控制至少一個電容調節器的方法和裝置的製作方法

2023-11-06 13:15:27 3

專利名稱：控制至少一個電容調節器的方法和裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及控制至少一個電容調節器的方法和裝置，尤其是涉及控制內燃機的至少一個壓電晶體運行的噴油閥的方法和裝置。
壓電調節器由多層壓電陶瓷層組成，並且組成所謂的「疊堆」(stack)，在施加電壓時其尺寸，尤其是其長度s改變一行程ds，或者在機械壓力或拉力作用下產生一電壓。
從DE 41 22 984 A1獲悉壓電元件用的控制裝置，其中壓電元件的控制經具有預定充放電時間的有關的電子開關實現。
在較早的德國專利通報19632872.1中已經提出一種控制電容調節器的方法，按照該方法調節器由預定的充電電壓充電，一直充到在控制過程期間在調節器上測量的電壓達到預定值為止。
本發明的任務是提出在控制至少一個電容調節器時一種電壓調節的方法，即使在控制時充電過程的中斷是不可能的。本發明的任務也是建立實現該方法的裝置。
根據本發明，本任務通過權利要求1的特徵解決。
本發明的一實施例參照附圖詳細說明如下

圖1給出調節器電壓Up對充電電壓Uc圖。
圖2給出控制多個調節器的裝置的電路圖。
圖3給出與圖2電路的工作方式有關的流程圖。
本發明從通常涉及溫度制約的變化考慮出發，這種變化與內燃機情況下相繼的調節器運行的時間間隔比較具有極大的時間常數，或者本發明從涉及不變化的樣品偏差的考慮出發。因此，在調控周期(控制過程)本身不必要實現充電的控制或調整，而是確定控制過程的偏差，並隨後在緊跟其後的控制過程校正它，這就足夠了。
圖1給出有關充電電壓Uc和調節器的電壓Up之間關係的圖，其中用虛線畫入預定的調節器的額定值Upso11。依靠該圖和圖2描繪的對多個電容調節器的控制裝置電路圖，詳細說明本發明的方法如下。
藉助作為未另外示出的微處理器控制的馬達控制裝置的一部分的控制電路ST，經壓電調節器P1到Pn實現對未另外示出的n個內燃機噴油閥的控制。
在圖2，可被看作開關電源SNT輸出電容器並被充電到其輸出電壓Uc1的充電電容器C1連接在可控電源SNT的，優先是開關電源的正極Uc1和負極GND之間。由與正極Uc1相連、從正極開始流過電流的充電開關X1和與負極GND相連、到達負極流過電流的放電開關X2組成的串聯電路安排與充電電容器C1並聯。
如果討論從開關X1和X2出發，則涉及電子的、僅在一個方向導通的、由至少一隻半導體元件構成的開關，主要是由控制電路來控制導通的可控矽開關。
由再充電電容器C2，振蕩線圈L，第1調節器P1和第1控制功率-MOSFET開關T1組成的串聯電路處在充電開關X1和放電開關X2與接地端GND連接點之間。
對每一其它的調節器而言，由調節器P2到P5和另一功率-MOSFET-開關T2到Tn組成的串聯電路對由第1調節器P1和第1功率-MOSFET-開關T1組成的串聯電路並聯。
對由調節器和功率-MOSFET-開關組成的串聯電路並聯安排了從接地端GND開始到振蕩線圈L流過電流的二極體D。功率-MOSFET-開關通常包含倒置二極體，其功能正如以下將詳細說明那樣，在本發明的裝置運行時充分利用。
與馬達控制裝置的控制信號st、調節器電壓Up和在調節器放電後在再充電電容器C2上的電壓Uc2有關，開關X1、X2和T1到Tn按照歸入本發明方法的程序受控制電路ST控制。
本發明有關相繼控制多個電容調節器的方法，依靠圖3示出的流程圖，並以圖2給出的有關調節器P1的電路為基礎詳細說明如下。歸入各過程狀態的各小方框用羅馬數字表示。
在車輛開始運轉的第1控制過程，充電電壓Uc(＝Uc1+Uc2)作為初始值A預先給出(狀態O)。該充電電壓Uc值可以是馬達溫度的函數Uc＝f(T)，因為調節器的電容量在馬達溫度範圍內可以改變2倍。
在第1控制過程，再充電電容器C2放電，Uc2＝OV(狀態I)。因此，可控制的電壓源SNT的輸出電壓調整到電壓Uc1＝Uc(初始值A)(狀態II)。
在振蕩線圈L沒有電流的狀態III，所有開關X1，X2和T1到Tn不導通(高歐姆)，並且所有調節器P1到Pn已被放電，調節器P1應當開動，以便經分配的噴油閥把燃油噴射入汽缸1內。如果控制電路首先選擇相應的調節器-在這裡為P1-(狀態IV)，其方式為控制電路進行控制使分配給它的功率-MOSFET-開關T1導通。T1能夠通過曲軸角KW＝720°KW/Z(Z＝汽缸數)保持導通(低歐姆)，例如，在四汽缸馬達情況下，曲軸角為180°KW，在六汽缸馬達情況下，曲軸角為120°KW。
在通過控制信號st＝1開始來規定的噴射開始時(狀態V)，由控制電路ST觸發放電開關X1(狀態VI)。因此，加在由C1+C2構成的串聯電路上的充電電壓Uc經振蕩線圈L在完整的正弦半波振蕩期間放電到調節器P1，並且打開未圖示的噴油閥。電壓源-開關電源SNT-保持與充電電容器C1相連，所以它也把能量饋送到振蕩電路內。
在轉變方向之後，充電開關X1自己熄滅(狀態VII)，調節器P1充電到調節器電壓Upist。在圖1給出充電電壓Uc和調節器電壓Upist的交點S。
在調節器P1充電過程終止後調整的調節器電壓Up的實際值Upist被傳遞給控制電路ST，控制電路把它與規定的、圖1內用虛線表示的額定值Upso11進行比較(狀態VIII和IX)。
如果實際值Upist大於額定值Upso11(狀態VIII)，則對調節器P1的下一次的控制過程規定充電電壓Uc的一個新值Ucneu＝Ucalt-DU(狀態XI)。隨即，在下一次控制過程調整一較低的調節器電壓Upist。如果實際值Upist又低於額定值Upso11(狀態IX)，則對於下一次的控制過程規定一個較大的新充電電壓值Uc∶Ucneu＝Ucalt+DU(狀態XII)。如果值Upist等於額定值Upso11(狀態X)，則在調節器P1的下一次控制過程，充電電壓Uc不變。正如以上所述、在圖1用箭頭表示，對額定值的近似過程通過規定的節距增量式地實現，或者按照任一種近似方法實現。
為了在控制信號st終止調節器P1放電(狀態XIII)，放電開關X2被觸發(狀態XIV)。放電迴路經功率-MOSFET-開關T1的倒置二極體閉合。在調節器內儲存的能量經振蕩線圈L振蕩回到再充電電容器C2，存儲在電容器內的能量可為下一控制過程所利用。
一旦調節器放電到與「有源」通道並聯的二極體D的閾值電壓，則還在流動的電流經該二極體繼續流過，因此防止調節器充電到負電壓。最終放電開關X2自己熄滅(狀態XV)。
為了調節器P1下一次的控制過程，充電電容器C1必須充電到電壓Uc1＝Uc-Uc2，為此測量Uc2(狀態I)。因此可以求出Uc1＝Uc-Uc2(狀態II)。為了調節器P1下一次的控制過程，開關電源SNT調整到該值，並因此充電電容器C1充電到Uc1。應用在該控制過程求得的值實現下一次的控制過程(從狀態III起)。對於其它的調節器P2到Pn的控制過程按照上述對調節器P1的方法進行。
權利要求
1.控制至少一個電容調節器(P)的方法，尤其是控制內燃機的一個壓電晶體運行的噴油閥的方法，-其中，在控制過程開始，調節器(P1到Pn)經振蕩線圈(L)由充電電容器(C1)和再充電電容器(C2)構成的串聯電路以可規定的充電電壓(Uc＝Uc1+Uc2)充電，並且在控制過程終止，向再充電電容器(C2)重新放電，-其中，由調節器(P)上的充電電壓(Uc)可達到的調節器電壓(Upist)與規定的額定電壓(Upso11)進行比較，-其中，為下一次控制過程的充電電壓(Ucneu)依據差值(Upso11-Upist)，由額定值(Upso11)和實際值(Upist)決定，和-其中，為下一次控制過程的充電電容器(C1)充電到按照在該規定的充電電壓(Ucneu)和再充電電容器(C2)上瞬時所處的電壓(Uc2)之差值(Ucneu-Uc2)的電壓(Uc1＝Ucneu-Uc2)。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵為在每一調節器(P1到Pn)的第一控制過程運行開始時對充電電壓(Ucneu)規定一值。
3.根據權利要求2所述方法，其特徵為對充電電壓(Uc)規定的值(Ucneu)與馬達溫度(T)有關。
4.為實現上述權利要求之一的方法應用的裝置，其特徵為在由控制電路(ST)可控制的電壓源(SNT)的正極(Uc1)和負極(GND)之間安置一充電電容器(C1)，由與正極(Uc1)相連、離開正極流過電流的充電開關(X1)和與負極(GND)相連、到達負極流過電流的放電開關(X2)構成的串聯電路安排與充電電容器(C1)並聯，在充電開關(X1)和放電開關(X2)和接地端(GND)的連接點之間安排了由與充電開關(X1)連接的再充電電容器(C2)，振蕩線圈(L)，第一調節器(P1)和第1控制功率-MOSFET-開關(T1)構成的串聯電路，對於任一其它的調節器，由該調節器(P2到Pn)和另一功率-MOSFET-開關(T2到Tn)構成的串聯電路對由第1調節器(P1)和第1功率-MOSFET-開關(T1)構成的串聯電路並聯連接，從接地端(GND)到達振蕩線圈(L)流過電流的二極體(D)安排了對第1調節器(P1)和功率-MOSFET-開關(T1)構成的串聯電路並聯。
5.根據權利要求4所述的裝置，其特徵為可由控制電路(ST)控制的電壓源(SNT)是一開關電源。
6.根據權利要求4所述的裝置，其特徵為控制電路(ST)是微處理器控制的馬達控制裝置的一部分，為了控制調節器，作為輸入量對控制電路(ST)引入控制信號(st)和處於各被控制的調節器(P1到Pn)的調節器電壓(Upist)和處於再充電電容器(C2)的電壓(Uc2)，並且按照圖3的流程控制充電開關(X1)，放電開關(X2)以及功率-MOSFET-開關(T1到Tn)。
7.根據權利要求4所述的裝置，其特徵為充電開關(X1)和放電開關(X2)是電子控制的，只是在一個方向流過電流的半導體開關。
全文摘要
在控制過程,與兩隻電容器(C1,C2)串聯的電容調節器用充電電壓(Uc=Uc1+Uc2)充電。在隨後的控制過程中按照規定的額定值(Upsoll)調整加到調節器上的電壓(Upist)。對其它調節器重複相同的過程。
文檔編號H02N2/06GK1241300SQ97180824
公開日2000年1月12日 申請日期1997年12月12日 優先權日1996年12月18日
發明者C·霍夫曼, H·弗羅伊登伯格, H·格肯, M·黑克爾, R·皮克爾 申請人:西門子公司