專(zhuān)利名稱(chēng)：控制至少一只容性調(diào)節(jié)器的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分控制至少一只容性調(diào)節(jié)器的方法，尤其是控制內(nèi)燃機(jī)的燃料噴入閥的壓電調(diào)節(jié)器的方法。本發(fā)明也涉及實(shí)施該方法的裝置。
從US 5,691,592獲悉一種控制至少一只壓電調(diào)節(jié)器的裝置，其中由一只借助電壓源充電到額定電壓的充電電容器和一只放電電容器的串聯(lián)電路構(gòu)成的調(diào)節(jié)器被進(jìn)行充電，接著向放電電容器放電。一旦放電電容器達(dá)到預(yù)定電壓，則調(diào)節(jié)器的剩余電荷借助分流調(diào)整器來(lái)消除。
從DE 196 32 837 A1獲悉一種控制至少一只用于內(nèi)燃機(jī)燃料噴入閥的壓電調(diào)節(jié)器的方法和裝置，其中由借助可調(diào)整的電壓源充電到額定電壓的充電電容器和放電電容器串聯(lián)電路組成的調(diào)節(jié)器被進(jìn)行充電，接著向放電電容器放電。接著充電電容器是被這樣補(bǔ)充充電的，使得在充電電容器和放電電容器串聯(lián)電路上的電壓與額定電壓相當(dāng)。
從DE 196 32 871 C2獲悉一種控制至少一只用于內(nèi)燃機(jī)的燃料噴入閥的壓電調(diào)節(jié)器的方法和裝置，其中由一只借助可調(diào)整的電壓源充電到額定電壓的充電電容器和一只放電電容器串聯(lián)電路構(gòu)成的調(diào)節(jié)器被進(jìn)行充電，接著向充電電容器和放電電容器構(gòu)成的并聯(lián)電路放電。接著充電電容器被這樣補(bǔ)充充電，使得在充電電容器和放電電容器的串聯(lián)電路上的電壓與額定電壓相當(dāng)。
在內(nèi)燃機(jī)的情況下，后兩種方法只在穩(wěn)定的已起振的狀態(tài)下對(duì)電路一定的工作點(diǎn)起作用，沒(méi)有由于內(nèi)燃機(jī)或由其驅(qū)動(dòng)的車(chē)輛的動(dòng)態(tài)過(guò)渡引起的調(diào)節(jié)器對(duì)控制電路的隨機(jī)的反饋，例如--在啟動(dòng)和斷開(kāi)時(shí)以及在從和到內(nèi)燃機(jī)空轉(zhuǎn)的過(guò)渡時(shí)的轉(zhuǎn)速波動(dòng)；--在從滑移運(yùn)行到規(guī)則運(yùn)行的過(guò)渡或相反，在隨機(jī)補(bǔ)充噴入時(shí)，從預(yù)噴入到主噴入的間隔改變時(shí)，--從調(diào)節(jié)器向放電電容器反饋電荷的改變時(shí)。
也與調(diào)節(jié)器電容，馬達(dá)轉(zhuǎn)數(shù)，燃料壓力等有關(guān)的放電電容器上的電壓，在再充電時(shí)受到由于這些動(dòng)態(tài)過(guò)渡的反饋影響，并且導(dǎo)致在放電電容器內(nèi)變化，尤其是導(dǎo)致充電能量變大并由此導(dǎo)致加在其上的電壓變大。
因此充電電容器上的電壓也必須變化，尤其是變小，以便可以跟蹤這些動(dòng)態(tài)改變，和充電電容器和放電電容器上的總電壓為了下一次調(diào)節(jié)器的控制而維持不變，但是這似乎并不可能像所要求那樣如此之快。通過(guò)電壓源失控充電電容器上電壓變小似乎持續(xù)時(shí)間太久。充電電容器快速放電似乎只有用額外的更多的開(kāi)關(guān)，這也引起額外功率損耗，以及用昂貴的控制軟件才能實(shí)現(xiàn)。
因此本發(fā)明的任務(wù)是如下改善已知的裝置和方法，使它能夠在動(dòng)態(tài)過(guò)渡情況下補(bǔ)償調(diào)節(jié)器對(duì)控制電路的上述反饋。
根據(jù)權(quán)利要求1的特征，本任務(wù)通過(guò)以下方式解決，確定放電電容器C2比充電電容器C1小得多(C2＜＜C1)，并且在調(diào)節(jié)器放電時(shí)只充電到可預(yù)定的電壓值，以及調(diào)節(jié)器由此而多出的剩余電荷引導(dǎo)到充電電容器C1內(nèi)，在充電電容器上，由于充電電容器和放電電容器的電容比C1＞＞C2，它只產(chǎn)生微不足道、可忽略的電壓升高。在動(dòng)態(tài)過(guò)渡時(shí)按此方式補(bǔ)償調(diào)節(jié)器對(duì)控制電路的反饋。
本方法用具有權(quán)利要求5特征的裝置實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的有利擴(kuò)展應(yīng)引用從屬權(quán)利要求。
具有特別優(yōu)點(diǎn)的是已知的電路只需擴(kuò)充少許元件，以實(shí)現(xiàn)本任務(wù)，以及電壓源可以是恒壓源。
下面本發(fā)明裝置的兩實(shí)施例參考示意


，并接著說(shuō)明本方法。即圖1示出第一實(shí)施例的電路，以及圖2示出第二實(shí)施例的電路。
圖1示出借助壓電調(diào)節(jié)器Pn(n=1…x)，通過(guò)未進(jìn)一步示出的微處理器控制的馬達(dá)控制器的一部分的控制電路ST，用于控制未進(jìn)一步示出的內(nèi)燃機(jī)的燃料噴入閥的裝置的本發(fā)明第一實(shí)施例。
在恒壓源SNT的，優(yōu)先是開(kāi)關(guān)電源的正極+SNT和負(fù)極GND之間，安排了向負(fù)極方向?qū)娏鞯牡谝欢O管D1和充電電容器C1的串聯(lián)電路。
安排由充電開(kāi)關(guān)Ta，從它起向離開(kāi)它的方向?qū)娏鞯膬芍欢O管D2和D3，與負(fù)極連接的放電開(kāi)關(guān)Tb組成的串聯(lián)電路與充電電容器C1并聯(lián)。二極管D1…D3是反向二極管。
從兩只二級(jí)管D2和D3的連接點(diǎn)開(kāi)始放電電容器C2，放電線(xiàn)圈L，第一調(diào)節(jié)器P1和第1選擇開(kāi)關(guān)T1的串聯(lián)電路引到負(fù)極GND。
正如以上所述，應(yīng)選擇C1＞＞C2(例如C1≈100*C2,C1=680μF，而C2=6.8μF)。
對(duì)于每一個(gè)其它的燃料噴入閥，由各一調(diào)節(jié)器Pn(n=2…x)和歸入該調(diào)節(jié)器的選擇開(kāi)關(guān)Tn(n=2…x)的串聯(lián)電路與由第一調(diào)節(jié)器P1和第一功率MOSFET開(kāi)關(guān)T1構(gòu)成的串聯(lián)電路并聯(lián)。
另一開(kāi)關(guān)Tc與調(diào)節(jié)器和選擇開(kāi)關(guān)的并聯(lián)的串聯(lián)電路并聯(lián)。
當(dāng)調(diào)節(jié)器電壓超過(guò)預(yù)定的極限值或當(dāng)識(shí)別在內(nèi)燃機(jī)1內(nèi)直到噴入閥的功率末級(jí)出現(xiàn)故障時(shí)，該其它開(kāi)關(guān)Tc被控制電路ST所控制，并且將容性調(diào)節(jié)器Pn以短路形式經(jīng)選擇開(kāi)關(guān)T1到Tx的反向二極管放電。此其它開(kāi)關(guān)Tc在第一調(diào)節(jié)器動(dòng)作之前對(duì)放電電容器C2的充電，或?qū)υ跁r(shí)間上遠(yuǎn)遠(yuǎn)分開(kāi)的兩調(diào)節(jié)器動(dòng)作之間補(bǔ)充充電也是必須的。
從放電電容器C2和放電線(xiàn)圈L之間的連接點(diǎn)K到充電電容器C1和充電開(kāi)關(guān)Ta之間的連接點(diǎn)擁有由向充電電容器C1方向?qū)ǖ牡谒亩O管D4，在該方向阻塞的齊納二極管DZ和限幅開(kāi)關(guān)Td組成的限幅路徑BP，該限幅開(kāi)關(guān)在本實(shí)施例中與放電開(kāi)關(guān)Tb被同步進(jìn)行導(dǎo)通和非導(dǎo)通控制。當(dāng)放電開(kāi)關(guān)Tb和限幅開(kāi)關(guān)Td閉合，即導(dǎo)通時(shí)，在限幅路徑BP內(nèi)的二極管D4阻止恒壓電源SNT短路。限幅開(kāi)關(guān)Td阻止已充電調(diào)節(jié)器P1到Px經(jīng)限幅路徑向充電電容器C1放電。齊納二極管DZ的齊納電壓Uz是這樣選擇的，即即使在最小能量回收時(shí)電壓U2由齊納二級(jí)管DZ確定。
所有的開(kāi)關(guān)由控制電路ST控制，該控制電路ST與未示出的馬達(dá)控制儀的控制信號(hào)st有關(guān)。
選擇開(kāi)關(guān)Tn(n=1到x)，放電開(kāi)關(guān)Tb和其它開(kāi)關(guān)Tc，在本實(shí)施例中是N-功率-MOSFET開(kāi)關(guān)，它通常包含反向二極管。放電開(kāi)關(guān)Ta和限幅開(kāi)關(guān)Td在本實(shí)施例中由P-功率-MOSFET開(kāi)關(guān)充當(dāng)。
下面說(shuō)明使圖1所示的裝置運(yùn)行的方法。應(yīng)用本方法在調(diào)節(jié)器放電時(shí)放電電容器C2只應(yīng)該被充電到預(yù)定的、恒定值U2。
因?yàn)樵陂_(kāi)關(guān)和二極管上的電壓降與充電電容器，放電電容器和齊納二級(jí)管上的電壓相比是可忽略地小，它們應(yīng)當(dāng)已經(jīng)包含在電壓U1(在充電電容器C1上，)U2(在放電電容器C2上)和Uz(齊納二極管DZ的擊穿電壓)。
在運(yùn)行開(kāi)始前接通裝置時(shí)，將充電電容器C1充電到U1，并且將放電電容器C2放電，而轉(zhuǎn)向線(xiàn)圈L無(wú)電流。
在調(diào)節(jié)器第一控制之前，在C1+C2的串聯(lián)電路上已經(jīng)加上滿(mǎn)額定電壓Us。在本實(shí)施例用設(shè)定值U1=60V,Uz=20V和U2=U1+Uz=80V得到Us=U1+U2=2·U1+Uz=140V。
為了電容器C2也在調(diào)節(jié)器第一控制之前被充電，首先控制其它開(kāi)關(guān)Tc導(dǎo)通。因此C1經(jīng)C2,L和Tc放電。此后Tc又被控制為非導(dǎo)通，而在之后放電開(kāi)關(guān)Tb被控制為導(dǎo)通。因此電流在反方向通過(guò)L,C2,Tb和其它開(kāi)關(guān)Tc的反向二極管流過(guò)，由此放電電容器C2充電，并且這樣端接，使得在一次或多次充放電循環(huán)后，其上處于電壓U2，它提高了電壓U1。
為了通過(guò)控制信號(hào)st控制調(diào)節(jié)器，充電開(kāi)關(guān)Ta和歸入與其相當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)器，例如P1，的選擇開(kāi)關(guān)T1被控制為導(dǎo)通。從電容器C1，該電容器由電壓源SNT補(bǔ)充充電，經(jīng)Ta,D2,C2,L,P1和T1到地GND流過(guò)電流，由此調(diào)節(jié)器被充電。
接著Ta和T1被控制為非導(dǎo)通。調(diào)節(jié)器P1的充電狀態(tài)得到保持直到到控制信號(hào)st消失之后，放電開(kāi)關(guān)Tb并且與其同步，限幅開(kāi)關(guān)Td被控制為導(dǎo)通。在導(dǎo)通的放電開(kāi)關(guān)Tb的情況下，所有調(diào)節(jié)器Pn經(jīng)線(xiàn)圖L放電。放電電流首先流到放電電容器C2內(nèi)，其中電壓U2上升。如果電壓U2超過(guò)值U1+Uz=80V，在連接點(diǎn)K可測(cè)，則過(guò)量電荷經(jīng)限幅路徑BP儲(chǔ)存在充電電容器C1內(nèi)。
對(duì)于在調(diào)節(jié)器放電時(shí)放電電容器C2沒(méi)有充分充電的情況下，電壓源SNT必須是可以調(diào)節(jié)的，以便充電電容器C1可以這樣補(bǔ)充充電，使U1+U2=Us。
如上所述，即使在放電電容器C2第一次充電時(shí)，過(guò)量電荷也經(jīng)限幅路徑引入充電電容器C1內(nèi)。按照這種方式電容器C2在第一次控制調(diào)節(jié)器之前充電到電壓U2(在本實(shí)施例=80V)。
在調(diào)節(jié)器的控制過(guò)程中止之后，下一調(diào)節(jié)器的控制過(guò)程按照如上所述的同一方式進(jìn)行。
如果人們選擇Uz=0V，則齊納二極管DZ可從限幅路徑撤消，并且不造成功率損耗。這時(shí)U2=U1。
因?yàn)檎{(diào)節(jié)器P1到Px相互間是不同的，即具有不同的電容，但是內(nèi)燃機(jī)的動(dòng)態(tài)過(guò)渡對(duì)各個(gè)汽缸也具有各種隨機(jī)的反饋，與此相應(yīng)調(diào)節(jié)器也對(duì)控制電路施加不同的隨機(jī)反饋，所以根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例規(guī)定對(duì)每一個(gè)單個(gè)調(diào)節(jié)器Pn的額定電壓Usn能以汽缸選擇地預(yù)先給出。
這可以通過(guò)以下方式達(dá)到，即在調(diào)節(jié)器Pn-1，例如P1，放電時(shí)放電電容器C2充電到電壓U2n，該電壓U2n與電壓U1(額定電壓Usn)一起為下一調(diào)節(jié)器形成充電電壓(額定電壓Usn)，例如P2。在調(diào)節(jié)器Pn-1的放電過(guò)程中，在這種情況下首先開(kāi)關(guān)Tb被控制為導(dǎo)通，并且調(diào)節(jié)器Pn-1向放電電容器C2放電，以及測(cè)定在連接點(diǎn)K和負(fù)極GND之間的降壓U2。如果降壓U2超過(guò)在控制電路ST中形成的值或從未示出的馬達(dá)控制儀傳遞給它的值U2n時(shí)，則限幅開(kāi)關(guān)Td被控制為導(dǎo)通，并且調(diào)節(jié)器Pn-1的剩余電荷引入到充電電容器C1內(nèi)，由此電壓U2=U2n不再上升。因此充電電容器和放電電容器C2被充電到下一個(gè)應(yīng)控制的調(diào)節(jié)器Pn的總電壓Usn=U1+U2n。
在圖2示出實(shí)現(xiàn)該方法的電路，該電路基本上與圖1所示電路一致。其區(qū)別在于，在限幅路徑內(nèi)未包含齊納二極管PZ(如在第一實(shí)施例中Uz=0V一樣)，以及當(dāng)放電開(kāi)關(guān)Tb被控制為導(dǎo)通時(shí)，電壓U2總是輸入到控制開(kāi)關(guān)ST，其中與歸入下一調(diào)節(jié)器Pn的預(yù)定值U2n相比較，當(dāng)U2達(dá)到或超過(guò)預(yù)定值U2n時(shí)，開(kāi)關(guān)Td如上所述被控制為導(dǎo)通。
用上述方法和實(shí)施該方法的兩裝置，在動(dòng)態(tài)過(guò)渡時(shí)調(diào)節(jié)器對(duì)控制電路所列舉的反饋或者對(duì)所有汽缸一起或?qū)ζ子羞x擇地以簡(jiǎn)單方式補(bǔ)償或消除。
權(quán)利要求
1．借助控制電路(ST)，控制至少一只容性調(diào)節(jié)器(Pn)，尤其是控制至少一只壓電運(yùn)行的內(nèi)燃機(jī)燃料噴入閥的方法，其中調(diào)節(jié)器(Pn)以加在充電電容器(C1)和放電電容器(C2)的串聯(lián)電路上的額定電壓(Us=U1+U2；Usn=U1+U2n)充電，并且放電到放電電容器(C2)，這時(shí)放電電容器充電到預(yù)定的電壓值(U2,U2n)，其特征為--充電電容器(C1)的電容遠(yuǎn)大于放電電容器(C2)的電容，以及--當(dāng)放電電容器(C2)達(dá)到預(yù)定的電壓值(U2,U2n)(其中n=2…x)時(shí)，調(diào)節(jié)器(Pn-1)留下的剩余電荷充電到充電電容器(C1)。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征為在調(diào)節(jié)器(Pn)放電時(shí)，放電電容器(C2)充電到的預(yù)定電壓值(U2,U2n)，此值相當(dāng)于在充電電容器(C1)上的電壓(U1)及與充電電容器(C1)串聯(lián)的齊納二極管(DZ)擊穿電壓(Uz)之和U2=U1+Uz。
3．根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征為在控制電路(ST)內(nèi)以其內(nèi)形成或輸入給它的值充當(dāng)每一調(diào)節(jié)器(Pn)的額定電壓(Usn)，以及在先前被控制的調(diào)節(jié)器(Pn-1)放電時(shí)，放電電容器(C2)根據(jù)公式U2n=Usn-U1被充電到歸入該調(diào)節(jié)器(Pn)的電壓，其中n=1…x。
4．用于實(shí)現(xiàn)根據(jù)權(quán)利要求1到3之一所述方法的裝置，它具有安排在電壓源(SNT)的正極(+SNT)和負(fù)極(GND)之間的充電電容器(C1)；具有對(duì)充電電容器(C1)并聯(lián)安排的、由充電開(kāi)關(guān)(Ta)和與負(fù)極相連的放電開(kāi)關(guān)(Tb)構(gòu)成的串聯(lián)電路；具有對(duì)放電開(kāi)關(guān)(Tb)并聯(lián)安排的、由放電電容器(C2)，放電線(xiàn)圖(L)，第一調(diào)節(jié)器(P1)和第一選擇開(kāi)關(guān)(T1)構(gòu)成的串聯(lián)電路；以及對(duì)每另一個(gè)調(diào)節(jié)器(Pn)具有對(duì)第一調(diào)節(jié)器(P1)和第一選擇開(kāi)關(guān)(T1)并聯(lián)的、由各一調(diào)節(jié)器(Pn)和歸入該調(diào)節(jié)器的選擇開(kāi)關(guān)(Tn)構(gòu)成的串聯(lián)電路；以及具有由其控制所有開(kāi)關(guān)(Ta,Tb,Td,T1…Tx)的控制電路(ST)，其中n=2…x，其特征為--確定充電電容器(C1)遠(yuǎn)大于放電電容器(C2),(C1＞＞C2),--從在放電電容器(C2)和放電線(xiàn)圈(L)之間的連接點(diǎn)(K)到在充電電容器(1)和充電開(kāi)關(guān)(Ta)之間的連接點(diǎn)，連接限幅路徑(BP)，以及--限幅路徑(BP)由向著充電電容器(C1)方向流過(guò)電流的二極管(D4)和限幅開(kāi)關(guān)(Td)組成的串聯(lián)電路構(gòu)成。
5．根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征為一旦在調(diào)節(jié)器(Pn-1)放電時(shí)，放電電容器(C2)充電到歸入下一應(yīng)充電調(diào)節(jié)器(Pn)的電壓(U2n)時(shí)，限幅開(kāi)關(guān)(Td)被控制為導(dǎo)通。
6．根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征為在二極管(D4)和限幅開(kāi)關(guān)(Td)之間的限幅路徑(BP)中，在從連接點(diǎn)(K)到充電電容器(C1)的阻塞方向安排一只齊納二極管(DZ)。
7．根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征為限幅開(kāi)關(guān)(Td)與放電開(kāi)關(guān)(Tb)被控制為同步導(dǎo)通和非導(dǎo)通。
8．根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征為電壓源(SNT)的輸出電壓是可調(diào)整的。
全文摘要
為了補(bǔ)償內(nèi)燃機(jī)的隨機(jī)的反饋,一只調(diào)節(jié)器(Pn),尤其是壓電運(yùn)行的內(nèi)燃機(jī)的燃料噴入閥,用加在充電電容器(C1)和放電電容器(C2)的串聯(lián)電路上的恒定額定電壓(Us,Usn)充電,并且向放電電容器(C2)放電到預(yù)定的電壓值(U2,U2n),其中調(diào)節(jié)器(Pn)留下的殘余電荷經(jīng)一限幅路徑(BP)向充電電容器(C1>>C2)充電。
文檔編號(hào)H02N2/06GK1309817SQ99808631
公開(kāi)日2001年8月22日 申請(qǐng)日期1999年7月2日 優(yōu)先權(quán)日1998年7月14日
發(fā)明者C·霍夫曼, H·弗羅伊登博格, H·格爾肯, M·赫克爾, R·皮爾克爾, G·里德?tīng)?申請(qǐng)人:西門(mén)子公司