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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Einspritzventil mit MOSFET schalten


Autor: Mika (Gast)
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Hallo zusammen,

ich habe vor die Einspritzdüse eines Verbrennungsmotors über einen 
MOSFET zu steuern. Den entsprechenden Schaltplan habe ich angehängt. Da 
dies mein erster
Versuch in diesem Bereich ist wäre es toll, wenn die Experten unter euch 
mal ihre Meinung dazu äussern würden. Über 
Anregungen/Verbesserungsvorschläge würde ich mich natürlich freuen.

Jetzt noch ein paar Infos was ich mir dabei gedacht habe.

Der ansteuernde Digital-Out-Pin liefert bei 5V 5mA(worst-case).
Deshalb habe ich mir gedacht ich setzte vor den MOSFET einen 1000k 
Widerstand, um den Strom bei 5V auf 5mA zu begrenzen, da ich mir nicht 
sicher war ob die Ausgangsschaltung (ein Schaltbild im Anhang) bei 
höheren Strömen beschädigt wird.

Als MOSFET habe ich mich für den SUP75N06-07L (Datenblatt: 
http://www.datasheetcatalog.net/de/datasheets_pdf/...) 
entschieden. Hauptsächlich weil man ihn mit Logic Level ansteuern kann 
und wegen der Spannungsfestigkeit von 60V.

Bei einem max. Strom durch die Spule des Einspritzventils von 
750mA(Wicklungswiderstand 16 Ohm, 12V) und einer Schaltfrequenz von max. 
ca. 150 Hz (Motordrehzahl 8500 1/min) sollte es mit der Temp. des MOSFET 
keine Problem geben, oder?

Gruß
Mika

Autor: Mika (Gast)
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Hier noch die Ausgangsschaltung.

Autor: Tim (Gast)
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.. ob der 1k Vorwiderstand reicht, um die Eingangskapazität des MOS-Fets 
schnell genug umzuladen kann man so nicht sagen.
Damit das minimale Einspritzintervall erreicht werden kann, muß man eine 
gewisse Stromanstiegszeit- und Abfallzeit an der Spule einhalten.
Wenn Du kein Datenblatt von dem Einspritzventil hast würde ich zuächst 
an der Originalmaschine die Stromanstiegsgeschwindigkeit im laufenden 
Betrieb messen. Dazu einfach ein paar Windungen Draht um die Zuleitung 
wickeln und die dort induzierte Spannung mit dem Ozi messen.
Diese Rise-/Fall-Time mußt Du mit Deiner Schaltung auch mindestens 
erreichen.

Wofür ist eigendlich die zusätzliche Z-Diode am Einspritzventil ? ... 
ist doch keine Zündspule, die eine hohe Spannung auf der Erregerwicklung 
braucht.

Autor: Thomas O. (kosmos)
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Hallo,

dein Einspritzventil braucht gerade mal 12V / 16 Ohm = 0,75 A und dein 
Mosfet schafft 75A also etwas oversized das ganze.

Ich würde dir den IRL520 empfehlen der benötigt sehr wenig Spannung am 
Gate und ist außerdem bis 100V spannungsfest. Da würde ich max 100 Ohm 
zum Schutz reinmachen.

Um was für einen Baustein handelt es sich mit dem Digitalausgang? Tut er 
nur Strom liefern oder evtl. auch gegen Masse ziehen das wäre nämlich 
perfekt. Dann würde ich nur eine 100 Ohm Widerstand dazwischen setzen 
und eine Diode antiparallel zum Einspritzventil, die ganzen Z-Dioden 
kannst du dir schenken.

Bei der niedrigen Frequenz wird sicherlich auch mit 1000 Ohm gehen wenn 
der Mosfet mit einer geringen Gate-Spannung auskommt und die 
Gatekapazität klein ist.

Autor: Mika (Gast)
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@Tim: Danke für die Tipps! Die Z-Diode soll die Spule schneller entregen 
um die das Ventil schneller zu schließen. Bin mir aber nicht sicher ob 
das so klappt.
http://motorlexikon.de/?I=1645&R=E

@Thomas: Danke für den Tipp! Der MOSFET ist wirklich geeigneter.
Ich denke der Digitalausgang zieht auch auf Masse, da dort von +/- 5mA 
die Rede ist.
Ergibt es eigentlich Sinn einen kleineren Widerstand zu verwenden, wenn 
der Ausgang nur 5mA liefern kann? Oder kann ich sogar auf den Widerstand 
verzichten?

Autor: Thomas O. (kosmos)
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ein MOSFET ist ja ein spannungsgesteuerter Transistor sein Gate ist also 
schon sehr hochohmig und benötigt sehr wenig Strom es besitzt aber eine 
gewisse Kapazität die immer geladen und entladen werden will und umso 
höher der gelieferte Strom ist desto schneller geht es. Aber selbst ohne 
Widerstand wird deinem Ausgang bestimmt nichts passieren da die 
Gatekapazität sehr klein ist.

Auf die Z-Diode kannst du wirklich verzichten. In den Steuergeräten die 
ich bis jetzt geöffnet habe, habe ich das noch nicht gesehen oft wird 
sogar auf die Diode antiparallel zum Einspritzventil verzichtet, 
manchmal kommt auch ein kleiner Kondensator zum Einsatz. Am optimalsten 
wäre es sowieso wenn die Diode im Stecker fürs Einspritzventil steckt, 
dann hat man die Impulse nicht über die ganze Leitung die ja als 
Störantenne wirkt.

Hier kannst du dich ein bischen umsehe 
http://www.picotech.com/auto/waveforms/injector.html

Autor: Thomas O. (kosmos)
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Diese Schaltung hier kannst du verwenden um z.B. das Gate mit einer 
höheren Spannung umzuladen wodurch die Kapazität halt auch schneller 
umgeladen wird. Von Links kommen also deine 5V Impulse rein von oben 
kommen 12V unten ist die Masse und in der Mitte rechts hat man dann 
seine 12V Impulse. Auf dem Bild handelt es sich um analoge Signale aber 
das macht keinen Unterschied.
Ich verwende das so in einer Schaltung wo ein Lüftermotor(max. 40A) 
(Fahrzeuginnenraum) geregelt wird da hier sehr viel Strom fließt und ich 
die Frequenz wegen der komischen Geräusche sehr hoch gewählt habe. Mein 
Transistor wird vielelicht 5-10°C wärmer als die Umgebung. Original war 
hier ein Transistor mit riesem Kühlkörper im Luftstrom verbaut der im 
Linearbetrieb die überflüssige Leistung verbraten hat und mit der Zeit 
abgeraucht ist.

Aber wie gesagt bei 150Hz ist das kein Problem. Würde mich aber immer 
noch interessieren von welchen Baustein der Digitalausgang ist, handelt 
es sich um einen µC(welcher) oder um einen Logikbaustein.

Autor: Matthias Lipinsky (lippy)
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>Von Links kommen also deine 5V Impulse rein von oben
>kommen 12V unten ist die Masse und in der Mitte rechts hat man dann
>seine 12V Impulse.

Ha Ha....

Das ist ein PushPullstufe. Die liefert nur (etwa) soviel 
Ausgangsspannung, wie EIngangsspannung!
Sie kann NUR Strom verstärken...

Autor: kommutator (Gast)
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@Mika

Also das mit der Zenerdiode ist schon eine gute Sache - das solltest Du 
so machen, wie Du es im Schaltplan gezeichnet hast, damit das Magnetfeld 
der Spule schnell zusammenfallen kann.
Bei Relais löst man das ja auch so, wenn man die Lebensdauer der 
Kontakte ausschöpfen will:

http://www.jaxxeninc.com/images/tech_info.pdf
http://relays.tycoelectronics.com/appnotes/app_pdf...


Der Gate-Vorwiderstand erscheint mir auch recht groß - wie sieht es mit 
einer kleinen PSpice-Simulation aus? Such mal nach "Switchercad" von LT. 
Ist umsonst und hilft ungemein bei solchen Auslegungen.

Autor: Mika (Gast)
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@Thomas: Die Hardware ist von dSPACE

Welches Bauteil kann ich aus der EAGLE-lbr für den IRL520 nehmen? Hab 
weder den MOSFET noch die Gehäuseform TO-220 AB gefunden.

Autor: Mika (Gast)
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Wo kann man der vorgeschlagenen MOSFET IRL520 den kaufen? Konnte leider 
nichts finden.

Autor: Thomas O. (kosmos)
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ja sorry ist wirklich nur ne Stromverstärkung was ich da gepostet habe, 
hat bei mir auf jedenfall wunderprächtig funktioniert. IRL520 gibts bei 
www.reichelt.de Schau mal in den MOSFET Artikel da sind bestimmte noch 
mehr Logic Level Typen aufgelistet.

Autor: Falk (Gast)
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Tag!

Ich hab ebenfalls vor ein Einspritzventil anzusteuern. Ich frag mich nur 
wie ich den die Dioden parallel zum Einspritzventil anschließe, den ich 
hab ja nur die einen Anschlussleitung des Einspritzventils am 
Steuergerät zugänglich. Der andere Anschluss ist ja im Fahrzeug mit 12V 
verdrahtet. D.h. ich müßte ja einen extra Leitung für an jedes Ventil 
für die Dioden legen, aber im original Steuergerät ist das ja auch nicht 
so gemacht, da es diese Leitungen ja offentsichtlich nicht gibt. Im 
obigen Link auf die Motorlexikonseite hab ich aber gelesen das mand die 
Abschaltspannung üblicherweise auf 75V begrenzt. Wie wird das dann 
gemacht?

Gruß
Falk

Autor: Thomas O. (kosmos)
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Das Einspritzventil hat ja 2 elektrische Anschlüsse da muss also die 
Diode umgedreht mit rein.

http://www.picoauto.com/waveforms/images/zoom/inje...
http://www.picoauto.com/waveforms/images/zoom/inje...
Hier mal 2 Beispiele mit und ohne Entstörung.

Autor: Andreas (Gast)
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Schau dir mal die Schaltung der Megasquirt an. Das ist eine Open Source 
Motorsteuerung. Schaltpläne sind also frei verfügbar.

Autor: Falk (Gast)
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Danke für die Tipps!

@Thomas O: Die Kabelbaum ist ja noch wie vor der des 
Seriensteuergerätes. Und zum diesem Steuergerät(Bosch Motronic) geht ja 
auch nur einen Leitung des Einspritzventils. Oder wir dort einfach auf 
die Dioden verzichtet?


@Andreas: Hab mich da schon mal ein wenig umgeschaut, blick aber nicht 
so richtig durch. Der betreffende Teil der Schaltung ist der im Anhang?

Gruß
Falk

Autor: Thomas O. (kosmos)
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schieb mal die Gummitülle vom Stecker des Einspritzventils zurück und du 
wirst sehen das da 2 Leitungen sind. Ansonsten würde ja die Masse von 
der Ansaugbrücke genommen werden und das STG müsste High-Side schalten.

Ich denke das drauf verzichtet wird. Aber wenn du schon eine Diode 
verbauen willst dann sollte diese so nach wie möglich an das 
Einspritzventil damit sich dieser Impuls nicht die ganze Leitung als 
Sendeantenne benutzt.

Autor: Thomas W. (wagneth)
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...die Diode sitzt bei älteren Bosch Anlage direkt an der Spule im 
E-Ventil.

Autor: Dado (Gast)
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Hallo Leute,
ich habe vor meine Originale Einspritzventile (ca. 18 Ohm 0.75A)
gegen andere zu tauschen (2.9 Ohm ca 3.4A). nur leider sind die 
Transistoren im Steuergerät zu schwach um auf dauer die Ventile zu 
steuern.

Wie kann ich die das Einspritzsignal (getaktete Masse) über einen 
externen Transistor verstärken und weiter an die Einspritzventile 
leiten, als gleiches Signal nur mehr Leistung.

Am Einspritzventilen liegt permanent Plus an am einen Pin, und am 
Anderen die Massetaktung von 2.0ms bis 10.0 ms je nach Belastung des 
Motors.
Gruß Dado

Autor: Andreas R. (rebirama)
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Deine neuen Düsen sind sogenannte low-Impedanz-Düsen, das Thema hatten 
wir neulich mal, allerdings gings da um den umgekehrten Fall: Low zu 
high tauschen.

low-impedanz-Düsen werden mit PWM(*) angesteuert und brauchen nicht mehr 
Strom als die high-impedanz-Düsen. Eventuell reicht ein Vorwiderstand 
zur Strombegrenzung aus, der Vorteil der niederimpedanten Düsen 
(Reaktionszeit, Verlustleistung, Zuverlässigkeit bei niedriger 
Batteriespannung) fällt damit allerdings weg.

Die Idee mit dem Verstärker ist keine Gute, da die Düsen sonst zu viel 
Strom abbekommen.

Grüße
Andreas

Autor: Dado (Gast)
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Hallo, danke für die Antwort.

mit welchen Widerstand sollte ich Strombegrenzung machen (10 Ohm 10 
Watt) ?

Gruß Dado

Autor: Andreas R. (rebirama)
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Hier steht was dazu:

http://www.megamanual.com/v22manual/minj.htm#injresist

Wieviel Strom deine Düsen im Betrieb brauchen: keine Ahnung.

Autor: Thomas O. (kosmos)
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du benötigst einen Peak&Hold Treiber der kümmert sich um alles. Siehe 
Anhang

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