專利名稱：用于確定噴射閥的噴嘴針的運(yùn)動(dòng)的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于確定時(shí)刻的一種方法和一種裝置，在所述時(shí)刻布置在噴射閥中的噴嘴針執(zhí)行運(yùn)動(dòng)變化。
背景技術(shù)：
對(duì)于燃料噴射器或者說(shuō)燃料噴嘴來(lái)說(shuō)，除了噴射壓力之外噴嘴針的打開持續(xù)時(shí)間也影響所噴射的燃料量。這個(gè)打開持續(xù)時(shí)間間接地從與燃料噴射器共同作用的執(zhí)行器比如磁性執(zhí)行器或者壓電執(zhí)行器的觸發(fā)持續(xù)時(shí)間或者說(shuō)通電持續(xù)時(shí)間以及所述噴嘴的高壓液壓機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)特性中產(chǎn)生。此外，在用于柴油噴射的共軌噴射器中作為伺服閥構(gòu)造了通過(guò)執(zhí)行器來(lái)操縱的分配閥。這個(gè)分配閥首先觸發(fā)附接的高壓液壓機(jī)構(gòu)，所述高壓液壓機(jī)構(gòu)而后又控制著噴嘴針的打開及關(guān)閉運(yùn)動(dòng)。對(duì)于這樣的噴射器來(lái)說(shuō)，所述噴嘴針的打開持續(xù)時(shí)間額外地受到所述高壓液壓機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)特性的影響。但是，所噴射的燃料量在這里也取決于所述噴嘴針的打開持續(xù)時(shí)間。在從執(zhí)行器經(jīng)由伺服閥和高壓液壓機(jī)構(gòu)直至噴嘴針的開關(guān)鏈(Schaltkette) 的內(nèi)部，會(huì)通過(guò)構(gòu)件性能的不可避免的離散度并且通過(guò)運(yùn)行過(guò)程中的可變的邊界條件而出現(xiàn)偏差，由此所述噴嘴針的打開及關(guān)閉時(shí)刻發(fā)生變化。因此作為影響參量要提到構(gòu)件的磨損，但是加工公差以及噴射系統(tǒng)內(nèi)部的壓力波等也會(huì)影響功能。為了識(shí)別比如磁閥或者所提到的伺服閥的關(guān)閉時(shí)刻，知道了若干方法，這些方法在公開文獻(xiàn)DE 38 43 138 Al或者DE 36 09 599 Al中得到說(shuō)明。在這些公開文獻(xiàn)中所說(shuō)明的現(xiàn)有技術(shù)基于這樣的效應(yīng)，即電樞在達(dá)到其關(guān)閉位置時(shí)通過(guò)與止擋的碰撞而受到制動(dòng)并且電樞的這種通常突然的速度變化在加入線圈電壓時(shí)反映在電流梯度的同樣突然的變化中或者在加入線圈電流時(shí)反映在線圈電壓的突然的變化中。但是，通過(guò)所述閥的關(guān)閉時(shí)刻的識(shí)別，這里無(wú)法識(shí)別所述高壓液壓機(jī)構(gòu)內(nèi)部的誤差和離散度。另一種用于將燃料噴射到內(nèi)燃機(jī)的燃燒室中的噴射器在公開文獻(xiàn)DE 10 2007 008 617 Al中得到說(shuō)明。這種噴射器具有用于探測(cè)噴嘴針的打開運(yùn)動(dòng)和/或關(guān)閉運(yùn)動(dòng)的傳感器，該傳感器構(gòu)造為壓電的或者微機(jī)械的加速度傳感器。該傳感器在平行于或者橫向于所述噴射器的縱軸線的情況下優(yōu)選布置在噴射器頭的區(qū)域中。特別有利的是，傳感器模塊的至少一個(gè)傳感器不是比如在噴射器入口和/或噴射器的壓力室中直接與處于高壓之下的燃料相接觸，并且所述測(cè)量通過(guò)噴射器本體和/或噴嘴本體和/或噴射器插頭來(lái)進(jìn)行。 由此可以避免噴射器結(jié)構(gòu)的高壓密封問(wèn)題以及抗高壓強(qiáng)度問(wèn)題。在探測(cè)隨時(shí)間變化的工作參數(shù)方面的可能的延遲同樣可以得到補(bǔ)償。一種用于檢測(cè)磁閥中的電樞的預(yù)先給定的位置的方法在公開文獻(xiàn)DE 10 2007 031 552 Al中得到說(shuō)明。在此所述電樞能夠通過(guò)流經(jīng)磁閥的電磁線圈的電流的降低以輸出電流強(qiáng)度從預(yù)先給定的原始位置轉(zhuǎn)移到預(yù)先給定的位置中。在相應(yīng)的時(shí)刻所述電樞占據(jù)特定的位置，該時(shí)刻的識(shí)別可以借助于在預(yù)先給定的持續(xù)時(shí)間里流經(jīng)電磁線圈的電流的所測(cè)量的電流強(qiáng)度的時(shí)間上的變化曲線來(lái)進(jìn)行。
對(duì)于具有伺服閥和附接的高壓液壓機(jī)構(gòu)的共軌噴射器來(lái)說(shuō)，還會(huì)在運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生一系列其它的影響，這些影響在所述開關(guān)鏈中產(chǎn)生不精確性。因此通過(guò)噴嘴座磨損在伺服閥和高壓液壓機(jī)構(gòu)的功能不變的情況下典型地改變所述噴嘴針的打開時(shí)刻及打開飛離階段。如果比如所述噴嘴針較遲或者較慢地從噴嘴座上提起來(lái)，那么其就在所述伺服閥又關(guān)閉的倒轉(zhuǎn)時(shí)刻已經(jīng)執(zhí)行了較小的升程。因此其在關(guān)閉時(shí)勢(shì)必也較早地達(dá)到噴嘴座處。由此從所述噴嘴針的延遲的打開中也產(chǎn)生提早的關(guān)閉。因?yàn)樗鶉娚涞娜剂狭恐苯尤Q于所述噴嘴針的打開持續(xù)時(shí)間，所以由此出現(xiàn)所噴射的燃料量的明顯的影響。壓力波的對(duì)所噴射的燃料量的影響至少部分基于所述噴嘴針的變化的打開時(shí)刻。在噴射過(guò)程中提供的噴射壓力則具有另外的影響。

發(fā)明內(nèi)容
在這種背景下，介紹具有獨(dú)立權(quán)利要求所述特征的一種方法和一種裝置。本發(fā)明的其它設(shè)計(jì)方案從從屬權(quán)利要求和說(shuō)明書中獲得。利用本發(fā)明可以通過(guò)所述控制室中的壓力的定性的感知來(lái)探測(cè)到所述噴射閥的噴嘴針的關(guān)閉時(shí)刻。在本發(fā)明的一種可能的實(shí)施方式中產(chǎn)生這一點(diǎn)，即可以精確地檢測(cè)所噴射的燃料量，因?yàn)椴粌H可以對(duì)所述伺服閥的不精確性進(jìn)行校正而且可以對(duì)所述噴射閥或者說(shuō)噴射器的整個(gè)開關(guān)鏈的不精確性進(jìn)行校正?？梢詫?duì)同類噴射閥的樣本偏差進(jìn)行補(bǔ)償同樣可以在使用壽命范圍內(nèi)對(duì)其偏移進(jìn)行補(bǔ)償并且可以對(duì)可變的邊界條件比如管路中的壓力振動(dòng)的影響進(jìn)行補(bǔ)償。所述方法可以以簡(jiǎn)單的方式來(lái)實(shí)施，因?yàn)楸景l(fā)明的作用原理典型地基于純定性的特征探測(cè)，借助于所述純定性的特征探測(cè)不僅可以探測(cè)所述噴嘴針的打開而且可以探測(cè)其關(guān)閉。本發(fā)明能夠用于具有磁閥并且具有壓電執(zhí)行器的噴射器。在本發(fā)明的范圍內(nèi)規(guī)定，在控制室內(nèi)部的壓力的變化曲線中確定至少一個(gè)極值也就是說(shuō)最小值和/或最大值。通常所述壓力的變化曲線與加載在壓電元件上的電壓成比例。因此有待確定的極值也出現(xiàn)在壓力梯度的零點(diǎn)或者說(shuō)過(guò)零點(diǎn)上并且由此出現(xiàn)壓力的變化曲線的第一時(shí)間導(dǎo)數(shù)。所述壓力梯度一般與流經(jīng)壓電元件的電流成比例。所描述的裝置構(gòu)造用于實(shí)施所介紹的方法的所有步驟。在此也可以由所述裝置的各個(gè)組件來(lái)實(shí)施該方法的各個(gè)步驟。此外，所述裝置的功能或者所述裝置的各個(gè)組件的功能可以作為所述方法的步驟來(lái)實(shí)現(xiàn)。此外，可以將所述方法的步驟作為所述裝置的各個(gè)組件或者整個(gè)裝置的功能來(lái)實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)和設(shè)計(jì)方案從說(shuō)明書和以下附圖中獲得。不言而喻，前面提到的和下面還要解釋的特征不僅能夠以相應(yīng)所說(shuō)明的組合來(lái)使用而且也能夠以其它的組合或者單獨(dú)地使用，而不離開本發(fā)明的范圍。


附圖示出如下
圖1是磁閥-噴射器的剖視圖的示意圖； 圖2是圖1的磁閥-噴射器的控制室的示意圖； 圖3是關(guān)于噴射器的工作參數(shù)的圖表；并且圖4是按本發(fā)明的裝置的一種實(shí)施方式的示意本發(fā)明借助于實(shí)施方式在附圖中示意性地示出并且下面參照附圖進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。在此連續(xù)地并且全面地對(duì)附圖進(jìn)行說(shuō)明，相同的附圖標(biāo)記表示相同的組件。
具體實(shí)施例方式圖1示出了構(gòu)造為磁閥-噴射器的噴射閥2的示意性的剖面圖。該噴射閥2包括噴射器本體4，在該噴射器本體4中布置了閥活塞6，該閥活塞6則在上端部上導(dǎo)引在閥件 8中并且其下端部朝噴嘴10的方向延伸。噴嘴針11與所述閥活塞6相連接并且布置在所述噴嘴10的內(nèi)部。此外，所述閥活塞6與高壓孔12及回流孔14相連接。在所述噴射閥2 的上端部上布置了磁頭16、電樞組18和回流口 20。此外，所述噴射閥2通過(guò)電氣接頭22 與電氣的能源相連接并且通過(guò)一個(gè)包括高壓縫式濾清器的高壓-或者說(shuō)HD-接頭23與燃料輸入管路相連接。圖1也示出了所述噴射閥2的控制室M。在所述噴射閥2運(yùn)行時(shí)向所述磁頭16通電，由此使所述電樞組18朝磁頭運(yùn)動(dòng)。由此打開所述閥活塞6上方的控制室M與所述回流口 20之間的連接。這觸發(fā)所述控制室M 中的壓力的下降并且由此觸發(fā)由所述閥活塞6和噴嘴針11構(gòu)成的復(fù)合體的打開運(yùn)動(dòng)。通過(guò)所述噴嘴針11的打開，在所述高壓孔12與所述噴嘴10的噴射孔之間建立連接，由此將燃料輸送給所述噴嘴10并且噴射到內(nèi)燃機(jī)的氣缸中。這樣的噴射閥2或者說(shuō)噴射器的細(xì)節(jié)在圖2中示意性地示出。除了所述閥活塞6 和所述將閥活塞6包圍的閥件8之外，在圖2中還示出了控制室M，該控制室M由所述閥件8的內(nèi)壁和布置在所述閥件8內(nèi)部的閥活塞6限定。圖2示出了處于靜止?fàn)顟B(tài)的所述噴射閥2的控制室M。所述控制室M通過(guò)進(jìn)口節(jié)流閥26與用于提供處于軌壓下的燃料的高壓接頭相連接并且通過(guò)能夠開關(guān)的出口節(jié)流閥觀與所述噴射閥2的回流口 20相連接。穿過(guò)所述出口節(jié)流閥觀的流量在靜止?fàn)顟B(tài)中被這里未示出的分配閥所閉鎖并且通過(guò)所述分配閥的激活而釋放。所述控制室M內(nèi)部的壓力引起向下的也就是朝噴嘴針11的關(guān)閉方向指向的作用于所述閥活塞6的力，所述閥活塞6繼續(xù)將這個(gè)力傳遞給所述噴嘴針11。在所述噴嘴針11的所謂的飛離階段(Flugphase)中，通過(guò)所述噴嘴針11下面的壓力場(chǎng)確定的打開力作用于所述噴嘴針11。在這個(gè)時(shí)間間隔中如此調(diào)節(jié)所述控制室M中的壓力，從而在打開力與關(guān)閉力之間存在著力的平衡。所述控制室M中的壓力因而反映了所述噴嘴針11的打開力。出于功能上的原因始終如此設(shè)計(jì)所述噴射閥2的尺寸，使得在這種情況下在控制室M中存在著比軌壓小的壓力。圖3示出了第一圖表30和第二圖表32。在此所述第一圖表30包括垂直定向的軸 34，沿著該軸34關(guān)于水平定向的用于以毫秒計(jì)的時(shí)間的軸36繪出了所述控制室M中的以單位bar計(jì)的壓力。在所述第二圖表32的內(nèi)部，關(guān)于用于時(shí)間的水平定向的軸36繪出了用于以微米計(jì)的距離的垂直定向的軸38。在所述第一圖表30的內(nèi)部，示出了用于所述控制室對(duì)內(nèi)部的壓力40的變化曲線。在與此同步的情況下，在所述第二圖表32中示出了用于所述噴嘴針11的升程42的變化曲線。所述兩張圖表30、32示出，所述噴嘴針11的作為運(yùn)動(dòng)變化的打開和關(guān)閉影響著所述控制室M內(nèi)部的壓力40。因此在所述噴嘴針11的打開的一開始?jí)毫?0顯示出構(gòu)造為最小值的第一極值44。在所述噴嘴針11關(guān)閉之后，所述壓力40具有構(gòu)造為最小值的第二極值46。作用于所述噴嘴針11的打開力以及由此所述控制室M中的壓力40也由于而后存在的閥座節(jié)流(Sitzdrosselung)在所述噴嘴針11的升程42較小時(shí)也就是就在打開之后并且就在關(guān)閉之前而特別地小。相反，在所述噴射閥2關(guān)閉時(shí)，在所述控制室M中存在著軌壓。關(guān)閉力的而后存在的相對(duì)于打開力的盈余在這種情況下以機(jī)械方式傳送到噴嘴本體座中。在所述分配閥已經(jīng)打開的情況下，因而在所述噴嘴針11打開之前由于來(lái)自出口節(jié)流閥觀的燃料溢流而在所述控制室M中出現(xiàn)壓力40的快速下降。這個(gè)階段以所述噴嘴針11的打開而結(jié)束。自這個(gè)時(shí)刻起，所述控制室M中的壓力40由于噴嘴座下方的而后上升的壓力而重又上升。所述控制室M中的壓力40因而在所述噴嘴針11打開的時(shí)刻具有最小值。此外，所述壓力40就在所述噴嘴針11的關(guān)閉時(shí)刻之前由于噴嘴座下面的而后較小的壓力而明顯小于軌壓。就在關(guān)閉所述噴嘴針11之后，由于現(xiàn)在停止的閥活塞6而在所述控制室M中出現(xiàn)壓力40的陡峭上升直至其超過(guò)軌壓的水平。所述控制室M中的壓力 40因而也在所述噴嘴針11關(guān)閉的時(shí)刻具有明顯的最小值。為了探測(cè)所述噴嘴針11的打開及關(guān)閉時(shí)刻，在此規(guī)定，以定性方式檢測(cè)所述控制室M中的壓力40的變化曲線。如圖4示意性地示出的一樣，在所述控制室M的壁體中一般在固定的閥件8的區(qū)域中布置了較小的用作傳感器的壓電元件48。所述壓電元件48的電氣接頭50向后引到所述噴射閥2的低壓區(qū)域中。此外，所述兩個(gè)接頭50與可以從外面接近的插頭接點(diǎn)相連接。所述壓電元件48在按本發(fā)明的方法的一種設(shè)計(jì)方案中提供電壓 52，該電壓52在扣除偏離電壓之后與所述控制室M中的壓力40成比例。所述偏離電壓在此在時(shí)間上可變，但是僅僅經(jīng)受明顯比對(duì)于所述控制室M中的壓力40來(lái)說(shuō)的情況緩慢的波動(dòng)。所述噴嘴閥11的打開和/或關(guān)閉相應(yīng)地通過(guò)由所述壓電元件48輸出的電壓52 的變化曲線中的極值來(lái)探測(cè)。所述控制室M的在壓電元件48的區(qū)域中相對(duì)于低壓的密封通過(guò)相關(guān)的工藝的運(yùn)用比如用于實(shí)施電氣接觸的玻璃熔化(Glaseinschmelzimgen)和類似工藝來(lái)進(jìn)行，所述相關(guān)的工藝對(duì)于在高壓區(qū)域中具有電氣執(zhí)行器的產(chǎn)品比如Robert Bosch GmbH公司的 CRI3. 31來(lái)說(shuō)為人所知。所述壓電元件48在靜止?fàn)顟B(tài)中輸出的電壓52可以通過(guò)通往該壓電元件48的饋電線之間的泄漏電阻在不依賴于軌壓的情況下設(shè)置為零。所述泄漏電阻在此可以布置在所述噴射閥2中，布置在一個(gè)在所述方法的范圍內(nèi)用作分析機(jī)構(gòu)的并且具有電壓測(cè)量?jī)x以及電流測(cè)量?jī)x的控制儀M中，或者也可以布置在所述控制儀M與壓電元件48之間的饋電線中。在需要時(shí)，所述泄漏電阻也可以連接到在所述控制儀48中存在的電源上，從而可以將所述壓電元件48的靜止電壓調(diào)節(jié)到任意的數(shù)值比如這個(gè)電源的電壓。所述壓電元件48的電極可以在噴射器或者說(shuō)噴射閥2中與所述噴射器本體4或者說(shuō)噴射器殼體相連接并且由此與機(jī)動(dòng)車的地電位相連接。在這種情況下，從所述噴射閥2中還僅僅引出一根傳感器電線并且對(duì)其對(duì)地的電位進(jìn)行分析。作為替代方案，所述壓電元件48也可以通過(guò)低阻抗的電阻來(lái)隔絕，從而取代電壓 52U而對(duì)由所述壓電元件48輸出的電流I進(jìn)行分析。該電流等于所述壓電元件48的電極上的電荷的梯度并且由此與所述控制室中的壓力梯度dp/dt成比例。所述噴嘴針11的打開及關(guān)閉時(shí)刻在這種情況下始終隨由所述壓電元件48輸出的電流的符號(hào)轉(zhuǎn)變而產(chǎn)生。而后相應(yīng)地探測(cè)到這種電流過(guò)零。所述壓電元件48可以以單層技術(shù)與打火機(jī)的點(diǎn)火石(ZUndimgspiezo)相類似尤其有利地結(jié)合電壓52的分析來(lái)構(gòu)成或者以多層技術(shù)尤其有利地結(jié)合電流的分析來(lái)構(gòu)成。本發(fā)明在這里在構(gòu)造為磁閥-噴射器的噴射閥2的實(shí)施例上得到說(shuō)明。但是本發(fā)明也可以用于壓電噴射器。
權(quán)利要求
1.用于確定時(shí)刻的方法，在所述時(shí)刻布置在噴射閥(2)中的噴嘴針(11)執(zhí)行運(yùn)動(dòng)變化，其中在所述噴射閥(2)的控制室(24)中用傳感器直接測(cè)量參量，該參量說(shuō)明關(guān)于在所述控制室(24)中存在的壓力(40)的變化曲線的情況，其中從所述用于壓力(40)的變化的參量中來(lái)檢測(cè)，所述變化曲線在哪個(gè)時(shí)刻具有極值(44、46)并且其中將該時(shí)刻識(shí)別為運(yùn)動(dòng)變化的時(shí)刻。
2.按權(quán)利要求1所述的方法，其中作為運(yùn)動(dòng)變化來(lái)研究所述噴嘴針(11)的關(guān)閉并且確定所述關(guān)閉的時(shí)刻。
3.按權(quán)利要求1或2所述的方法，其中作為運(yùn)動(dòng)變化來(lái)研究所述噴嘴針(11)的打開并且確定所述打開的時(shí)刻。
4.按權(quán)利要求1到3中任一項(xiàng)所述的方法，其中用布置在所述控制室(24)中的構(gòu)造為壓電元件(48)的傳感器來(lái)測(cè)量所述參量。
5.按權(quán)利要求1到4中任一項(xiàng)所述的方法，其中作為參量來(lái)測(cè)量加載在所述壓電元件 (48)上的電壓(52)，其中從所述電壓(52)中檢測(cè)所述壓力(40)的變化曲線并且就最小值的存在情況對(duì)其進(jìn)行研究。
6.按權(quán)利要求1到4中任一項(xiàng)所述的方法，其中作為參量來(lái)測(cè)量通過(guò)所述壓電元件 (48)流動(dòng)的電流并且從中求得在所述控制室(24)中存在的壓力(40)的梯度并且就過(guò)零點(diǎn)的存在情況來(lái)對(duì)所述梯度的變化曲線進(jìn)行研究。
7.用于確定時(shí)刻的裝置，在該時(shí)刻布置在噴射閥(2)中的噴嘴針(11)執(zhí)行運(yùn)動(dòng)變化， 其中所述裝置具有傳感器和分析機(jī)構(gòu)，其中所述傳感器構(gòu)造用于在所述噴射閥(2)的控制室(24)中直接測(cè)量參量，該參量說(shuō)明關(guān)于在所述控制室(24)中存在的壓力的變化曲線的情況，其中所述分析機(jī)構(gòu)構(gòu)造用于從所述用于壓力(40)的變化曲線的參量中檢測(cè)，所述變化曲線在哪個(gè)時(shí)刻具有極值并且將該時(shí)刻識(shí)別為運(yùn)動(dòng)變化的時(shí)刻。
8.按權(quán)利要求7所述的裝置，該裝置為測(cè)量作為參量的壓力(40)而具有單層的壓電元件(48)和電壓測(cè)量?jī)x，其中所述電壓測(cè)量?jī)x構(gòu)造用于測(cè)量在所述壓電元件(48)上加載的電壓(52)，并且其中所述分析機(jī)構(gòu)構(gòu)造用于借助于所測(cè)量的電壓(52)來(lái)檢測(cè)所述壓力 (40)的變化曲線。
9.按權(quán)利要求7所述的裝置，該裝置為了測(cè)量作為參量的壓力梯度而具有多層的壓電元件(48)和電流測(cè)量?jī)x，其中所述電流測(cè)量?jī)x構(gòu)造用于測(cè)量通過(guò)所述壓電元件(48)流動(dòng)的電流，并且其中所述分析機(jī)構(gòu)構(gòu)造用于借助于所測(cè)量的電流來(lái)檢測(cè)壓力梯度的變化曲線。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于確定時(shí)刻的方法，在所述時(shí)刻布置在噴射閥中的噴嘴針執(zhí)行運(yùn)動(dòng)變化，其中在所述噴射閥的控制室中用傳感器直接測(cè)量參量，該參量說(shuō)明關(guān)于在所述控制室中存在的壓力(40)的變化曲線的情況，其中從所述用于壓力(40)的變化曲線的參量中來(lái)檢測(cè)，所述變化曲線在哪個(gè)時(shí)刻具有極值并且其中將該時(shí)刻識(shí)別為運(yùn)動(dòng)變化的時(shí)刻。
文檔編號(hào)F02D41/30GK102575607SQ201080041445
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2010年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月17日
發(fā)明者H.拉普, W.施特克萊因 申請(qǐng)人:羅伯特·博世有限公司