CZ435899A3 - Způsob ovládání alespoň jednoho kapacitního ovladače - Google Patents
Způsob ovládání alespoň jednoho kapacitního ovladače Download PDFInfo
- Publication number
- CZ435899A3 CZ435899A3 CZ19994358A CZ435899A CZ435899A3 CZ 435899 A3 CZ435899 A3 CZ 435899A3 CZ 19994358 A CZ19994358 A CZ 19994358A CZ 435899 A CZ435899 A CZ 435899A CZ 435899 A3 CZ435899 A3 CZ 435899A3
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- voltage
- charging
- actuator
- capacitor
- energy
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 23
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 44
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 4
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims description 2
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 abstract description 6
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 abstract description 4
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 7
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 2
- 238000005219 brazing Methods 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
Abstract
Způsob ovládání alespoňjednoho kapacitního ovladače se
provádí tak, že z velikosti (AQ) nabití přivedeného do
kapacitního ovladače a z napětí (UJ existujícího na ovladači
1 po skončení nabíjení se vypočítá kapacita (Cp) ovladače podle
vztahu CD = AQ/U„ a z těchto hodnot se vypočítá energie (Eist)
podle vztahu Elst = 0,5*CD*Uo2 = 0,5*AQ*UD, přičemž nabíjecí
napětí (Ul = LU+Uq) se reguluje tak, aby přivedená energie
(Έ^) odpovídala předem stanovené požadované hodnotě
(Lol
Description
Způsob ovládání alespoň jednoho kapacitního ovladače
Oblast techniky
Vynález se týká způsobu ovládání alespoň jednoho kapacitního ovladače prostřednictvím nabíjecího napětí.
* D o s a v a d n í °s tav tec Hn i lcy**” .........-
Ze spisu DE 36 21 541 Al je známý způsob ovládání kapacitních ovladačů, zejména piezoelektricky provozovaných vstřikovacích ventilů paliva spalovacího motoru, podle něhož se ovladače nabíjejí konstantním napětím.
Piezoelektrický ovladač sestává z většího počtu piezokeramických vrstev a tvoří takzvaný „sloupec“, který při připojení napětí změní svoje rozměry, zejména svou délku, nebo při mechanickém stlačení nebo roztažení vytváří elektrické napětí.
Elektrické vlastnosti takového piezoelektrického sloupce se mění s teplotou, jejímuž působení je vystaven. Se stoupající teplotou se zvětšuje kapacita piezoelektrického sloupce, přičemž se však rovněž zvětšuje zdvih. Při teplotách v rozsahu od asi -40 °C do +150 °C, které musí být při použití v automobilovém průmyslu vzaty v úvahu, je možno pozorovat změny kapacity až do činitele 2.
Nabíjí-li se piezoeleketrický ovladač ve všech provozních stavech například konstantním napětím, které při nízkých teplotách způsobí potřebný zdvih, vznikne při vysokých teplotách zdvih, který je podstatně větší, než by bylo zapotřebí, což u vstřikovacích ventilů paliva s konstantním tlakem paliva znamená příliš velké množství vstřikovaného paliva. Protože při vysokých teplotách je kapacita piezoelektrického sloupce rovněž vyšší, je zapotřebí mnohem většího nabití a energie, než by bylo nutné.
Způsob známý ze spisu DE dostatečně přesně pouze při zcela íhez tnlpranrí ooužitvch součástí h přr konstantní teplotě)/
21 541 Al proto pracuje neměnných mezních podmínkách α 1 ο Ιλ + i“ t r* Ir *’ z* t·» vivivn ívrvjr vil r 1 ♦% fy 4· i v íaottivau,
Ze spisu US 5 387 834 je známé ovládací zapojení pro kapacitní ovladač, který je ovládán konstantním nabíjecím napětím po dobu určenou v závislosti na teplotě ovladače, změřené prostřednictvím čidla.
Úkolem vynálezu proto je vytvořit způsob ovládání alespoň jednoho kapacitního ovladače, který bude pracovat dostatečně přesně i při změně mezních podmínek bez použití čidla pro snímání teploty.
Podstata vynálezu
Uvedený úkol splňuje způsob ovládání alespoň jednoho kapacitního ovladače prostřednictvím nabíjecího napětí, podle vynálezu, jehož podstatou je, že z velikosti ÁQ nabití přivedeného do ovladače a z napětí Up existujícího v ovladači po skončení nabíjení se vypočítá kapacita ovladače podle vztahu Cp = ÁQ/Up, že z hodnot kapacity Cp ovladače a napětí Up ovladače se vypočítá energie EiSt přivedená v průběhu nabíjení do ovladače podle vztahu E;st = 0,5*Cp*Up 2 = 0,5*AQ*Up, že hodnota přivedené energie EiSt se
Φ φφ
porovná s předem stanovenou požadovanou hodnotou EsolI, přičemž nabíjecí napětí Ul = Uci + Uc2 pro následující ovládání se zvýší o předem stanovenou hodnotu, když je hodnota přivedené energie EjSt menší než požadovaná hodnota Eson, nebo se sníží, když je hodnota přivedené energie EiSt větší než požadovaná hodnota Eson.
Výzkumy ukázaly, že energie přiváděná do kapacitního ovladače představuje mnohem přesnější míru pro zdvih ds než přiváděné napětí, a že nabití konstantní energií v potřebném teplotním rozsahu přinese podstatně konstantnější zdvih. Zdvih se mění přibližně li utai ii C přiváděňýňUnápětím při konstantní “teplotě. “Žměňí-li se teplota, změní se při konstantním napětí rovněž zdvih. Naproti tomu se zdvih mění přímo úměrně se čtvercem přiváděné energie, avšak nezávisle na teplotě.
Za tím účelem se z velikosti AQ nabití přiváděného do ovladače a z napětí Up změřeného po skončení nabíjení na ovladači, například na ovladači Pl, zjišťuje kapacita Cp = AQ/UP ovladače a potom z velikosti AQ nabití a z této kapacity Cp se zjistí energie přivedená do ovladače podle vztahu Ejst = 0,5*Cp*Up 2 = 0,5*AQ*Up. Tato hodnota energie EiSt se porovná s předem stanovenou požadovanou hodnotou Esou a podle výsledku tohoto porovnání se dodatečně reguluje nabíjecí napětí Ul pro příští ovládání (nabíjecí napětí UL se zvýší, když platí EjSt < E.oib a zmenší, když platí Ejst > Esoit)U způsobu použitelného pro libovolná ovládací zapojení se přivedená velikost AQ nabití zjistí integrací proudu Ip protékajícího ovladače při nabíjení. Potom platí
AQ = flpdt -> Cp = ÍIpdt/Up Eiat - 0,5*Jlpdt*Up.
Pro obvody s nabíjecím a vybíjecím kondenzátorem v sériovém zapojení, jak je znázorněno na přiloženém obrázku, se podle vynálezu použije jednoduššího způsobu pro zjišťování velikosti AQ nabití přivedeného do ovladače, u něhož není zapotřebí žádné integrace. U tohoto způsobu se napětí existující na vybíjecím kondenzátoru C2 změří před nabíjením a potom po skončení nabíjení a vytvoří se rozdíl AU = UVOr - Unach, z něhož se vypočítá velikost AQ nabití podle vztahu AQ = C2*AU = C2*(UVOr - Unach)· Pomocí napětí Up existujícího na ovladači po skončení nabíjení se analogicky s výše uvedeným způsobem zjistí kapacita Cp ovladače a energie E;st přivedená do ovladače podle vztahu:
AQ = C2*(UVor
Τ’ í^ist — U nach) p _ λ r * /On /ττ
U j ? ' L 2 ( U Vor
C2*(UVor - Unach)/Up_>
X T \ φ X T
U nach) U p .
Tato hodnota se, jak již bylo výše uvedené, porovná s předem stanovenou požadovanou hodnotou Eson a podle výsledku se potom reguluje nabíjecí napětí Ul pro další ovládání.
Protože je kapacita Cp ovladače přibližně přímo úměrná teplotě Tp ovladače, může se kapacita Cp ovladače, vypočítaná podle vztahu Cp = AQ/UP » Tp, rovněž použít pro určení teploty Tp ovladače, čímž se ušetří čidlo teploty.
Přehled obrázků na výkresech
Vynález bude dále blíže objasněn na příkladném provedení podle přiloženého výkresu, na němž je znázorněno zapojení k ovládání alespoň jednoho kapacitního ovladače.
Příklady provedení vynálezu
Na přiloženém obrázku je znázorněno zapojení k provádění způsobu ovládání alespoň jednoho kapacitního ovladače Ρ1, P2, ... Pn. určeného k ovládání alespoň jednoho neznázorněného vstřikovacího ventilu paliva prostřednictvím řídicího obvodu ST. který je částí blíže neznázorněného přístroje pro řízení motoru, řízeného mikroprocesorem.
Mezi kladným pólem +Usht
«. Δίψυίΐΐρΐΐ puiciu urS 'regulovaného zdroje SNT napětí, s výhodou části kombinačního obvodu, je připojen prostřednictvím diody D1 nabíjecí kondenzátor C1. Paralelně s nabíjecím kondenzátorem C1 je uspořádáno sériové zapojení, sestávající z nabíjecího spínače Ta. dvou dalších diod D2 a D3 a vybíjecího spínače Tb spojeného se záporným pólem GND.
Mezi spojovacím bodem obou diod D2 a D3 a záporným pólem GND je uspořádáno sériové zapojení, sestávající z vybíjecího kondenzátoru C2. cívky L, prvního kapacitního ovladače Ρ1 a řízeného prvního volicího spínače Τ1.
Pro každý další kapacitní ovladač P2 až Pn je paralelně se sériovým zapojením, sestávajícím z prvního kapacitního ovladače Ρ1 a prvního volicího spínače Τ1. zapojeno sériové zapojení, sestávající z tohoto kapacitního ovladače P2 až Pn a dalšího volicího spínače T2 až Tn. Volicí spínače Τ1 až Tn, vybíjecí spínač Tb a dále uvedený přídavný spínač Tc jsou u tohoto příkladného provedení provedeny jako spínače typu N-MOSFET, které obvykle obsahují inverzní diody. Nabíjecí spínač Ta je u tohoto příkladného provedení vytvořen jako spínač typu P-MOSFET.
Kromě toho je zde upraven již zmíněný přídavný spínač Tc, jehož vývod kolektoru je spojen se spojovacím bodem mezi cívkou L a kapacitními ovladači P1 až Pn, a jehož vývod emitoru je spojen se svorkou, určenou k připojení zdroje, alespoň jednoho volicího spínače T1. Veškeré spínače jsou řízeny prostřednictvím svého vývodu hradla řídicími signály řídicího obvodu ST.
Přídavný spínač Tc, uspořádaný paralelně s kapacitními ovladači P1 až Pn. je ovládán řídicím obvodem ST tehdy, když napětí ovladače překročí předem stanovenou mezní hodnotu, nebo tehdy, když se róžpóžná^óřucha^vznikla vé’spárovacím motoru a v dráze vedoucí až k výkonovým koncovým stupňům vstřikovacích ventilů, a krátkým spojením vybije kapacitní ovladače P1 až Pn přes inverzní diody volicích spínačů T1 až Tn. Přídavný spínač Tc je zapotřebí rovněž k nabití vybíjecího kondenzátoru C2 před prvním ovládáním kapacitního ovladače nebo k jeho dalšímu nabití mezi dvěma časově za sebou následujícími ovládáními kapacitního ovladače. Místo přídavného spínače Tc může být upravena rovněž dioda nebo Zenerova dioda se stejným polováním jako inverzní dioda přídavného spínače Tc, přičemž potom musí být nabíjení vybíjecího kondenzátoru C2 prováděno ovládáním kapacitního ovladače, u vstřikovacího ventilu paliva s výhodou bez tlaku paliva.
Spínače Ta, Tb. Tc a T1 až Tn. jsou řízeny řídicím obvodem ST v závislosti na řídicích signálech st neznázorněného přístroje pro řízení motoru. Nabíjecí kondenzátor C1 může být uspořádán jako výstupní kondenzátor zdroje SNT napětí, provedeného jako část kombinačního obvodu.
Nyní bude popsán způsob ovládání pro toto zapojení. Při činnosti zapojení je nabíjecí kondenzátor C1 nabitý na výstupní napětí +Usnt zdroje SNT napětí, určené řídicím obvodem ST. Určení tohoto napětí ±U snt bude objasněno dále.
Na začátku činnosti se nabíjecí kondenzátor C1 nabije na +USnt a vybíjecí kondenzátor C2 je vybitý a cívka L bez proudu. Aby se i vybíjecí kondenzátor C2 nabil před prvním ovládáním kapacitního ovladače, sepne se nejprve přídavný spínač Tc. Tím se nabíjecí kondenzátor C1 přes vybíjecí kondenzátor C2, cívku L a přídavný spínač Tc vybije. Potom se opět provede rozpojení přídavného spínače Tc a sepnutí vybíjecího spínače Tb. Proud proto protéká v opačném
Tiněru^ívkou LT, vybiječínf kóhdenzáťófem C27~vybíjecím spínačem Tb a inverzní diodou přídavného spínače Tc. čímž se vybíjecí kondenzátor C2 nabije a přepaluje tak, že po jednom nebo několika nabíjecích) a vybíjecích cyklech existuje na sériovém zapojení nabíjecího kondenzátoru Cl a vybíjecího kondenzátoru C2 nabíjecí napětí UL = Uci + Uc2·
Napětí UC2 na vybíjecím kondenzátoru C2 je sděleno řídicímu obvodu ST prostřednictvím měřicího obvodu, vytvořeného u tohoto příkladného provedení jako vzorkovací a paměťový obvod S&H, přičemž řídicí obvod ST nastaví výstupní napětí +Usnt « Uci zdroje SNT napětí tak, že v sériovém zapojení nabíjecího kondenzátoru C1 a vybíjecího kondenzátoru C2 existuje předem stanovené počáteční napětí.
Protože napětí V_c2 na vybíjecím kondenzátoru C2, když není prováděno žádné ovládání, pomalu klesá, provádí se i při provozu, například v průběhu nabíjení pří nízkých otáčkách (to znamená při ovládání kapacitních ovladačů, prováděných v delších časových odstupech) nebo při proměnném provozu takové dobíjení vybíjecího kondenzátoru C2.
g ···· *·
Má-li nastat ovládání kapacitního ovladače, měří se podle prvního způsobu proud 1^ protékající nabíjecím okruhem, a to prostřednictvím měřicího obvodu M, který může v nejjednodušším případě sestávat z bočníku, a integruje v integrátoru nacházejícím se v řídicím obvodu ST. Protože měřicího obvodu M je zapotřebí jen u tohoto způsobu, je na obrázku zarámován čárkovaně a vztahová značka pro proud IR je uvedena v závorce. Další provádění tohoto způsobu je stejné jako u dále popsaného druhého způsobu.
Podle tohoto druhéhojednoduššího způsobu se před nabitím kapacitního ovladače měří na vybíjecím kondenzátoru C2 napětí Uc2 = Uvor a sdělí se řídicímu obvodu ST. Potom se provede sepnutí nabíjecího spínače T a a volicího spínače Τ1, přiřazeného odpovídajícímu kapacitnímu ovladači, například kapacitnímu ovladači P1. Proud protéká ze zdroje SNT napětí a nabíjecího kondenzátoru C1 přes nabíjecí spínač Ta, vybíjecí kondenzátor C2, cívku L, kapacitní ovladač P1 do záporného pólu GND. dokud se kapacitní ovladač P1 nenabije. Potom se provede rozpojení nabíjecího spínače Ta a volicího spínače Τ1 a kapacitní ovladač Pl. je dále nabitý. Nyní se změří napětí Uc2 = U„ach na vybíjecím kondenzátoru C2 a napětí Ua na kapacitním ovladači P1 a sdělí řídicímu obvodu ST.. Řídicí obvod ST vypočítá podle výše uvedených vzorců energii přivedenou do kapacitního ovladače P1 a porovná její hodnotu s předem stanovenou požadovanou hodnotou E,on. Podle tohoto porovnání se zjistí nabíjecí napětí Ul potřebné pro nejbližší další ovládání. Platí-li vztah, že EjSt < Eson, nabíjecí napětí Ur se vůči předtím platné hodnotě zvýší, například po krocích, o jeden krok. Platí-li vztah, že Eist > Esoii, nabíjecí napětí Ul se o jeden krok sníží. Nabíjecí napětí Ul se reguluje tak, aby platil vztah Eist = E.oii.
fl flfl fl • flfl fl
Nabití kapacitního ovladače P1 zůstane zachováno tak dlouho, dokud po zmizení řídicího signálu sl nedojde k sepnutí vybíjecího spínače Tb. Při sepnutém vybíjecím spínači Tb se všechny kapacitní ovladače P1 až Pn vybijí prostřednictvím cívky L do vybíjecího kondenzátoru C2.
Napětí U.C2, existující na vybíjecím kondenzátoru C2 po vybití kapacitního ovladače, se prostřednictvím vzorkovacího a paměťového obvodu S&H sdělí řídicímu obvodu ST. který nastaví výstupní napětí +Usnt zdroje SNT napětí tak, že při příštím nejbližším ovládání se dosáhne předtím zjištěného nabíjecího napětí Ui. = Uci + Uc2· Tímto nabíjecím napětím je potom možno provést další nabití kapacitního ovladače P1. popřípadě nabití dalšího kapacitního ovladače P2, atd.
··
Claims (4)
- .. ..Ws?-·??PATENTOVÉ NÁROKY1. Způsob ovládání alespoň jednoho kapacitního ovladače (PÍ až Pn) prostřednictvím nabíjecího napětí (Ul), vyznačující se tím, že z velikosti AQ nabití přivedeného do ovladače (PÍ až Pn) a z napětí Up existujícího v ovladači po skončení nabíjení se vypočítá kapacita ovladače podle vztahu Cp = AQ/UP, že z hodnot kapacity Cp ovladače a napětí Up ovladače se vypočítá energie EjSt přivedená v piúběhu nabíjeni qo ovladače podie ^áK^EÍT^o75*Čp*Wp 2’=“o75*^*Ůp7 že hodnota přivedené energie Ejst se porovná s předem stanovenou požadovanou hodnotou Eson, přičemž nabíjecí napětí Ul = Uci + Ucž pro následující ovládání se zvýší o předem stanovenou hodnotu, když je hodnota přivedené energie Eist menší než požadovaná hodnota Eson, nebo se sníží, když je hodnota přivedené energie EjSt větší než požadovaná hodnota Esou.
- 2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že velikost AQ nabití přivedeného do ovladače (PÍ až Pn) se zjistí integrací proudu Ip protékajícího při nabíjení ovladačem (PÍ až Pn) podle vztahu AQ = ílpdt.
- 3. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že u obvodu s nabíjecím kondenzátorem (Cl) a vybíjecím kondenzátorem (C2) v sériovém zapojení, u nichž se přivádí do nabíjecího kondenzátoru (Cl) regulovatelné napětí (+Usnt), se velikost AQ nabití přivedeného do ovladače (PÍ až Pn) zjistí prostřednictvím rozdílu AU = UVOr - Unach napětí Uvor a napětí Unach existujících na vybíjecím kondenzátoru (C2) • · ll· před nabitím a po nabití a kapacita vybíjecího kondenzátoru (C2) se zjistí podle vztahu ÁQ = C2*AU = C2*(UVOr - U„ach).
- 4. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že pro určení teploty Tp ovladače (PÍ až Pn) se zohlední vypočítaná kapacita Cp ovladače (PÍ až Pn).Seznam vztahových značek kapacitní ovladač Pl, P2 ... Pn řídicí obvod ST kladný pól, výstupní napětí + Usnt záporný pól GND zdroj SNT napětí dioda Dl, D2, D3 nabíjecí kondenzátor Cl vybíjecí kondenzátor C2 nabíjecrspiňac’!- -.....vybíjecí spínač Tb přídavný spínač Tc volicí spínač TI, T2 ...Tn cívka L měřicí obvod M proud Ip napětí Uc2, Uvor, Unach, Up nabíjecí napětí Ul energie Eist požadovaná hodnota Eson řídicí signál st vzorkovací a paměťový obvod S&H
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CZ19994358A CZ435899A3 (cs) | 1998-04-24 | 1998-04-24 | Způsob ovládání alespoň jednoho kapacitního ovladače |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CZ19994358A CZ435899A3 (cs) | 1998-04-24 | 1998-04-24 | Způsob ovládání alespoň jednoho kapacitního ovladače |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CZ435899A3 true CZ435899A3 (cs) | 2000-05-17 |
Family
ID=5467996
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CZ19994358A CZ435899A3 (cs) | 1998-04-24 | 1998-04-24 | Způsob ovládání alespoň jednoho kapacitního ovladače |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CZ (1) | CZ435899A3 (cs) |
-
1998
- 1998-04-24 CZ CZ19994358A patent/CZ435899A3/cs unknown
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3711148B2 (ja) | 少なくとも1つの圧電性操作素子の制御方法 | |
US6236190B1 (en) | Method and device for driving a capacitive actuator | |
KR100303227B1 (ko) | 하나 이상의 용량성 액추에이터를 제어하기 위한 방법 및 장치 | |
EP1138903B1 (en) | Time- and event-controlled activation system for charging and discharging piezoelectric elements | |
US20110181228A1 (en) | Method and Apparatus for Controlling of a Servo-Drive | |
CZ44999A3 (cs) | Zařízení a způsob pro řízení kapacitního akčního členu | |
JP4787407B2 (ja) | 少なくとも1つの容量性アクチュエータを制御するための方法及び装置 | |
JP2002010658A (ja) | 圧電素子からの回路短絡を検出する装置、および圧電素子からの回路短絡を検出する方法 | |
DE19709717C1 (de) | Vorrichtung und Verfahren zum Ansteuern wenigstens eines kapazitiven Stellgliedes | |
US6691682B2 (en) | Online optimization of injection systems having piezoelectric elements | |
EP1138909B1 (en) | Method and apparatus for controlling a fuel injection process | |
KR20000057652A (ko) | 하나 이상의 용량성 액추에이터를 제어하기 위한 방법 및 장치 | |
CZ435899A3 (cs) | Způsob ovládání alespoň jednoho kapacitního ovladače | |
EP1138914B1 (en) | Determining the piezoelectric element temperature using a model of the energy balance of the piezoelectric element | |
EP1689004B1 (en) | Control method and drive device of a piezo actuator | |
JP2001355538A (ja) | 圧電素子を充電するための装置および圧電素子を充電するための方法 | |
EP1138906B1 (en) | Optimization of injection systems having piezoelectric elements by compensating for temperature dependence | |
EP1138935B1 (en) | Determination of the piezoelectric element temperature and its utilization for correcting the drive voltage | |
KR100867480B1 (ko) | 제어 시스템으로 또는 제어 시스템 내에서 제어 파라미터를 제공하는 방법 및 장치 | |
EP1139449A1 (en) | Fuel injection system | |
WO2008148224A1 (en) | Piezoelectric slip-stick drive | |
EP1138913A1 (en) | Method and apparatus for charging a piezoelectric element based on measured charge/discharge times | |
EP1138911A1 (en) | Method and apparatus for charging a piezoelectric element | |
MXPA99008809A (en) | Method for controlling at least one capacitive actuating element | |
MXPA99005709A (en) | Method and device for controlling at least one capacitive actuator |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PD00 | Pending as of 2000-06-30 in czech republic |