JP3090959B2 - 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
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Info
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Description
【発明の詳細な説明】 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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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（Umschwingsspule）に向かって
電流を通すダイオードＤが配置されている。
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（Umschwingsspule）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。
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。
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USNT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X1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。
の出発電圧USNT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X1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。
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UC1+C2＝２＊USNT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。
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UC1+C2＝２＊USNT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。
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C1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＜USNT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。
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C1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＜USNT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）。
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USNT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。
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USNT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 (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｈ０２Ｎ 2/00 Ｈ０１Ｌ 41/08 Ｋ (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 (56)参考文献 特開 平１−69756（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−264413（ＪＰ，Ａ) 特公 昭63−37584（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F02M 39/00 - 71/04 F02D 41/20 325 F02D 41/20 375 H02N 2/00 H01L 41/09
Claims (4)
- 【請求項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（GN
D）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（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と、 前記第１の放電スイッチ（X2）と前記充電スイッチ（X
1）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（X
4）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MOSF
ET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MOSF
ET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。 - 【請求項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。 - 【請求項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。 - 【請求項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,C
2）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。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19632871.3 | 1996-08-14 | ||
| DE19632871A DE19632871C2 (de) | 1996-08-14 | 1996-08-14 | Vorrichtung und Verfahren zum Ansteuern wenigstens eines kapazitiven Stellgliedes |
| PCT/DE1997/001547 WO1998007198A1 (de) | 1996-08-14 | 1997-07-22 | Vorrichtung und verfahren zum ansteuern wenigstens eines kapazitiven stellgliedes |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000501473A JP2000501473A (ja) | 2000-02-08 |
| JP3090959B2 true JP3090959B2 (ja) | 2000-09-25 |
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ID=7802682
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10509278A Expired - Fee Related JP3090959B2 (ja) | 1996-08-14 | 1997-07-22 | 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 |
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|---|---|
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| EP (1) | EP0951741B1 (ja) |
| JP (1) | JP3090959B2 (ja) |
| KR (1) | KR100485407B1 (ja) |
| CN (1) | CN1156032C (ja) |
| AR (1) | AR008011A1 (ja) |
| BR (1) | BR9711164A (ja) |
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