CN1422361A - 用于控制至少一个电容式执行机构的方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种尤其是控制内燃机喷油阀的电容式执行机构以不同的充电时间进行充电。为缩短充电时间，将充电振荡回路转换到空载回路，为了延长充电时间，由空载回路回接到充电回路，其中可以在空载回路与充电回路之间多次往复换接。

Description

用于控制至少一个电容式执行机构的方法和装置

技术领域

本发明涉及一种用于控制至少一个尤其是内燃机喷油阀的电容式执行机构的方法。本发明还涉及用于执行这种方法的装置。

背景技术

对于通过由充电电容器和执行机构的电容与再充电线圈的电感构成振荡回路的谐振末级控制的电容式执行机构来说，构成振荡回路的功率部件以及其误差对执行机构的充放电时间具有很大影响，这在已知的喷油阀中导致了对喷油量的反作用。

从为了实现最少的喷油量的燃烧技术角度出发，人们力求尽可能短的充电时间，但是这将导致发出很大的噪音。因此，调整充电时间并主要在这样的工作区中使用短的充电时间，在这个工作区中由充电时间引起的噪音让人觉得讨厌，例如对于较高的发动机转速，噪音被其所覆盖。

在没有早期公开的DE19944734.9中建议，为了缩短充电时间将振荡回路换接到空载回路。

发明内容

本发明的目的是提出一种用于控制内燃机喷油阀电容式执行机构的方法，通过这种方法不仅能够缩短而且能够延长充电时间。本发明的目的还在于实现用于执行本方法的装置。

按照本发明，与本方法有关地通过权利要求1所述特征和与执行这个方法的装置有关地通过权利要求3所述特征来实现该目的。

按照本发明的方法是，为了实现更短的充电时间，在电容式执行机构充电过程中在初级谐振回路中流动的电流为了缩短充电时间换接到空载回路，由此彻底缩短充电过程。为了延长充电时间，在电流还在空载回路中流动期间，又接通初级充电回路。因此可以将充电时间划分成两段或多段，在每段中交替地接通初级振荡回路和空载回路。

此外按照本发明的装置具有优点，以简单的方法实现短路保护和人体保护。这一点的意义在于，因为控制电路的输出可能直接位于例如80V的较高过渡电压并与内燃机的电缆插头连接，对于插头不排除短路的可能。

附图说明

下面通过简图详细描述用于执行本发明方法的装置实施例。附图中：

图1为实施例的电路图，

图2为充放电电流曲线图。

具体实施方式

图1示出按照本发明装置的原理电路，该装置用于控制内燃机喷油阀的电容式执行机构P。该电路由一条两端接地GND(基准电位)的充电电源串联回路构成，在这里是由可由电源SNT充电的充电电容器C1、充电开关S1、第一二极管D1、再充电电容器C2、再充电线圈L和一个或多个相互并联的且由各执行机构P和选择开关S的串联回路组成。

向着充电开关S1的再充电电容器C2，通过与第二二极管D2串联的放电开关S2与大地GND连接。这个第二二极管D2向着大地GND方向通导电流。

两个开关S1和S2以及另一后面要提及的开关由一个未示出的控制电路ST控制。如果从充电开关、放电开关或选择开关来讲，则在下面最好理解为可控硅或MOSFET(金属化半导体场效应管)。

从第二二极管D2与放电开关S2之间的连接点起，一个由第三二极管D3和空载电容器C3组成的串联回路通向再充电电容器C2与再充电线圈L之间的连接点。对于空载电容器C3并联一个由第四和第五二极管D4，D5组成的串联回路，第四和第五二极管向着其连接点方向通导电流。在这个连接点与充电电容器C1之间设置另一放电开关S3，该开关与放电开关S2被控制成同步地导通和不导通。

充电电容器C1的电容大于再充电电容器C2和空载电容器C3的电容，其中C2和C3的电容大约相等，即，C2可能小于、等于或大于C3：

C1＞＞C2，C3；C2≈C3。

电容器C1和C2用于测量平均充电时间，该充电时间位于可达到的最短与最长充电时间之间。

作为这个电路的初始条件充电电容器和再充电电容器C1和C2是完全充电的，而空载电容器C3是放电的。整个回路是不导通的。

图2示出在充电过程和放电过程期间流过执行机构电流I_P的曲线图。

执行机构P的充电通过充电开关S1和从属于执行机构的选择开关S4在时刻t0(见图2)的导通控制而实现。在此，位于串联的电容器C1和C2的充电通过半正弦振荡(图2中的虚线曲线)的电流I_P由这两个电容器通过再充电线圈L振荡到执行机构P。在这个时间即充电时间里，执行机构电压升高到一定值并使执行机构打开喷油阀。

当电流I_P在时刻t5变成零，则充电开关S1又不导通，而执行机构电压一直保留到放电过程开始。充电时间为t5-t0。空载电容器C3继续放电。

为了实现较短直到最短的充电时间，将充电开关S1提前在时刻t1控制为不导通。由此使目前在再充电电容器C2中含有的充电恒定而通过再充电线圈L继续流动电流I_P的电流回路通过执行机构P、选择开关S4、放电开关S2的反向二极管、第三二极管D3和空载电容器C3返回到再充电线圈L，由此电流(点示曲线)迅速下降并在时刻t3变成零。通过首先未充电的空载电容器C3，在空载电容器中中间存储在再充电线圈L中存储的而不在执行机构P中存储的能量的一部分，产生一个具有另一较小时间常数的振荡回路，通过另一电容器C3的电容可以影响该时间常数。由此使执行机构的充电时间t3-t0更迅速地结束。

当充电时间转换到空载电容器C3时，该时间接近时间t5-t0，可能导致再充电电容器C2的极性变换。通过二极管D2和D3电容器C3同样被充电。因此当执行机构P放电时在电容器C2与C3之间没有补偿电流流动。

如果与此相反要延长充电时间，则在空载运行期间、例如时刻t2，充电开关S1又被控制导通。电流I_P又从充电电容器C1通过再充电电容器C2和再充电线圈L流到执行机构。当这个电流在时刻t6变成零时，则由此结束充电过程。

通过多次将充电回路换接到空载回路并再返回可以使充电时间延长，即在一个直到最长充电时间的较大范围里变化。对于用于柴油发动机的喷油阀多于两次的换接是没有意义的，但是对于其它应用是容易实现的。

当执行机构P在时刻t7开始放电时放电开关S2和与其同步的另一放电开关S3被控制导通。由此使执行机构P首先通过再充电线圈L在再充电电容器C2上放电，一直到再充电电容器C2上和空载电容器C3上的电压和达到充电电容器C1上的电压，然后空载电容器C3继续在更大的充电电容器C1上放电，一直到不再有放电电流I_P流动。由此稍微延长放电时间并在时刻t8结束。

在放电过程结束之后又满足对于下一次执行机构调整的初始条件：再充电电容器C2上的电压等于充电电容器C1上的电压，而另一电容器C3被放电。

为了保护人体对于上述电路中在串联电容器(由C1与C2和C3的并联电路组成的串联电路)中最大可存储能量值由下式来确定：

C_MAX＜1/{1/C1+1/(C2+C3)}

E_MAX＝0.5*V²*C_MAX；例如E_MAX＝0.5*160²V*10μF＝128mJ。

短路也同样通过这个可供使用的能量限定。

Claims (4)

1.借助一个包括执行机构(P)的充电振荡回路来控制尤其是内燃机喷油阀的电容式执行机构(P)的方法，其特征在于，

—针对一预定的平均充电时间(t5-t0)，测量充电电源的电容(C1+C2)，

—为实现比平均充电时间(t5-t0)更短的充电时间(t3-t0)，电流在一定时刻(t1)从充电振荡回路转换到空载回路，

—为实现比平均充电时间(t5-t0)更长的充电时间(t6-t0)，电流在一定时刻(t2)从空载回路转换到充电振荡回路。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，从规定时刻(t2)起，多次在空载回路与充电振荡回路之间往复转换。

3.用于执行如权利要求1所述方法的装置，它具有一个由充电电源组成的串联回路，该串联回路由可由电源(SNT)充电的充电电容器(C1)和再充电电容器(C2)、充电开关(S1)、第一二极管(D1)、再充电线圈(L)和执行机构(P)组成并具有放电开关(S2)，该开关将第一二极管(D1)与再充电电容器(C2)的连接点通过第二电容器(C2)与大地(GND)连接，其特征在于，

—从第二二极管(D2)与放电开关(S2)之间的连接点起，一由第三二极管(D3)和空载电容器(C3)组成的串联回路通向再充电电容器(C2)与再充电线圈(L)之间的连接点，

—放电开关(S2)通过一个向着第二二极管(D2)方向导通电流的二极管桥接，

—与空载电容器(C3)并联一个由第四、第五二极管(D4，D5)组成的串联回路，第四、第五二极管向着其连接点方向导通电流，

—在第四、第五二极管(D4，D5)的连接点与充电电容器(C1)之间，设置另一放电开关(S3)，该开关与放电开关(S2)被控制成同步地导通和不导通。

4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，充电电容器(C1)的电容被选择成大于再充电电容器(C2)的电容和空载电容器(C3)的电容，再充电电容器(C2)的电容在数值方面等于空载电容器(C3)的电容。