ES2352826T3 - Circuito de activación y procedimiento de activación para un elemento piezoeléctrico. - Google Patents

Abstract

Circuito de activación (100) para un elemento piezoeléctrico (102) para llevar a cabo la inyección de combustible en una cámara de combustión de un motor de combustión interna, que comprende: - una fuente de tensión eléctrica (104), que proporciona en un primer punto de conexión (106) un potencial eléctrico mas bajo, en un segundo punto de conexión (108) un potencial eléctrico medio y en un tercer punto de conexión (100) un potencial eléctrico más alto, estando configurado el segundo punto de conexión (108) para llevar a cabo el acoplamiento sobre un primer electrodo (112) del elemento piezoeléctrico (102); - un elemento de conmutación de carga (114), que conecta un segundo electrodo (113) del elemento piezoeléctrico (102) con el tercer punto de conexión (110) de la fuente de tensión eléctrica (104); y - un elemento de conmutación de descarga (118), que conecta el segundo electrodo (113) del elemento piezoeléctrico (102) con el primer punto de conexión de la fuente de tensión eléctrica (106), - caracterizado porque el potencial eléctrico más bajo del primer punto de conexión (106) de la fuente de tensión eléctrica (104) es un potencial de masa (120) del motor de combustión interna.

Description

La presente invención se refiere a un circuito de activación y a un procedimiento de activación para un elemento 5 piezoeléctrico para llevar a cabo la inyección de combustible en una cámara de combustión de un motor de combustión interna.

ESTADO DE LA TÉCNICA

Los dispositivos de activación para elementos piezoeléctricos son empleados, por ejemplo, en los sistemas de inyección de combustible de un vehículo automóvil. Los elementos piezoeléctricos sirven como componentes de 10 regulación, estando basada la capacidad de funcionamiento del sistema de inyección de combustible en una activación exacta de los componentes de regulación con una corriente eléctrica de control.

En la publicación DE 10 2004 037 720 A1 se ha descrito un circuito de activación para un componente de regulación, en el que se lleva a cabo la activación de un elemento piezoeléctrico, que mueve, por ejemplo, una aguja de una válvula de inyección, con objeto de provocar una inyección de combustible en una cámara de combustión del motor de 15 combustión interna.

En la publicación DE 10 2004 058 671 A1 se divulga otro circuito eléctrico para llevar a cabo la activación de elementos piezoeléctricos, especialmente de una instalación para la inyección de combustible de un vehículo automóvil, que presenta circuitos en serie de elementos piezoeléctricos y transistores de selección, que están conectados en paralelo entre sí. El lado secundario de un convertidor de tensión eléctrica continua está conectado con un condensador tampón 20 a través de un diodo, cuyo condensador tampón proporciona un potencial de funcionamiento de hasta 330 V inclusive de tensión eléctrica continua frente a un potencial de masa del vehículo automóvil. El potencial de funcionamiento puede ser enviado a los ánodos del elemento piezoeléctrico a través de transistores de conmutación, que pueden ser activados de forma cíclica, seleccionándose respectivamente un elemento piezoeléctrico por medio de los transistores de selección. En este caso están dispuestos dos transistores de conmutación, que están conectados en serie, cuyo punto 25 común de conexión está acoplado con un ánodo del elemento piezoeléctrico, que debe ser activado, y uno de los cuales está previsto, respectivamente, para llevar a cabo la carga y, recíprocamente, la descarga del ánodo del elemento piezoeléctrico. En este caso se encuentra en el cátodo el potencial de masa.

Se conoce por la publicación DE 199 03 555 A1 un circuito de activación para un elemento piezoeléctrico para llevar a cabo la inyección de combustible en una cámara de combustión de un motor de combustión interna. Este dispositivo 30 comprende una fuente de tensión eléctrica, que proporciona diferentes niveles de tensión eléctrica en una pluralidad de puntos de conexión.

Los puntos de conexión están unidos con el elemento piezoeléctrico a través de una unidad de control para la conmutación.

Si ahora se lleva a cabo la carga de uno de los elementos piezoeléctricos a través del transistor de conmutación, que 35 está previsto para llevar a cabo la carga, entonces el elemento piezoeléctrico actúa sobre la aguja de una válvula de inyección y es inyectado combustible en la cámara de combustión del motor de combustión interna. Cuando se produce la subsiguiente descarga, a través del transistor de conmutación, que está previsto para llevar a cabo la descarga, el elemento piezoeléctrico provoca el retorno de la aguja de la válvula de tal manera, que la válvula se vuelve a cerrar.

Con objeto de poder llevar a cabo la inyección de conformidad con un perfil de inyección deseado en un instante, 40 definido del modo más exacto posible, con una dosificación precisa, es deseable que la válvula pueda ser abierta y cerrada del modo más rápido posible por medio del elemento piezoeléctrico, con una carrera tan grande como sea posible. Por lo tanto, en los circuitos de activación conocidos se utiliza un potencial de funcionamiento tan elevado como sea posible, con objeto de llevar a cabo la descarga del ánodo del elemento piezoeléctrico, con el fin de poder generar de este modo una señal de activación con la mayor amplitud posible y con una elevada pendiente del flanco. 45

Sin embargo, el potencial máximo de funcionamiento, que debe ser empleado, está limitado en este caso por una resistencia dieléctrica máxima del elemento piezoeléctrico, puesto que podría producirse una destrucción del elemento piezoeléctrico cuando sean aplicadas tensiones situadas por encima de este valor. Por otra parte, el empleo de tensiones más elevadas requiere un mayor coste a la hora de llevar a cabo el cableado y las conexiones por medio de un enchufe y, así mismo, puede conducir a un empeoramiento de la compatibilidad electromagnética del circuito de 50 activación de tal manera, que se genera un gasto adicional para llevar a cabo el apantallado sobre el circuito de activación propiamente dicho, así como también sobre otros dispositivos electrónicos en el vehículo.

La tarea, en la que está basada la presente invención, consiste, por lo tanto, en conseguir un circuito de activación, que alcance una carrera de mayor tamaño y una mayor velocidad de cierre y de apertura de la aguja de la válvula y, por lo tanto, que posibilite la configuración variable del perfil de inyección, de acuerdo con las necesidades, con una mayor 55 amplitud de variación, sin que el potencial de funcionamiento tenga que ser aumentado por encima de un valor máximo establecido.

EXPOSICIÓN DE LA INVENCIÓN

Como solución se propone, de conformidad con la invención, un circuito de activación para un elemento piezoeléctrico para llevar a cabo la inyección de combustible en una cámara de combustión de un motor de combustión interna con las características de la reivindicación 1. Por otra parte se proporciona un procedimiento de activación para llevar a cabo la activación de un elemento piezoeléctrico para la inyección de combustible en una cámara de combustión de un motor de 5 combustión interna, que presenta las etapas que están contenidas en la reivindicación 9 independiente.

Otras configuraciones de la invención se desprenden de las reivindicaciones dependientes.

Una idea esencial de la invención consiste en que, no solamente se carga y se descarga de forma cíclica unipolar el elemento piezoeléctrico sino que, por el contrario, durante un ciclo de inyección se invierte la polaridad de la tensión eléctrica, que debe ser aplicada por medio del circuito de activación sobre los electrodos del elemento piezoeléctrico. 10

De este modo se presenta, por un lado, la ventaja de que se agranda la magnitud de la diferencia entre los valores de la tensión eléctrica, afectados por su signo, que tienen que poder ser aplicados en ambos sentidos, respectivamente durante un proceso de inyección, sobre el elemento piezoeléctrico. De este modo, se aumenta la carrera mecánica alcanzable de la válvula de inyección, sin que sea necesario aumentar la magnitud máxima de la tensión eléctrica que es aplicada en un instante arbitrario sobre el elemento piezoeléctrico. 15

Otra ventaja esencial consiste en que aumenta la pendiente del flanco de la señal de la corriente eléctrica de activación, lo cual posibilita una apertura y un cierre más rápidos de la válvula y, por lo tanto, una fijación más precisa del instante en que se produce la inyección. La mayor pendiente del flanco permite, así mismo, regular con una gran exactitud la tensión eléctrica, que es aplicada respectivamente sobre el elemento piezoeléctrico y, por lo tanto, la desviación mecánica del elemento y la cantidad del combustible inyectado. 20

De conformidad con un punto de vista general de la invención, se proporciona un circuito de activación para un elemento piezoeléctrico para llevar a cabo la inyección de combustible en una cámara de combustión de un motor de combustión interna, cuyo circuito de activación comprende una fuente de tensión eléctrica, que proporciona un potencial eléctrico mas bajo, medio y, respectivamente, más alto en un primer, en un segundo y en un tercer punto de conexión, estando configurado el segundo punto de conexión para llevar a cabo el acoplamiento sobre un primer electrodo del 25 elemento piezoeléctrico, comprende un elemento de conmutación de la carga, que conecta un segundo electrodo del elemento piezoeléctrico con el tercer punto de conexión de la fuente de tensión eléctrica, y que comprende un elemento de conmutación de descarga, que conecta al segundo electrodo del elemento piezoeléctrico con el primer punto de conexión de la fuente de tensión eléctrica.

Por lo tanto, el circuito de activación descrito posibilita conectar, a voluntad, durante el funcionamiento, por medio de 30 una activación adecuada de los elementos de conmutación, al segundo electrodo con el potencial más bajo o con el potencial más alto, mientras que el primer electrodo está acoplado al potencial medio por acoplamiento.

De conformidad con un desarrollo preferente, el primer punto de conexión de la fuente de tensión eléctrica está configurado para llevar a cabo el acoplamiento sobre un potencial de masa del motor de combustión interna. Esto tiene la ventaja de que el elemento de conmutación de descarga se encuentra a un potencial más bajo con respecto a la 35 masa y, por lo tanto, puede estar formado por un transistor, que sea directamente activado por un circuito integrado sin conmutación intermedia de una etapa de excitación de tensión eléctrica invariable. De manera preferente, la fuente de tensión eléctrica está configurada para llevar a cabo la alimentación a partir de una red de corriente eléctrica continua, presentando el segundo y el tercer punto de conexión, frente al potencial de masa, una polaridad igual que la de la red de la corriente eléctrica continua. De esta forma puede llevarse a cabo la activación del elemento piezoeléctrico, por 40 ejemplo en el caso de una red de a bordo de un vehículo automóvil con polaridad positiva frente a la masa, exclusivamente con potenciales que también sean positivos frente a la masa, con lo cual se posibilita que estos potenciales puedan ser controlados y regulados por medio de aquellos circuitos de conmutación, que sean alimentados únicamente a partir de la tensión eléctrica continua, tomada de la red de a bordo, de polaridad positiva frente a la masa. De la misma manera puede llevarse a cabo la activación del elemento piezoeléctrico, por ejemplo en el caso de una red 45 de a bordo con polaridad negativa frente a la masa, exclusivamente con potenciales que igualmente sean negativos frente a la masa, con lo cual se posibilita que puedan ser controlados y regulados estos potenciales por medio de aquellos circuitos de conmutación, que sean alimentados únicamente a partir de la tensión eléctrica continua, tomada de la red de a bordo, de polaridad negativa frente a la masa.

De forma típica, puede aplicarse a los elementos piezoeléctricos en una de los posibles sentidos de la polaridad, una 50 tensión eléctrica máxima mayor que en el correspondiente sentido de polaridad inverso. De conformidad con un desarrollo preferente del circuito de activación, de conformidad con la invención, una tensión eléctrica situada entre el potencial más alto y el potencia medio presenta una magnitud mayor que la de una tensión eléctrica situada entre el potencial medio y el potencial más bajo. Esto tiene la ventaja de que puede hacerse trabajar al elemento piezoeléctrico de tal manera, que el potencial medio y, como consecuencia, el primer electrodo del elemento piezoeléctrico así como, 55 en conjunto, la mayor parte posible del circuito de activación, puedan encontrarse a un potencial tan bajo como sea posible frente a la masa. De este modo, se reduce el coste de circuitería y de aislamiento, mientras que se mejora la compatibilidad electromagnética.

De conformidad con un desarrollo preferente, la fuente de tensión eléctrica abarca un convertidor de tensión eléctrica continua, de manera especial comprende un convertidor de bloqueo o un convertidor de paso unipolar. De este modo, pueden ser obtenidos los potenciales necesarios con una elevada eficiencia y con un menor coste de circuitería, a partir de una red de corriente continua existente, por ejemplo a partir de la red de a bordo de un vehículo automóvil. El convertidor de bloqueo es especialmente ventajoso debido a que la constitución de su circuito más sencilla y a que son 5 menores sus necesidades de espacio, mientras que un convertidor de paso unipolar es ventajoso en el caso en que se requieran mayores potencias de salida, por ejemplo en el caso en que se utilicen motores de combustión interna de mayor tamaño.

De manera preferente, el convertidor de tensión eléctrica continua comprende un transformador con un devanado primario y con un primer y con un segundo devanado secundario, estando previstos un circuito primario así como un 10 primer y un segundo circuito secundario. El circuito primario comprende un elemento de conmutación del circuito primario y el devanado primario del transformador. El circuito secundario comprende un primer elemento rectificador, un primer condensador y el primer devanado secundario, mientras que el segundo circuito secundario comprende un segundo elemento rectificador, un segundo condensador y el segundo devanado secundario del transformador. Esto es especialmente ventajoso puesto que, tanto la tensión eléctrica comprendida entre el potencial más bajo y el potencial 15 medio así como, también, la tensión eléctrica comprendida entre el potencial medio y el potencial más alto, pueden ser generadas por medio de un convertidor de tensión eléctrica continua con un único circuito primario, lo cual reduce el gasto de circuitería. De manera preferente, el primer condensador y el segundo condensador están conectados en serie, estando acoplados los extremos de conexión de los condensadores, que están conectados entre sí, con el segundo punto de conexión de la fuente de tensión eléctrica. Los otros extremos de conexión respectivos del primer condensador 20 y del segundo condensador están acoplados con el primer punto de conexión y respectivamente con el tercer punto de conexión de la fuente de tensión eléctrica.

De manera preferente, la fuente de tensión eléctrica abarca una unidad de regulación para llevar a cabo la regulación de una tensión eléctrica total entre el primer punto de conexión y el tercer punto de conexión, cuya unidad de regulación está conectada con el primer punto de conexión y con el tercer punto de conexión de la fuente de tensión eléctrica y 25 activa de forma cíclica al elemento de conmutación del circuito primario en función de la tensión eléctrica total. Esto es ventajoso puesto que la tensión eléctrica total, que es decisiva para la carrera total del elemento piezoeléctrico, está regulada por medio de los dos circuitos secundarios, que están conectados en serie. El coste de la circuitería queda limitado por medio del empleo de una única unidad de regulación, especialmente cuando se reduzca la tensión eléctrica total hasta un valor compatible con la unidad de regulación, por medio de un divisor de la tensión eléctrica. De manera 30 preferente, la unidad de regulación comprende una curva característica, que fija una correlación entre la tensión eléctrica total (como tensión eléctrica de salida, que debe ser regulada, de la fuente de tensión eléctrica) y una duración de la activación del elemento de conmutación del circuito primario. De este modo puede ser ajustada la unidad de regulación por medio de la curva característica a los requisitos especiales de carga durante el funcionamiento del motor de combustión interna. De manera ventajosa, la curva característica fija en este caso una correlación triple entre una 35 tensión eléctrica de la red (como la fuente de tensión eléctrica, que alimenta la tensión eléctrica de entrada), la tensión eléctrica total (como la tensión eléctrica de salida, que debe ser regulada, de la fuente de tensión eléctrica) y la duración de la activación del elemento de conmutación del circuito primario, lo que posibilita robustecer en un elevado grado a la fuente de tensión eléctrica y, por lo tanto, al funcionamiento del motor de combustión interna frente a las oscilaciones de la tensión eléctrica de la red. 40

De conformidad con el procedimiento de activación, de conformidad con la invención, para llevar a cabo la activación de un elemento piezoeléctrico para llevar a cabo la inyección de combustible en una cámara de combustión de un motor de combustión interna, se proporcionan, en primer lugar, un potencial de masa del motor de combustión interna y un potencial de carga predeterminado. Un primer electrodo del elemento piezoeléctrico se fija a un potencial medio predeterminado, situado entre el potencial de masa y el potencial de carga. En un segundo electrodo del elemento 45 piezoeléctrico se aplica ahora el potencial de carga. En otras etapas se desconecta el segundo electrodo del potencial de carga y se aplica el potencial de masa sobre el segundo electrodo. De esta manera se descarga el elemento piezoeléctrico con una pendiente del flanco especialmente grande, por medio de una corriente eléctrica de descarga puesto que, en el momento de la aplicación del potencial de masa sobre el segundo electrodo, el primer electrodo se encuentra al potencial medio y, por lo tanto, se aplica una tensión eléctrica sobre el elemento piezoeléctrico, que es de 50 polaridad inversa en comparación con la de la tensión eléctrica con la que fue cargado el elemento. Por lo tanto, ambas tensiones cooperan para la generación de la corriente eléctrica de descarga.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

La presente invención se explica a continuación por medio de formas preferentes de realización y de las figuras adjuntas. En las figuras se muestran: 55

la figura 1 un diagrama esquemático de conexiones, en forma de bloques, de un circuito de activación para un elemento piezoeléctrico para llevar a cabo la inyección de combustible en una cámara de combustión de un motor de combustión interna, de conformidad con una forma de realización de la presente invención; y

la figura 2 un diagrama de conexiones de una fuente de tensión eléctrica para el circuito de activación para un elemento piezoeléctrico de conformidad con la figura 1. 60

FORMAS DE REALIZACIÓN DE LA INVENCIÓN

La figura 1 muestra un diagrama esquemático de conexiones, en forma de bloques, de un circuito de activación 100 para un elemento piezoeléctrico 102 para llevar a cabo la inyección de combustible en una cámara de combustión de un motor de combustión interna, por ejemplo de un motor de combustión interna, que propulse un vehículo automóvil.

El circuito de activación 100 abarca una fuente de tensión eléctrica 104, que es alimentada a partir de una red de 5 tensión eléctrica continua 122, cuya red proporciona una tensión eléctrica de red 123 de, por ejemplo, 12 V de tensión eléctrica continua. En este caso, el polo negativo de la red de tensión eléctrica continua 122 está conectado con un potencial de masa 120 del vehículo automóvil con inclusión del motor de combustión interna de tal manera, que la red de tensión eléctrica continua 122 proporciona en su otro polo un potencial positivo de 12 V frente al potencial de masa 120. De forma típica, los vehículos automóviles disponen de una red de tensión eléctrica continua 122 de este tipo o 10 similar como red de a bordo de tal manera, que el circuito de activación mostrado puede hacerse funcionar a partir de la red de a bordo de un vehículo automóvil, que está presente de manera regular.

La fuente de tensión eléctrica 104 dispone, en el lado de salida, de tres puntos de conexión 106, 108, 110, en los cuales proporciona dos tensiones 124, 126. En este caso, se encuentra un primer punto de conexión 106 al potencial de masa 120. Entre un segundo punto de conexión 108 y un tercer punto de conexión 110 se proporciona una tensión eléctrica 15 continua 124 como tensión eléctrica de carga, que representa el límite superior de una tensión eléctrica, con el que debe ser cargado durante el funcionamiento el elemento piezoeléctrico 102. A título de ejemplo, la tensión eléctrica de carga 124 tiene una magnitud de 220 V. El circuito de activación 100 puede comprender, de forma alternativa, dispositivos adicionales de regulación (no mostrados), que monitorizan y limitan la tensión eléctrica aplicada durante el funcionamiento sobre el elemento piezoeléctrico. En este caso, la tensión eléctrica de carga 124 puede presentar una 20 magnitud mayor que la de la tensión eléctrica máxima, que debe ser aplicada sobre el elemento piezoeléctrico, por ejemplo comprendida entre 240 y 250 V.

La fuente de tensión eléctrica 104 establece, entre el primer punto de conexión, que se encuentra al potencial de masa 120, y el segundo punto de conexión 108, otra tensión eléctrica continua 126 como tensión eléctrica de descarga, que debe ser aplicada durante el funcionamiento sobre el elemento piezoeléctrico 102, con objeto de descargarlo y, en caso 25 dado, con objeto de cargarlo como máximo hasta la magnitud de la tensión eléctrica de descarga 126 con polaridad invertida. A título de ejemplo, la tensión eléctrica de descarga 126 tiene una magnitud de 45 V. Cuando el circuito de activación 100 comprenda, como se ha citado más arriba, dispositivos adicionales de regulación (no mostrados), que monitoricen y limiten la tensión eléctrica aplicada durante el funcionamiento sobre el elemento piezoeléctrico, también puede llevarse a cabo la carga inversa del elemento piezoeléctrico 102 durante el funcionamiento sólo hasta una 30 magnitud máxima mas pequeña de la tensión eléctrica, o incluso puede quedar suprimida por completo.

La tensión eléctrica de descarga 126, proporcionada entre el primer punto de conexión 106 y el segundo punto de conexión 108, tiene la misma polaridad que la de la tensión eléctrica de carga 124, proporcionada entre el segundo punto de conexión 108 y el tercer punto de conexión 110 de tal manera, que ambas se suman para dar una tensión eléctrica total. Por otra parte, la tensión eléctrica de carga 124 y la tensión eléctrica de descarga 126 tienen la misma 35 polaridad que la de la red de corriente eléctrica continua 122. Por lo tanto, la fuente de tensión eléctrica 104 proporciona en su primer punto de conexión 106, en su segundo punto de conexión 108 y en su tercer punto de conexión 110 un potencial mas bajo, en relación con el potencial de masa 120 (es decir idéntico que el potencial de masa 120), un potencial medio (de +45 V frente a la masa 120 en el ejemplo presente) y, respectivamente, un potencial más alto (de +45 V + 220 V = +265 V en el ejemplo presente), refiriéndose los conceptos de "mas bajo", "medio" y "más alto" a la 40 magnitud correspondiente de la tensión eléctrica con respecto al potencial de masa 120 de tal manera, que en una forma alternativa de realización de la invención son igualmente válidos con inversión de todas las polaridades.

El elemento piezoeléctrico 102 está acoplado con un primer electrodo 112 sobre la segunda conexión 108 de la fuente de tensión eléctrica 104. Por lo tanto, con las tensiones, que han sido dadas a título de ejemplo, se encuentra el primer electrodo 112, durante el funcionamiento constantemente al potencial medio de +45 V. El segundo electrodo 113 del 45 elemento piezoeléctrico 102 puede ser conmutado por medio de un elemento de conmutación de carga 114 y de un elemento de conmutación de descarga 118, respectivamente, con el tercer punto de conexión 110 y, respectivamente, con el primer punto de conexión 106. Los elementos de conmutación 114, 118 están conectados con una unidad de señal cíclica 130, que activa de manera coordinada a los elementos de conmutación 114, 118 a través de una señal cíclica. 50

Durante el funcionamiento, la fuente de tensión eléctrica 104 proporciona, en primer lugar, en sus puntos de conexión 106, 108, 110 el potencial mas bajo, el potencial medio y, respectivamente, el potencial más alto. De este modo, el potencial medio de +45 V se encuentra sobre el primer electrodo del elemento piezoeléctrico 102. En el transcurso de un ciclo básico de la unidad de señal cíclica 130, la unidad de señal cíclica 130 emite una señal hasta la unidad de conmutación de carga 114 de tal manera, que dicha unidad conecta, de forma conductora, la conexión entre el segundo 55 electrodo 113 del elemento piezoeléctrico 102 y el tercer punto de conexión 110 de la fuente de tensión eléctrica 104. De este modo, se aplica la tensión eléctrica de carga 124 de 220 V sobre el elemento piezoeléctrico 102. Una vez realizada la carga completa, el segundo electrodo 113 se encuentra a un potencial de +265 V. En este caso, la unidad de señal cíclica 130 emite una señal cíclica a la unidad de conmutación de carga 114, que desconecta de nuevo la conexión entre el segundo electrodo 113 del elemento piezoeléctrico 102 y el tercer punto de conexión 110 de la fuente 60 de tensión eléctrica 104. De igual manera, con objeto de limitar durante la carga la corriente eléctrica de carga, que fluye a través del elemento piezoeléctrico 102, por ejemplo con objeto de evitar deterioros, puede estar previsto que la unidad de señal cíclica 130 pueda interrumpir una o varias veces, a intervalos, la corriente eléctrica de carga en la unidad de conmutación de carga 114, antes de que el elemento piezoeléctrico 102 se haya cargado hasta el valor total de la tensión eléctrica deseada. La unidad de señal cíclica 130 puede iniciar la interrupción, por ejemplo, cuando la corriente 5 eléctrica de carga sobrepase un valor máximo predeterminado, con objeto de emitir entonces de nuevo una señal cíclica a la unidad de conmutación de carga 114, cuando se descienda por debajo de otro valor de umbral predeterminado o incluso después que haya transcurrido un determinado período de tiempo, cuya señal cíclica hace que esta unidad de conmutación de carga prosiga el proceso de carga.

Cuando deba ser descargado el elemento piezoeléctrico 102 en el transcurso del ciclo básico, la unidad de señal cíclica 10 130 emite una señal a la unidad de conmutación de descarga 118 de tal manera, que dicha unidad conmute de forma conductora la conexión entre el segundo electrodo 113 del elemento piezoeléctrico 102 y el primer punto de conexión 106 de la fuente de tensión eléctrica 104. De este modo, se aplica la tensión eléctrica de descarga 126 de 45 V sobre el elemento piezoeléctrico 102 y, concretamente, con una polaridad invertida con respecto a la de la tensión eléctrica de 220 V, con la que sigue siendo cargado sobre este punto el elemento piezoeléctrico 102. Las dos tensiones se suman 15 en su acción de tal manera, que fluye una mayor corriente eléctrica de descarga a través del elemento piezoeléctrico 102, mientras que disminuye el potencial del segundo electrodo 113. Cuando el potencial del segundo electrodo 113 haya caído hasta el potencial medio de la fuente de tensión eléctrica 104, sigue fluyendo la corriente eléctrica de descarga, como consecuencia de la acción de la tensión eléctrica de descarga 126, hasta que el elemento piezoeléctrico 102 sea cargado con una polaridad invertida hasta una tensión eléctrica de 45 V. En caso dado, la unidad 20 de señal cíclica 130 puede interrumpir prematuramente el proceso de descarga y, respectivamente, el proceso de inversión de la carga, por ejemplo tan pronto como se haya alcanzado un potencial deseado del segundo electrodo 113, cuyo potencial puede encontrarse tanto por encima así como también por debajo del potencial medio de la fuente de tensión eléctrica 104 y, también, con objeto de llevar a cabo la limitación de la corriente eléctrica de descarga y, respectivamente, de la corriente eléctrica de inversión de la carga una o varias veces a intervalos de tiempo, de manera 25 análoga a la que ha sido descrita más arriba para el proceso de carga.

La figura 2 muestra un diagrama de conexiones, a título de ejemplo, de una fuente de tensión eléctrica 104, como la que puede ser empleada para el circuito de activación para un elemento piezoeléctrico de la figura 1. La fuente de tensión eléctrica 104 contiene un convertidor de tensión eléctrica continua 200, que trabaja según el principio de un convertidor de bloqueo. El convertidor de la tensión eléctrica continua 200 abarca un transformador 202 con un 30 devanado primario 204 y dos devanados secundarios 206, 208.

El devanado primario 204 constituye, junto con un transistor 210, un circuito primario a modo de un elemento de conmutación, que puede ser activado por medio de una unidad de regulación 220, cuyo circuito primario está configurado para llevar a cabo la conexión con la tensión eléctrica de red 123 de la red de a bordo. El primer devanado secundario 206 forma, con un primer diodo 212 y con un primer condensador tampón 214, un primer circuito secundario, 35 mientras que el segundo devanado secundario 208 forma, con un segundo diodo 216 y con un segundo condensador tampón 218, un segundo circuito secundario. El extremo de conexión, que está conectado con el primer diodo 212, del primer condensador tampón 214 y el extremo de conexión, que no está conectado con el segundo diodo 216, del segundo condensador tampón, están conectados entre sí así como con el segundo punto de conexión 108 de la fuente de tensión eléctrica 104. Los otros extremos de conexión respectivos del primer condensador tampón 214 y, 40 respectivamente, del segundo condensador tampón están conectados con el primer punto de conexión 106 y, respectivamente, con el tercer punto de conexión 110 de la fuente de tensión eléctrica 104. Por lo tanto, ambos condensadores 214, 218 están conectados en serie.

Durante el funcionamiento se conecta el circuito primario a la tensión eléctrica de red 123 de la red de a bordo. La unidad de regulación 220 conmuta de forma conductora al transistor 210 de tal manera, que la tensión eléctrica de red 45 123, que está aplicada en el lado de entrada, es igual que la tensión eléctrica 230, que está aplicada sobre el devanado primario 204, y la corriente eléctrica primaria 232 aumenta de forma lineal. En esta fase se almacena energía a través del devanado primario 204 en el núcleo del transformador 202. Los devanados secundarios 206, 208 carecen de corriente eléctrica en esta fase, puesto que los diodos 212, 216 forman barrera. Si el transistor 210 es bloqueado ahora por medio de la unidad de regulación 220, los diodos 212, 216 se vuelven conductores y se cede, por el lado 50 secundario, a los condensadores 214, 218 la energía que está almacenada en el núcleo del transformador. La energía almacenada es divida en este caso precisamente de tal manera, que las tensiones secundarias 234, 236 y, por lo tanto, las tensiones de salida 124, 126 se dividan de conformidad con la relación de transformación de los devanados secundarios 206, 208. Las tensiones de salida 124, 126 se suman como consecuencia de la conexión en serie de los condensadores 214, 216, para dar una tensión eléctrica total 222. 55

Durante un ciclo básico la unidad de regulación 220 mide esta tensión eléctrica, por medio de los divisores de la tensión eléctrica 224, 226, que está aplicada sobre los condensadores 214, 218, que están conectados en serie, y es proporcionada por la fuente de tensión eléctrica 104 entre su primer punto de conexión 106 y su tercer punto de conexión 110, y compara el valor de medición interno con un valor de umbral memorizado. Cuando el valor de medición se encuentre por debajo del valor de umbral, la unidad de regulación 220 conmuta al transistor 210, en primer lugar, de 60 forma conductora y, una vez transcurrido un período de tiempo de activación, lo conmuta de nuevo de forma no conductora. En este caso, el período de tiempo de activación del transistor 210 es determinado por medio de un diagrama de curvas características 228, que está memorizado en la unidad de regulación 220, cuyo diagrama indica la duración óptima de activación en función de la tensión eléctrica aplicada sobre el devanado primario 204 (es decir en función de la tensión eléctrica de red 123, que está también a disposición de la unidad de regulación 220). En este caso, la duración óptima de activación es aquella con la que es transmitida la máxima energía posible por cada ciclo básico, 5 sin que el transformador 202 llegue a una zona de saturación. El diagrama de curvas características 228 puede comprender, además, otras curvas características, con las cuales se active, por ejemplo, una aceleración del convertidor de tensión eléctrica continua, a partir del estado de reposo.

Claims (9)

1. REIVINDICACIONES

   1. Circuito de activación (100) para un elemento piezoeléctrico (102) para llevar a cabo la inyección de combustible en una cámara de combustión de un motor de combustión interna, que comprende:

   - una fuente de tensión eléctrica (104), que proporciona en un primer punto de conexión (106) un potencial eléctrico mas 5 bajo, en un segundo punto de conexión (108) un potencial eléctrico medio y en un tercer punto de conexión (100) un potencial eléctrico más alto, estando configurado el segundo punto de conexión (108) para llevar a cabo el acoplamiento sobre un primer electrodo (112) del elemento piezoeléctrico (102);

   - un elemento de conmutación de carga (114), que conecta un segundo electrodo (113) del elemento piezoeléctrico (102) con el tercer punto de conexión (110) de la fuente de tensión eléctrica (104); y 10

   - un elemento de conmutación de descarga (118), que conecta el segundo electrodo (113) del elemento piezoeléctrico (102) con el primer punto de conexión de la fuente de tensión eléctrica (106),

   - caracterizado porque el potencial eléctrico más bajo del primer punto de conexión (106) de la fuente de tensión eléctrica (104) es un potencial de masa (120) del motor de combustión interna.
2. 2. Circuito de activación (100) según la reivindicación 1, caracterizado porque la fuente de tensión eléctrica (104) está 15 configurada para llevar a cabo la alimentación a partir de una red de corriente eléctrica continua (122), presentando el segundo punto de conexión (108) y el tercer punto de conexión (110) una polaridad frente al potencial de masa (120) igual que la de la red de corriente eléctrica continua (122).
3. 3. Circuito de activación (100) según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque una tensión eléctrica (124) entre el potencial más alto y el potencial medio presenta una magnitud mayor que la de una tensión 20 eléctrica (126) entre el potencial medio y el potencial más bajo.
4. 4. Circuito de activación (100) según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la fuente de tensión eléctrica (104) comprende un convertidor de tensión eléctrica continua (200), de manera especial comprende un convertidor de bloqueo (200) o un convertidor de paso unipolar.
5. 5. Circuito de activación (100) según la reivindicación 4, caracterizado porque el convertidor de tensión eléctrica 25 continua (200) comprende:

   - un transformador (202) con un devanado primario (204) y con un primer devanado secundario (206) y un segundo devanado secundario (208);

   - un circuito primario, que contiene un elemento de conmutación del circuito primario (210) y el devanado primario (204) del transformador (202); 30

   - un primer circuito secundario, que contiene un primer elemento rectificador (212), un primer condensador (214) y el primer devanado secundario (206) del transformador (202); y

   - un segundo circuito secundario, que contiene un segundo elemento rectificador (216), un segundo condensador (218) y el segundo devanado secundario (208) del transformador (202).
6. 6. Circuito de activación (100) según la reivindicación 5, caracterizado porque el primer condensador (214) y el 35 segundo condensador (218) están conectados en serie:

   - estando acoplados los extremos de conexión, que están conectados entre sí, de los condensadores (214, 218) con el segundo punto de conexión (108) de la fuente de tensión eléctrica;

   y

   - estando acoplados los otros extremos de conexión respectivos del primer condensador (214) y del segundo 40 condensador (218) con el primer punto de conexión (106) y, respectivamente, con el tercer punto de conexión (110) de la fuente de tensión eléctrica (104).
7. 7. Circuito de activación (100) según la reivindicación 6, caracterizado porque la fuente de tensión eléctrica (104) comprende una unidad de regulación (220), para llevar a cabo la regulación de una tensión eléctrica total (222), entre el primer punto de conexión (106) y el tercer punto de conexión (110), cuya unidad de regulación está conectada sobre el 45 primer punto de conexión (106) y sobre el tercer punto de conexión (110) de la fuente de tensión eléctrica (104), de manera especial por medio de un divisor de la tensión eléctrica (224, 226) y activa, de forma cíclica, al elemento de conmutación del circuito primario (210) en función de la tensión eléctrica total (222).
8. 8.Circuito de activación (100) según la reivindicación 7, caracterizado porque la unidad de regulación (220) comprende una curva característica (228), que fija una correlación entre la tensión eléctrica total (222) y una duración de la 50 activación del elemento de conmutación del circuito primario (210) y, de manera especial, fija una correlación entre una tensión eléctrica de red (123), la tensión eléctrica total (222) y la duración de la activación.
9. 9. Procedimiento de activación para la activación de un elemento piezoeléctrico (102) para llevar a cabo la inyección de combustible en una cámara de combustión de un motor de combustión interna, con las etapas siguientes:

   - la provisión de un potencial de masa (120) del motor de combustión interna y de un potencial de funcionamiento 5 predeterminado;

   - la fijación de un primer electrodo (112) del elemento piezoeléctrico (102) a un potencial medio predeterminado entre el potencial de masa y el potencial de funcionamiento;

   - la aplicación del potencial de funcionamiento sobre un segundo electrodo (113) del elemento piezoeléctricos (102);

   - la desconexión del segundo electrodo (113) del potencial de funcionamiento; y 10

   - la aplicación del potencial de masa (120) sobre el segundo electrodo.

   Siguen dos hojas de dibujos.