用于電感加熱燃料噴射閥門的電路裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于電感加熱燃料噴射閥門的電路裝置，具有:噴射閥門的加熱器線圈，該加熱器線圈的接線端子形成第一和第二連接節(jié)點；電容器，其與加熱器線圈并聯(lián)；第一電感，其接線在供電電壓的正極與第一連接節(jié)點之間；第二電感，其接線在供電電壓的正極與第二連接節(jié)點之間；第一可控開關(guān)元件，其接線在第一連接節(jié)點與供電電壓的負(fù)極之間；以及第二可控開關(guān)元件，其接線在第二連接節(jié)點與供電電壓的負(fù)極之間。
【背景技術(shù)】
[0002]這樣的電路裝置在未在先公開的DE 10 2011 085 085.6中予以了描述。在那里的諧振功率發(fā)送級的情況下，開關(guān)元件的控制輸入端分別通過在流向上極化的二極管與連接節(jié)點連接，所述連接節(jié)點通過相應(yīng)另一開關(guān)元件與供電電壓的負(fù)極連接。由此實現(xiàn)的是，在由加熱器線圈和電容器構(gòu)成的并聯(lián)振蕩回路的循環(huán)振蕩過程(Umschwingvorgang)以后，在分配給要接通的開關(guān)元件的連接節(jié)點處的電壓為大致O伏時，該開關(guān)元件被接通并且相應(yīng)另一開關(guān)元件被關(guān)斷。由此實現(xiàn)的是，開關(guān)元件中的損耗非常小，并且諧振功率發(fā)送級具有高的效率。
[0003]但是在此不利的是，輸出的加熱器功率隨著供電電壓增加而平方式地升高。在機(jī)動車輛中，供電從車載電源實現(xiàn)，其中在冷的電池和靜止的內(nèi)燃機(jī)情況下的12伏的標(biāo)稱車載電源電壓可在負(fù)載的情況下下降直到9伏，以及可出現(xiàn)高達(dá)16伏的最大電壓。如果例如在9伏供電電壓的情況下將加熱器繞組和諧振頻率設(shè)計為200瓦，則加熱器功率在16伏時相應(yīng)地為620瓦。為了借助調(diào)節(jié)借助于燃料中的溫度來遵守燃料中的特定的預(yù)先給定的溫度，功率調(diào)節(jié)可以通過接通或關(guān)斷末級來進(jìn)行。這在考慮到加熱元件和被加熱燃料的比較大的熱時間常數(shù)的情況下是可接受的，但是末級的功率構(gòu)件必須根據(jù)顯著更高的輸出功率來設(shè)計。該過大尺寸不利地導(dǎo)致功率電子器件的高成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]因此，本發(fā)明的任務(wù)是避免所述缺點。
[0005]該任務(wù)通過根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于電感加熱燃料噴射閥門的電路裝置來解決。有利的改進(jìn)方案在從屬權(quán)利要求中加以說明。
[0006]以根據(jù)本發(fā)明的方式，電路裝置具有控制單元，該控制單元與可控開關(guān)元件的控制輸入端連接并且被設(shè)立為在相應(yīng)開關(guān)元件與其連接的相應(yīng)連接節(jié)點處的電壓變?yōu)镺伏時給所述控制輸入端施加相應(yīng)的接通電平，并且根據(jù)預(yù)先給定的加熱功率測定相應(yīng)開關(guān)元件的接通時長。
[0007]通過省去將開關(guān)元件交叉耦合的二極管，防止了諧振的循環(huán)振蕩，并且替代地由于通過控制單元進(jìn)行的外部控制而通過有針對性地接通和關(guān)斷開關(guān)元件來激活諧振電路的循環(huán)振蕩。通過根據(jù)本發(fā)明外部控制開關(guān)元件，可以從最小值出發(fā)在寬范圍中提高加熱器功率。如果加熱器功率被設(shè)計為例如在16伏供電電壓下為200瓦，則加熱器功率可以在低至9伏的情況下恒定地保持在200瓦。
[0008]以有利的方式，外部控制借助于兩個開關(guān)元件的兩個反相的操控信號來進(jìn)行，其中關(guān)斷時長對應(yīng)于由電路裝置形成的振蕩電路的循環(huán)振蕩時長。在此，諧振頻率由電容器的電容、加熱器線圈的電感、有效加熱器電阻和第一和第二電感來確定。而接通時長以根據(jù)本發(fā)明的方式根據(jù)供電電壓的當(dāng)前值來確定。在例如16伏的最大電壓的情況下，所述接通時長對應(yīng)于關(guān)斷時長，使得外部控制的信號具有50%占空比。在此，頻率對應(yīng)于上述振蕩電路的諧振頻率。在此，開關(guān)元件的控制周期時長通過接通和關(guān)斷時長之和得出。
[0009]在本發(fā)明的一個有利的構(gòu)造方式中，控制單元被設(shè)立為在第二開關(guān)元件的半個控制周期時長期滿的時刻生成第一開關(guān)元件的接通電平并且反之亦然。通過該推挽操控，實現(xiàn)了供電電流的電流波紋的減小。
[0010]通過根據(jù)本發(fā)明地外部控制電路裝置，可以隨著供電電壓降低而在關(guān)斷時長不變的情況下提尚接通時長。
[0011]由此，第一和第二電感被充電到較高的電流值，使得在諧振的循環(huán)振蕩過程中在下面的關(guān)斷階段期間將更多能量傳輸?shù)街C振電路中并因此傳輸?shù)郊訜崞麟姼兄?。因此，以根?jù)本發(fā)明的方式，可以通過延長接通階段來在寬范圍中提高加熱器功率。在此，保持了高效率所需的諧振循環(huán)過程，因為在相應(yīng)開關(guān)元件與其連接的相應(yīng)連接節(jié)點處的電壓變?yōu)镺伏時才給開關(guān)元件施加接通電平。
[0012]在電路裝置的一個有利的改進(jìn)方案中，在供電電壓的正極與第一和第二電感的連接點之間布置第三可控開關(guān)元件，利用該第三可控開關(guān)元件可以斷開連接節(jié)點到供電電壓的正極的電連接。由此，可以以有利的方式防止:在用來將加熱器線圈與連接點連接的線路之一短路的情況下，由于第一和第二電感而可能對地導(dǎo)致高電流。如果探測到這樣的短路，可以通過操控第三開關(guān)元件來中斷進(jìn)一步的電流。
[0013]在根據(jù)本發(fā)明的電路裝置的另一改進(jìn)方案中，在第一和第二電感的連接點與供電電壓的負(fù)極之間布置第一二極管作為電感的空轉(zhuǎn)二極管。該二極管用于在正常運(yùn)行中在中斷第一和第二開關(guān)元件的供電的情況下實現(xiàn)電感的去磁化。
[0014]在電路裝置的另一改進(jìn)方案中，在供電電壓的正極與第一和第二電感的連接點之間將具有襯底二極管的場效應(yīng)晶體管布置為使得襯底二極管在導(dǎo)通方向上極化。由此實現(xiàn)極性變化保護(hù)。也就是說，在不經(jīng)意地交換電池端子的情況下產(chǎn)生從地經(jīng)過第一和第二開關(guān)裝置(如果它們實現(xiàn)為功率場效應(yīng)晶體管)的襯底二極管以及第一和第二電感朝向由此是負(fù)的電池電位的電流路徑。在此，出現(xiàn)的高電流也將肯定會損壞電子構(gòu)件。但是由于在正常情況下極性變化的場效應(yīng)晶體管的襯底二極管現(xiàn)在截止，因此該電流肯定被中斷并且損害被避免。
[0015]在根據(jù)本發(fā)明的電路裝置的一個改進(jìn)方案中，在供電電壓的正極與第一電感之間布置第四可控開關(guān)元件并且在供電電壓的正極與第二電感之間布置第五可控開關(guān)元件。此夕卜，分別在截止方向上在第四開關(guān)元件的連接點與供電電壓的負(fù)極之間布置第二二極管并且在第五開關(guān)元件的連接點與供電電壓的負(fù)極之間布置第三二極管?？刂茊卧c第四和第五開關(guān)元件的控制輸入端連接，并且被設(shè)立為在預(yù)先給定的時刻根據(jù)要向加熱器線圈傳輸?shù)墓β式o所述第四和第五開關(guān)施加相應(yīng)的關(guān)斷電平。
[0016]第四和第五可控開關(guān)元件與第二和第三二極管和第一和第二電感一起分別形成降壓調(diào)節(jié)器。由此，在合適的操控情況下，可以將對第一和第二開關(guān)裝置可用的有效供電電壓從最大電壓下降直到O伏。由此，相應(yīng)地可以將加熱器功率從由供電電壓預(yù)先給定的最大值下降直到近似O瓦。在此，第四和第五開關(guān)元件的控制輸入端處的信號優(yōu)選地具有相同的頻率，并且還具有相同的占空比，但是其相位位移180度，以便將供電電流的電流波紋保持得小。與第一和第二開關(guān)元件的外部控制信號的同步也是合理的。
[0017]在前述電路裝置的另一有利的改進(jìn)方案中，在供電電壓的正極與第四和第五開關(guān)元件的連接點之間布置具有襯底二極管的場效應(yīng)晶體管，使得襯底二極管在導(dǎo)通方向上極化，以便在此也設(shè)置極性變化保護(hù)。
【附圖說明】
[0018]下面將借助于附圖根據(jù)實施例進(jìn)一步闡述本發(fā)明。在此，
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的電路裝置的第一原理圖，
圖2示出了根據(jù)圖1的電路裝置的一個有利的改進(jìn)方案，
圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的電路裝置的第二實施例，
圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的具有控制信號的占空比為50%的電路裝置的信號變化曲線；
以及
圖5示出了相同信號在較小占空比情況下的變化曲線。
【具體實施方式】
[0019]在圖1中，在用于電感加熱燃料噴射閥門的電路裝置中，在供電電壓的正極Vbat與負(fù)極GND之間接線有第一串聯(lián)電路和第二串聯(lián)電路，該第一串聯(lián)電路由第一電感LI和被構(gòu)造成η溝道場效應(yīng)晶體管的第一開關(guān)裝置Tl構(gòu)成，該第二串聯(lián)電路由第二電感L2和同樣被構(gòu)造成η溝道場效應(yīng)晶體管的第二開關(guān)元件Τ2構(gòu)成。第一電感LI與第一開關(guān)裝置Tl以及第二電感L2與第二開關(guān)裝置Τ2之間的連接點被表示為第一或第二連接節(jié)點1、2。
[0020]第一和第二連接節(jié)點1、2之間一方面接線有電容器C并且另一方面接線有加熱器線圈L，與該加熱器線圈L串聯(lián)有用于表示有效損耗的歐姆電阻R。第一和第二開關(guān)裝置Tl、Τ2的控制接線端子與示意性示出的控制單元ST連接，這通過要從控制單元ST到開關(guān)裝置傳送的控制信號SI和S2來標(biāo)示。
[0021]在圖4和圖5中針對控制信號S1、S2的不同時間流程示出了第一和第二開關(guān)裝置T1、T2的控制輸入端處的控制信號以及連接節(jié)點I和2處的由此得出的電壓電平。如果第一控制信號SI通過合適的接通電平(其在圖4和5的所示示例中在第一開關(guān)裝置Tl的所選η溝道場效應(yīng)晶體管的情況下為高電平)，則第一開關(guān)裝置Tl被切換為導(dǎo)通，并且同時第二開關(guān)裝置Τ2通過互補(bǔ)信號電平(其在所示示例中為低電平)被關(guān)斷。由此，電容器C可以通過第二電感L2被充電，使得第二連接節(jié)點2處的電壓U2如可從圖4中看出地那樣上升。在第二連接節(jié)點2處的電壓U2已經(jīng)達(dá)到其最大值以后，電容器C通過加熱器線圈LH放電，使得其中裝入有加熱器線圈LH的燃料噴射閥門以及因此還有其中包含的燃料升溫。
[0022]在電容器C已經(jīng)放電并且因此第二連接節(jié)點2處的電壓達(dá)到O伏的時刻(這例如可以通過與第二開關(guān)裝置Τ2串聯(lián)的合適分流電阻來確定)，第一開關(guān)裝置Tl通過相應(yīng)的低電平被關(guān)斷并且第二開關(guān)裝置Τ2通過與之互補(bǔ)的加熱電平被接通。該時刻時的切換實現(xiàn)了具有高效率的運(yùn)行，因為通過這種方式僅僅消散了開關(guān)裝置Tl、T2中的少量能量。由于該切換，電容器C現(xiàn)在通過第一電感LI充電，使得第一連接節(jié)點I處的電壓Ul升高，直到其在達(dá)到最大值以后再次下降，因為電容器C又通過加熱器線圈LH放電。在第一連接節(jié)點I處的電壓又達(dá)到零伏以后，開關(guān)裝置Tl、T2通過相應(yīng)的接通和關(guān)斷電平再次被接通或關(guān)斷。只要應(yīng)當(dāng)被加熱，該過