CN1241300A - 控制至少一个电容调节器的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

在控制过程,与两只电容器(C1,C2)串联的电容调节器用充电电压(Uc=Uc1+Uc2)充电。在随后的控制过程中按照规定的额定值(Upsoll)调整加到调节器上的电压(Upist)。对其它调节器重复相同的过程。

Description

控制至少一个电容调节器 的方法和装置
本发明涉及控制至少一个电容调节器的方法和装置，尤其是涉及控制内燃机的至少一个压电晶体运行的喷油阀的方法和装置。
压电调节器由多层压电陶瓷层组成，并且组成所谓的“叠堆”(stack)，在施加电压时其尺寸，尤其是其长度s改变一行程ds，或者在机械压力或拉力作用下产生一电压。
从DE 41 22 984 A1获悉压电元件用的控制装置，其中压电元件的控制经具有预定充放电时间的有关的电子开关实现。
在较早的德国专利通报19632872.1中已经提出一种控制电容调节器的方法，按照该方法调节器由预定的充电电压充电，一直充到在控制过程期间在调节器上测量的电压达到预定值为止。
本发明的任务是提出在控制至少一个电容调节器时一种电压调节的方法，即使在控制时充电过程的中断是不可能的。本发明的任务也是建立实现该方法的装置。
根据本发明，本任务通过权利要求1的特征解决。
本发明的一实施例参照附图详细说明如下：
图1给出调节器电压Up对充电电压Uc图。
图2给出控制多个调节器的装置的电路图。
图3给出与图2电路的工作方式有关的流程图。
本发明从通常涉及温度制约的变化考虑出发，这种变化与内燃机情况下相继的调节器运行的时间间隔比较具有极大的时间常数，或者本发明从涉及不变化的样品偏差的考虑出发。因此，在调控周期(控制过程)本身不必要实现充电的控制或调整，而是确定控制过程的偏差，并随后在紧跟其后的控制过程校正它，这就足够了。
图1给出有关充电电压Uc和调节器的电压Up之间关系的图，其中用虚线画入预定的调节器的额定值Upso11。依靠该图和图2描绘的对多个电容调节器的控制装置电路图，详细说明本发明的方法如下。
借助作为未另外示出的微处理器控制的马达控制装置的一部分的控制电路ST，经压电调节器P1到Pn实现对未另外示出的n个内燃机喷油阀的控制。
在图2，可被看作开关电源SNT输出电容器并被充电到其输出电压Uc1的充电电容器C1连接在可控电源SNT的，优先是开关电源的正极Uc1和负极GND之间。由与正极Uc1相连、从正极开始流过电流的充电开关X1和与负极GND相连、到达负极流过电流的放电开关X2组成的串联电路安排与充电电容器C1并联。
如果讨论从开关X1和X2出发，则涉及电子的、仅在一个方向导通的、由至少一只半导体元件构成的开关，主要是由控制电路来控制导通的可控硅开关。
由再充电电容器C2，振荡线圈L，第1调节器P1和第1控制功率-MOSFET开关T1组成的串联电路处在充电开关X1和放电开关X2与接地端GND连接点之间。
对每一其它的调节器而言，由调节器P2到P5和另一功率-MOSFET-开关T2到Tn组成的串联电路对由第1调节器P1和第1功率-MOSFET-开关T1组成的串联电路并联。
对由调节器和功率-MOSFET-开关组成的串联电路并联安排了从接地端GND开始到振荡线圈L流过电流的二极管D。功率-MOSFET-开关通常包含倒置二极管，其功能正如以下将详细说明那样，在本发明的装置运行时充分利用。
与马达控制装置的控制信号st、调节器电压Up和在调节器放电后在再充电电容器C2上的电压Uc2有关，开关X1、X2和T1到Tn按照归入本发明方法的程序受控制电路ST控制。
本发明有关相继控制多个电容调节器的方法，依靠图3示出的流程图，并以图2给出的有关调节器P1的电路为基础详细说明如下。归入各过程状态的各小方框用罗马数字表示。
在车辆开始运转的第1控制过程，充电电压Uc(＝Uc1+Uc2)作为初始值A预先给出(状态O)。该充电电压Uc值可以是马达温度的函数：Uc＝f(T)，因为调节器的电容量在马达温度范围内可以改变2倍。
在第1控制过程，再充电电容器C2放电，Uc2＝OV(状态I)。因此，可控制的电压源SNT的输出电压调整到电压Uc1＝Uc(初始值A)(状态II)。
在振荡线圈L没有电流的状态III，所有开关X1，X2和T1到Tn不导通(高欧姆)，并且所有调节器P1到Pn已被放电，调节器P1应当开动，以便经分配的喷油阀把燃油喷射入汽缸1内。如果控制电路首先选择相应的调节器-在这里为P1-(状态IV)，其方式为控制电路进行控制使分配给它的功率-MOSFET-开关T1导通。T1能够通过曲轴角KW＝720°KW/Z(Z＝汽缸数)保持导通(低欧姆)，例如，在四汽缸马达情况下，曲轴角为180°KW，在六汽缸马达情况下，曲轴角为120°KW。
在通过控制信号st＝1开始来规定的喷射开始时(状态V)，由控制电路ST触发放电开关X1(状态VI)。因此，加在由C1+C2构成的串联电路上的充电电压Uc经振荡线圈L在完整的正弦半波振荡期间放电到调节器P1，并且打开未图示的喷油阀。电压源-开关电源SNT-保持与充电电容器C1相连，所以它也把能量馈送到振荡电路内。
在转变方向之后，充电开关X1自己熄灭(状态VII)，调节器P1充电到调节器电压Upist。在图1给出充电电压Uc和调节器电压Upist的交点S。
在调节器P1充电过程终止后调整的调节器电压Up的实际值Upist被传递给控制电路ST，控制电路把它与规定的、图1内用虚线表示的额定值Upso11进行比较(状态VIII和IX)。
如果实际值Upist大于额定值Upso11(状态VIII)，则对调节器P1的下一次的控制过程规定充电电压Uc的一个新值：Ucneu＝Ucalt-DU(状态XI)。随即，在下一次控制过程调整一较低的调节器电压Upist。如果实际值Upist又低于额定值Upso11(状态IX)，则对于下一次的控制过程规定一个较大的新充电电压值Uc∶Ucneu＝Ucalt+DU(状态XII)。如果值Upist等于额定值Upso11(状态X)，则在调节器P1的下一次控制过程，充电电压Uc不变。正如以上所述、在图1用箭头表示，对额定值的近似过程通过规定的节距增量式地实现，或者按照任一种近似方法实现。
为了在控制信号st终止调节器P1放电(状态XIII)，放电开关X2被触发(状态XIV)。放电回路经功率-MOSFET-开关T1的倒置二极管闭合。在调节器内储存的能量经振荡线圈L振荡回到再充电电容器C2，存储在电容器内的能量可为下一控制过程所利用。
一旦调节器放电到与“有源”通道并联的二极管D的阈值电压，则还在流动的电流经该二极管继续流过，因此防止调节器充电到负电压。最终放电开关X2自己熄灭(状态XV)。
为了调节器P1下一次的控制过程，充电电容器C1必须充电到电压Uc1＝Uc-Uc2，为此测量Uc2(状态I)。因此可以求出Uc1＝Uc-Uc2(状态II)。为了调节器P1下一次的控制过程，开关电源SNT调整到该值，并因此充电电容器C1充电到Uc1。应用在该控制过程求得的值实现下一次的控制过程(从状态III起)。对于其它的调节器P2到Pn的控制过程按照上述对调节器P1的方法进行。

Claims (7)

1.控制至少一个电容调节器(P)的方法，尤其是控制内燃机的一个压电晶体运行的喷油阀的方法，
-其中，在控制过程开始，调节器(P1到Pn)经振荡线圈(L)由充电电容器(C1)和再充电电容器(C2)构成的串联电路以可规定的充电电压(Uc＝Uc1+Uc2)充电，并且在控制过程终止，向再充电电容器(C2)重新放电，
-其中，由调节器(P)上的充电电压(Uc)可达到的调节器电压(Upist)与规定的额定电压(Upso11)进行比较，
-其中，为下一次控制过程的充电电压(Ucneu)依据差值(Upso11-Upist)，由额定值(Upso11)和实际值(Upist)决定，和
-其中，为下一次控制过程的充电电容器(C1)充电到按照在该规定的充电电压(Ucneu)和再充电电容器(C2)上瞬时所处的电压(Uc2)之差值(Ucneu-Uc2)的电压(Uc1＝Ucneu-Uc2)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征为：在每一调节器(P1到Pn)的第一控制过程运行开始时对充电电压(Ucneu)规定一值。
3.根据权利要求2所述方法，其特征为：对充电电压(Uc)规定的值(Ucneu)与马达温度(T)有关。
4.为实现上述权利要求之一的方法应用的装置，其特征为：在由控制电路(ST)可控制的电压源(SNT)的正极(Uc1)和负极(GND)之间安置一充电电容器(C1)，
由与正极(Uc1)相连、离开正极流过电流的充电开关(X1)和与负极(GND)相连、到达负极流过电流的放电开关(X2)构成的串联电路安排与充电电容器(C1)并联，
在充电开关(X1)和放电开关(X2)和接地端(GND)的连接点之间安排了由与充电开关(X1)连接的再充电电容器(C2)，振荡线圈(L)，第一调节器(P1)和第1控制功率-MOSFET-开关(T1)构成的串联电路，
对于任一其它的调节器，由该调节器(P2到Pn)和另一功率-MOSFET-开关(T2到Tn)构成的串联电路对由第1调节器(P1)和第1功率-MOSFET-开关(T1)构成的串联电路并联连接，
从接地端(GND)到达振荡线圈(L)流过电流的二极管(D)安排了对第1调节器(P1)和功率-MOSFET-开关(T1)构成的串联电路并联。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征为：可由控制电路(ST)控制的电压源(SNT)是一开关电源。
6.根据权利要求4所述的装置，其特征为：控制电路(ST)是微处理器控制的马达控制装置的一部分，为了控制调节器，作为输入量对控制电路(ST)引入控制信号(st)和处于各被控制的调节器(P1到Pn)的调节器电压(Upist)和处于再充电电容器(C2)的电压(Uc2)，并且按照图3的流程控制充电开关(X1)，放电开关(X2)以及功率-MOSFET-开关(T1到Tn)。
7.根据权利要求4所述的装置，其特征为：充电开关(X1)和放电开关(X2)是电子控制的，只是在一个方向流过电流的半导体开关。
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