专利名称：控制尤其是汽车的喷射燃料装置的压电元件的电路的制作方法
背景技术：
本发明涉及按照权利要求1的前序部分用于控制尤其是汽车的喷射燃料装置的压电元件的电路。本发明还涉及用于控制压电元件的相应方法，以及尤其是用于汽车的喷射燃料装置的对应计算机程序，对应的电存储介质和对应的控制设备。
按照权利要求1前序部分的电路由EP 1139422 A1公开。其中多个由压电元件和晶体管组成的串联电路相互并联。第一测量电阻与该并联电路串联而且接地。另一方面，该并联电路通过扼流圈与两个接地的串联晶体管的公共连接点连接。该两个晶体管与由电容器和第二测量电阻组成而且接地的串联电路并联。
在EP 1139422 A1中，在充电过程之前或者在放电过程之前、即在电流流过压电元件之前，检查该压电元件是否短路。为此在充电或放电过程之前的预定时间段内检查电流是否流过测量电阻之一。如果流过，则出现了故障。
因此对这种检查需要一定的时间，因此这段时间不能用于充电或放电过程。其结果是压电元件例如只能以较小的精度测量汽车喷射燃料装置中的小喷射燃料量。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种用于控制压电元件的电路，利用该电路可以简单的方式检查可能的故障，而不会因此带来涉及喷射燃料的小喷射燃料量的缺点。
按照本发明，该技术问题在开头所述类型的电路中通过权利要求1特征部分的特征来解决。同样该技术问题也通过按照权利要求6的方法来解决。
按照本发明，两个晶体管和第二测量电阻串联。由此与EP 1139442A1不同，电流在压电元件之一整个充电或整个放电期间总是流过第二测量电阻。由此可以在整个充电或整个放电期间借助两个测量电阻监控流过相应压电元件的电流。
因此，本发明电路的功能可以在压电元件之一充电或放电期间执行。因此在充电或放电过程之前检查电路(EP 1139442 A1就是这样做的)就不再需要了。为此所需要的时间段也取消了。由此本发明对电路的检查决不会对例如内燃机的喷射燃料装置中小的燃料量的喷射产生负面影响。
本发明的优选扩展方案在于，设置与两个测量电阻耦合的控制设备，并且该控制设备可以检测流过两个测量电阻的电流。通过两个晶体管和第二测量电阻组成的串联电路，可以由该控制设备检测在压电元件的整个充电或整个放电期间的电流。由此该控制设备不必在实际充电或放电过程之前进行检查。上面已经提到，为此所需要的时间段也因此取消。
特别合适的是，流过两个测量电阻的两个电流在大小上大致相等，而且所述控制设备在该两个电流不相等时认为是故障。这是一种非常简单、但很可靠的对本发明电路的功能的检查。
在本发明的优选方案中，所述控制设备将流过两个测量电阻的两个电流相加，并且当给出的电流超过容限范围时控制设备认为是故障。
本发明的实施例本发明的其它特征、应用可能和优点将由下面对在附图中示出的本发明实施例的描述给出。在此所有描述或所示特征本身或以任意组合形成本发明的内容，而与其在权利要求中的概括或者引用无关，并且与其形式或在说明书或附图中的展示无关。
图1示出用于尤其是控制汽车的喷射燃料装置的压电元件的电路的示意结构图，图2a和2b示出给出了电流流向的图1的电路，图3a和3b示出图2a和2b中电路的电流的时序图。
在图1中示出电路10，其具有四个压电元件11、12、13、14。可以理解还可以设置其它数量的压电元件。压电元件11、12、13、14尤其是可在汽车的喷射燃料装置中用于喷射燃油。
每个压电元件11、12、13、14都与电阻15并联。此外每个压电元件11、12、13、14还分别与一个晶体管16、17、18、19串联。每个晶体管16、17、18、19分别与一个续流二极管(Freilaufdiode)20并联。
四个压电元件11、12、13、14相互并联。由此与压电元件11、12、13、14串联的四个晶体管16、17、18、19也相互并联。在晶体管16、17、18、19的一侧，该并联电路与接地的第一测量电阻连接。
第一测量电阻24用于测量电流。可以理解，除了第一测量电阻24之外，还可以采用其他用于测量电流的装置来取而代之。
在另一侧，也就是在压电元件11、12、13、14的另一侧，该并联电路与线圈25和保险续流二极管26的阳极连接。保险续流二极管26的阴极通过由两个晶体管27、28和第二测量电阻29形成的串联电路接地。
第二测量电阻29用于测量电流。应当理解除了第二测量电阻29之外，还可以采用其他用于测量电流的装置来取而代之。
两个晶体管27、28的每一个都与续流二极管30并联。两个晶体管27、28的公共连接点与线圈25连接。
目前所解释的电路10由接地的电池34提供能量。该电池34与接地的平滑电容器35并联。电池34的正端子与直流变压器36连接，该直流变压器由接地的晶体管37控制。直流变压器36背向电池34的一端与二极管38的阳极连接，其阴极与保险续流二极管26的阴极连接。
两个二极管26、38的公共连接点与电容39连接，该电容还与第二测量电阻29连接。此外该公共连接点还与接地的分压器40连接。另一个分压器41从保险续流二极管26的阳极连接到地。
压电元件11、12、13、14所属的晶体管16、17、18、19、两个晶体管27、28以及对应于直流变压器36的晶体管37都与所谓的ASIC45(特定用途集成电路)连接，并由该ASIC控制。两个测量电阻24、29以及两个分压器40、41同样与ASIC 45连接，并向该ASIC提供电流或电压。
由此电路10由ASIC 45控制。ASIC 45本身由未示出的微处理器控制。ASIC 45因此是形成终端级的电路10和该微处理器之间的接口。
电路10、ASIC 45和微处理器一起形成控制设备。但是压电元件11、12、13、14设置在该控制设备之外，也设置在电路10或上面所提到的ASIC 45之外，并通过连接导线如电缆束与电路10连接。
该控制设备用于控制和/或调整施加给压电元件11、12、13、14的电流。为此该控制设备具有按照上述微控制器形式的计算机以及电存储介质，尤其是闪存。在该存储介质中存储了可以在计算机上运行的计算机程序。该机算机程序适用于影响流过压电元件11、12、13、14的电流，并因此执行期望的控制和/或调节。
电池34具有例如12伏或24伏的直流电压。通过直流变压器36将该直流电压转换为例如240伏。该升高的直流电压施加在分压器40上，从而可以通过ASIC 45确定该分压器40上的电压。此外该升高的直流电压对电容器39充电。施加在电容器39上的电压也施加在由两个晶体管27、28组成的串联电路上。
两个晶体管27、28中总是只有一个由ASIC 45控制。此外两个晶体管27、28在受控情况下由时钟控制地导通。如果晶体管27导通，则可以向压电元件11、12、13、14之一充电。相反，如果晶体管28导通，则可以对充电后的压电元件11、12、13、14放电。施加在相应压电元件11、12、13、14上的电压可以由ASIC 45借助分压器41确定。借助线圈25限制在充电或放电时流过的电流的升高。借助晶体管16、17、18、19可以由ASIC 45选择应当被充电的压电元件11、12、13、14。
下面借助图2a、3a解释压电元件11、12、13、14之一的充电。
如果例如应当给压电元件11充电，则首先由ASIC 45将晶体管16、27导通。电流从电容器39流过导通的晶体管27、线圈25、压电元件11、导通的晶体管16、第一测量电阻24、地、第二测量电阻29并返回电容器39。该电流循环在图2a中用实线46示出。
此后晶体管27截止。电流从线圈25流过压电元件11、导通的晶体管16、第一测量电阻24、地、第二测量电阻29和两个续流二极管30下面的那个而返回线圈25。该电流循环在图2a中以虚线47示出。
此后晶体管27再次导通，从而又流动按照电流循环46的电流。晶体管27的这种时钟继续下去，直到压电元件11被充电到期望的电压为止。
在图3a中，绘制出在时间t期间流过两个测量电阻24、29的电流。在上面的图中示出流过测量电阻24的电流I24，在下面的图中示出流过测量电阻29的电流I29。此外在图3a中绘制出充电持续时间LT，在此期间由时钟控制地运行晶体管27，以便以期望的方式对压电元件11充电。
从图2a的两个电流循环46、47中看出，流过测量电阻24的电流始终都要流过测量电阻29。因此电流I24的大小总是等于电流I29。此外还从图2a的电流循环46、47看出，两个电流I24、I29的方向总是相反，并因此以相反的符号流过两个测量电阻24、29。由此得出在图3a的两个图中示出的两个I24、I29的变化过程。
图3a的电流I24的上升沿在此对应于图2a的电流循环46，而电流I24的下降沿对应于电流循环47。反过来，图3a的电流I29的下降沿对应于图2a的电流循环46，电流I29的上升沿对应于电流循环47。
如上所述，两个测量电阻24、29与ASIC 45连接。因此流过测量电阻24、29的两个电流I24、I29可以由ASIC 45检测。接着两个电流I24、I29由ASIC 45累加。由于两个电流I24、I29的符号相反和绝对值相等，该相加给出电流NS。该电流在图3a绘制在第三个图中。
压电元件11、12、13、14之一的放电原则上对应于所解释的压电元件11、12、13、14之一的充电，其中尤其是电流方向发生了变化。下面借助图2b、3b解释放电。
如果例如应当给压电元件11放电，则首先由ASIC45将晶体管28和晶体管16导通。按照在图2b中用实线48示出的电流循环流过电流。此后晶体管28截止。按照在图2b中以虚线49示出的电流循环流过电流。此后晶体管28再次导通，从而又有按照电流循环48的电流进行流动。晶体管28的这种时钟继续下去，直到压电元件11按照期望的方式被放电为止。
在图3b中绘制出在时间t期间流过两个测量电阻24、29的电流。在上面的图中示出流过测量电阻24的电流I24，在下面的图中示出流过测量电阻29的电流I29。此外在图3b中还绘制出放电持续时间ET，在此期间由时钟控制地运行晶体管28，以便以期望的方式对压电元件11放电。
从图2b的两个电流循环48、49中看出，流过测量电阻24的电流始终都要流过测量电阻29。因此电流I24的绝对值总是等于电流I29。此外还从图2b的电流循环48、49看出，两个电流I24、I29的方向总是相反，并因此以相反的符号流过两个测量电阻24、29。由此得出在图3b的两个图中示出的两个I24、I29的变化过程。
图3b的电流I24的下降沿在此对应于图2b的电流循环48，而电流I24的上升沿对应于电流循环49。反过来，图3b的电流I29的上升沿对应于图2b的电流循环48，电流I29的下降沿对应于电流循环49。
如上所述，两个测量电阻24、29与ASIC45连接。因此流过测量电阻24、29的两个电流I24、I29可以由ASIC45检测。接着两个电流I24、I29由ASIC45累加。由于两个电流I24、I29的符号相反和绝对值相等，该相加给出电流NS。该电流在图3b绘制在第三个图中。
在两种情况下，即在压电元件11的充电和放电时，都由控制设备对电流NS是否保持预定的边界进行监控。从而在图3a、3b中预先给出上边界TO和下边界TU，它们定义了一个容限范围T。
该控制设备现在监控电流NS是否位于该容限范围T内。如果是，则从中推断出电路10至少就这一点而言正常工作。
但在下面解释的故障情况中，电流NS超过容限范围T.这由控制设备识别并从中推断电路10中出现故障。
如果在压电元件11、12、13、14之一上形成该压电元件的两个连接导线之一与电池34的正端子之间的短路并因此形成与电池34提供的直流电压之间的短路，则在该短路的压电元件所属的晶体管导通之后，电流从短路的压电元件经过该导通的所属的晶体管和第一测量电阻24流向地。但是没有电流流过第二测量电阻29。由此两个电流I24、I29的累加提供明显不等于零的电流NS。这导致容限范围T被超过，因此识别出短路。
如果在压电元件11、12、13、14之一上形成该压电元件的两个连接导线之一与地的短路，则在对该压电元件充电时有电流经过第二测量电阻29、电容器39、导通的晶体管27和线圈25而流向接地的压电元件。但是没有电流流过第一测量电阻24。由此两个电流I24、I29的累加提供明显不等于零的电流NS。这导致容限范围T被超过，因此识别出短路。
如果由控制设备对应于上述解释而识别出故障，则对晶体管11、12、13、14和晶体管27、28的控制中断，而且电路10过渡到运行安全状态。
可以持续执行对电路10的上述故障监控。尤其是仅对于控制晶体管16、17、18、19之一执行上述方法。
权利要求
1.控制尤其是汽车的喷射燃料装置的压电元件(11、12、13、14)的电路(10)，具有与该压电元件(11、12、13、14)串联连接的第一装置用于测量电流，尤其是第一测量电阻(24)，具有两个串联连接的晶体管(27，28)，其公共连接点与该压电元件(11、12、13、14)耦合，以及具有用于测量电流的第二装置，尤其是第二测量电阻(29)，其特征在于，所述两个晶体管(27，28)与用于测量电流的第二装置串联连接。
2.根据权利要求1所述的电路(10)，其特征在于，所述两个晶体管(27，28)与电容器(39)并联，而且该电容器(39)和所述用于测量电流的第二装置构成串联电路。
3.根据上述权利要求之一所述的电路(10)，具有与所述两个用于测量电流的装置耦合的控制设备，并且可由该控制设备检测流过所述两个用于测量电流的装置的电流(I24，I29)，其特征在于，所述电流(I24，I29)在所述压电元件(11、12、13、14)的整个充电或整个放电期间都可由控制设备检测。
4.根据权利要求3所述的电路(10)，其特征在于，两个流过两个用于测量电流的装置的电流(I24，I29)的绝对值大致相等；并且在不是上述情况的时候，所述控制设备认为是故障。
5.根据权利要求4所述的电路(10)，其特征在于，所述控制设备将上述两个流过两个用于测量电流的装置的电流(I24，I29)累加；并且当得出的电流(NS)超过容限范围(T)时，该控制设备认为是故障。
6.用于控制尤其是汽车的喷射燃料装置的压电元件(11、12、13、14)的方法，其中用于测量电流的第一装置，尤其是第一测量电阻(24)与该压电元件(11、12、13、14)串联连接，两个串联连接的晶体管(27，28)的公共连接点与该压电元件(11、12、13、14)耦合，以及具有用于测量电流的第二装置，尤其是第二测量电阻(29)，其特征在于，将两个流过两个用于测量电流的装置的电流(I24，I29)相互比较；并且当这两个电流(I24，I29)的绝对值不相等时则认为是故障。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，将两个流过两个用于测量电流的装置的电流(I24，I29)累加，并且当得出的电流(NS)超过容限范围(T)时则认为是故障。
8.计算机程序，其特征在于，该计算机程序被编程应用于根据权利要求6或7所述的方法中。
9.用于控制设备的电存储介质，其特征在于，在该存储介质上存储有被编程应用于根据权利要求6或7所述的方法中的计算机程序。
10.控制设备，尤其是用于汽车的喷射燃料装置的控制设备，其特征在于，该控制设备被应用于根据权利要求6或7所述的方法。
全文摘要
公开了用于控制尤其是汽车的喷射燃料装置的压电元件(11、12、13、14)的电路(10)。具有与该压电元件(11、12、13、14)串联连接的第一测量电阻(24)。具有两个串联连接的晶体管(27，28)，其公共连接点与该压电元件(11、12、13、14)耦合。此外还具有第二测量电阻(29)。两个晶体管(27，28)和两个第二测量电阻(29)串联连接。
文档编号G01R19/00GK101072939SQ200580041729
公开日2007年11月14日 申请日期2005年10月20日 优先权日2004年12月6日
发明者M·格拉夫, J·赖内克, M·辛策尔 申请人:罗伯特·博世有限公司