CN101326862B - 谐振器激励频率的优化 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于内燃机射频点火的电源控制装置(2)，该装置包括：用于接收内燃机运转参数的测量信号的接收接口(21)；用于输出控制信号的输出接口(24)；用于存储测量信号与待生成的控制信号的频率之间的关系的存储模块(26)；用于根据在所述接收接口上所接收的所述测量信号及所述存储模块中所存储的所述关系来确定待生成的控制信号的频率的模块(25)；以及，用于施加具有所确定的频率的控制信号的模块(27)。
Description
技术领域
本发明涉及通过高于200V的电压以及高于1MHz的频率对谐振器供电，特别涉及对受控点火中使用的谐振器供电。
背景技术
对于机动车等离子点火的应用，谐振频率高于1MHz的谐振器被安置在火花塞上并且典型地接受高于200V的电压供电并承受高于10A的电流。这种应用必需使用具有高品质因数的射频谐振器以及高电压发生器，该高电压发生器的工作频率与谐振器的谐振频率非常接近。该谐振器的谐振频率与该发生器的工作频率之间的差别减小得越多，该谐振器的放大系数(其输出电压与输入电压之比)就越高。谐振器的品质因数越高，发生器的工作频率就必须越接近其谐振频率。
许多参数对谐振频率有影响：加工公差，燃烧室中的温度或冷却回路中的温度，或谐振器部件中的老化漂移。由于该谐振器的某些部件邻近燃烧室，在火花塞线圈的特殊情况下这些参数会造成甚至更大的影响。因此确保该谐振器的放大系数是一件棘手的事情。
发明内容
本发明的目的在于解决这个缺点。因此本发明提出一种用于内燃机射频点火的电源控制装置，包括：
-接收接口，用于接收内燃机运转参数的测量信号；
-输出接口，用于输出控制信号；
-存储模块，用于存储所述测量信号与待生成的控制信号的频率之间的关系；
-用于根据所述接收接口上所接收的测量信号及所述存储模块中所存储的关系来确定待生成的控制信号的频率的模块；以及
-用于将具有所确定的频率的控制信号施加于所述输出接口的模块。
本发明还涉及一种射频点火电源，包括：
-如上所述的控制装置；和
-电源电路，其具有由所述控制装置的控制信号所控制的开关，该开关以由该控制信号所限定的频率、对所述电源电路的输出端施加一中间电压。
本发明另外还涉及一种点火系统，包括：
-如上所述的电源；和
-共振器，其具有高于1MHz的共振频率、连接到所述电源电路的输出端并且包括两个电极，当将高压电平施加于所述电源电路的输出端上时所述共振器能够在所述两个电极之间产生等离子区。
附图说明
参考附图，通过阅读下面以说明性而非限制性方式给出的描述，本发明的其他特征和优点将变得明显，其中：
-图1示出了结合了根据本发明的控制装置的点火系统；和
-图2概略地示出了根据本发明的控制装置。
具体实施方式
本发明提出了一种用于内燃机射频点火的电源控制装置。该控制装置考虑了内燃机运转参数的测量信号并且根据该测量信号与控制信号频率之间的所存储的关系来确定待生成的点火控制信号的频率。
通过根据发动机运转参数来适配所述控制信号的频率，这个频率将非常准确地保持在接近于谐振器的谐振频率的一个值。因此实现了一种频率的开环伺服。
图1示出点火系统1，其包括根据本发明的控制装置2。除控制装置2之外，所示的点火系统1的部件的实例已经在文件EP-A-1 515 594中详细说明。控制装置2与放大器3连接。放大器连接到MOSFET功率晶体管4的栅极。晶体管4用作由来自装置2的控制信号所控制的开关。开关4旨在允许以由该控制信号限定的频率、在两个电极的端子之间施加一高压电平。串联谐振器5连接在晶体管4的漏极与地之间。谐振器5包括与电感52串联的电阻51，以及与电容54并联的电阻53。电阻51和53特别是由于电容52和54的非完美性而推出的等效电阻。点火电极7和8连接到电容54的端子。谐振电路6连接在中间电压源与晶体管4的漏极之间。电路6包括电感61和电容62。
图2概略地示出了根据本发明的控制装置2的一个实例。控制装置2包括用于接收内燃机运转参数的测量信号的接收接口21。在所测量的发动机运转参数之中，可以设想发动机油的温度、发动机冷却剂的温度、发动机扭矩、发动机速度、点火角度、进入空气的温度、歧管处的压力、大气压或燃室中的压力。可以以本领域技术人员已知的方式来执行这些类型的测量。
有利的是，装置2另外包括接收接口22，该接口用于接收电源运转参数的测量信号，例如接收该电极端子的电压测量值或施加于电路6的中间电压测量值。
装置2包括存储模块26，其中存储了测量信号与待生成的控制信号的频率之间的关系。这些关系可以根据预先测试来被确立。该存储模块26可以以函数的形式来存储这些关系，所述函数将预定测量信号关联于唯一的控制信号频率。例如，可以根据谐振器上的预先测试结果来对线性函数或多项式函数进行外推，同时改变所考虑的不同参数。存储模块也可以以将测量信号作为输入的多维表格的形式来存储这些关系。
根据一个简化形式，模块26存储了这样的关系：其提供了根据谐振器5附近的温度测量值和电源电气运转参数测量值的控制频率。这些关系可以根据预先测试来被确立，这些预先测试确立了温度对谐振器5的谐振频率的影响。
装置2包括模块25，该模块根据所接收的测量信号和存储器26中存储的关系来确定待生成的控制信号的频率。该控制信号的频率由模块25提供给模块27，其将具有所述频率的控制信号施加于输出接口24。例如，模块27是由本领域技术人员以适当方式选定的时钟发生器。
可以提供编程接口23，其能够接收并执行用于改变存储在存储模块26中的谐振器的参数或关系的命令。编程接口23可以特别是无线通讯接口。因此，可以设想对存储在模块26内的关系进行更新。因此，如果获得关于谐振器性能的更好知识，交货后仍可对点火系统的运转进行优化。此外，编程接口23能够根据在工厂内测量的谐振器5的电气参数值(例如谐振频率)而对模块26进行编程。可以将条形码与谐振器5相关联以对所确定的电气参数值进行编码，当将该谐振器连至装置2时读取该条形码以将这些值记录在模块26中。因此，谐振器5的制造公差对所生成的控制频率的准确度没有影响。
对于内燃机点火的应用，该点火系统典型地包括其频率高于1MHz的串联谐振器5、用于在电极端子之间施加一高于200V的电压的装置，以及能够生控制信号的控制装置，该控制信号的频率与谐振器的谐振频率处于同一数量级。
Claims (9)
1.一种用于内燃机的射频点火的电源控制装置(2)，其特征在于，该装置包括：
-接收接口(21)，用于接收内燃机运转参数的测量信号；
-输出接口(24)，用于输出控制信号；
-存储模块(26)，其存储所述测量信号与待生成的控制信号的频率之间的关系；
-用于根据所述接收接口上所接收的所述测量信号及所述存储模块中所存储的所述关系来确定待生成的控制信号的频率的模块(25)；以及
-用于将具有所确定的频率的所述控制信号施加于所述输出接口上的模块(27)。
2.如权利要求1所述的电源控制装置(2)，其中，所述接收接口(22)还旨在用于接收电源的运转参数的测量信号。
3.如权利要求1或2所述的电源控制装置(2)，包括连接到所述存储模块(26)的编程接口(23)，该编程接口旨在用于接收共振器的电气参数值，该共振器旨在连接到所述输出接口，在所存储的所述关系中考虑了在所述存储模块内存储的所述电气参数值。
4.如权利要求3所述的电源控制装置(2)，其中，所存储的所述电气参数值产生于在所述共振器(5)上执行的测量，该共振器旨在连接至所述输出接口(24)。
5.如权利要求1或2所述的电源控制装置，其中，所述内燃机运转参数的测量信号选自包括以下内容的一个组：发动机油的温度、发动机冷却剂的温度、发动机扭矩、发动机速度、点火角度、进入空气的温度、歧管处的压力、大气压力或燃烧室中的压力。
6.如权利要求1或2所述的电源控制装置，其中，所述存储模块(26)以具有所述内燃机运转参数的测量信号作为输入的多维表格的形式来存储所述关系。
7.如权利要求1或2所述的电源控制装置，其中，所述存储模块(26)以函数的形式来存储所述关系，该函数将唯一的控制信号频率关联于预定的测量信号。
8.一种射频点火电源，包括：
-如权利要求1至7中任一项所述的电源控制装置(2)；和
-电源电路，其具有由所述电源控制装置(2)的控制信号所控制的开关(4)，该开关以由所述控制信号限定的频率、对所述电源电路的输出端施加一中间电压。
9.一种点火系统，包括：
-如权利要求8所述的射频点火电源；和
-共振器(5)，其具有高于1MHz的共振频率、连接到所述电源电路的输出端并且包括两个电极(7、8)，当将高压电平施加于所述电源电路的输出端上时所述共振器能够在这两个电极之间产生其中出现等离子的区域。
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