JP2008526177A - 容量性負荷を駆動制御するための方法および装置 - Google Patents
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Abstract
Description
ピエゾアクチュエータのような容量性負荷、すなわちその充電と放電が電気的な負荷電流を用いて行われる容量性負荷の駆動制御においては、駆動制御エレクトロニクスへの要求が著しく高まっている。容量性操作部材の1つの実施形態として挙げられるのは、噴射弁の操作に利用される圧電式アクチュエータ(単にピエゾアクチュエータとも称する)である。そのような噴射弁は内燃機関において、燃料(ガソリン、軽油など)を燃焼室へ噴射するために用いられる。この場合、精確かつ再現可能な弁の開閉、並びに駆動制御エレクトロニクスに対しても、相当に高度な要求が課される。そのためこの場合、数100Vまでの範囲の電圧と短時間の10Aよりも大きい負荷電流を充電および放電のために供給しなければならない。駆動制御はたいてい、数ms以下で行われる。それと同時にこの充放電過程中は電流と電圧をできる限りコントロールして操作部材に供給しなければならない。
本発明によれば、内燃機関の噴射弁のための容量性負荷、特にピエゾアクチュエータの駆動制御のための方法において、前記容量性負荷の負荷電流を用いた充電のための充電過程と放電のための放電過程が含まれており、前記充電過程の期間中は最大設定値が第1のステップにおいては単調に上昇し、第2のステップにおいては実質的に一定に維持され、さらに第3のステップにおいては単調に降下しており、前記放電過程の期間中は最小設定値が第1のステップにおいては単調に降下し、第2のステップにおいては実質的に一定に維持され、さらに第3ステップにおいては単調に上昇しており、所望の充電規模の設定のために充電過程の第3のステップと後続の放電過程の第1のステップとの時間的な可変の重畳部分が存在する。
図1は駆動制御回路のブロック回路図であり、
図2は駆動制御回路の具体例を示した図であり、
図3は図2による回路の作動中のいくつかの信号の時間経過を表した図であり、
図4は、図2による回路の作動中に認められる充電過程の終りと後続の放電過程の始まりの時間的な重なり部分を概略的に表した図である。
図1にはピエゾアクチュエータPの駆動制御のための回路のブロック回路図が示されている。このピエゾアクチュエータはインダクタンスLを介して出力段Eに接続されている。出力段Eは、インダクタンスLを介してピエゾアクチュエータを充電ないしは放電する電流ILを供給する。出力段Eは慣用のスイッチングコンバータとして実装することができ、例えばバック・ブーストコンバータ、フライバックコンバータあるいはSEPICコンバータとして実装することができる。さらに出力段Eは、制御ユニットSTから駆動制御設定値に基づいて、あるいは出力段E及び/又はピエゾアクチュエータPの領域で求められる測定量(例えば圧電電圧及び/又は圧電電流)を考慮して求められる制御信号S(例えば1つ又はそれ以上の制御電圧)に依存して電流を供給する。
Claims (7)
- 内燃機関の噴射弁のための容量性負荷(P)、特にピエゾアクチュエータの駆動制御のための方法において、前記容量性負荷(P)の負荷電流(IL)を用いた充電のための充電過程と放電のための放電過程が含まれており、前記充電過程の期間中は最大設定値(Ithpos)が第1のステップ(a)においては単調に上昇し、第2のステップ(b)においては実質的に一定に維持され、さらに第3のステップ(c)においては単調に降下しており、前記放電過程の期間中は最小設定値(Ithneg)が第1のステップ(a)においては単調に降下し、第2のステップ(b)においては実質的に一定に維持され、さらに第3ステップ(c)においては単調に上昇しており、所望の充電規模の設定のために充電過程の第3のステップ(c)と後続の放電過程の第1のステップ(a)との時間的な可変の重畳部分(Δtth)が存在するようにしたことを特徴とする方法。
- 充電規模の設定のためにさらに充電過程における第1のステップ(a)の終了時点で達成される最大設定値(Ithpos)及び/又は第2のステップ(b)の持続時間が変更される、請求項1記載の方法。
- 充電規模の設定のために、変更すべきパラメータが特性曲線マップから読み出される、請求項1または2記載の方法。
- 充電過程の期間中に最小設定値(Ithneg)が実質的に0であり、及び/又は放電過程の期間中に最大設定値(Ithpos)が実質的に0である、請求項1から3いずれか1項記載の方法。
- 充電過程中の最大設定値(Ithpos)の時間的経過及び/又は放電過程中の最小設定値(Ithneg)の時間的経過がほぼ台形状の形態を有している、請求項1から4いずれか1項記載の方法。
- 請求項1から5いずれか1項記載の方法を実施するための手段を含んでいることを特徴とする装置。
- 出力段に入力される制御信号(S;S1,S2)に基づいて負荷電流(IL)を送出するための出力段(E)と、
駆動制御設定値と少なくとも実際の負荷電流(IL)の測定値に基づいて制御信号(S;S1,S2)を送出するための制御ユニットが含まれている、請求項6記載の装置。
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