MXPA99001494A - Dispositivo y procedimiento para controlar un elemento de ajuste capacitivo - Google Patents

Abstract

Dispositivo y procedimiento papa controlar cuando menos un miembro de ajuste capacitivo (P), en particular una válvula de inyección de combustible operada piezoeléctricamente, de un motor de combustión interna, mediante un circuito de control (ST) controlado por microprocesador, con un condensador de carga (C) que se puede recargar por una fuente de energía (V) a partir del cual, a través de los interruptores (X1 a X4) controlados por el circuito de control (ST), se carga el cuando menos en miembro de ajuste, y en el cual se vuelve a descargar el mismo.

Description

DISPOSITIVO Y PROCEDIMIENTO PARA CONTROLAR UN ELEMENTO DE AJUSTE CAPACITIVO CAMPO DE LA INVENCIÓN La invención se refiere a un dispositivo para controlar cuando menos un miembro de ajuste capacitivo, en particular una válvula de inyección de combustible operada piezoeléctricamente de un motor de combustión interna de conformidad con las características de la reivindicación 1 ó 2. La invención también se refiere a un procedimiento para la operación de dicho dispositivo.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Por la Patente Europea EP 0 464 443 Al se conoce un piezo-miembro de ajuste, el cual se carga partiendo de un condensador, a través de una bobina de carga. Una parte de la energía aplicada se realimenta al condensador a través de una bobina de descarga, al descargar el piezo-miembro de ajuste, mientras que la otra parte se transforma en calor también a través de la bobina de descarga. Al descargar, en el piezo-miembro de ajuste se encuentra una tensión negativa. Por la Patente Alemana DE 36 21 541 C2, se conoce un circuito de excitación para un piezo-miembro de ajuste de una válvula de inyección de combustible, el cual se carga a través de un circuito en serie de dos condensadores y una bobina de carga en una fuente de tensión y se descarga a través de una bobina de descarga en uno de los dos condensadores. En una realización alternativa, el miembro de ajuste se carga a través de un condensador y una bobina de carga en una fuente de tensión; al descargar, la energía almacenada en el piezo-miembro de ajuste se elimina a través de una bobina de descarga.

OBJETIVOS Y VENTAJAS DE LA INVENCIÓN La invención se basa en el objetivo de proporcionar un dispositivo que trabaje con las menores pérdidas posibles y de constitución sencilla, para controlar cuando menos un miembro de ajuste capacitivo, en el cual también se puedan predeterminar valores teóricos diferentes para la tensión que aparece en el miembro de ajuste y en el que se eviten las tensiones negativas en el mismo . Este objetivo se logra de conformidad con la invención mediante las características de la reivindicación 1 ó 2. En las sub-reivindicaciones se indican modalidades ventajosas de la invención.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS A continuación se ilustran detalladamente ejemplos de realización de la invención, haciendo referencia al dibujo esquemático. Muestran: La Figura 1, el circuito de un primer ejemplo de realización. La Figura 2, un diagrama de flujo referente a la forma de operar del ejemplo de realización según la Figura 1. La Figura 3, el circuito de un segundo ejemplo de realización. Y la Figura 4, el circuito de un tercer ejemplo de realización.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN La Figura 1 muestra un circuito básico para controlar una sola válvula de inyección de combustible no mostrada, de un motor de combustión interna, a través de un miembro de ajuste piezoeléctrico P, mediante un circuito de control ST normalmente controlado por microprocesador. Entre el polo positivo +V y el polo negativo GND de una fuente de energía V, se encuentra un circuito en serie de un condensador de carga C y un interruptor de energía XI controlado, electrónico, el cual permite el paso de corriente únicamente en una dirección.

En la descripción a continuación, cuando se habla de interruptores XI a X4 , se trata de interruptores electrónicos que permiten el paso de corriente únicamente en una dirección, que constan de cuando menos un elemento semiconductor, de preferencia interruptores de tiristor, los cuales son controlados por el circuito de control ST . En el estado de conducción de corriente del interruptor de energía XI, el condensador de carga C es cargado por le fuente de energía V. Lo anterior puede efectuarse en principio mientras la tensión Uc en el condensador de carga sea menor que la tensión de la fuente de energía V. Paralelo al condensador de carga C se encuentra un circuito en serie de una bobina oscilatoria L conectada al interruptor de energía XI y un interruptor de alto de carga X3, cuya función sé explica más adelante. Paralelo al interruptor de alto de carga X3 está dispuesto un circuito de miembro de ajuste S, el cual presenta un circuito en serie de un circuito en paralelo de un interruptor de carga X2 que permite el paso de corriente partiendo de la dirección de la bobina oscilatoria L y un interruptor de descarga X4 que permite el- paso de corriente en dirección de la bobina oscilatoria, y de un circuito en paralelo del miembro de ajuste P con un diodo D, el cual permite el paso de corriente en dirección del interruptor de carga X2. Los interruptores XI a X4 son controlados por un circuito de control ST controlado mediante un microprocesador, dependiendo de señales de control externas st, por un valor teórico Us, en este ejemplo de realización predeterminado (también pueden ser varios, los cuales entran en acción sucesivamente, por ejemplo, para inyección previa y principal de combustible) , para la tensión que existe en el miembro de ajuste P y por el valor real Up de dicha tensión. En lugar de la tensión del miembro de ajuste, también se puede utilizar la posición del mismo. Con la ayuda del diagrama de flujo mostrado en la Figura 2, se describe un procedimiento para la operación del dispositivo en el ejemplo del circuito según la Figura 1, partiendo de un estado inicial (Estado I), en el cual el condensador de carga C está completamente cargado, todos los interruptores XI a X4 no conducen y la bobina oscilatoria L se encuentra sin corriente. Con el inicio de una señal de control externa st = 1 (Estado II) , se enciende el interruptor de carga X2 (cambia a conducción de corriente) . Así, comienza a descargarse el condensador de carga C, a través de la bobina oscilatoria L, hacia el miembro de ajuste (que actúa como condensador) y éste se carga (Estado III) , lo cual tiene como consecuencia una modificación de longitud del piezo-miembro de ajuste. Se incrementa la tensión Up que se encuentra en el miembro de ajuste, la cual se hace llegar al circuito de control ST (indicado con flechas en la Figura 1) . En cuanto la tensión Up alcanza el valor teórico Us (Estado IV) , concluye el proceso de carga, el interruptor de carga X2 cambia a no conductor, es decir, X2 = 0, y el interruptor de alto de carga X3 cambia a conductor (X3 = 1, Estado V) . El circuito oscilatorio L-C sigue oscilando hasta que la bobina oscilatoria L no presente corriente. El estado de carga del miembro de ajuste se mantiene mientras se mantenga la señal de control st. Cuando desaparece (st = 0, Estado VI), se debe descargar el miembro de ajuste. Para ello, el interruptor de alto de carga cambia a no conductor, X3 = 0, y el interruptor de descarga cambia a conductor, X4 = 1 (Estado VII) . El miembro de ajuste P se descarga entonces a través de la bobina oscilatoria L hacia el condensador de carga C. Cuando el miembro de ajuste se descargó hasta la tensión de umbral del diodo D, éste toma la corriente; el circuito de oscilación L-C sigue oscilando hasta que la bobina oscilatoria se encuentre sin corriente. El interruptor X4 cambia a no conductor. Sin pérdidas, en el condensador de carga C existiría la misma tensión Uc que en el estado inicial I. En realidad, sin embargo, debido a pérdidas, es un poco menor, de modo que en este ejemplo de realización, al terminar el proceso de descarga, cuando los interruptores X2 a X4 vuelven a ser no conductores, el interruptor de energía XI para recargar el condensador de carga C cambia a conductor (Estado VIII), antes de que inicie un nuevo ciclo de carga . En la Figura 3 se muestra un circuito que concuerda con el principio del circuito según la Figura 1, pero para controlar varios miembros de ajuste Pl a Pn. En este circuito, la fuente de energía V, el interruptor de energía XI, el condensador de carga C, la bobina oscilatoria y el interruptor de alto de carga X3 están conectados como en el circuito según la Figura 1 y actúan de la misma manera que se describe para ella. Sin embargo, el circuito de control ST ya no se muestra. Para el primer miembro de ajuste Pl, el circuito de miembro de ajuste SI, con el interruptor de carga X2.1 en lugar de X2, el diodo D y el interruptor de descarga X4, presenta la misma conexión que en la Figura 1, con la diferencia de que entre el miembro de ajuste Pl y el interruptor de descarga X4 se conecta un diodo D2.1 que permite el paso de corriente en dirección del interruptor de descarga, el cual no es necesario para el control de únicamente un miembro de ajuste según la Figura 1, y de que para cada miembro de ajuste adicional P2 a Pn, se prevé otro interruptor de carga X2.2 hasta X2.n y otro diodo D2.2 hasta D2.n en una conexión correspondiente. Los interruptores de carga X2.1 hasta X2.n controlados por el circuito de control, seleccionan el miembro de ajuste por cargar, mientras que los diodos D2.1 a D2. n evitan que, además del miembro de ajuste seleccionado, se carguen otros. La descarga de cada miembro de ajuste se lleva a cabo a través del diodo D2.1 a D2. n que le corresponde, cuando el interruptor de descarga común X4 cambia a conductor. Cuando el respectivo miembro de ajuste se descargó hasta la tensión de umbral del diodo D, éste toma la corriente; el circuito de oscilación L-C sigue oscilando hasta que la bobina oscilatoria L se encuentre sin corriente. La Figura 4 muestra otro circuito para controlar varios miembros de ajuste, el cual presenta una necesidad reducida de componentes con respecto al circuito según la Figura 3. El circuito de control ST tampoco se muestra aquí . En el circuito según la Figura 3, para encender cada interruptor de tiristor X2.1 a X2. n se necesita un transformador costos. Estos transformadores se pueden eliminar si en su lugar se utilizan simples interruptores de selección TI a Tn, por ejemplo, interruptores de poder MOSFET. Así, se reduce el circuito esencialmente a un circuito que concuerda con el circuito según la Figura 1, en el cual el miembro de ajuste P está sustituido por un circuito en serie de un miembro de ajuste Pl y el interruptor de selección TI asignado, estando el trayecto de conexión del circuito de selección TI conectado en paralelo a un diodo DI que permite el paso de corriente en dirección de descarga, el cual, si se utilizan interruptores MOSFET, ya se encuentra integrado en los mismos . Para cada miembro de ajuste adicional P2 a Pn, un circuito en serie de este tipo, con un miembro de ajuste P2 a Pn, un interruptor de selección T2 a Tn y un diodo D2 a Dn, está conectado en paralelo al circuito en serie Pl-Tl-Dl para el primer miembro de ajuste Pl . El funcionamiento de este circuito concuerda con aquél de los circuitos según las Figuras 1 y 3, en donde al cargar un miembro de ajuste, por ejemplo, Pl, el interruptor de selección asignado Ti, debe ser conductor cuando menos mientras el interruptor de carga X2 sea conductor. Al descargar el miembro de ajuste Pl, la corriente fluye del miembro de ajuste, a través del interruptor de descarga X4, la bobina oscilatoria L, el condensador de carga C y el diodo Di. Cuando el miembro de ajuste se descargó hasta la tensión de umbral del diodo D, éste toma la corriente y el circuito oscilatorio L-C sigue oscilando hasta que la bobina oscilatoria esté sin corriente . Los circuitos mostrados en las Figuras 1, 3 y 4, mediante sencillos cambios tanto de los interruptores de carga y descarga como de los interruptores de selección, se pueden realizar de tal manera, que los miembros de ajuste, según las disposiciones previas, estén conectados ya sea con el polo negativo GND (Lowside, véanse Figuras 1 y 3) o estén más cerca del polo positivo +V (Highside, véase Figura 4) .

Claims (5)

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN Habiendo descrito la invención que antecede, se considera como una novedad, y por lo tanto, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes: REIVINDICACIONES

1. Un dispositivo para controlar cuando menos un miembro de ajuste capacitivo, - con un condensador de carga conectado entre un polo positivo y un polo negativo de una fuente de energía, el cual se puede cargar por la fuente de energía a través de un interruptor de energía, - con un circuito en serie dispuesto paralelo al condensador de carga, compuesto por una bobina oscilatoria conectada al interruptor de energía, y un interruptor de alto de carga, y - con un circuito de miembro de ajuste dispuesto paralelamente al interruptor de alto de carga, que consta de - un interruptor de descarga conectado por un lado con le bobina oscilatoria, que conduce corriente hacia la misma, - para cada miembro de ajuste de un circuito en serie, un interruptor de carga conectado con la bobina oscilatoria, que conduce corriente partiendo de ella, y el miembro de ajuste mismo, y de un diodo dispuesto entre el miembro de ajuste y el otro lado del interruptor de descarga, conductor de corriente en dirección de descarga, y - de un diodo conectado en paralelo a uno de los miembros de ajuste, el cual permite el paso de corriente en dirección del interruptor de carga asignado al miembro de ajuste.

2. Un dispositivo para controlar cuando menos un miembro de ajuste capacitivo mediante un circuito de control, en particular una válvula de inyección de combustible operada piezoeléctricamente, de un motor de combustión interna, - con un condensador de carga conectado entre un polo positivo y un polo negativo de una fuente de energía, el cual se puede cargar por la fuente de energía a través de un interruptor de energía, - con un circuito en serie dispuesto paralelo al condensador de carga, compuesto por una bobina oscilatoria conectada al interruptor de energía, y un interruptor de alto de carga, - con un circuito de miembro de ajuste dispuesto paralelamente al interruptor de alto de carga, que contiene un circuito en serie de un circuito en paralelo de un interruptor de descarga que permite el paso de corriente hacia la bobina oscilatoria, y un interruptor de carga que permite el paso de corriente partiendo de la bobina oscilatoria, y un diodo, y - con un circuito en serie previsto para cada miembro de ajuste, dispuesto paralelo al diodo, conformado por el miembro de ajuste mismo y un interruptor de selección electrónico asignado a aquél, controlado por el circuito de control, cuyo trayecto de circuito está puenteado por un diodo que conduce corriente en dirección de la descarga.

3. Un dispositivo de conformidad con lo reclamado en una de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque los interruptores de energía, los interruptores de carga y los interruptores de descarga constan de interruptores controlados, electrónicos, que permiten el paso de corriente únicamente en una dirección, con cuando menos un elemento semiconductor.

4. Un dispositivo de conformidad con una de las reivindicaciones 1 6 2, caracterizado porque se puede predeterminar cuando menos un valor teórico para la posición del respectivo miembro de ajuste o para la tensión que existe en el mismo, del circuito de control, o bien, se puede almacenar en éste, y - porque el circuito de control emite las órdenes de control para los interruptores de carga, los interruptores de alto de carga, los interruptores de descarga y los interruptores de selección, dependiendo de señales de control externas, de la posición del respectivo miembro de ajuste o de la tensión que se encuentra en el mismo, y del valor teórico respectivamente predeterminado para la posición o la tensión del miembro de ajuste.

5. Un procedimiento para la operación del dispositivo de conformidad con lo reclamado en una de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque con el inicio de una señal de control, el miembro de ajuste por controlar es cargado a partir del condensador de carga cargado por la fuente de energía, a través de la bobina oscilatoria, hasta que la tensión que se encuentra en el miembro de ajuste alcance un valor teórico predeterminado, porque a continuación, este estado de carga se mantiene hasta el final de la señal de control, porque, con el final de la señal de control, el miembro de ajuste se descarga hacia el condensador de carga, y porque, a continuación del proceso de descarga, el condensador de carga vuelve a ser cargado por la fuente de energía.