用于求取內(nèi)燃機(jī)噴射閥的關(guān)閉部件的位置的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于求取內(nèi)燃機(jī)（3）的噴射閥（4）的關(guān)閉部件的位置的方法，其中，為了關(guān)閉噴射閥，使關(guān)閉部件處于朝向關(guān)閉位置的關(guān)閉運(yùn)動(dòng)中，接下來測(cè)量關(guān)閉時(shí)間點(diǎn)，在該關(guān)閉時(shí)間點(diǎn)，關(guān)閉部件到達(dá)關(guān)閉位置，其中，確定在關(guān)閉時(shí)間點(diǎn)與關(guān)閉運(yùn)動(dòng)的先前的開始時(shí)間點(diǎn)之間的時(shí)間差，并利用該時(shí)間差求得關(guān)閉部件在關(guān)閉運(yùn)動(dòng)的開始時(shí)間點(diǎn)所處的位置。本發(fā)明還涉及一種被設(shè)計(jì)用于實(shí)施這種方法的噴射系統(tǒng)（1）。
【專利說明】用于求取內(nèi)燃機(jī)噴射閥的關(guān)閉部件的位置的方法
[0001]本發(fā)明涉及一種根據(jù)主權(quán)利要求的前序部分的用于求取內(nèi)燃機(jī)噴射閥的關(guān)閉部 件的位置的方法。本發(fā)明還涉及一種根據(jù)并列主權(quán)利要求的前序部分的用于將燃油噴入到 內(nèi)燃機(jī)中的噴射系統(tǒng)。
[0002]噴射系統(tǒng)例如共軌噴射系統(tǒng)用于把燃油噴入到汽車的內(nèi)燃機(jī)比如柴油機(jī)或汽油 機(jī)中。為此，噴射系統(tǒng)按公知方式具有一個(gè)或多個(gè)噴射閥，可以利用噴射系統(tǒng)的控制單元來 控制所述噴射閥，用于噴射燃油。噴射閥通常也稱為噴射器，為了打開和關(guān)閉噴射閥，它具 有關(guān)閉部件，可以借助噴射閥的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)來移動(dòng)關(guān)閉部件。如果關(guān)閉部件處于關(guān)閉位置，噴 射器就會(huì)關(guān)閉且無燃油噴射。如果關(guān)閉部件未處于關(guān)閉位置，噴射器就部分地或完全地打 開并噴射燃油。通常，噴射器具有一個(gè)或多個(gè)噴射開口，經(jīng)由所述噴射開口噴射燃油，為此 可以借助關(guān)閉部件部分地或完全地將所述噴射開口打開或關(guān)閉。
[0003]為了減少?gòu)U氣排放和減小噪聲，且對(duì)于盡可能高的能源效率來說關(guān)鍵的是，能盡 可能精確地配給燃油噴射量，且可盡可能精確地控制噴射的時(shí)間點(diǎn)。尤其已知的是，一次噴 射可以包括一個(gè)或多個(gè)單體噴射，比如主噴射和其它預(yù)先噴射和/或在后噴射。這樣就可 以利用多個(gè)單體噴射來實(shí)現(xiàn)噴射的非瑣碎的噴射率時(shí)間曲線。噴射率系指每單位時(shí)間噴射 的燃油量。
[0004]為此通常規(guī)定，噴射閥并不完全打開，而是僅僅部分打開，即減小噴射閥的開度。 為了部分地打開噴射閥，關(guān)閉部件移動(dòng)離開關(guān)閉位置，但并不到達(dá)機(jī)械的止擋，而是例如僅 僅移動(dòng)一定距離，直至某些噴射開口打開，但并非全部噴射開口都打開。這比如在噴射器是 所謂的“可變噴嘴”時(shí)是可行的，這種噴嘴的噴射孔布置在不同的平面(“層級(jí)”)上。也可以 利用關(guān)閉部件的節(jié)流作用來實(shí)現(xiàn)減小的開度，關(guān)閉部件越是靠近其關(guān)閉位置，這種節(jié)流作 用就越大。如果噴射閥的關(guān)閉部件具有用于關(guān)閉一個(gè)或多個(gè)噴射開口的噴嘴閥針，則可以 采用如下方式來實(shí)現(xiàn)噴射閥的減小的開度:使得噴嘴閥針從關(guān)閉位置并非完全地起升到達(dá) 噴嘴閥針的止擋，即并不到達(dá)噴嘴閥針的最大針閥升程，而是使它僅僅起升到減小的針閥 升程。
[0005]除了噴射率的所述形狀的時(shí)間曲線外，最好還借助發(fā)動(dòng)機(jī)控制器或“車載單元” (“0BU”)了解用于汽車診斷(“在線診斷”)的關(guān)閉部件位置。這樣就例如能診斷有故障的、 始終關(guān)閉的以及打開的噴射器，例如診斷噴射系統(tǒng)的噴射器之一的電故障。此外，可以利用 關(guān)于關(guān)閉部件位置的信息推斷出噴射率和噴射量，進(jìn)而推斷出內(nèi)燃機(jī)的各種不同的特性， 有時(shí)還能推斷出靠該內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)的汽車的特性。
[0006]原則上，可以借助附加的傳感器檢測(cè)關(guān)閉部件的位置，進(jìn)而檢測(cè)噴射閥的開度。因 而例如已知的是，在噴射器的噴嘴閥針上設(shè)置特定的針閥升程傳感器，用該附加的傳感器 直接測(cè)量噴嘴閥針的針閥升程。但這導(dǎo)致噴射閥的制造成本高昂。在現(xiàn)有技術(shù)中已知的是， 沒有附加的傳感器，僅僅在關(guān)閉部件到達(dá)關(guān)閉位置的時(shí)間點(diǎn)，即僅在噴射閥的所謂的關(guān)閉 或封閉時(shí)間點(diǎn)，測(cè)量關(guān)閉部件的位置，如文獻(xiàn)DE 10 2009 032 521 Al和DE 10 2004 023 545 Al中所述。但僅僅所述信息本身不足以推斷出噴射期間即在關(guān)閉時(shí)間點(diǎn)之前的閥開 度。[0007]因此，本發(fā)明的目的是，提出一種允許盡可能精確地確定在噴射過程期間的噴射 閥關(guān)閉部件位置的方法。在此，該方法用一個(gè)噴射閥即可實(shí)施，該噴射閥可盡可能成本低廉 地制得。還要提出一種盡可能成本低廉的被設(shè)計(jì)用于實(shí)施這種方法的噴射系統(tǒng)，利用它即 使在噴射過程期間也能確定噴射系統(tǒng)噴射閥的關(guān)閉文件位置。
[0008]根據(jù)本發(fā)明，所述目的通過一種根據(jù)主權(quán)利要求的方法和一種根據(jù)并列主權(quán)利要 求的噴射系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的改進(jìn)和特定實(shí)施方式可由從屬權(quán)利要求得到。
[0009]本發(fā)明的用于求取內(nèi)燃機(jī)噴射閥的關(guān)閉部件位置的方法因而規(guī)定，為了關(guān)閉噴射 閥，使關(guān)閉部件處于朝向關(guān)閉位置的關(guān)閉運(yùn)動(dòng)中，接下來測(cè)量關(guān)閉時(shí)間點(diǎn)，在該關(guān)閉時(shí)間 點(diǎn)，關(guān)閉部件到達(dá)關(guān)閉位置。對(duì)于本發(fā)明重要的是，確定在關(guān)閉時(shí)間點(diǎn)與關(guān)閉運(yùn)動(dòng)的先前的 開始時(shí)間點(diǎn)之間的時(shí)間差，并利用該時(shí)間差求得關(guān)閉部件在關(guān)閉運(yùn)動(dòng)的開始時(shí)間點(diǎn)所處的 位置。
[0010]本發(fā)明因而基于如下構(gòu)思:在關(guān)閉運(yùn)動(dòng)的開始時(shí)間點(diǎn)即在噴射閥的噴射過程期間 關(guān)閉部件的位置與所述時(shí)間差之間有明確的關(guān)系。該時(shí)間差越大，關(guān)閉部件從開始時(shí)間點(diǎn) 直至到達(dá)關(guān)閉位置所歷經(jīng)的距離就越長(zhǎng)。因此該時(shí)間差本身已經(jīng)適合作為在關(guān)閉運(yùn)動(dòng)的開 始時(shí)間點(diǎn)關(guān)閉部件位置的明確的量度。
[0011]所以，術(shù)語“位置”也可以稱為任何適合作為采用本發(fā)明確定的位置的測(cè)量參數(shù)， 比如所述時(shí)間差本身，或者還有起升高度(也簡(jiǎn)稱為起升)，其被定義為在關(guān)閉運(yùn)動(dòng)的開始 時(shí)間點(diǎn)關(guān)閉部件的位置與關(guān)閉位置之間的間距。
[0012]作為關(guān)閉運(yùn)動(dòng)的開始時(shí)間點(diǎn)，例如可以采用對(duì)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的相應(yīng)控制，用于引起關(guān) 閉運(yùn)動(dòng)。
[0013]例如可以借助關(guān)閉部件的運(yùn)動(dòng)方程由所述時(shí)間差確定出起升高度，在該運(yùn)動(dòng)方程 中加入所述時(shí)間差。該運(yùn)動(dòng)方程例如可以是(時(shí)間積分的)牛頓運(yùn)動(dòng)方程，其中加入了關(guān)閉 部件的質(zhì)量以及其它作用到關(guān)閉部件上的力，比如驅(qū)動(dòng)力或驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)脈沖、彈力、壓 力和摩擦力。在該運(yùn)動(dòng)方程中也可以有其它測(cè)量參數(shù)，比如燃油壓力和/或黏度、燃油的和 /或噴射器的溫度。
[0014]也可以規(guī)定，借助上面規(guī)定的時(shí)間差由噴射閥的相應(yīng)的特性曲線族讀出起升高 度，其中，沿著特性曲線族的第一軸線繪制出時(shí)間差的值，沿著另一軸線繪制出起升高度的 相關(guān)值。沿著特性曲線族的其它軸線例如可以繪制出燃油的壓力和/或黏度、燃油的和/ 或噴射器的溫度以及驅(qū)動(dòng)脈沖，其中，驅(qū)動(dòng)脈沖借助驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)傳遞到關(guān)閉部件上，用于引發(fā) 起升或關(guān)閉運(yùn)動(dòng)。
[0015]“驅(qū)動(dòng)脈沖”通常也指如下參數(shù)，即這種參數(shù)表示關(guān)閉部件處于起升或關(guān)閉運(yùn)動(dòng)中 的強(qiáng)度或力度的量度。如果驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)例如具有作為執(zhí)行器的壓電執(zhí)行器，如下面還將予以 詳述，則驅(qū)動(dòng)脈沖可以是電脈沖或充電能量、放電電壓或充電電壓、放電電流或充電電流， 其通過壓電元件以機(jī)械脈沖或沖力的形式或者以運(yùn)動(dòng)能量的形式傳遞到關(guān)閉部件上。
[0016]本發(fā)明還基于如下認(rèn)識(shí):在多數(shù)情況下，確定在關(guān)閉運(yùn)動(dòng)的開始時(shí)間點(diǎn)關(guān)閉部件 的位置即相應(yīng)地規(guī)定的起升高度就完全足夠了，這是因?yàn)椋P(guān)閉部件在直至該開始時(shí)間點(diǎn) 所持續(xù)的保持階段期間通常保持在基本不變的保持位置，以便保證在該保持階段期間噴射 閥的盡可能恒定的開度。
[0017]在該方法的一種改進(jìn)中規(guī)定，關(guān)閉部件借助壓電元件處于關(guān)閉運(yùn)動(dòng)或起升運(yùn)動(dòng)中。在這種情況下，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)因而包括被設(shè)計(jì)成壓電元件的執(zhí)行器，其也簡(jiǎn)稱為壓電執(zhí)行 器。壓電執(zhí)行器通常具有壓電晶體堆垛。但原則上也可行的是，關(guān)閉部件借助驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的 電磁執(zhí)行器(簡(jiǎn)寫為磁性執(zhí)行器)運(yùn)動(dòng)。
[0018]優(yōu)選利用驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的執(zhí)行器即例如上述壓電執(zhí)行器直接地基本無延遲地驅(qū)動(dòng)噴 射器的關(guān)閉部件，也就是說，直接地基本無延遲地在執(zhí)行器與關(guān)閉部件之間傳遞力。利用由 此直接地基本無延遲地作用到關(guān)閉部件上的執(zhí)行器可以實(shí)現(xiàn)關(guān)閉部件的特別精確的定位 和噴射率曲線的設(shè)計(jì)。在此，執(zhí)行器與關(guān)閉部件之間的力傳遞僅僅通過基本上剛性的構(gòu)件 進(jìn)行傳遞。在驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)與關(guān)閉部件之間的力傳遞中，特別是省去液壓的部分，尤其是在執(zhí)行 器與關(guān)閉部件之間省去使用所謂的伺服閥。帶有直接作用到關(guān)閉部件上的執(zhí)行器的噴射閥 通常稱為“直接驅(qū)動(dòng)的噴射器”，其例如由文獻(xiàn)EP I 760 305 Al已知，在此援引其全部公開 內(nèi)容。
[0019]在該方法的一種特別優(yōu)選的改進(jìn)中規(guī)定，利用驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的執(zhí)行器探測(cè)關(guān)閉部件到 達(dá)關(guān)閉位置。因而在這種情況下，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的執(zhí)行器也用作傳感器。這里利用的是，在關(guān)閉 部件到達(dá)時(shí)，關(guān)閉部件的機(jī)械脈沖或回沖傳遞回到執(zhí)行器上，其作用到執(zhí)行器上。對(duì)于傳遞 該回沖或脈沖來說，在執(zhí)行器與關(guān)閉部件之間的上述直接的力傳遞同樣是特別有利的，這 是因?yàn)椋ㄟ^這種力傳遞，所述回沖或脈沖實(shí)際上幾乎不會(huì)受到削弱，而只是稍微延遲，因 而能被執(zhí)行器特別可靠且精確地檢測(cè)到。
[0020]如果執(zhí)行器例如由壓電執(zhí)行器給定，則在這種情況下，壓電執(zhí)行器同時(shí)用作壓電 傳感器。由于關(guān)閉部件到達(dá)關(guān)閉位置，在壓電執(zhí)行器中引發(fā)信號(hào)，例如以電壓變化或電流的 形式在壓電執(zhí)行器上引發(fā)，借助所述信號(hào)能確定關(guān)閉時(shí)間點(diǎn)。
[0021]但原則上也可以將電磁執(zhí)行器用作傳感器，以便測(cè)量關(guān)閉部件到達(dá)關(guān)閉位置，如 文獻(xiàn)DE 10 2009 032 521 Al中所述。但原則上也可以借助附加的傳感器探測(cè)關(guān)閉部件到 達(dá)關(guān)閉位置，如開篇所述。但這往往會(huì)導(dǎo)致噴射器的高昂的制造成本。
[0022]在該方法的一種實(shí)施方式中規(guī)定，關(guān)閉部件具有噴嘴閥針。噴嘴閥針在關(guān)閉位置 通常位于噴射閥的針閥座中。噴嘴閥針的起升高度通常也稱為針閥升程。
[0023]在該方法的一種改進(jìn)中規(guī)定，為了部分地或完全地打開噴射閥，以便進(jìn)行單體噴 射，借助傳遞到關(guān)閉部件上的驅(qū)動(dòng)脈沖來使得關(guān)閉部件處于起升運(yùn)動(dòng)中。在此，為了盡可能 精確地實(shí)現(xiàn)關(guān)閉部件的一定的起升高度，利用或考慮關(guān)閉部件在前一次單體噴射期間在事 先的關(guān)閉運(yùn)動(dòng)的開始時(shí)間點(diǎn)所處的位置來求得驅(qū)動(dòng)脈沖。
[0024]因而例如可以規(guī)定，根據(jù)預(yù)定的開度來確定關(guān)閉部件的與該開度相應(yīng)的起升高 度。該起升高度例如可以根據(jù)關(guān)閉部件的所希望的節(jié)流效應(yīng)來確定。在開篇所述的可變噴 嘴的情況下，也可以通過可變噴嘴的噴射孔的平面來規(guī)定起升高度。接下來確定與所希望 的起升高度相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)脈沖。例如可以規(guī)定，驅(qū)動(dòng)脈沖從噴射閥的控制特性曲線族讀出，在 該控制特性曲線族上含有起升運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)脈沖和相關(guān)的所希望的起升高度和/或相關(guān)的 時(shí)間差的值對(duì)，其中，所述值對(duì)的定義如上所述。控制特性曲線族還可以具有附加的軸線， 這些軸線帶有其它的測(cè)量參數(shù)，就像上面所述的特性曲線族一樣。附加的測(cè)量參數(shù)比如燃 油的壓力和/或溫度也可以在確定驅(qū)動(dòng)脈沖時(shí)予以考慮。
[0025]也可以規(guī)定，在關(guān)閉部件的一定的起升高度與起升高度的預(yù)定的給定值之間的偏 差超過預(yù)定的閾值情況下，產(chǎn)生相應(yīng)的信號(hào)且例如傳遞至用于繼續(xù)處理比如用于在線診斷的車載單元。如開篇所述，這種偏差例如在噴射器有電故障時(shí)會(huì)出現(xiàn)。
[0026]本發(fā)明的用于把燃油噴射到內(nèi)燃機(jī)中的噴射系統(tǒng)包括控制單元和至少一個(gè)噴射閥，該噴射閥具有用于關(guān)閉噴射閥的關(guān)閉部件、用于關(guān)閉部件的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和傳感器。傳感器被設(shè)計(jì)用于對(duì)關(guān)閉部件到達(dá)關(guān)閉位置做出反應(yīng)，并產(chǎn)生相應(yīng)的信號(hào)?？刂茊卧辉O(shè)計(jì)用于控制驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，以便引起關(guān)閉部件朝向關(guān)閉位置進(jìn)行關(guān)閉運(yùn)動(dòng)，并借助傳感器的信號(hào)求得關(guān)閉時(shí)間點(diǎn)，在該關(guān)閉時(shí)間點(diǎn)，至少一個(gè)噴射閥的關(guān)閉部件到達(dá)關(guān)閉位置。
[0027]對(duì)于本發(fā)明的噴射系統(tǒng)來說關(guān)鍵的是，控制單元還被設(shè)計(jì)用于確定關(guān)閉時(shí)間點(diǎn)與關(guān)閉運(yùn)動(dòng)的先前的開始時(shí)間點(diǎn)之間的時(shí)間差，并利用該時(shí)間差求取關(guān)閉部件在關(guān)閉運(yùn)動(dòng)的開始時(shí)間點(diǎn)所處的位置。噴射系統(tǒng)因而被設(shè)計(jì)用于實(shí)施這里提出的方法。針對(duì)方法所述的全部工作方式和優(yōu)點(diǎn)因而相應(yīng)地也適用于噴射系統(tǒng)。此點(diǎn)也適用于噴射系統(tǒng)的下述改進(jìn)和特定的實(shí)施方式，其工作方式和優(yōu)點(diǎn)相應(yīng)于該方法的上述實(shí)施方式。
[0028]因而在噴射系統(tǒng)的一種改進(jìn)中規(guī)定，控制單元被設(shè)計(jì)用于利用時(shí)間差借助關(guān)閉部件的運(yùn)動(dòng)方程來確定所述位置，或者利用時(shí)間差從噴射閥的特性曲線族讀出所述位置，就像已經(jīng)在上面結(jié)合所提出的方法詳細(xì)地介紹過的一樣。
[0029]在該系統(tǒng)的一種實(shí)施方式中，至少一個(gè)噴射噴嘴的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)具有執(zhí)行器，該執(zhí)行器可以由壓電執(zhí)行器給定。但也可以規(guī)定，執(zhí)行器由磁性執(zhí)行器給定。如上面已結(jié)合所提出的方法所述，在驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)與關(guān)閉部件之間優(yōu)選存在基本上剛性的連接，以便實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)與關(guān)閉部件之間的直接的力傳遞。噴射器于是就是所謂的直接驅(qū)動(dòng)的噴射器。
[0030]在一種改進(jìn)中規(guī)定，傳感器由驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的執(zhí)行器給定，傳感器因而也用作驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的執(zhí)行器。例如，在執(zhí)行器由壓電執(zhí)行器給定的情況下，該壓電執(zhí)行器同時(shí)也可以承擔(dān)傳感器的功能，反之亦然。在這種情況下也稱為壓電傳感器的傳感器和壓電執(zhí)行器于是因而由同一個(gè)構(gòu)件來實(shí)現(xiàn)。
[0031]根據(jù)一種改進(jìn)，關(guān)閉部件具有噴嘴閥針，該噴嘴閥針在關(guān)閉位置優(yōu)選位于噴射閥的針閥座上。還可以規(guī)定，至少一個(gè)噴射閥是可變噴嘴，它因而具有多個(gè)設(shè)置在不同平面上的噴射孔。如果關(guān)閉部件處于一定的起升高度，那些平面上的在所述起升高度以下的噴射孔就打開，而那些平面上的在所述起升高度以上的噴射孔則關(guān)閉。因而在這種情況下在起升高度與噴射閥的開度之間存在明確的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
[0032]在本發(fā)明的改進(jìn)中規(guī)定，控制單元被設(shè)計(jì)用于控制驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，以便把驅(qū)動(dòng)脈沖傳遞到關(guān)閉部件上，引起關(guān)閉部件的起升運(yùn)動(dòng)，部分地或完全地打開噴射閥，從而進(jìn)行單體噴射。在此，控制設(shè)備可以被設(shè)計(jì)用于利用關(guān)閉部件在前一次單體噴射期間在事先的關(guān)閉運(yùn)動(dòng)的開始時(shí)間點(diǎn)所處的位置來確定驅(qū)動(dòng)脈沖，用于實(shí)現(xiàn)關(guān)閉部件的一定的起升高度。
[0033]噴射系統(tǒng)可以是共軌噴射系統(tǒng)，且具有用于燃油的高壓蓄存器，即所謂的共軌。為了把燃油從高壓蓄存器傳遞到至少一個(gè)噴射器中，高壓蓄存器和至少一個(gè)噴射器通過一個(gè)或多個(gè)高壓管路液壓地相互連接。
[0034]下面參照?qǐng)D1和2詳述本發(fā)明的一個(gè)特定的實(shí)施方式。其中:
圖1示出這里提出類型的噴射系統(tǒng)；和
圖2為圖1中所示的噴射器的關(guān)閉部件的起升和關(guān)閉運(yùn)動(dòng)的時(shí)間曲線。
[0035]圖1中示意性示出這里提出類型的噴射系統(tǒng)I。該噴射系統(tǒng)I包括控制單元2和多個(gè)噴射閥，為明了起見，僅示出了其中的一個(gè)唯一的噴射閥3。該噴射閥3具有帶噴嘴閥針4’的關(guān)閉部件4，用于封閉噴射閥3的噴射孔10、10’、10’ ’。噴射閥3還包括用于關(guān)閉部件4的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)5和壓電傳感器6。在關(guān)閉位置，噴嘴閥針4’位于針閥座11上，并封閉噴射孔10、10’、10’ ’，這些噴射孔布置在三個(gè)沿著噴射閥3的縱軸線錯(cuò)開的平面上。該噴射閥因而是可變噴嘴。一定數(shù)量的噴射孔因此根據(jù)當(dāng)前的針閥升程而打開，或者被噴嘴閥針4’封閉。所以在針閥升程與噴射閥3的開度之間存在明確的關(guān)系。
[0036]壓電傳感器6還承擔(dān)著驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)5的壓電執(zhí)行器的功能。壓電傳感器6和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)5的壓電執(zhí)行器因而由同一構(gòu)件產(chǎn)生，故下面也將壓電執(zhí)行器和壓電傳感器6稱為壓電元件6。在壓電元件6與關(guān)閉部件4之間存在基本上剛性的連接，這種連接通過剛性的中間部件產(chǎn)生。噴射噴嘴因而是一種直接驅(qū)動(dòng)的噴射噴嘴3，就其而言，在驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)5與關(guān)閉部件4之間存在直接的基本上無延遲的力傳遞。保證所述力傳遞的所述剛性中間部件卻由中間銷7、鐘形罩8和桿裝置9給定。在壓電元件6擴(kuò)展時(shí)，通過這些中間部件朝向壓電元件6對(duì)關(guān)閉部件4施加力。在壓電元件6回縮時(shí),通過這些中間部件沿相反的方向?qū)﹃P(guān)閉部件6施加力，即朝向針閥座11施加力。
[0037]噴射閥3還具有噴嘴室12，該噴嘴室與噴射系統(tǒng)I的在此未示出的高壓蓄存器(共軌)液壓地連接。噴射閥3還具有關(guān)閉彈簧13，該關(guān)閉彈簧被設(shè)計(jì)用于補(bǔ)償噴嘴室12中所含有的燃油的施加到關(guān)閉部件4上的壓力，從而只需再施加相對(duì)小的力即可通過壓電元件6來移動(dòng)關(guān)閉部件4。
[0038]壓電元件6被設(shè)計(jì)用于對(duì)關(guān)閉部件到達(dá)關(guān)閉位置的情況即噴嘴閥針4’抵達(dá)針閥座11的情況做出反應(yīng)，并產(chǎn)生相應(yīng)的信號(hào)。在噴嘴閥針4’抵達(dá)針閥座11時(shí)，通過關(guān)閉部件4與壓電元件6之間的所述直接的力傳遞，向壓電元件6傳遞反沖，該反沖通過壓電效應(yīng)轉(zhuǎn)變成電壓脈沖。該脈沖作為所述信號(hào)傳遞到控制單元2上，且被該控制單元探測(cè)和繼續(xù)處理。特別是借助該信號(hào)來確定噴射閥的關(guān)閉時(shí)間點(diǎn)，在該關(guān)閉時(shí)間點(diǎn)，噴嘴閥針4’抵達(dá)針閥座11。
[0039]控制單元2還被設(shè)計(jì)用于控制驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)5，以便引起關(guān)閉部件朝向關(guān)閉位置進(jìn)行關(guān)閉移動(dòng)，具體方式為，通過放電電流來使得壓電元件6放電。該放電電流因而形成驅(qū)動(dòng)脈沖，驅(qū)動(dòng)脈沖通過壓電元件而壓電地轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能量，并(通過中間部件7、8、9)傳遞到關(guān)閉部件4上，使得該關(guān)閉部件處于關(guān)閉運(yùn)動(dòng)中?？刂频臅r(shí)間點(diǎn)作為關(guān)閉運(yùn)動(dòng)的開始時(shí)間點(diǎn)存儲(chǔ)在控制單元2中。
[0040]控制單元2還被設(shè)計(jì)用于確定關(guān)閉時(shí)間點(diǎn)與前述的關(guān)閉運(yùn)動(dòng)開始時(shí)間點(diǎn)之間的時(shí)間差，并利用該時(shí)間差來求取關(guān)閉部件4在關(guān)閉運(yùn)動(dòng)的開始時(shí)間點(diǎn)時(shí)所處的位置，即噴嘴閥針4’的針閥升程。為此，利用控制單元2借助該時(shí)間差從噴射閥2的存儲(chǔ)在控制單元2中的特性曲線族讀出起升高度。沿著特性曲線族的第一軸線繪制出時(shí)間差的值，沿著第二軸線繪制出起升高度(針閥升程)的相關(guān)值。沿著特性曲線族的其它軸線繪制出壓力、溫度和燃油黏度、噴射器溫度。規(guī)定在利用控制單元2從所測(cè)得的時(shí)間差確定起升高度時(shí)也考慮這些參數(shù)。為此，控制單元與相應(yīng)的傳感器(這里未示出)連接。
[0041]控制單元2還可以被設(shè)計(jì)用于借助時(shí)間積分的牛頓運(yùn)動(dòng)方程來計(jì)算起升高度，在該運(yùn)動(dòng)方程中插入了時(shí)間差，并加入了關(guān)閉部件的質(zhì)量以及作用到關(guān)閉部件上的力，即驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)脈沖、彈簧13的彈力、燃油的壓力和摩擦力。在該運(yùn)動(dòng)方程中還有其它測(cè)量參數(shù)，即燃油黏度以及燃油溫度和噴射器3的溫度。[0042]控制單元2還被設(shè)計(jì)用于控制驅(qū)動(dòng)部件6，用來部分地或完全地打開噴射閥3，直至噴嘴閥針4’的預(yù)定的起升高度。為此，利用控制單元2把充電電流形式的驅(qū)動(dòng)脈沖傳遞到壓電元件6上，該充電電流通過壓電元件以機(jī)械的運(yùn)動(dòng)能量的形式壓電地傳遞到關(guān)閉部件4上，使得關(guān)閉部件4處于起升運(yùn)動(dòng)中?？刂茊卧?被設(shè)計(jì)用于在驅(qū)動(dòng)脈沖傳遞到驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)6上之前首先根據(jù)預(yù)定的開度來確定關(guān)閉部件的與該開度相應(yīng)的起升高度，其中，該起升高度由可變噴嘴的噴射孔的與所希望的開度相應(yīng)的平面確定。接下來，從噴射閥3的存儲(chǔ)在控制單元2中的控制特性曲線族讀出與所希望的起升高度相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)脈沖，在所述控制特性曲線族上含有用于起升運(yùn)動(dòng)和相關(guān)的所希望的起升高度的驅(qū)動(dòng)脈沖值對(duì)。控制特性曲線族還含有附加的軸線，沿著這些軸線繪制出燃油的壓力和溫度，在利用控制單元2確定驅(qū)動(dòng)脈沖時(shí)也考慮所述壓力和溫度。
[0043]最后，控制單元2被設(shè)計(jì)用于在關(guān)閉部件4的所確定的起升高度與起升高度的預(yù)定的給定值之間的偏差超過預(yù)定的閾值情況下產(chǎn)生相應(yīng)的信號(hào)并傳遞至用于在線診斷的車載單元。
[0044]在圖2中示意性地示出了圖1中所示的噴射系統(tǒng)I的三個(gè)不同的噴射器3的起升高度的時(shí)間曲線，以及示出了相關(guān)的驅(qū)動(dòng)脈沖的時(shí)間曲線，利用所述驅(qū)動(dòng)脈沖來控制噴射器3的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)5，以便實(shí)現(xiàn)這些起升高度的曲線。軸線的標(biāo)注含義如下:t表示時(shí)間，I表示電流大小，h表示起升高度。
[0045]可以看到，充電電流形式的第一驅(qū)動(dòng)脈沖14的電流大小為正，所述的三個(gè)噴射器3的壓電元件6均以該充電電流來充電，以便引起噴射器3的關(guān)閉部件4的起升運(yùn)動(dòng)。從開始時(shí)間點(diǎn)ts開始，就產(chǎn)生了放電電流形式的驅(qū)動(dòng)脈沖15，其電流大小為負(fù)，噴射器3的壓電元件6以該放電電流放電，由此使得噴射器的壓電元件6均處于關(guān)閉運(yùn)動(dòng)中。這三個(gè)噴射器具有相同的控制特性曲線。為了實(shí)現(xiàn)噴射器的前述開度，從這些控制特性曲線因而分別讀出相同的驅(qū)動(dòng)脈沖14?，F(xiàn)在可看到，盡管壓電元件3均以相同的驅(qū)動(dòng)脈沖即充電電流14充電，卻實(shí)現(xiàn)了不同的起升高度hp h2和h3。這些差別例如可能由噴射器3的制造偏差或磨損引起。
[0046]經(jīng)過開始時(shí)間點(diǎn)ts之后，關(guān)閉部件4在相應(yīng)的關(guān)閉時(shí)間點(diǎn)tpt2和t3到達(dá)相應(yīng)的關(guān)閉位置，也就是說，抵達(dá)相應(yīng)的針閥座11?？梢钥吹?，盡管分別在相同的開始時(shí)間％并以相同的驅(qū)動(dòng)脈沖15引起關(guān)閉運(yùn)動(dòng)，但關(guān)閉部件4以最大的起升聞度h3在最晚的關(guān)閉時(shí)間點(diǎn)t3抵達(dá)，而關(guān)閉部件4以最小的起升高度Ii1在最早的關(guān)閉時(shí)間點(diǎn)h抵達(dá)。普遍適用的是，隨著所實(shí)現(xiàn)的起升高度的增大，開始時(shí)間點(diǎn)與關(guān)閉時(shí)間點(diǎn)之間的時(shí)間差增加。該時(shí)間差因而是用來確定以及表征關(guān)閉部件4的起升高度的明確的量度。
[0047]在所示范例中，起升高度h2相應(yīng)于所希望的開度。
【權(quán)利要求】
1.一種用于求取內(nèi)燃機(jī)噴射閥的關(guān)閉部件的位置的方法，其中，為了關(guān)閉噴射閥，使 關(guān)閉部件處于朝向關(guān)閉位置的關(guān)閉運(yùn)動(dòng)中，接下來測(cè)量關(guān)閉時(shí)間點(diǎn)，在該關(guān)閉時(shí)間點(diǎn)，關(guān)閉 部件到達(dá)關(guān)閉位置，其特征在于，確定在關(guān)閉時(shí)間點(diǎn)與關(guān)閉運(yùn)動(dòng)的先前的開始時(shí)間點(diǎn)之間的時(shí)間差，并利用該時(shí)間差求 得關(guān)閉部件在關(guān)閉運(yùn)動(dòng)的開始時(shí)間點(diǎn)所處的位置。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，利用時(shí)間差借助關(guān)閉部件的運(yùn)動(dòng)方程來確 定所述位置，或者利用時(shí)間差從噴射閥的特性曲線族讀出所述位置。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，借助壓電元件使得關(guān)閉部件處于關(guān)閉運(yùn)動(dòng)中。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，利用壓電元件直接地驅(qū)動(dòng)關(guān)閉部件。
5.如權(quán)利要求3或4中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，利用同一壓電元件探測(cè)關(guān)閉 部件到達(dá)關(guān)閉位置。
6.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，關(guān)閉部件具有噴嘴閥針。
7.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，為了部分地或完全地打開噴射 閥，以便進(jìn)行單體噴射，借助傳遞到關(guān)閉部件上的驅(qū)動(dòng)脈沖來使得關(guān)閉部件處于起升運(yùn)動(dòng) 中，其中，為了實(shí)現(xiàn)關(guān)閉部件的一定的起升高度，利用關(guān)閉部件在前一次單體噴射期間在事 先的關(guān)閉運(yùn)動(dòng)的開始時(shí)間點(diǎn)所處的位置來求得驅(qū)動(dòng)脈沖。
8.一種用于將燃油噴入到內(nèi)燃機(jī)中的噴射系統(tǒng)，具有控制單元和至少一個(gè)噴射閥，該 噴射閥具有用于關(guān)閉噴射閥的關(guān)閉部件、用于關(guān)閉部件的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和傳感器，其中，傳感器 被設(shè)計(jì)用于對(duì)關(guān)閉部件到達(dá)關(guān)閉位置做出反應(yīng)，并產(chǎn)生相應(yīng)的信號(hào)，其中，控制單元被設(shè)計(jì) 用于控制驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，以便引起關(guān)閉部件朝向關(guān)閉位置進(jìn)行關(guān)閉運(yùn)動(dòng)，并借助傳感器的信號(hào) 求得關(guān)閉時(shí)間點(diǎn)，在該關(guān)閉時(shí)間點(diǎn)，至少一個(gè)噴射閥的關(guān)閉部件到達(dá)關(guān)閉位置，其特征在于，控制單元被設(shè)計(jì)用于確定在關(guān)閉時(shí)間點(diǎn)與關(guān)閉運(yùn)動(dòng)的先前的開始時(shí)間點(diǎn)之間的時(shí)間 差，并利用該時(shí)間差求取關(guān)閉部件在關(guān)閉運(yùn)動(dòng)的開始時(shí)間點(diǎn)所處的位置。
9.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，控制單元被設(shè)計(jì)用于利用時(shí)間差借助關(guān)閉 部件的運(yùn)動(dòng)方程來確定所述位置，或者利用時(shí)間差從噴射閥的特性曲線族讀出所述位置。
10.如權(quán)利要求8或9中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)具有壓電執(zhí)行器。
11.如權(quán)利要求8?10中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，在驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)與關(guān)閉部件之間 存在基本上剛性的連接，以便實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)與關(guān)閉部件之間的直接的力傳遞。
12.如權(quán)利要求8?11中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，傳感器由驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的壓電執(zhí) 行器給定。
13.如權(quán)利要求8?12中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，關(guān)閉部件具有噴嘴閥針。
14.如權(quán)利要求8?13中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，控制單元被設(shè)計(jì)用于控制驅(qū) 動(dòng)機(jī)構(gòu)，以便把驅(qū)動(dòng)脈沖傳遞到關(guān)閉部件上，引起關(guān)閉部件的起升運(yùn)動(dòng)，部分地或完全地打 開噴射閥，從而進(jìn)行單體噴射，其中，控制設(shè)備被設(shè)計(jì)用于利用關(guān)閉部件在前一次單體噴射 期間在事先的關(guān)閉運(yùn)動(dòng)的開始時(shí)間點(diǎn)所處的位置來確定驅(qū)動(dòng)脈沖，用于實(shí)現(xiàn)關(guān)閉部件的一 定的起升高度。
【文檔編號(hào)】F02M65/00GK103518056SQ201280022939
【公開日】2014年1月15日 申請(qǐng)日期:2012年3月19日 優(yōu)先權(quán)日:2011年5月12日
【發(fā)明者】P.M.魯澤, R.霍夫曼, S.萊納, H-J.維霍夫 申請(qǐng)人:大陸汽車有限公司