专利名称：用于运行开关构件的方法
技术领域：
本发明涉及根据权利要求1的前序部分的方法、以及根据并列权利要求的电路、控制和/或调节设备和燃料喷射阀门。
背景技术：
诸如继电器、压电执行器或磁阀一后者尤其是作为内燃机的喷射阀门一的磁开关构件在运行中受到高要求，并且因此经常被监视。这例如可以通过分析开关构件的执行器的电压和/或电流来进行，或者也可以借助于将任意物理参量转换成电参量的传感器来进行。为了将这些参量传输给控制单元等等，一般需要附加的电线路，这意味着提高的成本。在用于内燃机的直接汽油喷射的磁阀中，可以在许多情况下将磁路的电操控参量用于在磁路直接操纵喷嘴针时确定喷射阀门的喷嘴针的闭合时刻。在此，附加的测量线路等等常常是非必要的。与之不同——例如对于柴油喷射而言——存在如下的喷射阀门的实施方式，其中磁路首先操纵伺服阀门，该伺服阀门随后控制操纵喷嘴针的高压液压系统。在此，喷嘴针的闭合时刻不能从磁阀的磁衔铁的运行中确定。
发明内容
本发明所基于的问题通过根据权利要求1的方法以及通过根据并列权利要求的电路、控制和/或调节设备和燃料喷射阀门来解决。有利的改进方案在从属权利要求中予以说明。本发明从以下认识出发，即开关构件原则上可以具有通电和不通电状态。在通电状态下，开关构件的行为基本上由施加在执行器上的电压或在执行器中流动的电流来确定，而在不通电状态下，开关构件的行为例如由复位弹簧的效果来确定。因此，执行器的操控线路在不通电状态下为不起作用的。根据本发明，在执行器的不通电状态下，执行器的接线端子基本上同操控源以及优选地同参考电势至少暂时地去耦合，也就是说，执行器被释放。因此一如下面还将阐述的那样——持久地连接在执行器上的操控线路可用，以便在测量状态下将信号从执行器向源或操控电路(驱动电路)的方向传输。操控源可以是电压源、电流源或者被构造为操控执行器的任意电网络。例如，执行器具有两个接线端子并且相应地连接在两个操控线路上。因此，可以将例如被实施成双极的用于检测物理参量的传感器设备持久地连接在执行器的仅仅一个或两个接线端子上以及由此连接到操控线路上。如果执行器在测量状态下在两个接线端子处都同操控源去耦合，则可以基本独立于执行器的欧姆电阻确定传感器设备在操控线路处的电势。在这种情况下，可以有利地将传感器设备的一个接线端子连接到执行器的接线端子上并且将传感器设备的另一接线端子与参考电势连接。如果可替代地执行器在测量状态下仅仅在一个接线端子处同操控源或参考电势去耦合，则传感器设备可以以两个接线端子连接到执行的两个接线端子上，并且由此在执行器处并联。当执行器的阻抗未过强地衰减由传感器设备生成的信号时，或当由传感器设备生成的测量信号尽管有并联的执行器仍然可以被确定时，该替代方案可以是合理的。执行器可以通过如下方式同操控源去耦合，即操控电路(驱动电路)、例如半导体电路或继电器截止或开路。在最简单的情况下，传感器设备包括双极传感器，并且于是与传感器是相同的。但是传感器也可以被补充另外的元件，例如前置电阻、串联的二极管，或者被补充并联的过压保护装置，并且因此形成器件组、即电网络。此外，传感器可以是有源或无源器件，也就是说，其根据特定的物理参量生成电压或电流，或其改变无源电阐述、例如其电阻。根据本发明的方法所具有的优点是，传感器设备和执行器至少部分地电连接，使得可以在测量状态下通过分析施加在执行器的接线端子上的电势确定传感器设备的信号。此外，控制和/或调节设备中的用于操控开关构件的操控电路可以相对于预先已知的实施方式基本上保持不变。如果传感器是有源元件，则同样不需要辅助电压等等来确定或分析传感器的信号。此外，本发明所具有的优点是，也可以个别化地操控系统中的多个开关构件，其中在测量状态下一作为同操控源和/或参考电势去耦合的补充一根据本发明还进行执行器或传感器设备的接线端子之间的去耦合，而不需要附加的操控线路或测量线路。在此，必要时甚至可以同时确定不同传感器设备的信号。该方法尤其是规定:与执行器的接线端子相连接并且在测量状态之外用于操控磁开关构件的操控线路在测量状态下被用于将至少一个电势传输给分析电路。因此有利地实现:可以确定传感器设备——其优选地布置在开关构件处或者由其操纵的装置处——的信号，而不使用附加的测量线路等等。此外，相关的分析电路可以由此被布置为与操控源或操控电路在空间上相邻。结果，可以节省可观的成本并简化接线。当开关构件是内燃机的燃料喷射阀门的伺服阀门或者属于该伺服阀门时，以及当从传感器的信号中确定表征在液压控制室中存在的压力或在液压阀门室中存在的压力或压力改变的参量时，以及当进而从所述参量中确定燃料喷射阀门的阀门元件的打开和/或闭合时刻时，本发明是特别有用的。对于燃料喷射阀门的运行重要的对打开和/或闭合时刻的确定因此可以通过执行器的现有操控线路来进行，而不必铺设附加的测量线路或者无需密封等等。因此，可以确定表征燃料喷射阀门的运行的重要参量，而为此不需要可观的成本。此外规定，开关构件在第一阶段由源来操控，然后在第二阶段将操控源同执行器去耦合，并且在第三阶段产生测量状态。由此，该方法可以分步地执行，其中相应步骤的时长可以根据表征磁开关构件的运行的相应参数来选择。同样，该方法可以良好地应用于周期性过程、尤其是燃料喷射阀门运行时的短周期。另外，本发明考虑到执行器的运行除了原来的操控以外还可以包括另外的开关过程、例如熄灭流经执行器的电流。在操控电路中，不仅常常有相应的开关构件可用或者可以以简单方式补充开关构件以便根据本发明将执行器的至少一个接线端子同操控执行器的源或参考电势基本上去耦合，而且还可以在操控结束以后借助于快速熄灭迅速地消除流经执行器的电流，以便导致测量状态。由此得出应用本发明的多种可能性。在第一阶段，操控例如可以连续地进行，或者也根据脉宽控制或两点电流调节的类型以脉冲方式工作。在第二阶段，将操控源同执行器去耦合，并且例如可以借助于电开关构件消除在执行器中存在的剩余能量，或者可以等待在剩余能量由于磁路中的损耗而自身消除的时间过去。在第三阶段，例如可以通过激活分析电路来产生测量状态。在此根据本发明还可能的是，当执行器的剩余能量还未完全消除并且在执行器的接线端子处由此得到的电压或电势与由传感器设备生成的电势叠加时，就已经开始第三阶段。同样，其余影响、例如连接在操控线路上的抗干扰电容器也许可能改变电势的时间变化曲线。在这样的情况下，分析电路的任务是，将传感器设备的所期望信号同干扰性的所叠加电压或影响充分地区分开。对此从现有技术中已知常用的方法。该方法的一个扩展方案规定，运行至少两个开关构件，并且所述开关构件的执行器的相应第一接线端子由对于所述开关构件共同的开关设备来操控，并且所述开关构件的执行器的相应第二接线端子由对于所述开关构件个别化的开关设备来操控，并且在测量状态下，共同的开关设备和/或个别化的开关设备至少之一被切换到截止状态。因此，可以通过该方法驱动多个开关构件，其中执行器在两个接线端子处被操控。在此足够的是，共同地操控执行器的相应第一接线端子，其中第一接线端子彼此连接或可彼此连接，并且通过共同的开关例如连接到操控源上。在此，执行器的相应第二接线端子可以彼此独立地通过个别化的开关例如连接到地。通过这种方式，可以有利地并且以开关装置的相对少的成本个别化地操控多个开关构件，但是其中可以以所定义的方式产生测量状态。这通过如下方式进行:将共同的开关和/或个别化的开关至少之一切换到截止状态。这意味着，在测量状态下，开关相对于执行器以及与其连接的传感器设备而言具有足够高、并且一般而言可忽略的阻抗。为了执行该方法，本发明提出一种用于运行至少一个开关构件的电路，其中所述至少一个传感器设备与执行器的至少一个接线端子连接，并且其中该电路被构造为通过将执行器的至少一个接线端子至少暂时地同参考电势和/或操控执行器的源基本上去耦合来产生测量状态，并且其中该电路还被构造为在测量状态下从执行器的接线端子处的至少一个电势中确定至少一个传感器的至少一个信号。因此，描述了多个有利的扩展方案以便执行该方法。此外，本发明所考虑到的是，传感器设备或其中包含的传感器可以是有源或无源元件。如果传感器是有源元件、即生成电压或电流、例如压电元件，则分析电路一必要时在考虑到另外的边界条件、譬如时间窗的情况下——可以执行测量或确定该信号。如果传感器可替代地是无源元件，也就是说，其例如根据特定的物理参量改变其欧姆电阻或其电容，则可能需要借助于附加的电器件来检测或确定该欧姆电阻或电容。为此，在最简单情况下可以使用直流电压源和前置电阻或者振荡回路。作为补充地规定，传感器设备是力敏转换器。因此，传感器设备或其中包含的传感器特别好地适于检测可能在燃料喷射阀门中出现的机械参量，例如力、压力或加速度。本发明的另一扩展方案规定，力敏转换器是压电元件。因此可以有利地使用技术上可行的器件，该器件有源地起作用并且因此在施加力时可生成电压或电压脉冲，或在相应接线的情况下输出电荷或电荷脉冲。该电路的一个扩展方案规定，运行至少两个开关构件，并且所述至少两个开关构件的执行器的相应第一接线端子可以由共同的开关设备来操控，并且所述至少两个开关构件的执行器的相应第二接线端子可以由个别化的开关设备来操控，其中第二接线端子通过第二组操控线路与个别化的开关设备连接。执行器由此特别有效地被操控，因为相应的第一接线端子彼此连接，并且也由共同的开关设备共同地来驱动。在该扩展方案的这样描述的基本形式中，相应的第一接线端子可以通过个别化的操控线路来连接，所述操控线路在该电路中才彼此连接。可替代地可以设想，通过共同的操控线路将执行器的第一接线端子引导到该电路。该电路的基于该基本形式构造的另一扩展方案规定，执行器的第一接线端子分别通过第一组操控线路以及通过与第一组操控线路串联的个别化的第一整流器连接到共同的开关设备上。由此，第一接线端子在测量状态下不仅同操控源去耦合、而且也彼此去耦合。分析电路例如可以截取操控线路和个别化的第一整流器的连接位置处的信号。由此，以至少一个接线端子与执行器连接的传感器设备的信号必要时也可以同时由分析电路来确定和分析。该电路的又一扩展方案规定，执行器的第一接线端子可以分别通过第一组操控线路并且通过与第一组操控线路串联的个别化的第一整流器并且通过共同的开关设备的共同的第一开关与第一直流电压源连接，并且此外执行器的第一接线端子可以分别通过第一组操控线路并且通过与第一组操控线路串联的个别化的第二整流器并且通过共同的开关设备的共同的第二开关与第二直流电压源连接。由此可能的是，执行对执行器的(一般为个别化的)通电，其中第一直流电压源例如相继具有所谓的升压电压，并且第二直流电压源例如具有电池电压。根据本发明，在测量状态下，执行器由于整流器也彼此去耦合。另外有利的是，在电流路径中存在的整流器的数目被最小化，由此可以减小损耗功率并降低成本。作为补充，该电路的又一扩展方案规定，执行器的第一接线端子此外分别通过第一组操控线路并且通过与第一组操控线路串联的个别化的第三整流器连接到参考电势或地，并且执行器的第二接线端子分别通过第二组操控线路并且通过与第二组操控线路串联的个别化的第四整流器连接到第一直流电压源。由此实现，在给一个或多个执行器通电结束以后，分别存在的剩余能量可以被消除并同时被输送给第一操控源，其中在所形成的电流回路中仅仅包含两个整流器线路。由此，剩余能量可以损耗特别低地被使用，并且仍然在测量状态下实现所需的去耦合。此外，本发明提出一种燃料喷射阀门，其包括具有至少一个传感器的传感器设备，其中传感器设备被构造为检测力和/或流体的压力和/或固体声，并且其中传感器设备或传感器的第一接线端子连接到燃料喷射阀门的开关构件的执行器的接线端子上，并且其中传感器设备的另一接线端子导电地与喷射阀门的壳体的至少一个导电片段连接。尤其是规定，传感器设备或传感器的该另一接线端子与燃料喷射阀门的壳体内的参考电势连接。因此提供了由燃料喷射阀门和传感器设备构成的紧凑单元。传感器设备原则上可以检测任意物理参量，所述物理参量也可以独立于燃料喷射阀门或在其壳体之外出现、例如温度。如果传感器设备应当检测与燃料喷射阀门的运行相关联的参量，则有利的是，将传感器设
备布置在壳体内并且将传感器的接线端子与壳体内的参考电势-例如机动车辆的车辆
地——相连接。由此，该装置变得相对于电磁干扰特别稳健和不敏感。在最简单的情况下，传感器设备包括双极传感器，并且于是与传感器是相同的。但是传感器也可以被补充另外的元件，例如前置电阻、串联的二极管或者被补充并联的过压保护装置，并且因此形成器件组、即电网络。此外，传感器可以是有源或无源器件，也就是说，其根据特定的物理参量生成电压或电流，或其改变其欧姆电阻。另外，对本发明重要的特征位于下面的附图中，其中特征可以单独地或以不同组合地对本发明为重要的，而不必对此再次明确指出。
下面参考附图阐述本发明的示例性实施方式。在附图中:
图1示出了具有磁开关构件和阀门件的燃料喷射阀门的伺服阀门的部分截面 图2示出了图1的伺服阀门的被构造为阀针的阀门元件的控制室压力和冲程的时间
图3示出了用于连接燃料喷射阀门的壳体中的传感器和线圈的实施例的简化 图4示出了用于执行该方法的第一图示；
图5示出了用于执行该方法的第二图示；
图6示出了用于运行图1的伺服阀门的电路的第一实施方式；
图7示出了用于运行图1的伺服阀门的电路的第二实施方式；
图8示出了用于运行图1的伺服阀门的电路的第三实施方式；
图9示出了用于运行多个磁开关构件的电路的基本形式；
图10示出了图9的电路的补充实施方式；以及 图11示出了图9的电路的进一步补充的实施方式。在不同实施方式中，也为所有附图中的功能等效的元件和参量使用相同的附图标记。
具体实施例方式根据本发明的开关构件可以实现为任意开关构件。所述开关构件优选地被构造成磁开关构件或电容开关构件。这样的电容开关构件也被称为压电执行器。作为执行器，在磁开关构件的情况下使用线圈，并且在压电电容器的情况下使用压电陶瓷形式的电容器。下面以具有线圈的磁开关构件为例描述根据本发明的处理方式。但是根据本发明的处理方式也可以用在其他执行器中、尤其是用在压电执行器中。在这种情况下，应当相应地匹配该处理方式。因此，应当用电容代替线圈。在此，应当考虑到线圈和电容的不同特性。因此，例如应当替代于电流分析电压。图1示出了内燃机的未进一步精确示出的燃料喷射阀门11的伺服阀门10的部分截面图。伺服阀门10被实施为围绕长轴12为基本旋转对称的。在该附图的上部区域中示出了固定地锚定在(未示出的)壳体处的支承板14，在垂直中间区域中示出了磁开关构件16，并且在下部区域中示出了壳体固定的阀门件18，该阀门件18具有液压控制室20和作用于燃料喷射阀门11的未示出的阀针或与这样的阀针固定连接的阀门活塞22。支承板14在长轴12的区域中具有支撑活塞24，其中力敏转换器26与所述支撑活塞24具有作用连接。力敏转换器26又在长轴12的方向上被支承在支承板14处。在附图中，在力配合的转换器26之上布置有两个开口(无附图标记)，通过所述开口来引导用于接触传感器设备70的接线端子70a和70b的线路。两个开头的布置在图1中仅仅是示例性示出的。磁开关构件16包括线圈30，该线圈30被嵌入到磁芯32中，其中磁芯32被碟形弹簧34按压抵靠环形的衔铁挡板36。衔铁挡板36在其一侧由碟型弹簧34借助于磁芯32按压抵靠壳体固定的壳套32的直径跳变部(无附图标记)。沿着长轴12的中间区域，布置有沿着长轴12留有余隙地安放、但在径向上被保持的衔铁栓40，在该衔铁栓40上以在长轴42的方向上可移动的方式布置衔铁42。衔铁42在图1中的下部末端区域44可以处于阀门件18的形成阀座的密封段46处。末端区域44就此而言形成伺服阀门10的阀门元件。磁开关构件16如伺服阀门10的其余元件那样被实施为基本上旋转对称的，但是在附图中仅仅示出了截面视图的右半部。衔铁42的引导直径和密封段46的区域中的底座直径是大致同样大的。阀门件18围绕液压控制室20和阀门活塞22。阀门活塞22可以在阀门件18中在长轴12的方向上移动，并且如上已经提到的那样与未示出的阀门元件(喷嘴或阀针)固定耦合。在附图中，在控制室20之上，该控制室20通过流出节流阀48与阀门室50连接。在附图中，在控制室20的右边布置流入节流阀52，通过该流入节流阀52可以给控制室20馈送处于高压下的流体54。流体54例如可以由未示出的共轨燃料系统来提供。其中布置有衔铁42和衔铁栓40的流体室56与未示出的低压区域连接。只要线圈30未被通电，则末端区域44就被未示出的阀门弹簧按压抵靠密封段46，即伺服阀门10被闭合。由于控制室20中的压力情况，阀门活塞22在附图中被向下按压，使得(未示出的)阀针闭合。如果线圈30被通电，则衔铁42通过磁力在磁芯32的方向上相对于衔铁挡板36运动。由此，流体从控制室20中流出到流体室56，使得控制室20中的压力下降，并且阀针可以与图1中的阀门活塞22—起向上运动并且打开。燃料喷射开始。为了闭合，结束对线圈30的通电。通过阀门弹簧，末端区域44再次被按压抵靠密封段46，SP伺服阀门10闭合，并且流体从控制室20中的流出被结束。由于流体继续通过流入节流阀52流向控制室20，因此阀门活塞22并且阀针随着该阀门活塞在图1中被向下向闭合方向按压。燃料喷射结束。燃料喷射阀门11的闭合时刻可以通过如下方式来确定:分析衔铁栓40相对于力敏转换器26施加的力的变化曲线。通过这样的力或力改变，在后一种情况下建立起电压或者生成电流脉冲或者传感器的无源参数、例如其电阻或电容的改变，由此生成传感器信号。传感器信号可以借助于如下面在图4至11中所述的电路来检测。 此外，力敏转换器26可以被实施成传感器26，该传感器26可替代地或作为补充地检测的力和/或流体54的压力和/或燃料喷射阀门11的支承板14或壳体的固体声，使得由此同样可以确定伺服阀门10的打开时刻和/或闭合时刻。图2示出了阀门室50中的压力160、控制室20中的压力60和阀门活塞22或与其连接的阀针的冲程62之间的时间关联。在图2的上面的图中，在纵坐标处绘制了控制室20中的压力60以及阀门室50中的压力160，并且在下面的图中，在纵坐标处绘出阀门活塞22的冲程62。在此，压力60由实线来示出，压力160由虚线来示出。在此，为O的冲程62是指闭合的喷射阀门。两个图都在横坐标上具有彼此相等的时间刻度t。所认识到的是，在阀门活塞22的打开运动在时刻ta开始时、以及在时刻tb时闭合运动结束时，压力60的变化曲线都经历了明显可见的改变。在时刻ta时的即将打开以前得出突然的压力下降，在时刻tb时的闭合时发生突然的压力升高。阀门室50中的压力160——其在伺服阀门10闭合时与控制室20中的压力60相等，通过衔铁栓40作用于力敏转换器26，并且因此可以被转换成传感器信号，使得压力160的改变可以反映在传感器信号中，并且因此可以被分析以用于例如确定闭合时刻。图3示出了用于连接燃料喷射阀门11的壳体64中的传感器26和线圈30的简化的示例性实施例。在此，传感器26是双极压电元件和传感器70的唯一组成部分。线圈30的接线端子HS和LS被绝缘地引出燃料喷射阀门11的壳体64。传感器26或传感器设备70的接线端子70a与线圈30的接线端子HS导电地连接，传感器26的另一接线端子70b与壳体64的导电片段66低欧姆地连接。壳体64又与参考电势88导电地连接，该参考电势88在此为包含燃料喷射阀门11的机动车辆的地电势。这借助于机械固定燃料喷射阀门11来进行，该燃料喷射阀门11例如被旋拧到发动机组中。但是这在附图中未示出。在此，传感器26是力敏转换器26，其紧凑地布置在壳体64内。传感器26根据图2的图示确定伺服阀门10的阀门室50中的压力160。通过线圈30的接线端子HS或LS，可以确定传感器26的信号，其方式是检测线圈30的接线端子HS或LS处的电势。通过将传感器26布置在壳体64内，根据本发明的方法对干扰性的电磁耦合是特别稳健和不敏感的。图4示出了用于执行该方法的第一基本图示。根据图3，传感器设备70或传感器26的接线端子70a示例性地与线圈30的接线端子HS导电地连接。可替代地，传感器设备70或传感器26的接线端子70a也可以与线圈的接线端子LS连接。另一接线端子70b与参考电势88导电地连接。线圈30的两个接线端子HS和LS未连接到参考电势88上。两个操控线路76和77将线圈30的接线端子HS和LS与操控电路78 (驱动电路)相连接，该操控电路78在图4的附图中是借助于开关符号被示出的，并且例如可以被实施成半导体开关。在此，另一操控源80或86由直流电压源80和81来示出。在图4的附图中，垂直虚线82右边的元件被分配给(未进一步示出的)控制和/或调节设备，线82左边的元件被分配给燃料喷射阀门11和发动机室。分析电路90检测相对于参考电势88的施加在操控线路76和77处的电势92和102。可替代地或作为补充地，也可以分析分别在线圈30的接线端子HS和LS与参考电势88之间的电势92和102的线性组合。在第一阶段，线圈30借助于操控电路78连接到操控源80或81上，也就是说，与源80或81低欧姆地连接。所示开关是闭合的。线圈30因此被通电并且伺服阀门10可以
被置于工作位置。在第二阶段，线圈30借助于操控电路78同操控源80或81去耦合，也就是说，所示开关为打开的。线圈30中的电流趋于0，并且伺服阀门10可以呈现停工状态。在此未示出操控电路78中附加地包含的所谓的“钳位”二极管，该二极管使得线圈电流在对抗熄灭电压而打开开关78以后能够继续流动。在第三阶段，通过激活分析电路90产生测量状态。这也可以与线圈30的剩余能量在过去的第二阶段中实际上是否以及以何种程度被衰减无关地进行。第二到第三阶段的过渡因此可以按照需要任意地选择。分析电路90检测操控线路76和77相对于参考电势88的电势92和102，以便确定由传感器设备70或传感器26生成的电压信号或电流信号。根据图4中所示的电路，可能足够的是，单单分析操控线路76的电势92或单单分析操控线路77的电势102。图5示出了用于执行该方法的替代布置。与图4不同，传感器设备70以两个接线端子70a和70b连接到线圈30的接线端子HS和LS上。线圈30通过接线端子LS施加在参考电势88上。对线圈30的通电通过仅仅一个操控线路76以及通过操控线路78的仅仅一个开关进行。在测量状态下，因此同样可以通过电势92检测传感器设备70或传感器26的信号，并且将其在分析电路90中进行分析。但是由于传感器26和线圈30并联，电势92不依赖于线圈30的欧姆电阻和电感，并且为相对小的。图6示出了用于操控线圈30并且检测传感器26或力敏转换器26的信号的电路100的第一实施方式。传感器26是有源传感器26,也就是说,该传感器26在其被施加力时生成电压或电压脉冲或电流脉冲。线圈30具有上接线端子HS和下接线端子LS。传感器26以接线端子70a连接到线圈30的接线端子HS上，并且以接线端子70b连接到参考电势88上。垂直虚线94与线82之间的空间表示(未明确绘出的)的电缆室，该电缆室尤其是包括操控线路76和77。在该附图中布置在线82右边的元件如图4和5中那样被分配给控制和/或调节设备。这些元件包括操控电路78、分析电路90、未绘出的车载电池的电压80、以及直流电压转换器96，该直流电压转换器96由电压80馈送。直流电压转换器96在电容器84处生成电压86。该电压86高于电压80并且是所谓的升压电压。图6的操控电路78包括二极管DU D2和D3、以及开关TS1、TS2和TS3。箭头98符号化表示参考电势88或车辆地在燃料喷射阀门11与控制和/或调节设备的地91之间的连接。该连接并行地通过车辆的车身以及通过电缆室内的地线进行。二极管Dl作为所谓的空载二极管被连接。二极管Dl至D3以及开关TSl至TS3被实施成半导体元件。电容器84的规格被确定为使得电压86在运行的所有阶段都保持为大致恒定的，并且在此示例性地为48伏左右。在第一阶段，线圈30借助于操控电路78被通电。为此，开关TSl将线圈30的接线端子LS通过操控线路77连接到地91，地91与参考电势88导电地连接。开关TS2同样导通，使得在线圈30中发生与电压86 (升压电压)相对应的陡峭的电流升高。开关TS3首先截止。一旦在线圈30中的电流达到预先给定的值，则开关TS2截止并且根据预先给定的模式借助于开关TS3执行对线圈30的脉冲通电。在第二阶段，所有三个开关TSl至TS3截止。然后，对线圈30的线圈电流的所谓的快速熄灭按如下方式进行:线圈电流基本上流经线圈30的接线端子LS，然后流经二极管D2，然后流经电容器84流入控制和/或调节设备的地90，然后流经二极管Dl并且然后流入线圈30的接线端子HS。由于电容器84具有相对高的电压，因此所输出的电功率为相对大的并且用于消除线圈电流的时间为相应小的。在第三阶段，导致测量状态，以便确定由传感器26或力敏转换器26生成的信号。在该阶段，开关TSl至TS3继续截止。在此，分析电路90被激活并且以与上面借助于图4和5已经描述的类似的方式被使用。操控线路76与地91之间的电压95表征传感器26的信号。从所确定的信号中可以确定作用于力敏转换器26的力并且由此确定在燃料喷射阀门11的阀门室50中存在的压力160，该压力160在伺服阀门10闭合的情况下等于控制室20中的压力60。如果串联的开关TS3本身具有相应的截止作用，则二极管D3可以取消。尤其是可以确定作用于力敏转换器26的力的改变的时刻。能够理解，在图6至8中所示的操控电路78仅仅是示例性的，并且本发明还应用于操控电路78的其他实施方式，只要线圈30的接线端子HS和LS或连接到其上的操控线路76和77在测量状态下能够在至少一个接线端子处同操控电路78去耦合。此外，在图6至8中未一并示出为了运行开关“TS”所需的电控制线路。图7示出了电路100的替代实施方式。与图6不同，传感器设备70或传感器26的接线端子70a不是与接线端子HS连接，而是与线圈30的接线端子LS连接。分析电路90相应地检测操控线路77处的相对于地91的电势102，以便确定传感器26的信号。除此之夕卜，图7中的电路100的工作方式对应于图6的电路，如之前描述的那样。同样可能的是，将传感器设备70或传感器26的接线端子70a与线圈30的接线端子LS连接并且仍然利用分析电路90检测操控线路76的相对于地91的电势92并且反之亦然。图8的实施方式同样基本上对应于上述图6。作为对其的补充，在图8中两个电容器104和106连接在操控线路76和77与控制和/或调节设备84的地91的布置在线82上的过渡点(无附图标记)之间。电容器104和106充当对抗不期望的电磁辐射的抗干扰电容器，并且也对传感器设备70形成电负载。尤其是从第二阶段起，电容器104和106根据其电容一并确定电势92和102的时间变化曲线。在此，分析电路90被构造为考虑到线圈30的由于电势92和102的相应改变而出现的可能仍然在衰减的剩余能量、以及电容器104和106的作用，使得由传感器26生成的信号——例如电势92和102的时间变化曲线中的电压脉冲或边沿——仍然能足以被分析电路90识别。作为补充地应当注意，可能的是，当线圈30的剩余能量还未完全消除并且在线圈30的接线端子HS或LS处由此得到的电压或电势92或102与由传感器设备70生成的电势叠加时，就已经开始第三阶段。因此，可以在时间上几乎任意地选择测量状态。原则上，分析电路90甚至可以在所有三个阶段期间都是活跃的，也就是说，可以产生测量状态，并且可以执行测量。但是在第一阶段，电势92和102基本上由操控电路78或操控源80、81和/或86确定，其中传感器设备70的信号不能或仅能有限地被确定。图9示出了用于运行多个磁开关构件的电路100的基本形式，所述磁开关构件例如分别被分配给内燃机的燃料喷射阀门11。在图中垂直线94的左边示出磁开关构件16以及燃料喷射阀门11。在图中垂直虚线84的右边，元件被分配给(未进一步示出)的控制和/或调节设备，线94和82之间的元件包括第一组112操控线路和第二组114操控线路。在此，第一组112操控线路或第二组114操控线路包括对应于图6至8的操控线路76或77。第一组112操控线路在电路100中连接到节点116，所述节点116与共同的开关设备118连接。共同的开关设备118可以将节点116相继地切换到第一直流电压源86或第二直流电压源80。在此，第一直流电压源86是升压电压源，并且第二直流电压源80是车载电池的电压。升压电压借助于直流电压转换器96从车载电池的电压中生成并且被存储在电容器84中。分析电路90截取施加在节点116上的电势，并且可以将该电势相对于地91进行分析。在此，共同的开关设备118包括开关TS2和TS3以及二极管D3。
第二组114操控线路在电路100中与个别化的开关设备120连接，所述开关设备120可以分别相对于参考电势88或地91个别化地切换线圈30的第二接线端子LS。在此，与图6至8的开关TSl相比，个别化的开关设备120分别包括被实施成半导体的开关。此外，第二组114操控线路与个别化的“第四”整流器122连接，所述整流器122被实施成半导体二极管并且在其另一接线端子处共同地连接到电容器84上。在图9中以及在随后的图10和11中未一并示出为了运行共同的开关设备118或个别化的开关设备120所需的控制线路。所认识到的是，在图9中，线圈30的接线端子HS在节点116处并联。在此，相关的传感器设备70同样并联。一方面，传感器设备70的信号由此被削弱，另一方面，这可能导致传感器设备70之间的信号的不希望的过临界耦合。电路100的作用方式可以从后面根据图11描述的功能中导出。能够理解，在图9和随后的图10和11中所示的3个磁开关构件16的数目仅仅是示意性的，并且一般也可以匹配于至少两个磁开关构件的数目。图10示出了对图9所示的基本形式的补充。与图9不同，在图10中，在节点116处彼此连接以前，分配给第一组112的操控线路通过一组个别化的“第一”整流器124来引导。因此，分析电路90可以截取并分析第一组112操控线路处的与相应的接线端子HS相对应的三个电势126、128和130。所认识到的是，如何通过个别化的整流器124的作用来将三个传感器设备70的信号彼此去耦合，并且在测量状态下，在开关TS2、TS3以及三个个别化的开关设备120之外，所有三个个别化的整流器124也截止或能够截止。因此，尤其是可以个别化地并特别精确地确定燃料喷射阀门11的闭合。在给线圈30通电时，必要时应当考虑在个别化的整流器124处出现的电压降，该电压降例如为0.7伏。图11示出了对图10的扩展。作为对图10的补充，图11的电路100包括一组个别化的“第二”整流器132和一组个别化的“第三”整流器134，其与个别化的第一整流器124相比与第一组112操控线路连接。图11的电路的运行可以示例性地这样进行:
在第一步骤，共同的开关设备118的开关TS2被置于导通状态。通过个别化的第一整流器124和第一组112操控线路，线圈30的接线端子HS处的电势可以大致呈现直流电压86的值。同样，个别化的第三开关设备120被置于导通状态。然后，在图11中所示的线圈30被通电，并且相应的磁开关构件16被操纵或相关燃料喷射阀门11被打开。在第二步骤，共同的开关设备118的开关TS2再次被置于截止状态，并且开关TS3被置于导通状态。通过个别化的第二整流器132和第一组112操控线路，线圈30的接线端子HS处的电势可以大致呈现第二直流电压88的值。在第三步骤，共同的开关设备118和个别化的开关设备120的所有开关都截止。然后，流经之前被通电的线圈30的电流持续地根据特定函数减小，其中电流采取如下路径:经过线圈30的接线端子LS、然后经过个别化的第四整流器122、然后经过电容器84、然后经过地91、然后经过个别化的第三整流器134、然后经过由第一组112操控线路构成的操控线路、然后经过接线端子HS回到线圈30。在第四步骤，产生测量状态。在此，共同的开关设备118和个别化的开关设备120的开关截止。同样，个别化的整流器122、124、132和134截止。分析电路90截取电势126、128和/或134中的一个或多个，并且确定传感器设备70中的一个或多个的至少一个信号。在图11的电路100处所认识到的是，通过使用个别化的整流器122、124、132和134，传感器设备70的信号可以基本上彼此独立地被形成、传输和确定，其中所述信号——尽管在磁开关构件16运行时由共同的开关设备118来并行地操控——在测量状态下既不相互削弱也不彼此耦合。由此甚至可能的是，同时确定3个传感器设备70的信号。此外在图11中能够认识到，个别化的第二整流器132 —并履行根据图9和10的二极管D3的功能。由此得出的优点是，在操控源80与线圈30的接线端子HS之间仅仅分别布置一个了半导体开关和一个二极管线路。也就是说，与图10相比，节省了一个二极管线路。共同的开关设备118的两个输出端因此分别通过个别化的第一整流器124或通过个别化的第二整流器132并且分别与之串联地通过第一组112操控线路与线圈30的接线端子HS连接。对于二极管Dl得出类似于二极管D3的情况，该二极管Dl的功能在图11中由个别化的第三整流器134来履行。在通电被关闭以后，在线圈30中存在的剩余能量因此有利地通过总共仅仅两个二极管线路被输送给电容器84。单单在“升压阶段”中，当线圈30被由电容器84的升压电压通电时，与图9相比，个别化的第一整流器124的二极管线路附加地布置在电流路径中。与根据图9的二极管D3或Dl相比，图11的整流器132或整流器134可以单个地具有更小的平均损耗功率。三个个别化的整流器122或124或132或134优选地可以分别安装在壳体中或者甚至以节省空间和低成本的方式布置在半导体晶体上。
权利要求
1.用于运行至少一个开关构件(16)的方法,其特征在于,至少一个传感器设备(70)的至少一个第一接线端子(70a)与开关构件(16)的执行器(30)的至少一个接线端子(HS, LS)连接，并且传感器设备(70)的第一接线端子(70a)或另一接线端子(70b)与参考电势(88)连接，并且通过将执行器(30)的至少一个接线端子(HS，LS)至少暂时地同参考电势(88)和/或操控执行器(30)的源(80，86)基本上去耦合来产生测量状态，并且在测量状态下从执行器(30)的至少一个接线端子(HS，LS)处的至少一个电势(92，102)中确定传感器设备(70)的至少一个传感器(26)的至少一个信号。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，与执行器(30)的接线端子(HS，LS)相连接并且在测量状态之外用于操控开关构件(16)的操控线路(76，77)在测量状态中被用于将至少一个电势(92，102)传输给分析电路(90)。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，开关构件(16)是内燃机的燃料喷射阀门(11)的伺服阀门(10)或者属于该伺服阀门(10)，并且从传感器(26)的信号中确定表征在液压控制室(20)中存在的压力(60)或在液压阀门室(50)中存在的压力(160)或压力改变的参量，并且又从所述参量 中确定燃料喷射阀门(11)的阀门元件的打开和/或闭合时刻(tb)。
4.根据前述权利要求至少之一所述的方法，其特征在于，开关构件(16)在第一阶段由源(80，86)来操控，然后在第二阶段将操控源(80，86)同执行器(30)去耦合，并且在第三阶段产生测量状态。
5.根据前述权利要求至少之一所述的方法，其特征在于，运行至少两个开关构件(16)，并且开关构件(16)的执行器(30)的相应第一接线端子(HS)由对于开关构件(16)来说共同的开关设备(118)来操控，并且开关构件(16)的执行器(30)的相应第二接线端子(LS)由对于开关构件(16)来说个别化的开关设备(120)来操控，并且在测量状态下，共同的开关设备(118)和/或个别化的开关设备(120)中的至少一个被切换到截止状态。
6.用于根据前述权利要求之一的方法运行至少一个开关构件(16)的电路(100)，其特征在于，至少一个传感器设备(70)与执行器(30)的至少一个接线端子(HS，LS)连接，并且电路(100)被构造为通过将执行器(30)的至少一个接线端子(HS，LS)至少暂时地同参考电势(88)和/或操控执行器(30)的源(80，86)基本上去耦合来产生测量状态，并且电路(100)还被构造为在测量状态下从执行器(30)的接线端子处的至少一个电势(92，102)中确定至少一个传感器(26)的至少一个信号。
7.根据权利要求6所述的电路(100)，其特征在于，传感器设备(70)能够生成电压或电流。
8.根据权利要求6至7之一所述的电路(100)，其特征在于，传感器设备(70)是力敏转换器(26 )。
9.根据权利要求8所述的电路(100)，其特征在于，力敏转换器(26)是压电元件。
10.根据权利要求6至9之一所述的电路(100)，其特征在于，运行至少两个开关构件(16)，并且所述至少两个开关构件(16)的执行器(30)的相应第一接线端子(HS)能够由共同的开关设备(118)来操控，并且所述至少两个开关构件(16)的执行器(30)的相应第二接线端子(LS)能够由个别化的开关设备(120)来操控，其中第二接线端子(LS)通过第二组(114)操控线路与个别化的开关设备(120)连接。
11.根据权利要求10所述的电路(100)，其特征在于，执行器(30)的第一接线端子(HS)分别通过第一组(112)操控线路以及通过与第一组(112)操控线路串联的个别化的第一整流器(124)连接到共同的开关设备(118 )上。
12.根据权利要求11所述的电路(100)，其特征在于，执行器(30)的第一接线端子(HS)能够分别通过第一组(112)操控线路并且通过与第一组(112)操控线路串联的个别化的第一整流器(124)并且通过共同的开关设备(118)的共同的第一开关与第一直流电压源(86)连接，并且执行器(30)的第一接线端子(HS)此外能够分别通过第一组(112)操控线路并且通过与第一组(112)操控线路串联的个别化的第二整流器(132)并且通过共同的开关设备(118)的共同的第二开关与第二直流电压源(80)连接。
13.根据权利要求12所述的电路(100)，其特征在于，执行器(30)的第一接线端子(HS)此外分别通过第一组(112)操控线路并且通过与第一组(112)操控线路串联的个别化的第三整流器(134)连接到参考电势(88)或地(91)，并且执行器(30)的第二接线端子(LS)分别通过第二组(114)操控线路并且通过与第二组(114)操控线路串联的个别化的第四整流器(122)连接到第一直流电压源(86)。
14.控制和/或调节设备，其特征在于，该控制和/或调节设备被编程为执行根据权利要求I至5之一的方法和/或运行根据权利要求6至13之一的电路(100)。
15.燃料喷射阀门(11)，其特征在于，该燃料喷射阀门包括具有至少一个传感器(26)的传感器设备(70)，并且传感器设备(70)被构造为检测力和/或压力(60，160)和/或固体声，并且传感器设备(70 )或传感器(26 )的第一接线端子(70a)连接到燃料喷射阀门(11)的开关构件(16)的执行器(30)的接线端子(HS，LS)上，并且传感器设备(70)的另一接线端子(70b )导电地与燃料喷射阀门(11)的壳体(64 )的至少一个导电片段(66 )连接。
16.根据权利要求15所述的燃料喷射阀门(11)，其特征在于，传感器设备(70)或传感器(26 )的所述另一接线端子(70b )与燃料喷射阀门(11)的壳体(64 )内的参考电势(88 )连接。
全文摘要
描述了一种用于运行磁开关构件(16)的方法，其中将至少一个传感器设备(70)的至少一个第一接线端子(70a)连接到磁开关构件(16)的线圈(30)的至少一个接线端子(HS，LS)上，并且其中传感器设备(70)的第一接线端子(70a)或另一接线端子(70b)连接到参考电势(88)上，并且其中通过将至少一个接线端子(HS,LS)至少暂时地同参考电势(88)和/或操控线圈(30)的源(80,86)基本上去耦合来产生测量状态，并且其中在测量状态下从线圈(30)的至少一个接线端子(HS,LS)处的至少一个电势(92,102)中确定传感器设备(70)的至少一个传感器(26)的至少一个信号。
文档编号H01F7/18GK103180589SQ201180052843
公开日2013年6月26日 申请日期2011年10月12日 优先权日2010年11月3日
发明者N.罗德里古茨-阿马亚, S.鲁塔尔特, H.拉普, W.施特克莱茵, B.贝格赫内尔, M.贝尔 申请人:罗伯特·博世有限公司