JP2000501473A - 少なくとも１つの容量的な調整操作部材の制御装置および方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 少なくとも１つの容量的な調整操作部材を制御するための装置は２つのコンデンサＣ１およびＣ２を含んでいる。２つの並列接続されたコンデンサＣ１，Ｃ２は電圧源ＳＮＴの出発電圧Ｕ_SNTに充電される。調整操作部材は、直列接続された、電圧Ｕ_C1+C2＝２＊Ｕ_SNTを有するコンデンサによって充電されかつその後再び並列接続されたコンデンサに放電され、これらコンデンサは引き続いて電圧源ＳＮＴの出発電圧Ｕ_SNTに再充電される、等々。

Description

【発明の詳細な説明】 少なくとも１つの容量的な調整操作部材の制御装置および方法 本発明は、請求項１の上位概念に記載の、例えば内燃機関の圧電作動される燃 料噴射弁の少なくとも１つの容量的な調整操作部材（Ｐ１ないしＰｎ）を制御回 路（ＳＴ）を用いて制御するための装置に関する。本発明は、この装置を作動す るための方法にも関する。 ヨーロッパ特許出願公報第０４６４４４３号公報から、コンデンサから充電コ イルを介して充電される圧電式調整操作部材が公知である。供給されたエネルギ ーの一部は、圧電式調整操作部材の放電の際に放電コイルを介してコンデンサに 戻し供給され、一方別の部分は同様に放電コイルを介して、短絡によって無効に される。放電の際、圧電式調整操作部材には負の電圧が生じる。 ドイツ連邦共和国特許第３６２１５４１号明細書から燃料噴射弁の圧電式調整 操作部材に対するドライバ回路が公知であり、ここでは調整操作部材は、電圧源 に接続されている、２つのコンデンサの直列回路と１つの充電コイルを介して充 電されかつ１つの放電コイルを介して２つのコンデンサの一方に放電される。択 一的な構成において、調整操作部材は電圧源に接続さ れている１つのコンデンサおよび１つの充電コイルを介して充電される。放電の 際、圧電式調整操作部材に蓄積されたエネルギーは放電コイルを介して無効にさ れる。 本発明の課題は、調整操作部材が再び完全に放電されかつ該調整操作部材にお ける負の電圧が回避されるようにした、できるだけ損失少なく動作しかつ簡単に 構成された装置および少なくとも１つの容量的な調整操作部材の制御方法を提供 することである。 この課題は本発明によれば、請求項１の特徴部分に記載の構成によって解決さ れる。本発明の有利な形態はその他の請求項に記載されている。 殊に有利にも、電圧源は充電電圧の１／２に対してだけ設計されていればよく 、かつ調整操作部材の容量のばらつきが大きい場合にも、完全な放電が行われる 。というのは、各調整操作部材は並列接続されているコンデンサＣ１およびＣ２ に放電されるからである。これらコンデンサの容量は、調整操作部材の容量のほ ぼ４倍の大きさに選択することができる。各調整操作部材の充電および放電は、 電流の完全なサイン半波振動によって行われる。これにより、調整操作部材はそ の作動電圧に達し、これによりその最終ストロークを「緩慢な」速度で（コサイ ン振動の最大値において）実現する。周波数スペクトルにおいて、圧電作動され る燃料噴射弁の作動の際に、最大で３００Ｈｚの基本 周波数以下の周波数しか存在せず、これによりＥＭＣ問題は殆ど生じない。更に 、転流リアクトルは回路のために設けられているケーシングから調整操作部材の 近傍に移動させることができる。というのは、コイルと調整操作部材との間にス イッチが配置されていないからである。 次に本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明する。その際： 第１図は、実施例の回路を示し、 第２図は、その動作に関連したフローチャートを示す。 第１図には、詳しく図示されていないマイクロプロセッサ制御される機関制御 装置の部分である制御回路を用いて、内燃機関の詳しく図示されていない燃料噴 射弁を制御するための本発明の実施例の回路が図示されている。電圧源ＳＮＴの プラス極＋ＳＴＮとマイナス極ＧＮＤとの間に、再充電スイッチＸ３と、第１の 放電スイッチＸ２と、充電スイッチＸ１と、第２の放電スイッチＸ４とから成る 直列回路が配置されている。スイッチＸ１ないしＸ４は、マイナス極ＧＮＤの方 向に電流を流すようになっている。 スイッチＸ１ないしＸ４についてだが、これらは電子的な、１方向においての み電流を流す、少なくとも１つの半導体エレメントから成るスイッチ、有利には 制御回路によって導通制御されるサイリスタスイッチ である。 第１の放電スイッチＸ２と充電スイッチＸ１とから成る直列回路に並列に、第 １のコンデンサＣ１が配置されており、かつ充電スイッチＸ１と第２の放電スイ ッチＸ４とから成る直列回路に並列に、第２のコンデンサＣ２が配置されている 。 再充電スイッチＸ３と第１の放電スイッチＸ２との接続点から、転流リアクト ルＬと、第１の調整操作部材Ｐ１と、第１の制御されるパワーＭＯＳＦＥＴスイ ッチＴ１とから成る直列回路がアース接続端子ＧＮＤに導かれている。 それぞれ別の調整操作部材に対して、第１の調整操作部材Ｐ１と第１のパワー ＭＯＳＦＥＴスイッチＴ１との直列回路に並列に接続されている、この調整操作 部材Ｐ２ないしＰｎと別のパワーＭＯＳＦＥＴスイッチＴ２ないしＴｎとから成 る直列回路が設けられている。調整操作部材とパワーＭＯＳＦＥＴとから成るす べての直列回路に並列に、アース接続端子ＧＮＤから転流リアクトルＬ（Umschw ingsspule）に向かって電流を通すダイオードＤが配置されている。 パワーＭＯＳＦＥＴスイッチは通例、逆ダイオードを含んでいる。その機能は 、以下に詳しく説明するように、本発明の装置の作動の際に利用される。スイッ チＸ１ないしＸ４およびＴ１ないしＴｎは、機関制御装置の制御信号ｓｔに依存 して、制御回路ＳＴによっ て制御される。 次に、既述の装置を作動するための方法を第２図に基づいて詳細に説明する。 第２図のステップを示すブロックは以下の説明ではローマ数字によってのみ表す 。 ２つのコンデンサＣ１およびＣ２のそれぞれが電圧源ＳＮＴの出発電圧Ｕ_SNT に充電されており、転流リアクトルＬは無電流状態であり、すべてのスイッチＸ １ないしＸ４およびＴ１ないしＴｎは非道通状態（高抵抗）でありかつすべての 調整操作部材Ｐ１ないしＰｎは放電されている（Ｉ）状態から出発して、所属の 噴射弁を介して燃料をシリンダに噴射するために、調整操作部材Ｐ１が操作され るとする。 ます、制御回路が相応の調整操作部材を、制御回路がそれに配属されているパ ワーＭＯＳＦＥＴスイッチＴ１を少なくとも、充電過程の持続時間の間導通制御 することによって選択する（II）。しかしＴ１はクランク軸角度ＫＷ＝７２０° ＫＷ／Ｚ（Ｚ＝シリンダの数）を介して導通状態（低抵抗）を維持することがで き、それは例えば２シリンダ機関の場合１８０°ＫＷでありかつ６シリンダ機関 の場合１２０°ＫＷである。 制御信号ｓｔの開始によって前以て決められる噴射開始の際（III）、制御回 路ＳＴによって充電スイッチＸ１が点弧され（IV）、これにより２つのコンデン サＣ１およびＣ２が直列に接続される。これにより、Ｃ１＋Ｃ２に生じている電 圧Ｕ_C1+C2＝２＊Ｕ_SNTは完全なサイン半波振動の期間転流リアクトルＬを介して 調整操作部材Ｐ１に放電されかつこの調整操作部材が図示されていない噴射弁を 開放する。 転流後、充電スイッチＸ１は消弧し（Ｖ）、調整操作部材Ｐ１は充電状態に留 まる。コンデンサＣ１およびＣ２では、容量に依存した残留電圧が維持される。 制御信号ｓｔの終了時（VI）に調整操作部材を放電するために、２つの放電ス イッチＸ２およびＸ４が点弧される（VII）。これにより、２つのコンデンサＣ １およびＣ２に対して、調整操作部材Ｐ１が放電される並列回路が生じる。放電 電流回路は、パワーＭＯＳＦＥＴスイッチＴ１の逆ダイオードを介して閉じられ る。調整操作部材Ｐ１に蓄積されていたエネルギーは転流リアクトルＬを介して ２つの並列接続されているコンデンサＣ１およびＣ２に戻され、これらコンデン サは生じている不足のために電圧Ｕ＜Ｕ_SNTに充電され、かつ次のサイクルのた めに利用することができる。調整操作部材の放電の際のＣ１およびＣ２の並列回 路によって（容量の増大）、調整操作部材は残っていた残留電圧にも拘わらず（ 例えば＋１０Ｖ）確実に放電される。 調整操作部材が並列接続されているダイオードＤのしきい値電圧に放電される や否や、まだ流れている電 流はこのダイオードを介して引き続き流れて、調整操作部材が負の電圧に充電さ れるのが妨げられる。引き続いて、２つの放電スイッチＸ２およびＸ４が消弧さ れる（VIII）。 次の調整操作部材の充電サイクルに対して、まず生じている不足分が補償され なければならない。このために２つの放電スイッチＸ２およびＸ４が再びかつ付 加的に再充電スイッチＸ３が点弧され、これにより今や再び相互に並列接続され ているコンデンサＣ１およびＣ２は電圧源ＳＮＴの出発電圧Ｕ_SNTに充電される 。引き続いてスイッチＸ２，Ｘ３およびＸ４は消弧されかつ次の調整操作部材を 選択することができかつこの調整操作部材に対する方法が最初から繰り返される 。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ハルトムート ゲルケン ドイツ連邦共和国 Ｄ―93152 ニッテン ドルフ ヨーゼフ―ゲラー―シュトラーセ １ (72)発明者 マーティン ヘッカー ドイツ連邦共和国 Ｄ―93336 ライマー シュタット レーマーシュトラーセ ３ (72)発明者 リヒャルト ピルクル ドイツ連邦共和国 Ｄ―93053 レーゲン スブルク ブルンフーバーシュトラーセ 27

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．例えば内燃機関の圧電作動される燃料噴射弁の少なくとも１つの容量的な調 整操作部材（Ｐ１ないしＰｎ）を制御回路（ＳＴ）を用いて制御するための装置 において、 電圧源（ＳＮＴ）のプラス極（＋ＳＮＴ）とマイナス極（ＧＮＤ）との間に配 置されていて、マイナス極（ＧＮＤ）の方向に電流を通す、再充電スイッチ（Ｘ ３）と、第１の放電スイッチ（Ｘ２）と、充電スイッチ（Ｘ１）と、第２の放電 スイッチ（Ｘ４）とから成る直列回路と、 前記第１の放電スイッチ（Ｘ２）と前記充電スイッチ（Ｘ１）とから成る直列 回路に並列に配置されている第１のコンデンサ（Ｃ１）と、 前記充電スイッチ（Ｘ１）と前記第２の放電スイッチ（Ｘ４）とから成る直列 回路に並列に配置されている第２のコンデンサ（Ｃ２）と、 前記再充電スイッチ（Ｘ３）と前記第１の放電スイッチ（Ｘ２）との接続点と 前記アース接続端子（ＧＮＤ）との間に位置している、転流リアクトル（Ｌ）と 第１の調整操作部材（Ｐ１）と第１の、制御されるパワーＭＯＳＦＥＴスイッチ （Ｔ１）とから成る直列回路と、 前記第１の調整操作部材（Ｐ１）と前記第１のパワ ーＭＯＳＦＥＴスイッチ（Ｔ１）とから成る直列回路に並列に接続されている、 それぞれ別の調整操作部材に対して設けられている、該調整操作部材（Ｐ２ない しＰｎ）と別のパワーＭＯＳＦＥＴスイッチ（Ｔ２ないしＴｎ）とから成る直列 回路と、 前記調整操作部材と前記パワーＭＯＳＦＥＴスイッチとから成る直列回路に並 列に配置されている、前記アース接続端子（ＧＮＤ）から前記転流リアクトル（ Ｌ）の方向に電流を流すダイオード（Ｄ）と を備えていることを特徴とする装置。 ２．前記制御回路（ＳＴ）は、マイクロプロセッサ制御される機関制御装置の部 分である 請求項１記載の装置。 ３．前記充電スイッチ（Ｘ１）、放電スイッチ（Ｘ２，Ｘ４）および再充電スイ ッチ（Ｘ３）は、制御される、電子的な、少なくとも１つの半導体エレメントを 有する１方向においてのみ電流を通すスイッチである 請求項１記載の装置。 ４．請求項１に記載の装置を作動するための方法において、 並列接続されている２つのコンデンサ（Ｃ１，Ｃ２）を電圧源（ＳＮＴ）の出 発電圧（Ｕｓ）に充電し、 その都度制御すべき調整操作部材（Ｐ１ないしＰｎ ）を転流リアクトル（Ｌ）を介して前記直列に接続された、充電されたコンデン サ（Ｃ１，Ｃ２）から充電し、 その都度制御される調整操作部材（Ｐ１ないしＰｎ）を前記転流リアクトル（ Ｌ）を介して前記２つの並列接続されたコンデンサ（Ｃ１，Ｃ２）に放電し、か つ 引き続いて、２つの並列接続されたコンデンサ（Ｃ１，Ｃ２）を前記電圧源（ ＳＮＴ）の出発電圧（Ｕｓ）に再充電する ことを特徴とする方法。