DE112012001838T5

DE112012001838T5 - Brücken-Leistungsoszillator mit einer synchronisierten Anordnung

Info

Publication number: DE112012001838T5
Application number: DE112012001838.9T
Authority: DE
Inventors: Perry Czimmek; Michael Hornby
Original assignee: Continental Automotive Systems US Inc; Continental Automotive Systems Inc
Current assignee: Vitesco Technologies USA LLC
Priority date: 2011-04-22
Filing date: 2012-03-07
Publication date: 2014-01-16
Also published as: CN103797893A; US8576018B2; BR112013027027B1; BR112013027027A2; US20120268220A1; CN103797893B; WO2012145084A1

Abstract

Ein elektronischer Hochfrequenz-Induktionsheizeinrichtungstreiber für ein variables Sprüh-Kraftstoffeinspritzsystem bzw. Kraftstoffeinspritzsystem mit variablem Spritzstrahl verwendet eine skalierbare Anordnung von nullspannungsschaltenden Oszillatoren, die eine Voll- und Halbbrückentopologie verwenden, wobei die Halbleiterschalter innerhalb jeder Brücke zur Funktion synchron sind und jede Brücke zur Funktion zusammen mit der gesamten Anordnung synchronisiert ist. Der Induktionsheizeinrichtungstreiber multipliziert nach Empfang eines Einschaltsignals eine Versorgungsspannung durch eine selbstoszillierende Serienresonanz, wobei eine Komponente jedes Tankresonatorkreises eine Induktionsheizspule aufweist, die mit einer angemessenen Verlustkomponente magnetisch gekoppelt ist, so dass Kraftstoff in einer Kraftstoffkomponente auf eine erwünschte Temperatur erwärmt wird.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung ist eine nicht vorläufige Anmeldung der am 22. April 2011 eingereichten vorläufigen US-Patentanmeldung mit der laufenden Nummer 61/478.366 mit dem Titel Synchronized Array Bridge Power Oscillator und beansprucht die Priorität derselben, deren gesamter Inhalt durch Verweis hierin aufgenommen ist.
Und diese Anmeldung ist mit den folgenden nicht vorläufigen US-Patentanmeldungen verwandt, die an dem gleichen Tag wie diese Anmeldung eingereicht wurden:
Synchronous Full-Bridge Power Oscillator with Leg Inductors, die von Perry Czimmek erfunden wurde und durch das Aktenzeichen des Bevollmächtigten (Attorney Docket Number) 2011P00689US01 gekennzeichnet ist;
Synchronous Full-Bridge Power Oscillator, die von Perry Czimmek erfunden wurde und durch das Aktenzeichen des Bevollmächtigten 2011P00690US01 gekennzeichnet ist;
Synchronized Array Power Oscillator with Leg Inductors, die von Perry Czimmek und Mike Hornby erfunden wurde und durch das Aktenzeichen des Bevollmächtigen 2011P00692US01 gekennzeichnet ist;
Variable Spray Injector with Nucleate Boiling Heat Exchanger, die von Perry Czimmek und Hamid Sayar erfunden wurde und durch das Aktenzeichen des Bevollmächtigen 2011P00693US01 gekennzeichnet ist; und
Adaptive Current Limit Oscillator Starter, die von Perry Czimmek erfunden wurde und durch das Aktenzeichen des Bevollmächtigten 2011P00694US01 gekennzeichnet ist.
HINTERGRUND
Ausführungsformen der Erfindung betreffen im Allgemeinen Kraftstoffeinspritzeinrichtungen mit einer erwärmten Spitze und genauer das Steuern und Antreiben einer induktionserwärmten Kraftstoffeinspritzeinrichtung.
Es besteht eine fortgesetzte Notwendigkeit des Verbesserns der Emissionsqualität von Verbrennungsmotoren. Gleichzeitig besteht Druck die Kraftmaschinenanlasszeiten und Zeit vom Einschalten bis zum Wegfahren zu minimieren während die maximale Kraftstoffeinsparung aufrechterhalten wird. Diese Arten von Druck betreffen Kraftmaschinen, die mit alternativen Kraftstoffen betrieben werden, wie beispielsweise Ethanol, sowie jene, die mit Benzin betrieben werden.
Während des Anlassens einer Kraftmaschine bei kalter Temperatur ist der herkömmliche Verbrennungsmotor mit Funkenzündung durch hohe Kohlenwasserstoffemissionen und eine schlechte Zündung und Brennbarkeit des Kraftstoffes gekennzeichnet. Sofern die Kraftmaschine nicht bereits bei einer hohen Temperatur nach dem Abschalten und Heißabstellen ist, kann die Anlasszeit übermäßig sein oder die Kraftmaschine überhaupt nicht anspringen. Bei höheren Drehzahlen und Lasten steigt die Betriebstemperatur und die Kraftstoffzerstäubung und Vermischung verbessern sich.
Während eines wirklichen Kaltstarts der Kraftmaschine hinterlässt die Anreicherung, die zum Vollbringen des Anlassens notwendig ist, eine nicht stöchiometrische Kraftstoffversorgung, die als hohe Endrohr-Kohlenwasserstoffemissionen zustande kommt. Die schlimmsten Emissionen sind während der ersten paar Minuten des Kraftmaschinenbetriebs, wonach sich der Katalysator und die Kraftmaschine der Betriebstemperatur nähern. Bezüglich ethanolbetriebener Fahrzeuge wird, da der Bruchteil des Ethanolprozentsatzes des Kraftstoffes auf 100% ansteigt, die Fähigkeit eines Kaltstarts zunehmend verringert, was einige Hersteller dazu führt ein duales Kraftstoffsystem einzusetzen, bei dem das Anlassen der Kraftmaschine mit herkömmlichen Benzin betrieben wird und das Laufen der Kraftmaschine mit der Ethanol-Sorte betrieben wird. Solche Systeme sind kostspielig und redundant.
Eine andere Lösung zu Kaltstartemissionen und der Anlassschwierigkeit bei niedriger Temperatur ist das Vorwärmen des Kraftstoffes auf eine Temperatur, bei der der Kraftstoff schnell verdampft oder sofort verdampft („blitzverdampft” („flash boils”)), wenn derselbe zum Krümmer oder Luftdruck freigegeben wird. Das Vorwärmen des Kraftstoffes macht eine heiße Kraftmaschine nach, sofern ein Kraftstoffzustand betrachtet wird.
Eine Anzahl von Vorwärmverfahren wurde vorgeschlagen, wobei die Meisten derselben das Vorwärmen in einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung involvieren. Kraftstoffeinspritzeinrichtungen sind zum Dosieren des Kraftstoffes in den Einlasskrümmer oder die Zylinder von Kraftfahrzeug-Kraftmaschinen weit verbreitet. Kraftstoffeinspritzeinrichtungen weisen üblicherweise ein Gehäuse mit einem Volumen eines unter Druck stehenden Kraftstoffes, einen Kraftstoffeinlassabschnitt, einen Düsenabschnitt mit einem Nadelventil und einen elektromechanischen Aktuator, wie beispielsweise ein elektromagnetischer Solenoid, einen piezoelektrischen Aktuator oder einen anderen Mechanismus zum Betätigen des Nadelventils auf. Wenn das Nadelventil betätigt wird, sprüht der unter Druck stehende Kraftstoff durch eine Öffnung in dem Ventilsitz heraus und in die Kraftmaschine.
Eine Technik, die beim Vorwärmen von Kraftstoff verwendet wird, ist das induktive Erwärmen von Metallelementen, die die Kraftstoffeinspritzeinrichtung bilden, mit einem zeitlich variierenden Magnetfeld. Beispielhafte Kraftstoffeinspritzeinrichtungen mit Induktionserwärmung sind im US-Patent Nr. 7.677.468 und den US-Patentanmeldungen Nr.: 20070235569, 20070235086, 20070221874, 20070221761 und 20070221747 offenbart, deren Inhalte hiermit durch Verweis in vollem Umfang hierin aufgenommen sind. Die Energie wird in einer Komponente, die hinsichtlich der Geometrie und des Materials geeignet ist, um durch die Hysterese- und Wirbelstromverluste, die durch das zeitlich variierende Magnetfeld induziert werden, erwärmt zu werden, in Wärme umgewandelt.
Die induktive Kraftstoffheizeinrichtung ist nicht nur beim Lösen der oben beschriebenen Probleme nützlich, die mit Benzinsystemen assoziiert werden, sondern auch beim Vorwärmen von Kraftstoffen der Ethanol-Sorte nützlich, um ein erfolgreiches Anlassen ohne ein redundantes Benzinkraftstoffsystem zu vollbringen.
Da die Induktionserwärmungstechnik ein zeitlich variierendes Magnetfeld verwendet, enthält das System Elektronik zum Versorgen einer Induktionsspule in der Kraftstoffeinspritzeinrichtung mit einem angemessenen Hochfrequenz-Wechselstrom.
Herkömmlich wird die Induktionserwärmung mit dem harten Schalten der Leistung oder Schalten vollbracht, wenn sowohl die Spannung als auch der Strom in der Schaltvorrichtung ungleich null sind. Üblicherweise erfolgt das Schalten bei einer Frequenz nahe der Eigenresonanzfrequenz eines Resonators oder Tankkreises. Der Resonator enthält einen Induktor und einen Kondensator, die ausgewählt und optimiert werden, um bei einer Frequenz mitzuschwingen, die zum Maximieren der Energiekopplung in die erwärmte Komponente geeignet ist.
Die Eigenresonanzfrequenz eines Tankkreises ist fr = 1/(2π√LC), wobei L die Schaltkreisinduktivität und C die Schaltkreiskapazität ist. Die Spitzenspannung bei Resonanz ist durch die Energieverluste des Induktors und Kondensators oder den verringerten Gütefaktor, Q, des Schaltkreises beschränkt. Das harte Schalten kann mit sogenannten Halbbrücken- oder Vollbrückenschaltkreisen vollbracht werden, die jeweils ein Paar oder zwei Paare Halbleiterschalter aufweisen. Das harte Schalten der Leistung führt zu den negativen Konsequenzen des Schaltrauschens und Stromimpulsen mit einer hohen Amplitude bei einer Resonanzfrequenz von der Spannungsversorgung oder Harmonischen derselben. Auch dissipiert das harte Schalten Leistung während der linearen Ein- und Ausschaltperiode, wenn die Schaltvorrichtung weder voll leitet noch voll isoliert. Je höher die Frequenz eines hart geschalteten Schaltkreises ist, desto höher sind die Schaltverluste.
Der bevorzugte Heizkreis liefert daher ein Verfahren zum Antreiben einer erwärmten Kraftstoffeinspritzeinrichtung, wobei das Schalten mit der geringstmöglichen unterbrochenen Leistung erfolgt. Dieser Heizkreis wurde in dem US-Patent Nr.: 7.628.340 mit dem Titel: Constant Current Zero-Voltage Switching Induction Heater Driver for Variable Spray Injection offenbart. Idealerweise sollte die Energie zum Tankkreis wieder aufgefüllt werden, wenn entweder die Spannung oder der Strom in der Schaltvorrichtung null ist. Es ist bekannt, dass das elektromagnetische Rauschen während des Nullspannungs- oder Nullstromschaltens geringer ist und während des Nullspannungsschaltens am geringsten ist, wobei dies das Verfahren des US-Patents Nr.: 7.628.340 ist. Es ist auch bekannt, dass diese Schaltvorrichtung die geringste Leistung unter Nullschalten dissipiert. Der ideale Schaltpunkt tritt zweimal pro Zyklus auf, wenn die Sinuswelle durch Null geht und die Polarität invertiert bzw. umkehrt; d. h., wenn die Sinuswelle durch Null in einer ersten Richtung vom Positiven ins Negative geht und wenn die Sinuswelle durch Null in einer zweiten Richtung vom Negativen ins Positive geht.
Es wird bevorzugt die Größe der induktiven Komponenten zu verringern und in einigen Fällen den Impedanzanpassungstransformator zu beseitigen während die minimalen notwendigen Verbindungen zu der induktiven Heizspule auf der Einspritzeinrichtung beibehalten werden. Es wird ferner bevorzugt die Gesamtmenge der Komponenten in repetitiven Funktionsschaltkreisen durch Kombinieren kompatibler Funktionen benachbarter Schaltkreise zu verringern. Ausführungsformen der Erfindung setzten fort, um die Beseitigung des harten Schaltens und der negativen Konsequenzen desselben zu gewährleisten, dasselbe durch Nullspannungsschalten zu ersetzen und ferner dieses Verfahren in einer Vollbrückentopologie anzuwenden, während der Impedanzanpassungstransformator vorteilhaft beseitigt wird und die Schwierigkeiten alternativer Lösungen bewältigt werden.
Die Beseitigung des Impedanzanpassungstransformators und die Beseitigung des Mittelabgriffs der Induktionsheizspule, so dass nur zwei Leiter zur Übertragung von Leistung verwendet werden, wurden separat offenbart. Zudem wurde die Zwangsstromaufteilung durch die Induktionsheizspule während des Ermöglichens von Flexibilität und geeigneter Induktivität und Amperewindungen der Induktionsheizspule separat offenbart.
KURZE ZUSAMMENFASSUNG
Ausführungsformen der Erfindung verringern die Anzahl von Vollbrücken-Halbleiterschaltern durch Ersetzen zusätzlicher Vollbrücken durch synchronisierte Halbbrücken und eine entsprechende verringerte Anzahl von Halbleiterschaltern. Eine Ausführungsform der Erfindung verwendet zwei Paare komplementärer Paare leistungsschaltender Transistoren in einer Vollbrückenkonfiguration oder H-Brücken-Konfiguration, wobei anschließende komplementäre Paare Halbbrücken bilden, die die benachbarte Halbbrücke gemeinsam verwenden, um eine Folge virtueller Vollbrücken zu erzeugen, die mit dem ursprünglichen Vollbrücken-Leistungsoszillator synchronisiert sind.
Die Abweichungen von einem Vollbrückentreiber sind, dass die Brücke einen resonanten Tankkreis aufweist, der zwischen Brücken angeordnet ist, die Wiederauffüllung von Energie zum resonanten Tankkreis von einem Konstantstrom-Induktor global vollbracht wird und der Lastabschnitt der herkömmlichen Brücke durch den resonanten Tankkreis ersetzt wird. Die oszillatorsynchrone inhärente Nullschaltungstopologie, die die Gates der komplementären Paare der Transistoren in abwechselnder Folge der diagonalen Paare antreibt, weicht auch von einem herkömmlichen Vollbrückentreiber ab.
Zudem geht der Tankwiederauffüllungsstrom durch jede Induktionsheizspule und einen globalen Konstantstrom-Induktor, der Strom liefert oder zieht.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein vereinfachter elektrischer Schaltplan, der eine synchronisierte Anordnung, die aus einer H-Vollbrücke oben und dann Kaskaden-Halbbrücken besteht, und wobei ein Konstantstrom-Induktor Energie zur Anordnung zuführt, und ohne einen Transformator und ohne eine induktive Mittelabgriff-Heizspule nach Ausführungsformen der Erfindung zeigt.
2 ist ein vereinfachter elektrischer Schaltplan, der einen synchronen Brücken-Oszillator mit einem Konstantstrom-Induktor zwischen einer H-Vollbrücke und Spannungsquelle und ohne einen Transformator und ohne einen Mittelabgriff nach Ausführungsformen der Erfindung zeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Idealerweise sollte Energie zum Tankkreis wieder aufgefüllt werden, wenn entweder die Spannung oder der Strom in der Schaltvorrichtung null ist. Das elektromagnetische Rauschen ist während des Nullspannungs- oder Nullstromschaltens geringer und während des Nullspannungsschaltens am geringsten. Die Schaltvorrichtung dissipiert die geringste Leistung unter Nullschalten. Dieser ideale Schaltpunkt tritt zweimal pro Zyklus auf, wenn die Sinuswelle durch Null geht und die Polarität umkehrt; d. h., wenn die Sinuswelle durch Null in einer ersten Richtung vom Positiven ins Negative geht und wenn die Sinuswelle durch Null in einer zweiten Richtung vom Negativen ins Positive geht.
Ausführungsformen der Erfindung beseitigen das harte Schalten und die negativen Konsequenzen desselben und ersetzen dasselbe durch Nullspannungsschalten in einer Vollbrückenkonfiguration. Die integrierten Funktionen des Heizeinrichtungstreibers des synchronen Vollbrücken-Leistungsoszillators der Erfindung werden in Bezug auf 2 erläutert werden, die eine vereinfachte Darstellung eines Schaltkreises nach Ausführungsformen der Erfindung ist, wobei viele der grundlegenden Komponenten zur Klarheit nicht gezeigt sind. Spezifische oder allgemeine Werte, Rangfolgen, Ergänzungen, der Ein- oder Ausschluss von Komponenten sollen nicht den Bereich der Erfindung beeinträchtigen.
L1 kann sich in einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung befinden. L1 ist eine Induktionsheizspule, die Amperewindungen zur Induktionserwärmung einer geeigneten Komponente der Kraftstoffeinspritzeinrichtung liefert.
Ein synchroner Vollbrücken-Leistungsoszillator nach Ausführungsformen der Erfindung kann R1, R2, D1, D2, Q1, Q2, Q3, Q4, L2, C1 und L1 enthalten. Q1 und Q2 sind N-MOSFET-(N-Kanal-Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor-)Schalter vom Anreicherungstyp, die abwechselnd den Schaltkreis des Tankresonators, C1 und L1, mit Masse verbinden und, wenn jeder derselben in dem entsprechenden Zustand eingeschaltet ist, ermöglichen, dass Strom durch die Induktionsheizspule und Masse fließt. Q3 und Q4 sind P-MOSFET-(P-Kanal-Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor-)Schalter vom Anreicherungstyp, die abwechselnd den Schaltkreis des Tankresonators, C1 und L1, mit der Spannungsversorgung verbinden, die eine Stromversorgung oder bei einem Fahrzeug eine Batterie oder Lichtmaschine sein kann und eine Quelle potentieller Energie zum Wiederauffüllen der Energie ist, die im Oszillator verloren geht. Wiederauffüllungsstrom für den Tank geht durch L2 und ermöglicht, dass Strom durch die Induktionsheizspule fließt, wobei Q1 und Q2 im adäquaten Zustand sind.
C1 und L1 sind der Tankresonator-Kondensator bzw. Tankresonator-Induktor eines resonanten Tankkreises. Die Resonanzfrequenz des Tankkreises ist fr = 1/(2π√LC), wobei L die Heizspuleninduktivität L1 und C die Kapazität des Tankkondensators C1 ist. Die Spitzenspannung in dem Tankkreis wird durch V_out = π·V_in festgelegt, wobei V_in die Versorgungsspannung ist. Der Strompegel in dem Tankkreis wird anhand der Energiebilanz von 1 / 2LI² = 1 / 2CV² bestimmt.
Der nullschaltende Leistungsoszillatorkreis ist hinsichtlich der Oszillation selbststartend, aber kann durch selektive Sequenzierung des Schaltens von Q1–Q4 in einer vollständig invertierenden bzw. umkehrenden H-Brücken-Strategie zur Oszillation getrieben werden. Die komplementären Paare oder hier die Transistorpaare, die Strom zwischen dem „Drain” und der „Source” des MOSFET gleichzeitig fließen lassen, sind Q3 und Q2 oder Q4 und Q1. Es wird nicht erwünscht, dass Q1 Strom fließen lässt, wenn Q3 Strom fließen lässt, und ähnlich nicht erwünscht, dass Q2 Strom fließen lässt, wenn Q4 Strom fließen lässt. L2 liefert diese vorübergehende Trennung während der Zustandsänderung der H-Brücken-Transistoren. L2 isoliert zusätzlich den resonanten Tank von der Spannungsquelle. Wenn Q3 Strom fließen lässt, geht Strom durch die Induktionsheizspule und dann durch Q2 zur Masse. Wenn Q4 Strom fließen lässt, geht Strom durch die Induktionsheizspule in der umgekehrten Richtung, wie wenn Q3 Strom fließen lassen würde, und dann durch Q1 zur Masse, wobei dies eine „vollständige Umkehrung” von Strom ist.
Ein MOSFET ist eine Vorrichtung, die einen Schwellenwert für einen Betrag der Coulomb-Ladung in das Gate aufweist, der von dem Drain-Source-Strom abhängig ist. Das Erfüllen des Ladungsschwellenwertes hebt bzw. bringt die Vorrichtung in einen „Ein”-Zustand. Erste und zweite Gatewiderstände R1, R2 speisen den Gate-Ladestrom zu ersten und zweiten Beinen der H-Brücke. R1 speist Strom zu den Gates von Q1 und Q3 bzw. speist R2 Strom zu den Gates von Q2 und Q4 und R1, R2 begrenzen den Strom, der in die ersten bzw. zweiten Gatedioden D1, D2 fließt. Q3 und Q4, P-MOSFET, leiten zwischen Drain und Source, wenn die Source positiver als das Gate ist. Q1 und Q2, N-MOSFET, leiten zwischen Drain und Source, wenn die Source negativer als das Gate ist.
Die Last, die durch den resistiven bzw. ohmschen Verlust und Hystereseverlust der erwärmten Komponente verursacht wird, wird als Verlust in dem resonanten Tankkreis zurück reflektiert. Dieser Verlust wird durch Strom, der von dem Stromquelleninduktor L2 fließt, von der Spannungsversorgung wieder aufgefüllt. Abhängig von dem Zustand der Umkehrung der H-Brücke, bei der der Strom fließt, wird der Strom entweder durch Q3 oder Q4 und dann durch die Induktionsheizspule L1 fließen. L2 wird Strom zum Tankkreis von der in dem Magnetfeld gespeicherten Energie speisen. Diese Energie wird von der Versorgungsspannung als Strom wieder aufgefüllt, der während des Betriebs des synchronen Vollbrücken-Leistungsoszillators von der Spannungsquelle konstant in L2 fließt.
Wenn Strom durch Q3 fließt, wie durch die Polarität des Sinuswellen-Halbzyklus zu dieser Zeit bestimmt wird, dann zieht die Leitung zur Masse von Drain-zu-Source Q2 Ladung aus dem Gate von Q3 und Q1 durch die in Vorwärtsrichtung bzw. Durchlassrichtung vorgespannte D1 heraus. Q1 ist jetzt auch nicht leitend und zieht nicht die Gateladung aus Q4 und Q2 zur Masse durch D2 heraus. Indessen nimmt R1 Strom von der Versorgungsspannung auf. Aber der ohmsche Spannungsabfall (engl. IR drop) über R1 kann nicht das Gate von Q3 und Q1 laden, wobei das Gate zur Masse durch Leitung durch Q2 nebengeschlossen ist.
Wenn die Sinuswelle durch Null geht, dann wird Q3 in Sperrrichtung vorgespannt und leitet durch die interne intrinsische Diode, um D1 in Sperrrichtung vorzuspannen. D1 stoppt das Wegleiten von Strom vom Q3- und Q1-Gate und R1 kann das Gate von Q3 und Q1 laden, was die Leitung in Q3 stoppt und die Leitung in Q1 startet, um mit dem Leiten von Strom für den andauernden Sinus-Halbzyklus zu beginnen. Q1 zieht auch die Gateladung aus Q2 und Q4 zur Masse durch D2 heraus und hält Q2 in einem nichtleitenden Zustand, der anhält, um zu ermöglichen, dass R1 Q1 verbessert. Und Q4 leitet.
Dieser Prozess wiederholt sich, da die Sinuswelle die Polarität wechselt, durch Null in einer ersten Richtung vom Negativen ins Positive geht und dann in einer zweiten Richtung vom Positiven ins Negative geht. Dies erzeugt eine vollständige Umkehrung von Strom in L1, der Induktionsheizspule. Der Strom wird weiter in den Tankkreis von L2 wieder aufgefüllt. Eine IGBT-(Isolierschicht-Bipolartransistor-)Vorrichtung kann den N-MOSFET in dieser Ausführungsform ersetzen, wenn die intrinsische Diode des N-MOSFET durch die Ergänzung einer externen Diode über das Drain und die Source des IGBT repräsentiert ist.
1 zeigt einen erweiterten Schaltkreis kaskadierter Halbbrücken, der gemäß den Prinzipien des Betriebs der Vollbrücke wirkt, wie oben und in Bezug auf 2 beschrieben wurde. Relativ zur 2 zeigt 1 drei zusätzliche Induktionsheizspulen und drei entsprechende zusätzliche Halbbrücken. In der in 2 gezeigten Ausführungsform sind die Induktionsheizspulen und die Halbbrücken derart angeordnet, dass jede Induktionsheizspule, IHC1–IHC4, durch ein entsprechendes Paar Halbbrücken angetrieben wird, wobei HB1 und HB2 IHC1 antreiben; HB2 und HB3 IHC2 antreiben; HB3 und HB4 IHC3 antreiben und HB4 und HB5 für IHC4.
Die vorangehende detaillierte Beschreibung gilt in jeder Hinsicht als veranschaulichend und beispielhaft, aber nicht beschränkend, und der Bereich der Erfindung, die hierin offenbart ist, ist nicht anhand der Beschreibung der Erfindung, sondern vielmehr anhand der Ansprüche zu bestimmen, die gemäß der vollen Breite interpretiert werden, die durch die Patentgesetze zugelassen ist. Beispielsweise wird zwar der Leistungsoszillator mit einer synchronisierten Anordnung der Erfindung hierin beschrieben eine Induktionsheizspule für eine Heizeinrichtung in einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung eines Verbrennungsmotors anzutreiben, aber der Treiber kann zum Antreiben anderer Induktionsheizeinrichtungen in anderen Anwendungen verwendet werden. Es sollte klar sein, dass die hierin gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen für die Prinzipen der vorliegenden Erfindung lediglich veranschaulichend sind und dass verschiedene Modifikationen von jemandem mit technischen Fähigkeiten implementiert werden können ohne von dem Bereich und Wesen der Erfindung abzuweichen.

Claims

Brücken-Leistungsoszillator mit einer synchronisierten Anordnung für einen elektronischen Induktionsheizeinrichtungstreiber, wobei der Brücken-Leistungsgenerator mit einer synchronisierten Anordnung Folgendes aufweist: eine erweiterbare Anordnung der Brückenschaltungstopologie mit High-Side-Halbleiterschaltern und Low-Side-Halbleiterschaltern; einen resonanten Tankkreis, der zwischen Beinen der Brücke an der topologischen Stelle einer herkömmlichen H-Brücken-Last elektrisch verbunden ist, wobei der resonante Tankkreis zumindest eine Induktionsheizspule enthält; zumindest einen Konstantstrom-Induktor, der die Energiewiederauffüllung zum resonanten Tankkreis zuführt; wobei das Brückenschalttiming durch eine synchronisierte Frequenz der resonanten Tankkreise bestimmt wird.
Brücken-Leistungsoszillator mit einer synchronisierten Anordnung nach Anspruch 1, wobei der Konstantstrom-Induktor zwischen der Spannungsquelle und den High-Side-Schaltern ist, um Strom zum resonanten Tankkreis von einer Spannungsquelle zu liefern.
Brücken-Leistungsoszillator mit einer synchronisierten Anordnung nach Anspruch 1, wobei der Konstantstrom-Induktor zwischen der Spannungssenke und den Low-Side-Schaltern ist, um Strom von dem resonanten Tankkreis zu einer absoluten Spannungssenke zu ziehen, die geringer als die Spannungsquelle ist.
Brücken-Leistungsoszillator mit einer synchronisierten Anordnung nach Anspruch 1, wobei die Brückensynchronisierung durch Gleichrichterdioden vollbracht wird, die Ladung von einem Bein einer Brück zu dem gegenüberliegenden Bein einer Brücke ziehen.
Brücken-Leistungsoszillator mit einer synchronisierten Anordnung nach Anspruch 1, wobei die Brückensynchronisierung durch Widerstände vollbracht wird, die Ladung von der Spannungsversorgung liefern.
Brücken-Leistungsoszillator mit einer synchronisierten Anordnung nach Anspruch 1, wobei eine Induktivität des Konstantstrom-Induktors größer als eine Induktivität der Induktionsheizspule ist.
Brücken-Leistungsoszillator mit einer synchronisierten Anordnung nach Anspruch 1, wobei eine Induktivität des Konstantstrom-Induktors mehr als das Doppelte eines Induktivitätswertes der Induktionsheizspule beträgt.