本发明专利技术涉及一种用于从ＤＣ电压驱动超声波压电致动器的设备，该设备还包括与致动器并行装配的、包括与选择开关（Ｔ↓［Ｒ］）串联的电容（Ｃ↓［Ｒ］）的阻抗匹配支路，所述选择开关在与待激励的致动器的选择开关（Ｓ↓［ｉ］）相同的时间被闭合和打开，以使得匹配电容（Ｃ↓［Ｒ］）的端子上的电压（Ｖ↓［Ｒ］）和所选致动器的端子上的电压（Ｖ↓［ｐｉ］）在喷射开始之前和结束之后几乎为零。它也涉及一种用于控制匹配开关（Ｔ↓［Ｒ］）的方法，该方法能够受益于触发喷射的脉冲串期间的电容电荷，同时防止串开始时的急剧放电。应用于机动车辆的引擎。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于驱动电驱动超声波压电致动器的设备，具体地涉及具 有压电级的燃料喷射器，其是由机动车辆内燃机的电喷射计算机来驱动的。 本专利技术还涉及用于驱动由所述设备控制的致动器的方法。具体地说，本专利技术要解决的问题是为了优化对压电单元的控制所进行 的阻抗匹配，所述压电单元用于使得超声波喷油器的结构振动，如本申请人提交的法国专利申请号9914548中所描述的那样。
技术介绍
这种超声波喷射器还包括圆柱形喷嘴，向该喷嘴供给燃料，并且在该 喷嘴的端部具有喷射口，以及使得该喷嘴周期性振动的装置，例如传感器， 其包括陶瓷压电级，对其端子的电压进行变化从而以大约减速比、在对应 于喷射器的打开和关闭的两个极端位置之间更改其厚度。喷射器陶瓷压电 单元理想地等价于具有高充电电压的电容，所述电压大于100多伏特。这种喷射器非常精细地以小滴喷射燃料，以确l呆准确的用量，并且小 到足以确保被喷射燃料的完全的、均匀的汽化。为了更精细地喷射燃料， 在喷嘴的前部进行超声波频率的振荡打开。必须生成高频交流信号以激励 压电单元。喷射器的驱动电路从DC电压源以大于十几kHz的高频FV在压电单 元上生成大于一百多伏的周期性高电压Vpi，所述DC电压源在这种情况下 是车辆的电池或电源DC转换器的输出。在机动车辆中，电源电压的值是 12或42伏，其意p未着增加该电压以对陶瓷单元充电和放电。当前存在无变压器驱动设备，例如图1中所显示的，其由例如是车辆4电池的DC电压源E供电，其端子B-接地并且其端子B+接所述DC电 压的第一放大级E!。内燃机的N个喷射器并行安装并且由每个都与喷射器Ii串行装配的选 择开关Si顺次控制，其中N是整数，通常是4、 6或12。电喷射计算机发 送逻辑控制信号给每个选择开关以使得升压转换器的高压输出被正确地施 加于所选喷射器的端子。驱动设备包括由第一电感k和斩波开关T,组成的第一支路B,,在其 端子上逆并行地装配有续流二极管(freewheeling diode ) d，。电感L，的第 一端子连至DC电压源E而另一端子连至第二支路B2，该第二支路由与滤 波电容C串联的整流二极管D组成，其端子上递送高电压Vb。。st，用以供给升压转换器的第二级E2。所述第二级包括连至第二斩波开关T2的第二电感Lr和逆并行安装的 第二续流二极管d2。升压转换器以大于十几kHz的高频Fpi生成大于一百多伏的周期性高 电压Vpi，从而激励超声波喷射器Ii。图2示出了喷射器的激励电压Vpi的 时间表示。电感Lr的值随着压电致动器的声激励共振的变化而变化，它净皮选择成 使得电感被充电至足以产生约为1200V的高激励电压Vpi。至于滤波电容 C，其大小使得其对于电压Vb。。st的升高具有很强的反应。图2示出了在理论上电感Lr和所选喷射器的输入电容之间的这种自由 共振。然而，在实际中，其由于压电喷射器的实际特性而衰减，这导致了 如图3b所示的电压Vpi的可观测到的衰减，图3b是时间表示。非零电压 实际上在开关T2闭合时被观测到，其反映为在该时刻在其端子处的电流高 振荡。这个非零电压关联于电荷与电感Lr之间的共振的衰减特性。还应当 指出，在喷射器中流通的电流Ir在衰减时受到严重干扰，如图3a所示。为了获得开关T2切换时的零电压，共振电感的值被减小，例如从lMHz 减小到200inH，并且开关T2的打开时间被减小，零电压对于促进切换以及 减小晶体管损耗而言是优选的。因此，如图4a和4b所示，可以克服这种5电压衰;咸和这种电5克干扰。然而，考虑电感/喷射器组件的临界衰减的电感Lr的这种设计导致了具有工作循环T。/r。ff的喷射器驱动波形，所述工作循环是打开时间和闭合时间之比，其小于1/2。这是一个非常明显的缺陷，因为喷射器的超声波发 生器的放置以及因此的喷射器流量性能在工作循环等于或大于1/2时也变 得较大。问题因而是如何减小第二级中的斩波晶体管在其切换时的损耗和过度 震荡，同时保持工作循环以保证喷射器的性能。当前，压电喷射器不能以共振原理工作，但是它们呈现出与例如堆叠 式电容的电容单元或例如不起作用的互连线的电感单元有关的共振现象。 此外，它们呈现出较低的特征频率。在西门子的专利申请DE 19931235中， 所描述的专利技术提出切换电容电荷以增强瞬态电荷的操作。目的是改变特定 信号的上升或下降沿的外观。然而，该专利技术的目的不是执行阻抗匹配以在 其共振频率控制致动器。
技术实现思路
本专利技术的目的是通过以下操作来克服上述缺陷当喷射器被驱动时向 每个喷射器的端子添加电容电荷以改进共振信号的趋向，从而降低设备第 二级的斩波晶体管的热损耗和老化并且提高共振器的性能。其还可以向等 于1/2的理想工作循环收敛而不会出现临界衰减。为此，本专利技术的第一目的是一种用于驱动至少一个超声波压电致动器 的设备，所述致动器从控制计算机和DC电压源被电驱动，所述设备包括 用于放大所述电压以生成高电压的第一级，和由所述高电压供电的、用于 生成电流源以供给与可由所述计算机控制的选择装置相关联的喷射器的第 二级，其特征在于，它还包括阻抗匹配支路，该支路包括与选择开关串联 的、与所述致动器并行安装的无功电容，所述无功电容的选择开关在所迷 致动器的选择开关被激励时被控制计算机闭合和打开。根据所述驱动设备的另一特征，所述无功电容被设计成增加喷射器/无功电容组件的容量，所述组件应当与;^文大级的电感共振并且以至少等于 1/2的工作循环提供AC激励电压。本专利技术的第二目的是一种用于驱动几个超声波压电致动器的方法，所 述致动器由根据上述特征的设备控制，以使得阻抗匹配支路的开关的打开 在喷射结束控制时刻之后以及新喷射控制时刻之前的时刻被控制，同时所 述驱动设备的第二级的开关在一时间段之后不再是激活的，所述时间段是 基于这样的时刻而定义的在该时刻，匹配电容端子上的电压和所选致动 器端子上的电压为零或远小于该致动器的激励电压的时刻而限定的，所述 无功电容保持在两个喷射串持续时间(injection train of duration)之间的 几乎为零的电荷。根据所述驱动方法的另一特征，所述阻抗匹配支路的开关的闭合必须 一方面在所述驱动设备的第二级的开关闭合时刻之后发生，另一方面在其 打开时刻之前发生，以使得所述时刻之间的间隔取决于开关技术并且被确 定成使得所述匹配电容的端子上的电压和所选致动器的端子上的电压为零 或远小于所述致动器的激励电压，所述无功电容保持两个喷射串持续时间 之间的几乎为零的电荷。附图说明参考附图，通过阅读下面的描述，本专利技术的其他特征和优点将变得明 显，其中，除了已描述的附图l、 2、 3a和3b以及4a和4b之外-图5是根据本专利技术的用于驱动超声波压电致动器的设备的示例性实 施例的电路-图6a至6d是喷射控制信号和致动器激励电压的时间表示。 具体实施例方式图5重复示出了图1的i殳备的配置，即电压源E向所述电压的第一方文 大级E！供电以生成用于电流源ir的第二级E2的端子上的高电压Vb。。st，所 述电流源用于馈送压电喷射器Ij。这些并行安装的喷射器是由可以用车辆喷射计算机控制的开关Si来选择的。用于生成高电压Vb。。st的第一级包括两个支路，第一支路Bi包括电感 L,和与二极管d,并联的斩波本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于驱动几个超声波压电致动器的设备，所述致动器是从控制计算机和ＤＣ电压源被电驱动的，所述设备包括用于放大所述电压以生成高电压的第一放大级，以及由所述高电压馈送的、用于生成电流源以馈给与可由所述计算机控制的选择装置关联的喷射器的第二级，其特征在于，它还包括阻抗匹配支路，所述阻抗匹配支路包括与选择开关（Ｔ↓［Ｒ］）串联的、与所述致动器并行装配的无功电容（Ｃ↓［Ｒ］），所述无功电容的所述选择开关（Ｔ↓［Ｒ］）在与待激励的所述致动器的选择开关（Ｓ↓［ｉ］）相同的时间由所述控制计算机闭合和打开。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】FR 2006-4-10 06031431. 一种用于驱动几个超声波压电致动器的设备，所述致动器是从控制计算机和DC电压源被电驱动的，所述设备包括用于放大所述电压以生成高电压的第一放大级，以及由所述高电压馈送的、用于生成电流源以馈给与可由所述计算机控制的选择装置关联的喷射器的第二级，其特征在于，它还包括阻抗匹配支路，所述阻抗匹配支路包括与选择开关(TR)串联的、与所述致动器并行装配的无功电容(CR)，所述无功电容的所述选择开关(TR)在与待激励的所述致动器的选择开关(Si)相同的时间由所述控制计算机闭合和打开。2. 根据权利要求1所述的驱动设备，其特征在于，所述无功电容(CR) 被设计成提高喷射器/无功电容组件的容量，所述組件应当与所皿大级的 电感(Lr)共振并且以至少等于1/2的工作循环供给AC激励电压(Vpi)。3. —种用于驱动几个超声波压电致动器的方法，所述致动器由如权 利要求1和2所述的设备控制，其特征在于，所述阻抗匹配支路的开关(TR) 的打开是在比取消所述致动器的激励电压(Vpi)的时刻(t4)迟的时刻(t5) ^f皮控制的，取消所述致动器的激励电压的所述时刻本身又迟于喷射结束控 制时刻(t3)，同时所述驱动设备的第二级的开关(T2)不再是激活的， 所述时刻(t4和t5)之间的时间间隔(d。)被定义为使得所述匹配电容(CR) 的端子上的电压(VR)以及所选致动器的端子上的电压(Vpi)为零或远小 于所述致动器的激励电压(Vb。。st)，所述无功电容(CR)保持在两个喷射 串持续时间(Dt)之间的几乎为零的电荷。4. 根据权利要求3所述的用于...
【专利技术属性】
技术研发人员：C里波尔，C努瓦尔，
申请(专利权)人：雷诺股份公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]
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