一种用于可变喷雾燃料喷射系统的电子高频感应加热器驱动器，其使用采用全和半桥拓扑的零-电压开关振荡器的可扩展阵列，其中每个桥内半导体开关对于功能而言是同步的，并且每个桥沿着整个阵列针对功能被同步。在接收到开启信号时，该感应加热器驱动器通过自-振荡串联谐振来增加供应电压，其中每个储能谐振器电路的一个组件包括被磁耦合到适当的损耗组件的感应加热器线圈，以使得燃料组件内部的燃料被加热到期望温度。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请是2011日4月22日提交的、序列号为61/478,366、名为“Synchronized Array Bridge Power Oscillator”的美国临时专利申请的非-临时版本，并要求其优先权，本文通过引用将其全部内容包含在内。并且本申请涉及下列与本申请同日提交的美国非-临时专利申请：“Synchronous Full-Bridge Power Oscillator with Leg Inductors”，由Perry Czimmek专利技术，并由代理人案卷号2011P00689US01识别；“Synchronous Full-Bridge Power Oscillator”，由Perry Czimmek专利技术，并由代理人案卷号2011P00690US01识别；“Synchronized Array Power Oscillator with Leg Inductors”，由Perry Czimmek和Mike hornby专利技术，并由代理人案卷号2011P00692US01识别；“Variable Spray Injector with Nucleate Boiling Heat Exchanger”，由Perry Czimmek和Hamid Sayar专利技术，并由代理人案卷号2011P00693US01识别；“Adaptive Current Limit Oscillator Starter”，由Perry Czimmek专利技术，并由代理人案卷号2011P00694US01识别；
技术介绍
本专利技术的实施例大体上涉及加热的尖端燃料喷射器，并且更特别地，涉及控制和驱动感应-加热的燃料喷射器。存在对改善内燃机的排放品质的持续需要。同时，存在最小化发动机盘车时间(crank time)和从接通到开走的时间且同时保持最高燃料经济性的压力。这些压力施加于以诸如乙醇之类的可替代燃料作为燃料的发动机以及以汽油作为燃料的那些发动机。在低温发动机启动期间，常规的火花点火式内燃机由高碳氢化合物排放以及欠佳的燃料点火和可燃性来表征。除非发动机在停止和热浸之后已经处于高温，不然盘车时间可能过度，或者发动机可能根本不启动。在更高的速度和负载处，操作温度得到提高并且燃料雾化和混合得到改善。在实际的发动机冷启动期间，完成启动所必需的浓缩留下了不按化学计量的供给燃料，其体现为高尾管碳氢化合物排放。最糟糕的排放是在发动机操作的最初几分钟期间，在这之后催化剂和发动机接近操作温度。关于以乙醇为燃料的车辆，因为燃料的乙醇百分比部分增加到100％，所以冷启动的能力变得越来越弱，导致一些制造商包括双燃料系统，其中发动机启动以常规的汽油作为燃料且发动机运行以乙醇等级(ethanol grade)作为燃料。此类系统是昂贵且冗余的。低温处的冷启动排放和启动困难的另一种解决方案是将燃料预-加热到当被释放到歧管或大气压时燃料迅速汽化或立即汽化(“快速沸腾”)的温度。就考虑燃料状态而言，预-加热燃料复制了热发动机。已提出多种预-加热的方法，其中大部分涉及燃料喷射器中的预加热。燃料喷射器被广泛地用于对进入汽车发动机的进气歧管或汽缸中的燃料进行计量。燃料喷射器通常包括包含一定体积的加压燃料的外壳、燃料入口部分、包含针阀的喷嘴部分、以及诸如电磁螺线管、压电致动器、或用于致动针阀的其他机制之类的机电致动器。当针阀被致动时，加压燃料通过阀座中的孔口喷出并且进入发动机中。已被用于燃料预加热中的一种技术是用时-变磁场来感应地加热包括燃料喷射器的金属元件。在本文通过引用而将其全部内容包含在内的第7677468号美国专利、第20070235569、20070235086、20070221874、20070221761和20070221747号美国专利申请中公开了具有感应加热的示例性燃料喷射器。在几何和材料方面适于通过由时-变磁场所感应的滞后和涡流损耗来加热的组件内部，能量被转换至热量。感应燃料加热器不仅在解决与汽油系统关联的上述问题中是有用的，而且在不具有冗余汽油燃料系统的情况下对乙醇等级燃料进行预加热以完成成功启动中是有用的。因为感应加热技术使用时-变磁场，所以该系统包括用于在燃料喷射器中向感应线圈提供适当的高频交流的电子器件。常规的感应加热是通过功率的硬开关(hard-switching)、或当开关设备中的电压和电流这二者是非-零时进行开关来完成。通常，以谐振器、或储能电路的自然谐振频率附近的频率来完成开关。谐振器包括被选择和优化成以适于使耦合到加热组件中的能量最大化的频率来谐振的电感器和电容器。储能电路的自然谐振频率是其中L是电路电感并且C是电路电容。谐振处的峰值电压由电感器和电容器的能量损耗、或者电路的减小的品质因数Q来限制。硬-开关能够通过分别包括一对或两对半导体开关的被称为半桥式或全桥式电路的电路来实现。功率的硬-开关导致了开关噪声的消极后果以及来自电压供应的谐振频率处的高幅度电流脉冲或其谐波。而且，当开关设备既不是完全传导也不是完全绝缘时，在线性开启和关闭时段期间硬开关消耗功率。硬-开关电路的频率越高，开关损耗越大。因此，优选的加热器电路提供一种驱动加热的燃料喷射器的方法，其中开关以最不可能中断的功率来实现。在第7628340号、题为“Constant Current Zero-Voltage Switching Induction Heater Driver for Variable Spray Injection”的美国专利中公开了该加热器电路。理想地，当开关设备中的电压或者电流这二者任一为零时，应该将能量补充到储能电路。众所周知，电磁噪声在零-电压或零-电流开关期间较低，并且在零电压开关期间最低，这是第7628340号美国专利的方法。在零开关下，开关设备消耗最少功率也是众所周知的。该理想的开关点每周期发生两次，所述两次是当正弦波穿过零并反转极性时；即，当正弦波在从正到负的第一方向上穿过零时，以及当正弦波在从负到正的第二方向上穿过零时。减小感应组件的尺寸是优选的，并且在一些情况中消除阻抗-匹配变压器同时保持到喷射器上的感应加热器线圈的最低必需连接是优选的。进一步优选的是，通过将相邻电路的兼容功能进行合并来减少重复功能电路中的组件的总量。本专利技术的实施例继续提供消除硬-开关和其消极后果，用零-电压开关来代替它，并且在全桥拓扑中进一步应用该方法同时有利地消除阻抗匹配变压器并克服可替代解决方案的困难。本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于电子感应加热器驱动器的同步阵列桥功率振荡器，所述同步阵列桥功率振荡器包括：包括高‑侧和低‑侧半导体开关的桥电路拓扑的可扩展阵列；在所述桥的桥臂之间在常规H‑桥负载的拓扑位置处电气地连接的谐振储能电路，其中所述谐振储能电路包括至少一个感应加热器线圈；向所述谐振储能电路供应能量补充的至少一个恒定‑电流电感器；其中桥开关定时由谐振储能电路的同步频率来确定。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.04.22 US 61/4783661.一种用于电子感应加热器驱动器的同步阵列桥功率振荡器，所述同步阵
列桥功率振荡器包括：
包括高-侧和低-侧半导体开关的桥电路拓扑的可扩展阵列；
在所述桥的桥臂之间在常规H-桥负载的拓扑位置处电气地连接的谐振储
能电路，其中所述谐振储能电路包括至少一个感应加热器线圈；
向所述谐振储能电路供应能量补充的至少一个恒定-电流电感器；
其中桥开关定时由谐振储能电路的同步频率来确定。
2.权利要求1的同步阵列桥功率振荡器，其中所述恒定-电流电感器位于电
压源和高-侧开关之间，以从所述电压源向所述谐振储能电路拉...
【专利技术属性】
技术研发人员：P·齐梅克，M·霍恩比，
申请(专利权)人：大陆汽车系统美国有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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