專利名稱：控制固體致動器的方法和設備的制作方法
控制固體致動器的方法和設備
背景技術：
關于布置在汽車中的內燃機的允許的有害物質排放的越來越嚴厲的法律規(guī)定要求采取各種措施，通過這些措施降低有害物質排放。在這種情況下，出發(fā)點是降低在空氣/燃料混合物的燃燒過程期間產生的燃料排放。尤其是，煤煙的形成極大地與在內燃機的相應氣缸中的空氣/燃料混合物的制備(Aufbereitimg)相關。為了實現非常好的混合物制備，越來越多地在非常高的壓力下定量供給燃料。在柴油內燃機的情況下，燃料壓力在2000巴以內。針對這樣的應用，噴射閥越來越多地得以實現，其中固體致動器 (Festkoerperaktuator)被構造為壓電致動器。壓電致動器的特點在于非常短的響應時間。 這樣的噴射閥以這種方式必要時適用于在內燃機的氣缸的工作循環(huán)內重復定量供給燃料。如果在主噴射之前進行一個或多個預噴射，則能夠實現特別好的混合物制備，其中預噴射也稱作引燃噴射(Piloteinspritzimg)，其中針對各個預噴射必要時要定量供給非常少的燃料量。噴射閥的精確控制尤其是對于這些情況非常重要。在對噴射閥精確控制的背景下，壓電致動器的充電和放電有重要的作用。尤其是在有意應用引燃噴射的情況下，壓電致動器的快速充電和放電是極為重要的。DE 10 2005 040 531 Al公開了一種具有電流源的控制設備，所述電流源被設置用于控制壓電致動器，其中電流源可以與壓電致動器耦合來使得該電流源可以使壓電致動器放電，并且其中該控制設備具有用于給壓電致動器充電和使壓電致動器放電的功率輸出級，該功率輸出級與電流源電并聯地來布置。

發(fā)明內容
本發(fā)明所基于的任務是提供一種用于控制固體致動器的方法和設備，借助該方法或借助該設備可以使固體致動器快速放電。該任務通過獨立權利要求的特征來解決。本發(fā)明的有利的擴展方案在從屬權利要求中被表征。本發(fā)明的特點在于一種用于控制固體致動器的方法和對應的設備。在固體致動器的放電過程期間，檢測使加載有電能的固體致動器放電的電流。根據電流低于在數值上預先給定的閾值，開關元件從斷開位置被切換到閉合位置，更確切地說用于使固體致動器短路，以通過開關元件從固體致動器取出電能。短路能夠實現使固體致動器快速放電。為此， 在數值上預先給定的閾值可以有助于有效地抵抗開關元件的過熱。根據有利的擴展方案，預先給定的閾值代表開關元件的在數值上預先給定的最大平均電流。由此，可以特別簡單且精確地有助于開關元件在沒有損傷的情況下運行。尤其是，可以簡單地抵抗開關元件的熱過載。


在下文中借助示意性附圖來闡述本發(fā)明的實施例。圖1示出了具有固體致動器、控制設備和開關元件的電路圖，圖2示出了固體致動器的電壓的分布， 圖3示出了固體致動器的電流的分布， 圖4示出了流程圖。
相同構造或者功能的元件利用相同的附圖標記來表征。
具體實施例方式圖1示出了具有固體致動器2、用于控制固體致動器2的控制設備4以及開關元件 6的示意圖的電路圖。固體致動器2具有兩個電端子并且例如可以被構造為壓電致動器?？刂圃O備4例如可以被構造為微控制器并且包括處理器8、程序存儲器10以及數據存儲器12。處理器8、 程序存儲器10和數據存儲器12通過系統總線14彼此電耦合，例如用于數據交換。同樣， 輸出級16與系統總線14電耦合，該輸出級16可以通過系統總線14來控制并且被構造用于給固體致動器2加載電能。輸出級16例如可以被構造為功率輸出級。為了測量電流I， 輸出級16與電流檢測裝置18電耦合。此外，控制設備4還包括接口 20?？刂圃O備4通過接口 20與開關元件6電耦合?？刂圃O備4通過電流檢測裝置18 與固體致動器2的一個電端子以及與開關元件6電耦合。不僅固體致動器2的另外的電端子而且開關元件6與參考電勢22電耦合，該參考電勢22可以是地電勢。開關元件6例如可以被構造為晶體管。晶體管可以通過由于大的電流導致的熱生成而容易熱過載。尤其是當開關元件6被構造為晶體管時，流經開關元件6的相對于時間平均的最大電流I優(yōu)選地被預先給定來使得該電流適配于開關元件6的電流承載能力。通?？赡艿氖牵槍r間平均而預先給定的最大電流I可以在短的時間間隔內被超過，而不導致過熱。圖2和3示出了電壓U在充電過程tc和放電過程td期間關于時間t的分布和電流I在充電過程tc和放電過程td期間關于時間t的分布。為了給固體致動器2加載電能，由輸出級16在充電過程tc期間預先給定一個或多個電流脈沖，所述電流脈沖給固體致動器2充電。因此，在充電過程tc期間，在固體致動器2上的電壓U升高。在充電過程tc與放電過程td之間的時間段內，在固體致動器2上的電壓U近似恒定。在放電過程td期間，電能被從固體致動器2導出。放電過程td例如可以以無源方式(passiv)實現。在無源放電過程td的情況下，由在固體致動器2上的電壓U得到使固體致動器2放電的電流I。為了加速無源放電過程td，例如固體致動器2的兩個電端子可以與參考電勢22耦合。這例如可以借助開關元件6來實現，該開關元件6可以被控制設備4從斷開位置切換到閉合位置。如果開關元件6處于閉合位置，則固體致動器2的兩個電端子與參考電勢22 耦合，這也可以稱作固體致動器2的短路。在時刻T_分流進行開關元件6從斷開位置到閉合位置的切換。切換的時刻Τ_分流與預先給定的閾值Is相關，并且如果電流I的數值低于在數值上預先給定的閾值Is，那就出現切換的時刻T_分流。在圖2和3中示出了開關元件6從斷開位置轉換到其閉合位置以及開關元件6沒有從斷開位置轉換到其閉合位置的放電過程td。圖2中的虛線曲線代表針對如下情況的電壓分布U 在該情況下，開關元件6保持在斷開位置并且沒有被切換到閉合位置。圖3中虛線延續(xù)的電流分布I與此對應。圖2中的電壓U的實線延續(xù)的曲線或圖3中的電流I的實線延續(xù)的曲線代表開關元件6在時刻T_分流被切換到其閉合位置的情況。如從圖2和3 中的虛線延續(xù)的曲線與實線延續(xù)的曲線的比較中容易看到的那樣，借助開關元件6使放電過程td在短路的情況下在時間上比在沒有短路的放電過程td的情況下更早地結束。圖4示出了具有用于借助控制設備4控制固體致動器2的方法步驟Vl至V4的流程圖。這些方法步驟Vl至V4例如可以在控制設備4的程序中實現，該程序例如可以被存儲在程序存儲器10中。該程序在第一步驟Vl開始。在第一步驟Vl期間，例如可以初始化變量。一旦固體致動器2處于放電過程td，第二步驟V2就開始。借助電流檢測裝置18 檢測用來使固體致動器2放電的電流I。在第三步驟V3，確定電流I何時低于在數值上預先給定的閾值Is。在電流I低于在數值上預先給定的閾值Is時，開關元件6借助控制設備4從斷開位置被切換到閉合位置，使得固體致動器2被短路并且此后通過開關元件6放電。在優(yōu)選的實施形式中，閾值Is代表開關元件6的在數值上預先給定的最大平均電流I。然而，閾值Is例如也可以代表其他電子部件(例如輸出級16中的電子部件)的在數值上預先給定的最大平均電流。在低于在數值上預先給定的最大平均電流的時刻T_分流， 開關元件6從斷開位置到閉合位置的切換能夠實現固體致動器2的快速放電，而開關元件 6或其他電子部件不受損傷。該程序在第四步驟V4結束。
權利要求
1.一種用于控制固體致動器(2)的方法，其中，在固體致動器(2)的放電過程期間， -檢測使被加載有電能的固體致動器(2)放電的電流(I)，-根據電流(I)低于在數值上預先給定的閾值(Is)，開關元件(6)從斷開位置被切換到閉合位置，更確切地說用于使固體致動器(2)短路，以通過開關元件(6)從固體致動器 (2)取出電能。
2.根據權利要求1所述的方法，其中，預先給定的閾值(Is)代表開關元件(6)的在數值上預先給定的最大平均電流。
3.一種用于控制固體致動器(2)的設備，其被構造來在固體致動器(2)的放電過程期間，-檢測使被加載有電能的固體致動器(2)放電的電流(I)，-根據電流(I)低于在數值上預先給定的閾值(Is)，將開關元件(6)從斷開位置切換到閉合位置，更確切地說用于使固體致動器(2)短路，以通過開關元件(6)從固體致動器 (2)取出電能。
全文摘要
在固體致動器(2)的放電過程中，檢測使被加載有電能的固體致動器(2)放電的電流。根據電流低于在數值上預先給定的閾值，開關元件(6)從斷開位置被切換到閉合位置，用于使固體致動器(2)短路，以通過開關元件(6)從固體致動器(2)取出電能。
文檔編號H01L41/04GK102318099SQ200980156533
公開日2012年1月11日 申請日期2009年11月24日 優(yōu)先權日2008年12月11日
發(fā)明者賴欽格 C., 張宏 申請人:歐陸汽車有限責任公司