專利名稱：用于確定帶有一個壓電致動器噴油嘴的供油管壓力的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種如獨立權(quán)利要求所述類的用于確定一個噴油嘴供油管壓力的方法，此噴油嘴具有一個受電壓控制的壓電致動器。
背景技術(shù)：
已知在一個帶有壓電致動器的噴油嘴中，噴油嘴針閥不是直接地而是間接地由一個液壓耦合器所控制。該耦合器的一個任務(wù)是，加強(qiáng)調(diào)節(jié)閥的升程。為了得到正確的功能，液壓耦合器必須被完全充滿，因為在壓電致動器的每一個控制中，流體的一部分經(jīng)過泄漏縫隙從液壓耦合器中被壓出。再一次的填充在兩次噴射之間的間隔中完成。為了在高壓通道中釋放預(yù)先規(guī)定的流體量，需要得知在高壓通道中的壓力。這個壓力通常用一個相應(yīng)的傳感器測量，這個傳感器安裝在高壓管路系統(tǒng)(公共供油管系統(tǒng))中的合適的閥座上。在此會出現(xiàn)這樣的問題，即在壓力傳感器失效時導(dǎo)致一個錯誤的供油管壓力測量。由于這個錯誤的供油管壓力測量而不能再保證實際地釋放預(yù)先規(guī)定的噴射量。當(dāng)不能噴射所預(yù)先規(guī)定的燃料量時，尤其對于一輛具有一臺內(nèi)燃機(jī)的汽車是危險的。這樣可以導(dǎo)致突然的功能故障，有時會導(dǎo)致內(nèi)燃機(jī)停止運轉(zhuǎn)。另一方面可能出現(xiàn)所不希望的大噴射量。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的、具有獨立權(quán)利要求的特征部分特征的、用于確定一個帶有受電壓控制的壓電致動器噴油嘴供油管壓力的方法具有如下優(yōu)點在噴油嘴的高壓通道中的壓力通過對于所感應(yīng)的壓電電壓的測量而得以附加地測量。這樣得到一個冗余的壓力測量，以此，壓力傳感器的測量值可以得以監(jiān)控。
通過在從屬權(quán)利要求中所列出的措施，給出了獨立權(quán)利要求中所述方法有利的進(jìn)一步方案和改進(jìn)。特別有利地是借助于一種簡單的算法，例如以一種線性方程或者一種表格的形式，由測量的壓電電壓可推出充滿的供油管壓力。這樣可以得到一個屬于供油管壓力的電的特征值，它可以由電子學(xué)容易地被進(jìn)一步處理。
通過對于計算的供油管壓力與壓力傳感器的測量值相比較，壓力傳感器按照規(guī)定的功能以簡單的方式被監(jiān)控。如果例如由于管路中斷或者故障而引起的壓力傳感器失靈，冗余的測量值對于故障狀態(tài)可以用于維護(hù)內(nèi)燃機(jī)的功能。
在故障情況時，存儲所測量的應(yīng)力值或者壓力值是有優(yōu)點的，因為這樣，這個過程在后面的時刻可以重新建立。為了保證操作的可靠性，這尤其對于一臺具有一個公共供油管噴射系統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)是重要的。


本發(fā)明的一個實施例在附圖中示出并在下面的描述中作進(jìn)一步的說明。
圖1所示的是一個具有壓電致動器的噴油嘴的示意圖，圖2所示的是一個對應(yīng)曲線，圖3所示的是電壓曲線，和圖4所示的是方框圖。
具體實施例方式
圖1所示的是在示意圖的描述中的一個具有中心孔的噴油嘴1。在該孔的上部安裝有壓電致動器2，在其下端部固定一個伺服活塞3。伺服活塞3封閉朝向上面的一個液壓耦合器4，這個耦合器向下具有一個開口，并帶有通到第一閥座的連接通道，并且在連接通道中安裝具有閉合元件12的控制閥5。這個閉合元件12在此處如此設(shè)計，當(dāng)致動器2處于靜止階段，也就是在致動器上沒有施加控制電壓Ua時，閉合元件封閉第一閥座6。當(dāng)通過在+、-接線柱上施加控制電壓Ua而操縱致動器2時，致動器2操縱伺服活塞3，通過液壓耦合器4，將具有閉合元件12的控制閥5朝向第二閥座7的方向擠壓。在第二閥座7的下面，在一個相應(yīng)的通道中安裝有一個噴油嘴針閥11。根據(jù)在高壓部位上施加控制電壓Ua和壓力P1，關(guān)閉或者開啟對于高壓通道13例如一個公共供油管系統(tǒng)的流出。此高壓通過待噴射的介質(zhì)，例如用于內(nèi)燃機(jī)的燃料，經(jīng)過進(jìn)口9被輸送。該介質(zhì)的流入量經(jīng)過一個進(jìn)口節(jié)流閥8和一個出口節(jié)流閥10沿噴油嘴針閥11和液壓耦合器4的方向被控制。在此處液壓耦合器4有這樣的任務(wù)一方面加強(qiáng)活塞5的升程，另一方面使控制閥5由致動器2的靜態(tài)的溫度膨脹去除耦合。
液壓耦合器4的尺寸確定如此來設(shè)計其用從供油管壓力排出的壓力重新填充，然后閉合元件12位于第一閥座6。這可以實現(xiàn)例如恒定的傳動比。例如該傳動比為1∶10，這樣在液壓耦合器4中的壓力僅為供油管壓力的1/10。
在下面將對噴油嘴1的工作原理做進(jìn)一步的說明。在控制每一個致動器2的時候，伺服活塞3向液壓耦合器4的方向運動。此時，控制閥5與閉合元件12也向第二閥座7的方向運動。處于在液壓耦合器4中的介質(zhì)，例如燃料的一部分，經(jīng)過泄漏縫隙被壓出。為了保證其功能，因此在兩次噴射之間液壓耦合器4必須被重新填充。一個僅僅部分被填充的或者部分空的耦合器4致使噴油嘴針閥11不能開通用于噴射預(yù)先規(guī)定的流體量的高壓通道13，這樣會造成噴射停止。
如同已經(jīng)提到的，在進(jìn)口通道9中存在一較高的壓力，其值在公共供油管系統(tǒng)中例如在200至1600巴之間。這個壓力作用在噴油嘴針閥11上，并使它克服沒有示出的彈簧的壓力而保持閉合，這樣不會有燃料溢出。如果因為控制電壓Ua而致動器2被操作并且因此封閉元件12向第二閥座的方向運動，則在高壓部位的壓力就會減少，噴油嘴針閥11開通噴射通道。在取消控制電壓Ua之后，液壓耦合器4被重新填充。
對于內(nèi)燃機(jī)中的燃料噴射，尤其是在直接噴射時，待噴射的燃料量由汽車的發(fā)動機(jī)條件和行駛條件決定。為了實現(xiàn)考慮到廢氣要求、油耗值以及功率頻譜的在內(nèi)燃機(jī)的汽缸中的優(yōu)化燃燒，對于噴射量的確定必須在每一次操縱噴油嘴針閥11時盡可能精確地實現(xiàn)。因此通常真實的壓力用一個壓力傳感器來測量并且作為測量值提供給一個相應(yīng)的控制單元，其中該壓力傳感器安裝在公共供油管管路的合適的閥座上。因為這個壓力傳感器必須特別可靠地工作，根據(jù)本發(fā)明進(jìn)行一個另外的壓力測量，該測量對于壓力傳感器的測量是冗余的。這二次壓力測量通過在壓電致動器2中感應(yīng)的壓電電壓而得以實現(xiàn)，這個壓電電壓通過在液壓耦合器4中的壓力而形成，并且可以在致動器2上測量。由于這個事實，即耦合器壓力在完全填充時有供油管壓力的功能，由這個所感應(yīng)的電壓推斷出瞬時供油管壓力。這個所感應(yīng)的電壓Ui在此處用作另外的(冗余的)測量信號，用于測量在高壓通道13內(nèi)存在的壓力。對于壓力測量而言，控制儀得到兩個測量值，通過這兩個測量值，壓力傳感器的測量信號一方面受到監(jiān)控。另一方面，為了確保內(nèi)燃機(jī)的應(yīng)急狀態(tài)，可以在壓力傳感器失效時應(yīng)用該感應(yīng)的電壓Ui。
圖2所示的是一個對應(yīng)曲線，其中在Y軸上描繪了在致動器2中感應(yīng)的電壓Ui，在X軸上描繪了對于高壓管路系統(tǒng)而言由壓力傳感器D所測量的壓力P1。曲線Ui＝f(P1)顯示出在兩個上述數(shù)值之間的關(guān)系。所顯示的是一個線性方程P1＝a*Ui+b其中a是作為比例系數(shù)的斜率，b是一個偏移量。這條曲線可以采用替代的一個表格作為算法，這個表格最好靠經(jīng)驗獲得。
圖3顯示的是一個由一典型的電壓示意圖得出的示圖，其中連接在致動器接線柱+、-上的電壓Ui與時間有關(guān)地描述。首先耦合器4直至?xí)r刻t1才被填充，所測量的電壓相應(yīng)于通過該耦合器所感應(yīng)的電壓Ui。
在時刻t1之后獲得一個控制，其中致動器首先被充電，并且在稍后的時刻被重新全部放電。此時耦合器4相應(yīng)地被清空。由于耦合器壓力而感應(yīng)產(chǎn)生一個電壓Ui。這個電壓上升到某一梯度，因為在這個時間段中耦合器4被重新填充，直至它達(dá)到它的額定填充程度，也就是直至建立穩(wěn)定的耦合器壓力。
為了確定該高壓，測量在時刻t1處所感應(yīng)的電壓Ui，這顯示出了優(yōu)點。由這個測量值，然后根據(jù)前述的算法得到相應(yīng)的高壓P1，它與壓力傳感器D的測量值相比較。檢驗所測量的高壓P1與比較值Ui之間的偏差對于一個預(yù)先規(guī)定的閾值，是否在高壓系統(tǒng)中自身地存在一個故障，或者存在壓力傳感器D的一個故障。在壓力傳感器D存在故障的情況下作如此布置將所感應(yīng)的電壓Ui應(yīng)用于形成控制電壓Ua的壓力值。因此應(yīng)用這個冗余的測量對于維護(hù)一個在一臺內(nèi)燃機(jī)中用于燃料噴射的應(yīng)急操作是可能的。
圖4所示的是用于形成壓力值的方框圖，此壓力值是在時刻t1測量的壓電電壓Ui的數(shù)值。用于換算的算法被存儲在一個轉(zhuǎn)換裝置40中。這種算法可以包括根據(jù)圖2的函數(shù)P1＝f(Ui(t1))或者一個合適的表格。對于壓力P1的輸出信號可以用于所測量的供油管壓力的可信度(邊緣)檢查，或者用作在故障情況下對于供油管壓力的代替值。
權(quán)利要求
1.用于確定一個噴油嘴(1)的供油管壓力(P1)的方法，此噴油嘴具有受電壓控制的壓電致動器(2)，其中壓電致動器(2)借助一個液壓耦合器(4)操作一個噴油嘴針閥(11)，以便釋放在一個高壓通道(13)中承受供油管壓力(P1)的流體量，其特征在于，供油管壓力(P1)經(jīng)過液壓耦合器(4)作用在壓電致動器(2)上，并且在致動器(2)中產(chǎn)生一個壓電電壓(Ui)，由這個壓電電壓(Ui)借助于一個預(yù)先規(guī)定的算法計算出供油管壓力(P1)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所計算出的供油管壓力大體上按照線性方程P1＝a*Ui+b確定，其中a是一個比例系數(shù)，b是一個偏移量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，比較值存放在一個表格中。
4.根據(jù)前面的權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，壓電電壓(Ui)在耦合器(4)的隨后的加載過程之前按時間直接測量。
5.根據(jù)前面的權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，布置一個壓力傳感器(D)，它安裝在高壓系統(tǒng)中一個合適的位置，所測量出的供油管壓力與所計算出的供油管壓力相比較。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，在超過或者未超過一個預(yù)先規(guī)定的閾值時，對于該壓力值的偏差發(fā)出一個誤差信號。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的方法，其特征在于，該誤差信號被存儲。
8.根據(jù)前面的權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，該用于燃料噴射的噴油嘴應(yīng)用于一臺內(nèi)燃機(jī)的一個公共供油管系統(tǒng)中。
9.根據(jù)權(quán)利要求5至8所述的方法，其特征在于，在超過預(yù)先規(guī)定的閾值時，識別一個應(yīng)急功能。
全文摘要
根據(jù)本發(fā)明，在此建議一種確定噴油嘴的供油管壓力的方法，此噴油嘴具有受電壓控制的壓電致動器，其中壓電致動器(2)借助一個液壓耦合器(4)操作一個噴油嘴針閥(11)。高壓通道(13)內(nèi)的壓力通過液壓耦合器(4)一個耦合器壓力(P
文檔編號F02D41/20GK1419630SQ01807083
公開日2003年5月21日 申請日期2001年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2000年3月24日
發(fā)明者J·-J·呂格爾 申請人:羅伯特-博希股份公司