einspritzventils 13 ist über eine dritte Koppelkapazität 30 mit der zweiten Leitung 6 gekoppelt. Entsprechend ist ein aktiver Sensor 22' des zweiten Einspritzventils 14 über eine dritte Koppelkapazität 30' mit der zweiten Leitung 6' gekoppelt. Die Signalerfassungsvorrichtung 27 ist ausgebildet, das Sensorsignal zu erfassen, das durch den aktiven Sensor 22 bzw. den aktiven Sensor 22' bereitgestellt wird. Alternativ kann auch jeweils eine Signalerfassungsvorrichtung 27 für den aktiven Sensor 22 und den aktiven Sensor 22' vorgesehen sein.

Elektrisch zwischen der Ansteuervorrichtung 17 und dem elektrischen Anschluss 1 bzw. dem elektrischen Anschluss 1' sowie zwischen dem ersten Schalter 18 bzw. dem zweiten Schalter 20 und dem elektrischen Anschluss 1 bzw. dem elektrischen Anschluss 1' ist vorzugsweise jeweils eine Drossel 31 vorgesehen, die die Wechselspannung des jeweiligen Multivibrators von der Ansteuervorrichtung 17, von dem ersten Schalter 18 und von dem zweiten Schalter 20 abblockt.

Der aktive Sensor 22 kann alternativ auch einen Funksender umfassen oder mit dem Funksender gekoppelt sein, der vorzugsweise in oder an dem ersten Einspritzventil 13 angeordnet ist oder bei den Einspritzventilen an der Brennkraftmaschine angeordnet ist. Die Signalerfassungsvorrichtung 27 ist dann vorzugsweise als ein Funkempfänger ausgebildet oder mit dem Funkempfänger gekoppelt.


Anspruch[de]
  1. Aktorvorrichtung, die umfasst

    – einen elektrisch ansteuerbaren Aktor (2), der in oder an der Aktorvorrichtung angeordnet ist, und

    – eine Spannungsquelle (3) oder Stromquelle, die in oder an der Aktorvorrichtung angeordnet ist und die eingangsseitig elektrisch gekoppelt ist mit dem Aktor (2) zum Zuführen von elektrischer Energie und die ausgangsseitig mit mindestens einem elektrischen Verbraucher (4) elektrisch koppelbar ist, der in oder an der Aktorvorrichtung angeordnet ist, und die ausgebildet ist, einen Teil der elektrischen Energie, die der Aktorvorrichtung zugeführt wird, dem elektrischen Verbraucher (4) in geeigneter Form verfügbar zu machen.
  2. Aktorvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Spannungsquelle (3) oder Stromquelle einen Energiespeicher aufweist, der so ausgebildet ist, dass dieser durch die der Spannungsquelle (3) oder Stromquelle eingangsseitig zugeführten elektrischen Energie aufgeladen wird und dass die so gespeicherte elektrische Energie für den mindestens einen elektrischen Verbraucher (4) auch nach einem Beenden der Energiezufuhr zu der Spannungsquelle (3) oder Stromquelle verfügbar ist.
  3. Aktorvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die Spannungsquelle (3) oder Stromquelle einen Spannungsteiler aufweist, der eine eingangsseitige Spannung der Spannungsquelle (3) oder Stromquelle gemäß einem vorgegebenen Teilerverhältnis teilt.
  4. Aktorvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die Spannungsquelle (3) oder Stromquelle eine Spannungsbegrenzung aufweist, die eine ausgangsseitige Spannung der Spannungsquelle (3) oder Stromquelle auf eine vorgegebene maximale Spannung begrenzt.
  5. Aktorvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der der elektrische Verbraucher (4) ausgebildet ist zum Erzeugen einer Wechselspannung.
  6. Aktorvorrichtung nach Anspruch 5, bei der der elektrische Verbraucher (4) einen Multivibrator umfasst, der ein Verstärkerelement (23) aufweist.
Es folgen 4 Blatt Zeichnungen






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