CN1156032C - 控制至少一个容性执行机构的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

至少一个容性执行机构的装置控制器含有两个电容C1和C2。两个并联连接的电容C1、C2被充电到电压源SNT的输出电压USNT。一个执行机构从串联连接的电容以电压UC1+C2=2×USNT进行充电,并且其中含有其他的并联连接的电容,该电容随后补充充电到电压源SNT的输出电压USNT

Description

控制至少一个容性执行机构的装置和方法
技术领域
本发明涉及控制至少一个容性执行机构(P1到Pn)的装置,其借助于一个控制电路(ST),尤其是一个内燃机的压电驱动的汽油喷射阀门。本发明也涉及驱动本装置的方法。
背景技术
从EP 0 464 443 A1公知了一个压电执行机构,其由一个电容通过充电线圈进行充电。其中能量的一部分在压电执行机构的放电时通过放电线圈反馈到放电线圈,而其余部分同样由放电线圈通过短接进行吸收。在放电过程中在压电执行机构上存在一个负电压。
从DE 36 21 541 C2公知了一个用于汽油喷射阀门的压电执行机构,其通过一个电压源上的由两个电容组成的串联电路和一个充电线圈进行充电,并且通过一个放电线圈向两个电容中的一个放电。在替换的实施例中,该执行机构通过一个电压源上的电容和一个充电线圈充电;在放电时在压电执行机构上存储的能量通过放电线圈吸收。
发明内容
本发明的任务在于,提供一个尽可能损耗小的和结构简单的装置和用于控制至少一个容性执行机构的方法,在此该执行机构被再一次完全地放电并且避免了其上的负电压。
此任务按照本发明通过如下的技术方案解决:
借助于一个控制电路控制至少一个容性执行机构的装置,
-具有一个在电压源的正极和负极之间设置的到负极的电流方向的由一个补充充电开关、一个第一放电开关、一个充电开关和一个第二放电开关组成的串联电路,
-具有一个与由第一放电开关和充电开关组成的串联电路并联连接的第一电容,
-具有一个与由充电开关和第二放电开关组成的串联电路并联连接的第二电容,
-具有一个在补充充电开关和第一放电开关的连接点和接地端之间连接的由一个旋转线圈、一个第一执行机构和一个第一的受控制的功率MOSFET开关所组成的串联电路,
-具有一个与由第一执行机构和第一功率MOSFET开关所组成的串联电路并联连接的用于每一个其他的执行机构的由此执行机构和一个其他的功率MOSFET开关所组成的串联电路,和
-具有一个与所有的由执行机构和功率MOSFET开关所组成的串联电路并联连接的从接地端向旋转线圈的导通电流的二极管。
特别有利的是该电压源只配置了一半的充电电压,并且在执行机构电容的较大的泄漏的情况下实现完全的放电,因为每一个执行机构向并联的电容C1和C2放电,该电容大约四倍于执行机构电容。每一个执行机构的充电和放电通过电流的全正弦半波实现。以此该执行机构达到其工作电压,以此其最后的冲程具有“缓慢的”速度(在余弦波的最大值处)。其在频谱上存在于-在压电驱动的汽油喷射阀门工作时-低于最大的300Hz的基频处,以此极少产生EMV问题。另外该旋转线圈从用于该电路的外壳出发接近该执行机构设置,因为在其与执行机构之间没有开关。
附图描述
本发明的实施例下面通过示意性的附图进行详细解释。
图1:实施例的电路图,
图2:一个表示工作方式的流程图。
具体实施方式
图1示出了一个借助于控制电路ST通过压电执行机构P1到Pn控制另一个没有示出的内燃机的汽油喷射阀门的本发明的实施例,另一个没有示出的部分是微处理器控制的电机控制设备。
在电压源SNT的正极+SNT和负极GND之间是一个由补充充电开关X3、一个第一放电开关X2、一个充电开关X1和一个第二放电开关X4组成的串联电路。该开关X1到X4是沿电流方向设置到负极GND。
如果所讨论的是开关X1到X4,则只在电流的方向上存在电子的器件是由至少一个半导体器件组成的开关,优选的是晶闸管,其由控制电路导电的控制。
与第一放电开关X2和充电开关X1的串联电路并联的是一个第一电容C1,与充电开关X1和第二放电开关X4的串联电路并联的是一个第二电容C2。
一个由旋转线圈L、一个第一执行机构P1和一个第一个受控制的功率MOSFET开关T1所组成的串联电路是从补充充电开关X3和第一放电开关X2的连接点到接地端GND。
对于每一个其他的执行机构,含有一个与由第一执行机构P1和第一功率MOSFET开关T1所组成的串联电路并联的由此执行机构P2到Pn和一个其他的功率MOSFET开关T2到Tn所组成的串联电路。与所有的由执行机构和功率MOSFET开关组成的串联电路并联的是一个从接地端GND到旋转线圈L的导通电流的二极管D。
功率MOSFET开关含有一般的反向二极管,其功能如下所述,用在本发明的装置进行工作时。此开关X1到X4和T1到T4是由控制开关ST依赖于电机控制设备的控制信号st进行控制。
用于驱动本发明的装置的方法下面借助于图2进行详细的解释。图2中的符号I到X在下文中只通过罗马符号进行表示。
从此状态出发,其中两个电容C1和C2的一个在电压源SNT的输出端USNT充电,旋转线圈L没有电流,所有的开关X1到X4和T1到Tn未导通(高阻),并且所有的执行机构P1到Pn放电(I),该执行机构P1确定了通过所设置的喷射阀门喷射汽油到汽缸中。
随后该控制电路选择了相应的执行机构(II),其导电的控制为其所设置的功率MOSFET开关T1充电过程的时间。T1也能够导电的(低阻)通过曲轴转角KW=720°KW/Z(Z=汽缸数)保持,例如在四缸的情况下为180°和在六缸的情况下为120°KW。
在喷射开始时,其通过控制信号st的开始预先给出(III),由充电开关X1的控制电路ST启动(IV),以此两个电容C1和C2串联连接。以此在C1+C2上的电压UC1+C2=2×USNT在全正弦半波期间通过旋转线圈L向执行机构P1放电,并且在此没有公开所述的喷射阀门。
在旋转过程之后是充电开关X1(V)对执行机构P1进行充电。在电容C1和C2上保持了一个与电容有关的剩余电压。
为了在控制信号st结束时对执行机构进行放电,两个放电开关X2和X4被启动(VII)。以此存在两个电容C1和C2的并联电路,曲轴执行机构P1被放电。放电电路通过功率MOSFET开关T1的反向二极管连接。在执行机构P1中存储的能量通过旋转线圈L反馈到两个并联连接的电容C1和C2,其由于所产生的损耗被充电到电压U<USNT,并且能够由于随后的循环。通过C1和C2的并联电路(电容的放大)在执行机构放电时尽管存在剩余电压(例如+10V)也能够保证放电。
只要该执行机构使并联的二极管D放电到阙值电压,就有电流通过此二极管,以此避免了执行机构被充电到负压。随后关闭两个放电开关X2和X4(VIII)。
对于随后的执行机构的充电周期必需首先平稳所产生的损耗。对此两个放电开关X2和X4再一次并且附加的启动补充放电开关X3,以此并联连接的电容C1和C2被充电到电压源SNT的输出电压USNT。随后开关X2、X3和X4关闭,并且能够选择之后的执行机构,并且用于此执行机构的方法在开始时被重复。

Claims (4)

1.借助于一个控制电路控制至少一个容性执行机构(P1到Pn)的装置,
-具有一个在电压源的正极和负极之间设置的到负极的电流方向的由一个补充充电开关(X3)、一个第一放电开关(X2)、一个充电开关(X1)和一个第二放电开关(X4)组成的串联电路,
-具有一个与由第一放电开关(X2)和充电开关(X1)组成的串联电路并联连接的第一电容(C1),
-具有一个与由充电开关(X1)和第二放电开关(X4)组成的串联电路并联连接的第二电容(C2),
-具有一个在补充充电开关(X3)和第一放电开关(X2)的连接点和接地端之间连接的由一个旋转线圈(L)、一个第一执行机构(P1)和一个第一的受控制的功率MOSFET开关(T1)所组成的串联电路,
-具有一个与由第一执行机构(P1)和第一功率MOSFET开关(T1)所组成的串联电路并联连接的用于每一个其他的执行机构的由此执行机构(P2到Pn)和一个其他的功率MOSFET开关(T2到Tn)所组成的串联电路,和
-具有一个与所有的由执行机构和功率MOSFET开关所组成的串联电路并联连接的从接地端向旋转线圈(L)的导通电流的二极管(D)。
2.如权利要求1的装置,其特征在于,该控制电路是微处理器控制的电机控制设备的一部分。
3.如权利要求1的装置,其特征在于,充电开关(X1)、放电开关(X2、X4)和补充充电开关(X3)控制的电子的只在导通电流方向的开关具有至少一个半导体元件。
4.驱动权利要求1的装置的方法,其特征在于,
-两个电容(C1、C2)在并联电路中被充电到电压源的输出电压,
-具体的要控制的执行机构(P1到Pn)通过旋转线圈(L)从串联连接的已被充电的电容(C1、C2)充电,
-具体的要控制的执行机构(P1到Pn)通过旋转线圈(L)向两个并联连接的电容(C1、C2)放电,
随后,两个并联连接的电容(C1、C2)被补充充电到电压源的输出电压。
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