CN1309817A - 控制至少一只容性调节器的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
为了补偿内燃机的随机的反馈,一只调节器(Pn),尤其是压电运行的内燃机的燃料喷入阀,用加在充电电容器(C1)和放电电容器(C2)的串联电路上的恒定额定电压(Us,Usn)充电,并且向放电电容器(C2)放电到预定的电压值(U2,U2n),其中调节器(Pn)留下的残余电荷经一限幅路径(BP)向充电电容器(C1>>C2)充电。
Description
本发明涉及根据权利要求1的前序部分控制至少一只容性调节器的方法，尤其是控制内燃机的燃料喷入阀的压电调节器的方法。本发明也涉及实施该方法的装置。
从US 5,691,592获悉一种控制至少一只压电调节器的装置，其中由一只借助电压源充电到额定电压的充电电容器和一只放电电容器的串联电路构成的调节器被进行充电，接着向放电电容器放电。一旦放电电容器达到预定电压，则调节器的剩余电荷借助分流调整器来消除。
从DE 196 32 837 A1获悉一种控制至少一只用于内燃机燃料喷入阀的压电调节器的方法和装置，其中由借助可调整的电压源充电到额定电压的充电电容器和放电电容器串联电路组成的调节器被进行充电，接着向放电电容器放电。接着充电电容器是被这样补充充电的，使得在充电电容器和放电电容器串联电路上的电压与额定电压相当。
从DE 196 32 871 C2获悉一种控制至少一只用于内燃机的燃料喷入阀的压电调节器的方法和装置，其中由一只借助可调整的电压源充电到额定电压的充电电容器和一只放电电容器串联电路构成的调节器被进行充电，接着向充电电容器和放电电容器构成的并联电路放电。接着充电电容器被这样补充充电，使得在充电电容器和放电电容器的串联电路上的电压与额定电压相当。
在内燃机的情况下，后两种方法只在稳定的已起振的状态下对电路一定的工作点起作用，没有由于内燃机或由其驱动的车辆的动态过渡引起的调节器对控制电路的随机的反馈，例如：
--在启动和断开时以及在从和到内燃机空转的过渡时的转速
波动；
--在从滑移运行到规则运行的过渡或相反，
在随机补充喷入时，从预喷入到主喷入的间隔改变时，
--从调节器向放电电容器反馈电荷的改变时。
也与调节器电容，马达转数，燃料压力等有关的放电电容器上的电压，在再充电时受到由于这些动态过渡的反馈影响，并且导致在放电电容器内变化，尤其是导致充电能量变大并由此导致加在其上的电压变大。
因此充电电容器上的电压也必须变化，尤其是变小，以便可以跟踪这些动态改变，和充电电容器和放电电容器上的总电压为了下一次调节器的控制而维持不变，但是这似乎并不可能像所要求那样如此之快。通过电压源失控充电电容器上电压变小似乎持续时间太久。充电电容器快速放电似乎只有用额外的更多的开关，这也引起额外功率损耗，以及用昂贵的控制软件才能实现。
因此本发明的任务是：如下改善已知的装置和方法，使它能够在动态过渡情况下补偿调节器对控制电路的上述反馈。
根据权利要求1的特征，本任务通过以下方式解决，确定放电电容器C2比充电电容器C1小得多(C2＜＜C1)，并且在调节器放电时只充电到可预定的电压值，以及调节器由此而多出的剩余电荷引导到充电电容器C1内，在充电电容器上，由于充电电容器和放电电容器的电容比C1＞＞C2，它只产生微不足道、可忽略的电压升高。在动态过渡时按此方式补偿调节器对控制电路的反馈。
本方法用具有权利要求5特征的装置实现。本发明的有利扩展应引用从属权利要求。
具有特别优点的是：已知的电路只需扩充少许元件，以实现本任务，以及电压源可以是恒压源。
下面本发明装置的两实施例参考示意附图说明，并接着说明本方法。即：
图1示出第一实施例的电路，以及
图2示出第二实施例的电路。
图1示出借助压电调节器Pn(n=1…x)，通过未进一步示出的微处理器控制的马达控制器的一部分的控制电路ST，用于控制未进一步示出的内燃机的燃料喷入阀的装置的本发明第一实施例。
在恒压源SNT的，优先是开关电源的正极+SNT和负极GND之间，安排了向负极方向导通电流的第一二极管D1和充电电容器C1的串联电路。
安排由充电开关Ta，从它起向离开它的方向导通电流的两只二极管D2和D3，与负极连接的放电开关Tb组成的串联电路与充电电容器C1并联。二极管D1…D3是反向二极管。
从两只二级管D2和D3的连接点开始放电电容器C2，放电线圈L，第一调节器P1和第1选择开关T1的串联电路引到负极GND。
正如以上所述，应选择C1＞＞C2(例如C1≈100*C2,C1=680μF，而C2=6.8μF)。
对于每一个其它的燃料喷入阀，由各一调节器Pn(n=2…x)和归入该调节器的选择开关Tn(n=2…x)的串联电路与由第一调节器P1和第一功率MOSFET开关T1构成的串联电路并联。
另一开关Tc与调节器和选择开关的并联的串联电路并联。
当调节器电压超过预定的极限值或当识别在内燃机1内直到喷入阀的功率末级出现故障时，该其它开关Tc被控制电路ST所控制，并且将容性调节器Pn以短路形式经选择开关T1到Tx的反向二极管放电。此其它开关Tc在第一调节器动作之前对放电电容器C2的充电，或对在时间上远远分开的两调节器动作之间补充充电也是必须的。
从放电电容器C2和放电线圈L之间的连接点K到充电电容器C1和充电开关Ta之间的连接点拥有由向充电电容器C1方向导通的第四二极管D4，在该方向阻塞的齐纳二极管DZ和限幅开关Td组成的限幅路径BP，该限幅开关在本实施例中与放电开关Tb被同步进行导通和非导通控制。当放电开关Tb和限幅开关Td闭合，即导通时，在限幅路径BP内的二极管D4阻止恒压电源SNT短路。限幅开关Td阻止已充电调节器P1到Px经限幅路径向充电电容器C1放电。齐纳二极管DZ的齐纳电压Uz是这样选择的，即：即使在最小能量回收时电压U2由齐纳二级管DZ确定。
所有的开关由控制电路ST控制，该控制电路ST与未示出的马达控制仪的控制信号st有关。
选择开关Tn(n=1到x)，放电开关Tb和其它开关Tc，在本实施例中是N-功率-MOSFET开关，它通常包含反向二极管。放电开关Ta和限幅开关Td在本实施例中由P-功率-MOSFET开关充当。
下面说明使图1所示的装置运行的方法。应用本方法在调节器放电时放电电容器C2只应该被充电到预定的、恒定值U2。
因为在开关和二极管上的电压降与充电电容器，放电电容器和齐纳二级管上的电压相比是可忽略地小，它们应当已经包含在电压U1(在充电电容器C1上，)U2(在放电电容器C2上)和Uz(齐纳二极管DZ的击穿电压)。
在运行开始前接通装置时，将充电电容器C1充电到U1，并且将放电电容器C2放电，而转向线圈L无电流。
在调节器第一控制之前，在C1+C2的串联电路上已经加上满额定电压Us。在本实施例用设定值U1=60V,Uz=20V和U2=U1+Uz=80V得到：
Us=U1+U2=2·U1+Uz=140V。
为了电容器C2也在调节器第一控制之前被充电，首先控制其它开关Tc导通。因此C1经C2,L和Tc放电。此后Tc又被控制为非导通，而在之后放电开关Tb被控制为导通。因此电流在反方向通过L,C2,Tb和其它开关Tc的反向二极管流过，由此放电电容器C2充电，并且这样端接，使得在一次或多次充放电循环后，其上处于电压U2，它提高了电压U1。
为了通过控制信号st控制调节器，充电开关Ta和归入与其相当的调节器，例如P1，的选择开关T1被控制为导通。从电容器C1，该电容器由电压源SNT补充充电，经Ta,D2,C2,L,P1和T1到地GND流过电流，由此调节器被充电。
接着Ta和T1被控制为非导通。调节器P1的充电状态得到保持直到到控制信号st消失之后，放电开关Tb并且与其同步，限幅开关Td被控制为导通。在导通的放电开关Tb的情况下，所有调节器Pn经线图L放电。放电电流首先流到放电电容器C2内，其中电压U2上升。如果电压U2超过值U1+Uz=80V，在连接点K可测，则过量电荷经限幅路径BP储存在充电电容器C1内。
对于在调节器放电时放电电容器C2没有充分充电的情况下，电压源SNT必须是可以调节的，以便充电电容器C1可以这样补充充电，使U1+U2=Us。
如上所述，即使在放电电容器C2第一次充电时，过量电荷也经限幅路径引入充电电容器C1内。按照这种方式电容器C2在第一次控制调节器之前充电到电压U2(在本实施例=80V)。
在调节器的控制过程中止之后，下一调节器的控制过程按照如上所述的同一方式进行。
如果人们选择Uz=0V，则齐纳二极管DZ可从限幅路径撤消，并且不造成功率损耗。这时U2=U1。
因为调节器P1到Px相互间是不同的，即具有不同的电容，但是内燃机的动态过渡对各个汽缸也具有各种随机的反馈，与此相应调节器也对控制电路施加不同的随机反馈，所以根据本发明的第二实施例规定对每一个单个调节器Pn的额定电压Usn能以汽缸选择地预先给出。
这可以通过以下方式达到，即：在调节器Pn-1，例如P1，放电时放电电容器C2充电到电压U2n，该电压U2n与电压U1(额定电压Usn)一起为下一调节器形成充电电压(额定电压Usn)，例如P2。在调节器Pn-1的放电过程中，在这种情况下首先开关Tb被控制为导通，并且调节器Pn-1向放电电容器C2放电，以及测定在连接点K和负极GND之间的降压U2。如果降压U2超过在控制电路ST中形成的值或从未示出的马达控制仪传递给它的值U2n时，则限幅开关Td被控制为导通，并且调节器Pn-1的剩余电荷引入到充电电容器C1内，由此电压U2=U2n不再上升。因此充电电容器和放电电容器C2被充电到下一个应控制的调节器Pn的总电压Usn=U1+U2n。
在图2示出实现该方法的电路，该电路基本上与图1所示电路一致。其区别在于，在限幅路径内未包含齐纳二极管PZ(如在第一实施例中Uz=0V一样)，以及当放电开关Tb被控制为导通时，电压U2总是输入到控制开关ST，其中与归入下一调节器Pn的预定值U2n相比较，当U2达到或超过预定值U2n时，开关Td如上所述被控制为导通。
用上述方法和实施该方法的两装置，在动态过渡时调节器对控制电路所列举的反馈或者对所有汽缸一起或对汽缸有选择地以简单方式补偿或消除。
Claims (8)
1．借助控制电路(ST)，控制至少一只容性调节器(Pn)，尤其是控制至少一只压电运行的内燃机燃料喷入阀的方法，其中调节器(Pn)以加在充电电容器(C1)和放电电容器(C2)的串联电路上的额定电压(Us=U1+U2；Usn=U1+U2n)充电，并且放电到放电电容器(C2)，这时放电电容器充电到预定的电压值(U2,U2n)，其特征为：
--充电电容器(C1)的电容远大于放电电容器(C2)的电容，
以及
--当放电电容器(C2)达到预定的电压值(U2,U2n)(其中
n=2…x)时，调节器(Pn-1)留下的剩余电荷充电到充电电
容器(C1)。
2．根据权利要求1所述方法，其特征为：在调节器(Pn)放电时，放电电容器(C2)充电到的预定电压值(U2,U2n)，此值相当于在充电电容器(C1)上的电压(U1)及与充电电容器(C1)串联的齐纳二极管(DZ)击穿电压(Uz)之和U2=U1+Uz。
3．根据权利要求1或2所述的方法，其特征为：在控制电路(ST)内以其内形成或输入给它的值充当每一调节器(Pn)的额定电压(Usn)，以及在先前被控制的调节器(Pn-1)放电时，放电电容器(C2)根据公式U2n=Usn-U1被充电到归入该调节器(Pn)的电压，其中n=1…x。
4．用于实现根据权利要求1到3之一所述方法的装置，它具有安排在电压源(SNT)的正极(+SNT)和负极(GND)之间的充电电容器(C1)；具有对充电电容器(C1)并联安排的、由充电开关(Ta)和与负极相连的放电开关(Tb)构成的串联电路；具有对放电开关(Tb)并联安排的、由放电电容器(C2)，放电线图(L)，第一调节器(P1)和第一选择开关(T1)构成的串联电路；以及对每另一个调节器(Pn)具有对第一调节器(P1)和第一选择开关(T1)并联的、由各一调节器(Pn)和归入该调节器的选择开关(Tn)构成的串联电路；以及具有由其控制所有开关(Ta,Tb,Td,T1…Tx)的控制电路(ST)，其中n=2…x，其特征为：
--确定充电电容器(C1)远大于放电电容器(C2),(C1＞＞C2),
--从在放电电容器(C2)和放电线圈(L)之间的连接点(K)
到在充电电容器(1)和充电开关(Ta)之间的连接点，连
接限幅路径(BP)，以及
--限幅路径(BP)由向着充电电容器(C1)方向流过电流的二
极管(D4)和限幅开关(Td)组成的串联电路构成。
5．根据权利要求4所述的装置，其特征为：一旦在调节器(Pn-1)放电时，放电电容器(C2)充电到归入下一应充电调节器(Pn)的电压(U2n)时，限幅开关(Td)被控制为导通。
6．根据权利要求4所述的装置，其特征为：在二极管(D4)和限幅开关(Td)之间的限幅路径(BP)中，在从连接点(K)到充电电容器(C1)的阻塞方向安排一只齐纳二极管(DZ)。
7．根据权利要求6所述的装置，其特征为：限幅开关(Td)与放电开关(Tb)被控制为同步导通和非导通。
8．根据权利要求4所述的装置，其特征为：电压源(SNT)的输出电压是可调整的。
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