CN1156033C - 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

借助于一个微处理器控制的控制电路(ST)控制至少一个容性执行机构(P)，尤其是一个压电驱动的内燃机的汽油喷射阀门的装置和方法，具有一个由能量源(V)补充充电的充电电容(C)，以此通过控制电路(ST)控制的开关(X1到X4)，至少一个执行机构被充电，并且所述执行机构被再一次放电到该控制电路。

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，尤其是一个内燃机的压电驱动的汽油喷射阀门的装置。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转换成热。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以用于控制至少一个容性执行机构，在此也能够预先给出用于执行机构上出现的电压的不同的理论值，在此避免了在执行机构上出现负电压。
此任务按照本发明通过如下的技术特征解决的，即
用于控制至少一个容性执行机构的装置，
-含有一个在能量源的正极和负极之间设置的充电电容，其由能量源通过一个能量开关充电，
-具有一个与充电电容并联的串联电路，该串联电路由一个与能量开关相连接的旋转线圈和一个充电截止开关组成，
-具有一个与充电截止开关并联的执行机构电路，其组成为，
-由一个在其一侧上与旋转线圈相连接的到旋转线圈的电流方向上的放电开关，
-对于每一个由串联电路组成的执行机构，该串联电路是由一个与旋转线圈相连接的从旋转线圈的电流方向上的充电开关和执行机构自己，并且由一个在执行机构和放电开关的另一侧之间设置的在放电方向上的导通电流的二极管组成，和
-由一个与一个执行机构并联连接的二极管组成，该二极管是位于到为执行机构所设置的充电开关的导通电流的方向上。
借助于一个控制电路控制至少一个容性执行机构的装置，
-含有一个在能量源的正极和负极之间设置的充电电容，其由能量源通过一个能量开关充电，
-具有一个与充电电容并联的串联电路，该串联电路由一个与能量开关相连接的旋转线圈和一个充电截止开关组成，
-具有一个与充电截止开关并联的执行机构电路，其含有一个串联电路，该串联电路是由一个并联电路和一个二极管组成，该并联电路含有一个到旋转线圈的导通电流的放电开关和一个从旋转线圈出发的导通电流的充电开关，
-具有一个用于每一个执行机构的与二极管并联的串联电路，该串联电路含有执行机构自己和一个为其配置的受控制电路控制的电子的选择开关，其开关范围通过一个在放电方向上的导通电流的二极管跨接。
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：第一实施例的电路图，
图2：一个流程图，表示为图1的实施例的工作方式，和
图3：第二实施例的电路图，
图4：第三实施例的电路图。
具体实施方式
图1示出了通过压电执行机构P借助于一般的微处理器控制的控制电路ST用于控制一个单一的没有示出的内燃机的汽油喷射阀门的原理电路图。
在电源V的正极+V和负极GND之间是一个由充电电容C和一个受控制的电子的只在电流方向上导通的能量开关X1组成的串联电路。
在另一描述中，如果所述的是X1到X4，则涉及电子的只在电流方向上导通的由至少一个半导体元件组成的开关，优选为晶闸管，其由控制电路ST进行控制。
在能量开关X1的导通状态中，充电电容C由能量源V充电。这可以原理性地看出，只要充电电容上的电压Uc小于能量源的电压V。
与充电电容C并联的是一个由与能量开关X1相连的旋转线圈L和一个充电截止开关X3-其功能后面进行解释-组成的串联电路。
与充电截止开关X3并联的是一个执行机构电路S，其是一个串联电路，由在从旋转线圈L的电流方向上的充电开关X2和到旋转线圈的电流方向上的放电开关X4所组成的并联电路和一个由执行机构P和一个二极管D组成的并联电路所组成，该二极管位于到充电开关X2的电流方向上。
开关X1到X4由微处理器控制的控制电路ST与外部控制信号有关的受到控制，在此实施例中是用于执行机构P上的电压的理论值Us(也能够是多个相继起作用的，例如汽油的预和主喷射)和此电压的实际值Up。代替执行机构电压的也能够是执行机构的位置。
借助于图2的流程图描述了用于驱动出自于开头所述状态(状态I)的图1的实施例中的开关的方法，在此充电电容C被完全的充电，而开关X1到X4未导通，并且旋转线圈L没有电流。
在外部的控制信号st＝1(II)开始时，充电开关X2(电流导通地被启动)。以此充电电容C通过旋转线圈L放电到(起电容作用的)执行机构，并且此充电(状态III)起压电执行机构的长时间改变的作用。在执行机构上的电压Up上升，该电压由控制电路ST进行分配(在图1中如箭头所示)。
一旦电压Up达到理论值Us(状态IV)，充电过程结束，充电开关X2不导通，也就是说，X2＝0，并且充电截止开关X3导通(X3＝1，状态V)。振荡电路L-C继续振荡，直到旋转线圈L没有电流。
只要控制信号st存在，保持执行机构的充电过程。当振荡开始(st＝0，状态VI)时，执行机构放电。以此充电截止线圈不导通地控制，X3＝0，并且放电开关导通，X4＝1(状态VII)。现在执行机构P通过旋转线圈L向充电电容C放电。如果执行机构放电到二极管D的界限电压，此二极管接收该电流；LC振荡电流继续振荡，直到旋转线圈没有电流。开关X4未导通的受到控制。
在电容C上不存在损耗，如开始状态I一样存在相等的电压Uc。实际上因为损耗还是有些变小，在此实施例中在放电过程结束之后，如果开关X2到X4再一次未导通，在一个新的充电周期开始之前，用于对充电电容C继续补充充电的能量开关X1导通(状态VIII)。
图3是一个与图1相应的电路原理图，其示出了用于控制多个执行机构P1到Pn。在此电路中的能量源V、能量开关X1、充电电容C、旋转线圈和充电截止开关X3如同图1的电路一样如上所述的进行切换和起作用。控制电路ST在此没有再进行描述。
第一执行机构P1具有以充电开关X2.1替换X2的执行机构电路S1。二极管D和放电开关X4与图1的电路相同，其区别在于，在执行机构P1和放电开关X4之间含有一个到放电开关的电流方向的二极管D2.1，其对于控制图1的执行机构不是必须的，并且对于每一个其他的执行机构P1到Pn含有一个其他的充电开关X2.2到X2.n和一个其他的在相应电路中的二极管D2.2到D2.n。
受控制电路控制的充电开关X2.1到X2.n选择要充电的执行机构，而二极管X2.1到X2.n避免了从外侧对所选择的执行机构和其他的执行机构充电。当总放电开关X4导通时，每一个执行机构的放电通过为其配置的二极管D2.1到D2.n实现。如果每一个执行机构放电到二极管D的界限电压，此二极管接收该电流；振荡电流L-C继续振荡，直到旋转线圈L没有电流。
图4示出了用于控制多个执行机构的另一电路，其含有一个相对于图1电路的减少的器件费用。该控制电路ST在此也没有继续描述。
在图3所示的电路中对于每一个晶闸管X2.1到X2.n需要一个昂贵的传输器。如果在此位置上应用了简单的选择开关T1到Tn，例如功率MOSFET开关，此传输器不是必须的。然后此电路被基本减少到一个与图1的电路相应的电路，在此执行机构P通过一个由执行机构P1和选择开关T1组成的串联电路进行替换，其中在选择开关T1的开关段并联一个的放电方向的导通电流的二极管D1，其在应用了MOSFET开关的情况下已经集成在此开关中。
对于每一个其他的执行机构P2到Pn并联连接了一个串联电路，其由执行机构P2到Pn、一个选择开关T2到Tn和一个用于第一执行机构P1的串联电路P1-T1-D1的一个二极管D2。
此电路的功能方式相应于图1和3所示的电路，其中在执行机构，例如P1的充电时，所配置的选择开关T1至少必须导通控制如此长的时间，如同充电开关X2的导通控制时间。
在执行机构P1放电时，电流从执行机构流过放电开关X4、旋转线圈L、充电电容C和二极管D1。如果执行机构放电到二极管D的界限电压，该二极管接收该电流，并且振荡电流L-C继续振荡，直到该旋转线圈没有电流。
在图1、3和4中的电路能够通过充电和放电开关以及选择开关的调整进行实现，根据预先所给出的，执行机构或者与负极GND相连接(图1和3中的低端)，或者近似的位于正极+V(图4的高端)。

Claims (6)

1.用于控制至少一个容性执行机构(P)的装置，
-含有一个在能量源的正极和负极之间设置的充电电容(C)，其由能量源通过一个能量开关(X1)充电，
-具有一个与充电电容(C)并联的串联电路，该串联电路由一个与能量开关(X1)相连接的旋转线圈(L)和一个充电截止开关(X3)组成，
-具有一个与充电截止开关(X3)并联的执行机构电路，其组成为，
-由一个在其一侧上与旋转线圈(L)相连接的到旋转线圈的电流方向上的放电开关(X4)，
-对于每一个由串联电路组成的执行机构，该串联电路是由一个与旋转线圈(L)相连接的从旋转线圈的电流方向上的充电开关(X2.1到X2.n)和执行机构(P1到Pn)自己，并且由一个在执行机构(P1到Pn)和放电开关(X4)的另一侧之间设置的在放电方向上的导通电流的二极管(D2.1到D2.n)组成，和
-由一个与一个执行机构(P1)并联连接的二极管(D)组成，该二极管是位于到为执行机构所设置的充电开关(X2.1)的导通电流的方向上。
2.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，
-含有一个在能量源的正极和负极之间设置的充电电容(C)，其由能量源通过一个能量开关(X1)充电，
-具有一个与充电电容(C)并联的串联电路，该串联电路由一个与能量开关(X1)相连接的旋转线圈(L)和一个充电截止开关(X3)组成，
-具有一个与充电截止开关(X3)并联的执行机构电路(S2)，其含有一个串联电路，该串联电路是由一个并联电路和一个二极管(D)组成，该并联电路含有一个到旋转线圈(L)的导通电流的放电开关(X4)和一个从旋转线圈(L)出发的导通电流的充电开关(X2)，
-具有一个用于每一个执行机构(P1到Pn)的与二极管(D)并联的串联电路，该串联电路含有执行机构(P1到Pn)自己和一个为其配置的受控制电路控制的电子的选择开关(T1到Tn)，其开关范围通过一个在放电方向上的导通电流的二极管(D1到Dn)跨接。
3.如权利要求1或者2的装置，其特征在于，能量开关(X1)、充电开关(X2、X2*、X2.1到X2.n)和放电开关(X4、X4*)是由受控制的电子的只在导通电流方向上的具有至少一个半导体元件的开关所组成。
4.如权利要求1或者2的装置，其特征在于，用于各个执行机构(P、P1到Pn)的位置或者用于在执行机构上的控制电路的电压的至少一个理论值能够预先给出或者在该电路中存储，并且
-该控制电路输出控制指令，该控制指令依赖于外部的控制信号(st)、各个执行机构(P、P1到Pn)的位置或者在执行机构上的电压(Up)和用于执行机构的位置或者电压的各个预先给出的理论值(Us1到Usn)。
5.用于驱动权利要求1的装置的方法，其特征在于，在控制信号开始时，要控制的执行机构(P、P1到Pn)从由能量源(V)充电的充电电容(C)通过旋转线圈(L)充电如此长的时间，直到其上的电压(Up)达到预先给出的理论值，
之后保持此充电状态直到控制信号结束，
在控制信号结束时，该执行机构向充电电容(C)放电，和
之后在充电电容(C)的放电过程中由能量源再一次充电。
6.用于驱动权利要求2的装置的方法，其特征在于，在控制信号(st)开始时，要控制的执行机构(P、P1到Pn)从由能量源充电的充电电容(C)通过旋转线圈(L)充电如此长的时间，直到其上的电压(Up)达到预先给出的理论值，
之后保持此充电状态直到控制信号结束，
在控制信号(st)结束时，该执行机构向充电电容(C)放电，和
之后在充电电容(C)的放电过程中由能量源(V)再一次充电。
CNB971973865A 1996-08-14 1997-08-05 控制至少一个容性执行机构的装置和方法 Expired - Lifetime CN1156033C (zh)

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