ES2231881T3 - Dispositivo y procedimiento para controlar al menos un elemento de ajuste capacitivo. - Google Patents
Dispositivo y procedimiento para controlar al menos un elemento de ajuste capacitivo.Info
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Abstract
LA PRESENTE INVENCION SE REFIERE A UN DISPOSITIVO PARA CONTROLAR AL MENSO UN COMPONENTE ACCIONADOR QUE CONTIENE DOS CONDENSADORES C1 + C2. AMBOS CONDENSADORES C1 + C2, QUE VAN CONMUTADOS EN SERIE, SE CARGAN A LA TENSION DE SALIDA U SNT DE LA FUENTE DE TENSION SNT. UN ACCIONADOR SE CARGA A LA TENSION U C1 + C2 = 2*U SNT POR LOS CONDENSADORES C1 + C2 QUE SE CONMUTAN EN SERIE, Y SE DESCARGA POSTERIORMENTE EN LOS CONDENSADORES DE DESCARGA, QUE SE CONMUTAN DE NUEVO EN PARALELO Y SE RECARGAN POSTERIORMENTE A LA TENSION DE SALIDA U SNT DE LA FUENTE DE TENSION SNT, ETCETERA.
Description
Dispositivo y procedimiento para controlar al
menos un elemento de ajuste capacitivo.
La invención se refiere a un dispositivo para
controlar al menos un elemento de ajuste capacitivo (P1 a Pn)
mediante un circuito de mando (ST), en particular una válvula de
inyección de combustible accionada piezoelectricamente de una
máquina de combustión según las particularidades de la
reivindicación 1. La invención se refiere también a un procedimiento
para accionar este dispositivo.
Por la EP 0 464 443 A1 se conoce un piezoelemento
de ajuste que se carga desde un condensador a través de una bobina
de carga. Una parte de la energía aportada se realimenta cuando se
descarga el piezoelemento de ajuste a través de una bobina de
descarga en el condensador, mientras la otra parte, igualmente a
través de la bobina de descarga, se anula mediante cortocircuito. Al
descargar, hay en el piezoelemento de ajuste una tensión
negativa.
Por la DE 36 21 541 C2 se conoce un circuito de
excitación para un piezoelemento de ajuste de una válvula de
inyección de combustible, que se carga mediante una conexión serie
conectada a una fuente de tensión de dos condensadores y una bobina
de carga y se descarga mediante una bobina de descarga en uno de
ambos condensadores. En una ejecución alternativa, se carga el
elemento de ajuste mediante un condensador conectado a una fuente de
tensión y una bobina de carga; durante la descarga, la energía
acumulada en el piezoelemento de ajuste se anula a través de una
bobina de descarga.
La invención tiene como tarea básica lograr un
dispositivo que funcione con las menores pérdidas posibles y de
sencilla constitución y un dispositivo para controlar al menos un
elemento de ajuste capicitivo, en el cual el elemento de ajuste se
descargue de nuevo por completo y se eviten en él tensiones
negativas.
Esta tarea se resuelve en el marco de la
invención mediante las particularidades de la invención 1.
Ventajosos perfeccionamientos de la invención pueden deducirse de
las reivindicaciones secundarias.
Es especialmente ventajoso que la fuente de
tensión sólo tenga que ser diseñada para la mitad de la tensión de
carga, y que incluso cuando hay gran dispersión entre las
capacidades del elemento de ajuste se realice una descarga completa,
ya que cada elemento de ajuste se descarga en los condensadores
conectados en paralelo C1 y C2, cuya capacidad puede elegirse tal
que sea aproximadamente cuatro veces la capacidad del elemento de
ajuste. La carga y descarga de cada elemento de ajuste se realiza
con una semioscilación sinuosidal completa de la corriente. De esta
manera alcanza el elemento de ajuste su tensión de servicio y con
ello su carrera final con velocidad "lenta" (en el valor máximo
de una onda de coseno). Se forman en el espectro de frecuencias sólo
frecuencias por debajo de una frecuencia básica de un máximo de 300
Hz, en el funcionamiento de una válvula de inyección de combustible
accionada piezoeléctricamente, con lo que apenas hay problemas de
CEM. Además, la bobina de oscilación alternativa puede trasladarse
desde una carcasa prevista para el circuito a una situación más
próxima a los elementos de ajuste, ya que entre ella y los elementos
de ajuste no está dispuesto ningún interruptor.
Un ejemplo de ejecución de la invención se
describe más en detalle a continuación haciendo referencia al dibujo
esquemático. Se muestra en:
Figura 1: el circuito de un ejemplo de ejecución
y
Figura 2: un diagrama de flujo relativo a su
forma de funcionamiento.
La figura 1 muestra el circuito del ejemplo de
ejecución correspondiente a la invención para el control de válvulas
de inyección de combustible no representadas más en detalle de una
máquina de combustión a través de elementos de ajuste
piezoeléctricos P1 a PN mediante un circuito de mando ST, que es
parte de un aparato de control de motor controlado por
microprocesador no representado más en detalle.
Entre el polo positivo +SNT y el polo negativo
GND de una fuente de tensión SNT, está dispuesta una conexión serie
de un interruptor de recarga X3, un primer interruptor de descarga
X2, un interruptor de carga X1 y un segundo interruptor de descarga
X4. Los interruptores X1 a X4 pueden ser recorridos por la corriente
en la dirección hacia el polo negativo GND.
Cuando se habla de los interruptores X1 a X4, se
trata de interruptores electrónicos, que pueden ser recorridos por
la corriente sólo en un sentido, compuestos por al menos un elemento
semiconductor, preferentemente interruptor de tiristores,
controlado(s) con corriente por el circuito de mando.
En paralelo a la conexión serie formada por el
primer interruptor de descarga X2 y el interruptor de carga X1, está
dispuesto un primer condensador C1, y en paralelo a la conexión
serie formada por el interruptor de carga X1 y el segundo
interruptor de descarga X4, está dispuesto un segundo condensador
(C2).
Desde el punto de unión entre el interruptor de
recarga X3 y el primer interruptor de descarga X2, una conexión
serie compuesta por una bobina de oscilación alternativa L, un
primer elemento de ajuste P1 y un primer interruptor MOSFET de
potencia controlado T1, lleva a la conexión con masa GND.
Para cada elemento de ajuste adicional se prevé
una conexión serie, conectada en paralelo con la conexión serie del
primer elemento de ajuste P1 y el primer interruptor de potencia
Power MOSFET T1, formada por este elemento de ajuste P2 a Pn y otro
interruptor de potencia MOSFET T2 a Tn. En paralelo a todas las
conexiones serie formadas por elemento de ajuste e interruptor de
potencia MOSFET, está dispuesto un diodo D permeable a la corriente
desde la conexión de masa GND hasta la bobina de oscilación
alternativa L.
Los interruptores de potencia MOSFET contienen
usualmente diodos de inversión, cuya función, tal como se describe
más en detalle más abajo, se utiliza durante el funcionamiento del
dispositivo correspondiente a la invención. Los interruptores X1 a
X4 y T1 a Tn son controlados por el circuito de mando ST en función
de las señales de mando st del aparato de control del motor.
Un procedimiento para el funcionamiento del
dispositivo descrito se describirá más en detalle a continuación en
base a la figura 2. A las cajas I a X de la figura 2, se hará
referencia en el texto que sigue sólo mediante números romanos.
Partiendo de este estado, en el cual cada uno de
ambos condensadores C1 y C2 está cargado a la tensión inicial
U_{SNT}de la fuente de tensión SNT, la bobina de oscilación
alternativa L está sin corriente, todos los interruptores X1 a X4 y
T1 a Tn no conducen (alto ohmiaje) y todos los elementos de ajuste
P1 a Pn están descargados (I), ha de accionarse el elemento de
ajuste P1, para inyectar mediante la válvula de inyección asociada
combustible en un cilindro.
Primeramente elige el circuito de mando el
correspondiente elemento de ajuste (II), pasando a conductor el
interruptor de potencia MOSFET T1 a él asignado, durante un proceso
de carga. T1 puede no obstante permanecer conductor (bajo ohmiaje) a
lo largo de un ángulo del eje del cigüeñal KW = 720º KW/Z (Z =
cantidad de cilindros), lo cual significa por ejemplo en motores de
cuatro cilindros 180º KW y en motores de seis cilindros 120º
KW.
Al comienzo de la inyección, que viene
predeterminado por el comienzo de una señal de control ST (III), se
enciende por parte del circuito de mando ST el interruptor de carga
X1 (IV), mediante lo cual se conectan en serie ambos condensadores
C1 y C2. De esta manera se descarga la tensión que existe en C1 + C2
U_{C1 + C2} = 2*U_{SNT} durante una semionda de seno completa a
través de la bobina de oscilación alternativa L en el elemento de
ajuste P1 y éste abre la válvula de inyección no representada.
Tras la oscilación alternativa se extingue del
interruptor de carga X1 (V), permaneciendo cargado el elemento de
ajuste P1. En los condensadores C1 y C2 permanece una tensión
residual que es función de la capacidad.
Para descargar el elemento de ajuste al final de
una señal de mando ST (VI) se encienden ambos interruptores de
descarga X2 y X4 (VII). De esta manera se forma para ambos
condensadores C1 y C2 una conexión en paralelo, en la que se
descarga el elemento de ajuste P1. El circuito de corriente de
descarga se cierra a través del diodo de inversión del interruptor
de potencia MOSFET T1. La energía acumulada en el elemento de ajuste
P1 oscila a través de la bobina de oscilación alternativa L de
retorno en ambos condensadores conectados en paralelo C1 y C2, los
cuales a consecuencia de las pérdidas que surgen se cargan a una
tensión U < U_{SNT}, y puede utilizarse para el siguiente
ciclo. Mediante la conexión paralelo de C1 y C2 (aumento de la
capacidad) al descargar un elemento de ajuste, éste se descarga con
seguridad a pesar de la tensión residual existente (por ejemplo de
+10 V).
Tan pronto como el elemento de ajuste está
descargado a la tensión de umbral de los diodos D que se encuentran
en paralelo, continua la corriente que aún fluye a través de estos
diodos, con lo que se evita una carga del elemento de ajuste a una
tensión negativa. A continuación se extinguen ambos interruptores de
descarga X2 y X4 (VIII).
Para el ciclo de carga del siguiente elemento de
ajuste deben compensarse primero las pérdidas surgidas. Para ello se
encienden ambos interruptores de descarga X2 y X4 de nuevo y
adicionalmente el interruptor de recarga X3, con los que ahora se
cargan los condensadores C1 y C2 que ahora se encuentran de nuevo
paralelos entre sí a la tensión inicial U_{SNT}de la fuente de
tensión SNT.A continuación se extinguen los interruptores X2, X3 y
X4 y puede elegirse el siguiente elemento de ajuste y repetirse el
proceso desde su inicio para este elemento de ajuste y así
sucesivamente.
Claims (5)
1. Dispositivo para el control de al menos un
elemento de ajuste capacitivo (P1 a Pn) mediante un circuito de
mando
2. (ST), en particular de una válvula de
inyección de combustible accionada piezoeléctricamente de una
máquina de combustión.
- -
- con una conexión serie dispuesta entre el polo positivo (+SNT) y el polo negativo (GND) permeable a la corriente en el sentido hacia el polo negativo (GND), compuesta por un interruptor de recarga (X3), un primer interruptor de descarga (X2), un interruptor de carga (X1) y un segundo interruptor de descarga (X4),
- -
- con un primer condensador (C1) dispuesto en paralelo a la conexión serie formada por el primer interruptor de descarga (X2) y el interruptor de carga (X1),
- -
- con un segundo condensador (C2) dispuesto en paralelo a la conexión serie formada por el interruptor de carga (X1) y el segundo interruptor de descarga (X4),
- -
- con una conexión serie situada entre el punto de unión del interruptor de recarga (X3) y el primer interruptor de descarga (X2) y la conexión a masa (GND), formada por una bobina de oscilación alternativa (L), un primer elemento de ajuste (P1) y un primer interruptor de potencia MOSFET controlado (T1),
- -
- con una conexión serie conectada en paralelo a la conexión serie del primer elemento de ajuste (P1) y el primer interruptor de potencia MOSFET (T1), prevista para cada elemento de ajuste adicional, formada por este elemento de ajuste (P2 a Pn) y otro interruptor de potencia MOSFET (T2 a Tn), y
- -
- con un diodo (D) dispuesto en paralelo a todas las conexiones serie formadas por elemento de ajuste e interruptor de potencia MOSFET, y permeable a la corriente desde la conexión de masa (GND) hacia la bobina de oscilación (L).
3. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque el circuito de mando (ST) es una parte
de un aparato de control del motor controlado por
microprocesador.
4. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque el interruptor de carga (X1), el
interruptor de descarga (X2, X4) y el interruptor de recarga (X3),
son interruptores controlados, electrónicos, permeables a la
corriente sólo en un sentido con al menos un elemento
semiconductor.
5. Procedimiento para hacer funcionar el
dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado
porque
- -
- ambos condensadores (C1, C2) son cargados en conexión paralelo a la tensión de salida (Us) de la fuente de tensión (SNT),
- -
- porque el elemento de ajuste (P1 a Pn) a activar en cada caso se carga a través de la bobina de oscilación alternativa (L) a partir de los condensadores cargados y conectados en serie (C1, C2),
- -
- porque el elemento de ajuste (P1 a Pn) controlado en cada caso mediante la bobina de oscilación alternativa (L) se descarga en ambos condensadores conectados en paralelo (C1, C2), y
- porque a continuación ambos condensadores conectados en paralelo (C1, C2) se recargan a la tensión de salida (Us) de la fuente de tensión (SNT).
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