控制內(nèi)燃發(fā)動機燃料噴射器的至少一個壓電致動器的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于控制燃料噴射器的壓電致動器的方法，該方法包括以下步驟：向致動器施加第一標稱充電(Qc)，以便打開用于噴射燃料的噴射器的閥裝置；通過將放電(Qd)施加到致動器以便關(guān)閉閥裝置而命令噴射器關(guān)閉以停止燃料的噴射；以及在第一標稱充電之外，在第一標稱充電的施加之后且在包括命令噴射器關(guān)閉的步驟之前將稱為極化充電的至少一個第二充電(Qp)施加到致動器，以便在噴射器的打開階段期間和在燃料向燃燒室內(nèi)的噴射期間使壓電致動器極化。
【專利說明】控制內(nèi)燃發(fā)動機燃料噴射器的至少一個壓電致動器的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于控制車輛的內(nèi)燃發(fā)動機的燃料噴射器的至少一個壓電致動器的方法，所述至少一個壓電致動器作用于閥裝置，以便打開或關(guān)閉噴射器，從而分別允許或停止燃料向發(fā)動機的燃燒室的噴射，該方法包括以下步驟:
籲根據(jù)所請求的扭矩和發(fā)動機速度向壓電致動器施加第一標稱充電，以便打開用于向燃燒室噴射燃料的噴射器的閥裝置，所述第一標稱充電是打開噴射器所需的并且被稱為標稱控制充電，
?通過將放電施加到壓電致動器而指令噴射器的關(guān)閉，以便停止燃料的噴射。

【背景技術(shù)】
[0002]已經(jīng)知道使用壓電致動器來指令使用汽油或粗柴油類燃料操作的內(nèi)燃發(fā)動機中的噴射器的打開和關(guān)閉。
[0003]壓電致動器主要地由限定預定長度的陶瓷構(gòu)件的疊堆以已知方式構(gòu)成，所述陶瓷構(gòu)件具有在電場的作用下引起該長度改變并且在機械應力的作用下逆向地產(chǎn)生電場的性質(zhì)；該疊堆在止擋件和閥裝置之間布置在噴射器中，并且總體上以如下方式操作:當利用電壓將充電施加到壓電致動器時，致動器的長度增加并且打開噴射器的閥裝置，這會將燃料在壓力下釋放到燃燒室中。在休息狀態(tài)下，也就是說，在閥裝置的關(guān)閉位置，在壓電致動器和閥裝置之間存在游隙，以便確保該閥裝置的關(guān)閉并且防止燃料朝燃燒室的失控泄漏。
[0004]為了穩(wěn)定并且具有可再現(xiàn)的行為，壓電致動器必須在參考值下被極化，這種極化在致動器的生產(chǎn)期間和發(fā)動機在車輛中被操作之前在出廠時進行。這樣的極化稱為初始極化，其涉及通過稱為極化電壓的預定電壓將充電在同樣為預定的時間內(nèi)施加到壓電致動器的端子，這導致端子的晶體結(jié)構(gòu)在施加在壓電疊堆上的電場的方向上定向，該方向?qū)谄渲袎弘娭聞悠鞯某叽缱兓癁樗璧姆较?。在壓電疊堆的端子處的這種初始極化電壓被抑制之后，疊堆保持剩余極化狀態(tài)以供后續(xù)使用。
[0005]然而，當在內(nèi)燃發(fā)動機中使用時，壓電致動器具有喪失該初始極化的趨勢，特別是由于車輛的大量城市使用，這種城市使用涉及低的發(fā)動機速度和因此用于在低燃料壓力下控制噴射器的低的標稱電壓，該電壓大大低于極化電壓。這是因為施加到壓電致動器以便打開噴射器的標稱電源電壓或控制電壓的值根據(jù)所需要的扭矩和發(fā)動機速度而調(diào)整。特別地并且在適用時，該值根據(jù)對抗噴射器的閥裝置的打開的燃料壓力的值和更一般地打開噴射器的閥裝置所需的能量而調(diào)整。例如通過電壓供應至壓電致動器的充電的這種調(diào)整因此特別地根據(jù)由燃料壓力施加的阻力而被優(yōu)化，并且因此防止或旨在減少噴射器在比該阻力大得多的用于打開閥裝置的力的施加動作下的咔嗒聲。噴射器的咔嗒聲基本上是壓電致動器在其在用于打開噴射器的指令的作用下延伸期間移動至機械抵接時的沖擊的結(jié)果。
[0006]應當注意，特別地用于利用在高壓下的柴油燃料操作的內(nèi)燃發(fā)動機的噴射器優(yōu)選地構(gòu)造成使得燃料的壓力以這樣的方式被使用:即，在噴射器的關(guān)閉位置中，該壓力施加在閥裝置的側(cè)面，這將閥裝置保持在抵接在其閥座上的位置。此外，指令噴射器的打開所需的充電可被調(diào)整，以防止由噴射器的這種打開生成的噪音蓋過一般的發(fā)動機噪音而被聽見，也就是說，噴射器的標稱打開電壓的圖根據(jù)發(fā)動機速度而在出廠時建立。
[0007]其它使用情況，例如發(fā)動機的溫度的增加/減少的反復循環(huán)或壓電致動器長時間不使用(該時間對應于車輛的長期不動的時間)，也可能隨時間推移而引起壓電致動器的極化的改變。
[0008]去極化或漂移引起壓電致動器的陶瓷構(gòu)件的疊堆的回縮和由此導致的壓電致動器和閥裝置之間的游隙的增加。這種游隙的增加導致致動器的較不精確的控制或漂移，這可以導致少量燃料的一次或多次噴射(例如稱為引燃噴射的噴射)的損失，噴射器不再有時間來補償游隙和打開閥門達短期的打開時間，這引起咔嗒作響的過量的發(fā)動機噪音(由于缺乏引燃噴射導致的具有高壓力梯度的主噴射的燃燒)和污染以及駕駛不適。對于更長時間的噴射器打開來說，壓電致動器的漂移導致對實際上噴入燃燒室中的燃料量的較差控制。
[0009]圖1a和圖1b是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的具有壓電致動器的噴射器的控制的示例的示意性坐標圖，其中:圖1a的坐標圖是根據(jù)噴射器打開的時間施加到壓電致動器的端子的電壓的分布示例；并且圖1b的坐標圖示出了根據(jù)時間的施加到壓電致動器的充電電流強度分布的示例。在這兩個坐標圖上的時間標度以同步方式示出:例如，橫跨圖1a和圖1b指示的四個豎直虛線1、2、3、4分別對應于在時間標度上的四個不同的時間tpt2、t3、t4，這四個時間
t2、t3、1:4中的每一個對于兩個坐標圖來說是相同的。
[0010]在圖1a中，可以看到，在縱坐標軸上示出的施加的充電的電壓Uinj包括常數(shù)和從對應于用于打開噴射器的指令的時間h直到對應于為打開噴射器(也就是說，為了壓電致動器的伸展或收縮)而施加的用于控制壓電致動器的標稱電壓水平Uc的時間〖2的連續(xù)梯度；該標稱電壓水平Uc由發(fā)動機的噴射圖(未示出)預定并且對應于為了實現(xiàn)噴射器打開動作所需的最小電壓，該打開動作特別地引起最小的噪音并且適合所需的發(fā)動機扭矩和發(fā)動機速度。圖1a中所示標稱電壓Uc低于壓電致動器的極化電壓Up。施加到壓電致動器的電壓Uin j接著在標稱電壓Uc的水平下保持恒定，這通常是由于以下事實:由于壓電元件以電容器的方式表現(xiàn)，其保持施加到其端子的電壓Uc。該標稱電壓Uc保持恒定，直到時間t3，該時間對應于關(guān)閉噴射器的指令，這在對應于時間標度的橫坐標軸t上示出。然后，從時間t3起，電壓Uinj降低直到用于關(guān)閉噴射器的時間t4，這由壓電致動器的放電導致，壓電致動器因此恢復到其初始收縮長度，該長度對應于噴射器的關(guān)閉。放電可例如借助于壓電致動器的端子的短路獲得。
[0011]圖1b在對應于穿過壓電致動器的充電/放電電流的縱坐標軸I上以示意性方式示出了在時間tjp t2之間的第一充電電流強度線Ic，其對應于標稱電壓Uc的施加以便通過增加致動器的長度而打開噴射器；以及在時間〖3和t4之間的對應于電壓Uinj的降低的用于關(guān)閉噴射器的第二放電電流強度線Id，這種電壓的降低例如通過壓電致動器的端子的短路而由壓電致動器的放電導致，以便實現(xiàn)壓電致動器的快速收縮和因此噴射器的關(guān)閉。為了打開噴射器而施加到壓電致動器的充電Qc可以已知方式從圖1b中的表面積9計算，該面積限定在充電電流脈沖線Ic和橫坐標軸t之間；同樣的情況適用于為了關(guān)閉噴射器而施加到壓電致動器的放電Qd，從圖1b中的表面積10，該面積限定在用于關(guān)閉噴射器的放電電流脈沖線Id和橫坐標軸t之間，并且該放電例如基本上等于-Qc。
[0012]噴射器的電氣控制時間被定義為用于維持施加到壓電致動器的充電的時間。該時間準確地為在噴射器的打開指令和關(guān)閉指令之間的時間；其因此在如圖所示的t#p t間。
[0013]存在用于補償壓電致動器的去極化的方法，該方法意圖在出廠時提供的初始極化之后將壓電致動器再次極化并且是或多或少高效的和高成本的，并且通常需要噴射器的拆卸和/或車輛的車間操作。通常，當去極化過量并且不再能夠以有效方式對其進行補償時，壓電致動器或噴射器被更換。
[0014]特別地，已知的是，在噴射燃料之前通過借助于極化電壓的施加將噴射器的壓電元件初始極化來對該壓電元件預充電，初始極化僅在嘗試更快速地打開噴射器的過程中馬達的旋轉(zhuǎn)速度超出預定值時進行。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0015]本發(fā)明的目的是克服上述缺點并且更一般地利用壓電控制改善噴射器的性能，并且提出一種用于利用壓電控制來控制噴射器的車載方法。更具體而言，本發(fā)明涉及一種用于控制在本發(fā)明涉及的【技術(shù)領(lǐng)域】中的描述的開始部分定義的至少一個壓電致動器的方法，其特征在于，該方法在操作期間從車輛的車載發(fā)動機控制單元施加，并且該方法還包括以下步驟:除了標稱控制充電之外，該步驟涉及在標稱控制充電的施加之后和在涉及指令噴射器的關(guān)閉的步驟之前將稱為極化充電的至少一個第二充電施加到處于標稱控制充電的壓電致動器，以便在噴射器的打開階段期間和在燃料向燃燒室的噴射期間使壓電致動器極化。
[0016]本發(fā)明允許壓電致動器從其離開工廠的時間起在車輛的使用期間在壓電致動器的使用期間以自動方式保持在極化狀態(tài)，而不需要發(fā)動機停止，從而在減少維護操作的同時使致動器的使用壽命可以增加。此外，本發(fā)明使得能夠改善噴射器的性能，同時減少壓電致動器和閥裝置之間的漂移，并且最終允許更好地控制噴入燃燒室的燃料的量。在車輛上操作期間向壓電致動器施加極化充電正常情況下是不可能的，因為這樣的極化電壓將生成的噪音影響車輛的駕駛舒適度。根據(jù)本發(fā)明的至少一次充電在兩個時間(第一次用于根據(jù)噴射校準對壓電致動器的標稱控制，第二次用于壓電致動器的極化)向致動器的施加使極化操作可以防止生成發(fā)動機噪音和特別地噴射器的咔嗒聲。根據(jù)本發(fā)明的方法可以有利地使用用于實現(xiàn)該方法的軟件在車輛的發(fā)動機控制單元(ECU)中實現(xiàn)，以用于控制發(fā)動機的所有噴射器。應當注意，根據(jù)本發(fā)明的方法可使用用于指令/控制發(fā)動機的噴射器的壓電致動器的軟件的簡單修改的版本集成在現(xiàn)有車輛的ECU處理器中。
[0017]根據(jù)一個有利的特征，由施加到壓電致動器的對應的電流分布限定的極化充電從標稱控制充電解耦，即，在時間上與標稱控制充電分開。
[0018]由于極化充電在主充電的電流已變?yōu)榱阒笾辽僭诖蠹s幾微秒的一段時間內(nèi)暫時干預，此處在充電在時間上分開的意義上使用的充電的解耦允許常規(guī)地由發(fā)動機控制單元施加的壓電致動器的標稱控制充電與所需要的發(fā)動機扭矩或發(fā)動機速度一起不被改變，并且允許過量的極化充電獨立于該標稱控制充電而實現(xiàn)。
[0019]根據(jù)一個有利的特征，第一和第二充電由稱為標稱充電電壓和極化電壓的第一和第二電壓的相應施加獲得，第二電壓大于第一電壓。
[0020]代替致動器的標稱控制電壓，作為高電壓的極化電壓的施加通常不能設(shè)想作為這將引起的噴射器噪音的結(jié)果(至少在排除最高速度的發(fā)動機速度下)。施加到致動器的電壓的分壓為該問題提供了解決方案，并且有利地允許標稱充電電流與施加到壓電致動器的極化電流的解耦。
[0021]根據(jù)有利的特征，在施加到壓電致動器的電壓隨時間推移的發(fā)展中存在稱為充電水平的水平，該充電水平位于第一電壓或標稱充電電壓的水平。
[0022]當壓電致動器被充電時，根據(jù)時間施加到致動器的該電壓水平允許采取措施，目的在于降低在第二所謂的極化充電期間噴射器的噪音。這是因為具有有限能量的第一電壓的施加(以便在適用時降低在停止時的機械沖擊噪音)將允許開始打開噴射器的現(xiàn)象，并且將有利地打開噴射器，并且稱為極化電壓的第二電壓將接著被施加。充電水平可被最小化并且?guī)缀醪豢刹煊X，例如降低至一秒的非常小的分數(shù)，接近大約一微秒，或者可以形成更顯著的水平，其大于或等于幾微秒，例如從10至100μ8。充電水平有利地允許調(diào)整將標稱充電與施加到壓電致動器的極化充電分開的時間，例如，根據(jù)可用于在噴射器的打開充電和用于噴射器的關(guān)閉的放電之間施加極化充電的時間。
[0023]根據(jù)一個有利的特征，通過噴射器的燃料的噴射進行涉及至少一次主噴射的若干次，極化電壓在主噴射期間施加。
[0024]主噴射使得可以有更長的時間用來在噴射階段期間進行更高效的極化。
[0025]根據(jù)一個有利的特征，涉及指令噴射器的關(guān)閉的步驟涉及直到壓電致動器的標稱控制充電的壓電致動器的第一放電的施加，然后是致動器的第二放電，直到閥裝置關(guān)閉。
[0026]根據(jù)一個有利的特征，壓電致動器的第一和第二放電解耦，S卩，在時間上分開。
[0027]根據(jù)一個有利的特征，直到標稱控制充電的壓電致動器的第一放電通過施加第一放電電流而獲得，該第一放電電流將壓電致動器的端子處的電壓降低至標稱充電電壓，并且致動器的第二放電通過施加第二放電電流而獲得。
[0028]放電的分割有利地允許施加到致動器的放電電流的解耦。
[0029]根據(jù)一個有利的特征，在壓電致動器的放電期間，在施加到壓電致動器的電壓隨時間推移的發(fā)展過程中存在稱為放電水平的水平。
[0030]放電水平可被最小化并且?guī)缀醪豢刹煊X，例如降低至一秒的非常小的分數(shù)，接近大約一微秒，或者形成更顯著的水平，其大于或等于幾微秒，例如從10至100μ8。放電水平有利地允許將施加到壓電致動器的放電分開以便關(guān)閉噴射器的時間的調(diào)整，例如，根據(jù)在噴射器關(guān)閉之前可用的剩余時間。在壓電致動器的放電期間，在壓電致動器的端子處的電壓(稱為放電電壓)的發(fā)展過程中，放電水平有利地允許調(diào)整施加到致動器的極化和標稱放電電流的解耦。
[0031]根據(jù)一個特征，在壓電致動器的放電期間在施加到壓電致動器的電壓隨時間推移的發(fā)展過程中的水平處于低于標稱充電電壓的電壓處，以便考慮壓電致動器的伸展滯后現(xiàn)象。
[0032]該特征特別地允許用于實現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的方法的軟件產(chǎn)品與已經(jīng)在發(fā)動機控制單元中實現(xiàn)的現(xiàn)有噴射器控制映射交接，而不需要對其進行任何修改。用于實現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的方法的軟件產(chǎn)品的實現(xiàn)因此在用于指令噴射器的打開的給定電氣時間內(nèi)不顯著修改離開噴射器的燃料的量。
[0033]根據(jù)一個特征，極化充電在發(fā)動機的扭矩或旋轉(zhuǎn)速度的預定值閾值以上被滅活。
[0034]極化充電優(yōu)選地以永久性或連續(xù)方式施加到所有發(fā)動機速度。然而，由于用于指令壓電致動器的標稱電壓接近極化電壓，可以設(shè)想在高發(fā)動機速度下或在高充電下將該極化充電滅活。隨著致動器的標稱控制充電變得更低，極化充電的施加變得更高效而有利。
[0035]根據(jù)一個有利的特征，在標稱充電電壓和極化電壓之間的電壓增加在5和40伏之間，以便達到例如大約140伏的最大極化電壓值。
[0036]其它特征和優(yōu)點將從根據(jù)本發(fā)明的方法的一個實施例的兩個示例的以下描述以及附圖被理解，這些示例以非限制性例證的方式給出。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0037]上文已討論的圖1a和圖1b示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的用于控制壓電致動器的示例的方法的示例的兩個同步的示意性坐標圖，其分別涉及:
-根據(jù)噴射器打開的時間的在壓電致動器的端子處的電壓的分布示例，
-作為時間的函數(shù)的穿過壓電致動器的充電/放電電流強度分布的示例。
[0038]圖2a示出了根據(jù)用于壓電致動器的根據(jù)本發(fā)明的控制方法的一個實施例的第一示例(虛線)和第二示例(連續(xù)線)的作為噴射器打開的時間的函數(shù)的在壓電致動器的端子處的電壓分布的兩個同步的示意性坐標圖。
[0039]圖2b示出了作為時間的函數(shù)的穿過壓電致動器的充電/放電電流的第一(虛線)和第二(連續(xù)線)強度分布的與圖2a同步的兩個示意性坐標圖，其分別對應于圖2a的第一和第二電壓分布不例。
[0040]圖3a示出了根據(jù)用于控制壓電致動器的根據(jù)本發(fā)明的方法的一個實施例的第三示例的作為噴射器打開的時間的函數(shù)的在壓電致動器的端子處的電壓分布的示意性坐標圖。
[0041 ] 圖3b示出了作為時間的函數(shù)的穿過壓電致動器的充電/放電電流的強度分布的與圖3a同步的示意性坐標圖，其對應于圖3a的第三電壓分布示例。

【具體實施方式】
[0042]現(xiàn)在將結(jié)合第一實施例示例(虛線)描述圖2a和圖2b。
[0043]應當注意，該第一示例在圖2a和圖2b中使用分別與根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的圖1a和圖1b相同的基本示意性坐標圖，根據(jù)本發(fā)明的方法的第一示例適用于該圖，如下文將更詳細地描述的。與噴射器的打開和關(guān)閉相對應的電壓和電流強度的對應的基本分布示例因此分另Ij在圖2a和圖2b中以及在圖1a和圖1b中相同，這些圖闡明了用于控制壓電致動器以便打開和關(guān)閉噴射器的相同的第一基本示例。因此，用于指令壓電致動器的這些基本信號將不在參照圖2a和圖2b的根據(jù)本發(fā)明的方法的實施例的第一示例的描述的上下文中更詳細地描述，讀者可重新參看上文為這些基本信號而給出的圖1a和圖1b的描述。在圖2a和圖2b中，橫跨圖2a和圖2b兩者添加了兩個豎直的虛線5和6，并且其分別對應于在時間標度t上的兩個不同的時間〖5和t6，這兩個時間〖5和t6中的每一個對于兩個坐標圖2a和2b來說相同，時間t#P 16在時間12和13之間，如下文詳細說明的。
[0044]此外，壓電致動器的電子控制系統(tǒng)也是本領(lǐng)域的技術(shù)人員已知的，并且在這里將不進行更詳細的描述。對于應用根據(jù)本發(fā)明的用于控制壓電致動器的方法來說，已知的電子控制系統(tǒng)可能是合適的。根據(jù)本發(fā)明的用于控制壓電致動器的方法可使用將在車輛的發(fā)動機控制單元中實現(xiàn)的控制軟件來實現(xiàn)。
[0045]在圖2a和圖2b中示意性地示出的第一方法示例是用于控制用于為車輛的內(nèi)燃發(fā)動機噴射燃料的至少一個壓電致動器的方法的示例，所述至少一個壓電致動器作用于閥裝置，以便打開或關(guān)閉噴射器，從而分別允許或停止燃料向發(fā)動機的燃燒室內(nèi)的噴射。規(guī)定在這種情況下“噴射器的閥裝置的打開和關(guān)閉”與“噴射器的打開和關(guān)閉”的表達被視為具有等同的含義。應當注意，在附圖中僅示出用于控制施加到和穿過壓電致動器的電壓和充電電流強度的信號，根據(jù)本發(fā)明的方法能夠應用于設(shè)有已知類型的噴射器的同樣已知類型的內(nèi)燃發(fā)動機，因此未示出這些發(fā)動機和噴射器。
[0046]根據(jù)圖2a和圖2b的控制方法例如使用在發(fā)動機控制單元ECU(未示出)中實現(xiàn)的控制軟件產(chǎn)品從在操作期間車載的已知類型的發(fā)動機控制單元應用，并且包括以下步驟:
?在時間tjP t2之間，例如根據(jù)發(fā)動機控制單元中的預定的常規(guī)電壓梯度，將打開噴射器所需的稱為標稱控制充電Qc的第一標稱充電Qc (其為所請求的扭矩和發(fā)動機速度的函數(shù))以已知方式施加到壓電致動器，以便打開用于向燃燒室中噴射燃料的噴射器的閥裝置,如圖2b所示，
籲除了標稱控制充電Qc之外，從t2之后的時間15起，在標稱控制充電Qc的施加之后和在涉及指令噴射器的關(guān)閉的步驟之前，因此在時間t3之前，將稱為極化充電Qp的第二充電QP根據(jù)本發(fā)明施加到處于標稱控制充電Qc的壓電致動器，以便在噴射器的打開階段期間和在燃料向燃燒室的噴射期間使壓電致動器極化，如圖2b所示，
?然后，在時間〖3處，通過在時間〖3和t4之間向壓電致動器施加放電Qdcl、Qdc2而指令噴射器的關(guān)閉，以便停止燃料的噴射，例如，如圖2b所示。
[0047]如圖2b所示，由施加到壓電致動器的對應的電流分布限定的極化充電Qp有利地從標稱控制充電Qc解耦，這可在該示例中看到，因為控制充電Qc的末尾和極化充電Qp的開始由不等于零的時間& - 12間隔開。
[0048]如圖2a所示，第一充電Qc和第二充電Qp例如借助于壓電致動器的分別稱為標稱充電電壓Uc和極化電壓Up的第一電壓Uc和第二電壓Up的施加來獲得，電氣極化電壓大于電氣標稱充電電壓Uc。
[0049]應當注意，在根據(jù)圖2a的實施例的示例中，在施加到壓電致動器的充電電壓隨時間推移的發(fā)展過程中存在水平7，該水平7優(yōu)選地位于第一電壓Uc或標稱充電電壓的區(qū)域中。該電壓水平7表示在用于指令致動器的打開的充電Qc的施加末尾和極化充電的施加的開始之間經(jīng)過的時間段，即，等于t5-t2的時間，根據(jù)由發(fā)動機控制單元給定的可用于在噴射器的打開期間施加極化充電的常規(guī)時間，其可以在O (不含)和幾微秒之間，或者可以形成大約幾微米的更顯著的水平，例如，從10至100μ8。最少時間優(yōu)選地被限定為使得充電Qc和Qp解耦，即，它們在時間上分開。
[0050]此外，一方面在時間tjP t 2之間用于指令噴射器的打開和另一方面在時間t 2之后以便使致動器極化的施加到壓電致動器的端子的電壓梯度在圖2a中示出為具有相同的值或基本上相同的值。然而，應當注意，這些梯度可以彼此不同。
[0051]應當注意，圖2a和圖2b示出了例如主燃料噴射，考慮到根據(jù)本發(fā)明的方法可以應用到包括特別地執(zhí)行若干次的多次噴射的循環(huán)，其包括至少一個主噴射，例如，至少一個引燃噴射和至少一個主噴射，充電Qp或極化電壓Up優(yōu)選地在這種情況下在主噴射期間施加。
[0052]在壓電致動器的端子處的極化電壓Up保持恒定，通常是由于以下事實:由于其表現(xiàn)為電容器，壓電元件將施加到其端子的電壓保持直到致動器的放電(以便關(guān)閉噴射器)或直到極化的放電，即，對于下文詳細闡述的第一種情況(第二示例)來說，直到時間t3。
[0053]根據(jù)在圖2a和圖2b中以虛線示出的實施例的第一示例，涉及指令噴射器的關(guān)閉的步驟涉及直到壓電致動器的標稱控制充電Qc (或基本上該標稱充電Qc)的壓電致動器的第一放電Qdp的施加，然后是致動器的第二放電Qdcl，直到閥裝置關(guān)閉，如在圖2b的虛線部分中所示。
[0054]在該第一示例中，第一放電Qdp在時間t3之前或在噴射器關(guān)閉之前進行，以使得壓電致動器的第一放電Qdp和第二放電Qdcl解耦，如圖2b所示。在該示例中，放電Qdp和Qdcl的解耦可通過不等于零的時間段的存在而看到，該時間段在對應于極化放電Qdp的末尾的時間‘和對應于用于關(guān)閉噴射器的控制放電Qdcl的開始的后續(xù)時間13之間。
[0055]如在圖2a中以虛線(以便以同步方式對應于圖2b)所示，直到標稱控制充電Qc的壓電致動器的第一放電Qdp有利地由第一放電電流構(gòu)成，該第一放電電流例如將在壓電致動器的端子處的電壓降低至標稱充電電壓Uc，致動器的第二放電Qdcl由第二放電電流構(gòu)成，直到壓電致動器恢復到其初始長度，這引起噴射器的關(guān)閉。第一和第二放電電流可以例如通過使壓電致動器的端子短路來獲得。
[0056]在圖2a中并且從第一示例的虛線應當注意到，在壓電致動器的放電期間，在施加到壓電致動器的電壓隨時間推移的發(fā)展過程中存在水平8，該水平8例如位于標稱充電電壓Uc的區(qū)域中，如圖2a所示。該電壓水平8示出在致動器的電氣極化放電Qdp的施加的末尾的時間t6和在控制放電Qdcl的施加的開始處的后續(xù)時間13之間經(jīng)過的時間段，即，等于t6-t3的時間，根據(jù)由施加噴射器的打開時間的發(fā)動機控制單元給定的可用于施加控制放電以關(guān)閉噴射器的常規(guī)時間，其可以在O (不含)和幾微秒之間，或者可以形成大約幾微秒(例如，從10至100μ8)的更顯著的水平。最少時間優(yōu)選地被限定為使得放電Qdp和Qdcl被解耦，即，它們在時間上分開。
[0057]此外，在圖2a中施加到壓電致動器的電壓降的梯度(虛線)一方面用于極化的放電(在時間〖3之前)并且用于致動器的放電以便關(guān)閉噴射器(從時間〖3開始)在圖2a中示出為具有相同的值或基本上相同的值。然而，應當注意，這些梯度可以彼此不同。此外，(多個)放電梯度可以不同于充電梯度。
[0058]現(xiàn)在將結(jié)合第二實施例示例(連續(xù)線)描述圖2a和圖2b。
[0059]應當注意，該第二示例在圖2a和圖2b示出了與上述第一示例共同的部分，該部分涉及噴射器的打開充電Qc的控制和極化充電Qp的控制，如圖所示。區(qū)別在于在已施加極化充電Qp之后用于控制壓電致動器的放電以便關(guān)閉噴射器的不同的方法。這種區(qū)別更具體地在于在致動器的放電過程中不存在電壓水平，原因是在該第二示例中從時間t3至時間t4在一個步驟中產(chǎn)生致動器的放電Qdc2，如圖2b所示。在圖2a中，可以看到，根據(jù)恒定的梯度，為了在時間t4達到零值而在時間13和14之間的放電電壓降對應于噴射器的關(guān)閉位置。在該第二示例中，因此不存在第一示例的第一放電Qdp，并且在這種情況下僅在時間t3施加從極化電壓Up起的放電Qdc2，并且示出了在單次指令中從極化電壓Up起的噴射器關(guān)閉。
[0060]該第二實施例的應用取決于可用于打開噴射器的時間和在適用時關(guān)閉噴射器所容許的噪音水平。該第二實施例在適用時允許提供更長的時間段以用于將致動器維持在極化電壓Up。
[0061]現(xiàn)在將結(jié)合根據(jù)本發(fā)明的用于控制壓電致動器的方法的實施例的第三優(yōu)選示例來描述圖3a和圖3b。
[0062]應當注意，該第三示例在圖3a和圖3b中示出了與上文參照圖2a和圖2b描述的第一示例共同的部分，該部分涉及噴射器的打開充電Qc的控制和極化充電Qp的控制，如圖所示。
[0063]該第三示例也在壓電致動器的放電方面類似于圖2a和圖2b中的第一示例，因為這種放電在該第三示例中也包括在放電電壓的發(fā)展過程中的水平8，如圖所示。
[0064]在圖3a和圖3b中，對于類似的裝置、元件或事件來說，所使用的附圖標記與第一不例的圖2a和圖2b的相同。
[0065]與圖2a和圖2b中示出的第一示例的區(qū)別在于，用于控制壓電致動器的放電以便在已施加極化充電Qp之后關(guān)閉噴射器的不同的方法。這種區(qū)別更具體地在于不位于控制充電電壓Uc的區(qū)域中的放電水平8。
[0066]根據(jù)該第三示例的放電電壓水平8有利地位于低于的控制充電電壓Uc的水平的電壓水平處，以便考慮壓電致動器的滯后現(xiàn)象。
[0067]這是因為，根據(jù)第一示例，利用充電水平7在壓電致動器的端子處進行等電壓放電水平8 ;也就是說，在放電水平下的壓電致動器的長度與對應于充電水平7的長度不同，從而考慮了依賴于致動器本身的壓電致動器的伸展滯后。在放電水平的該長度較大。
[0068]圖3a和圖3b中的優(yōu)選第三不例以與對應于用于打開噴射器的控制充電Qc的充電水平7相等的壓電致動器位移執(zhí)行放電水平8。這意味著根據(jù)該第三示例的放電水平8的電壓水平比第一示例的等電壓放電電壓水平小由所用壓電致動器的實際滯后線給定的值。具有與充電水平7等位移的放電水平8的這種特性允許改善時間以便壓電致動器返回至其在施加控制充電Qc之前具有的初始尺寸，并且因此允許改善噴射器的關(guān)閉的控制，特別是當根據(jù)本發(fā)明的方法與噴射器的現(xiàn)有控制映射交接時。以這種方式，具有等位移的放電水平8的這種特性允許在發(fā)動機控制單元中實現(xiàn)的噴射器的初始映射不被修改，并且使得根據(jù)本發(fā)明的方法能夠使用將在發(fā)動機控制單元中實現(xiàn)的附加的軟件產(chǎn)品來實現(xiàn)，而不需要修改已經(jīng)存在的這種映射。
[0069]在實踐中，壓電致動器從極化電壓Up放電的指令將有利地借助于學習如下滯后線來進行:
?致動器的第一放電Qdp3將從知道其滯后線而被指令，以使得壓電致動器恢復到等于或基本上等于對應于控制充電Qc的長度的長度，
籲然后將指令第二放電Qdc3，以使得壓電致動器在控制充電Qc被施加之前恢復到初始長度，該第二放電有利地對應于對于施加到致動器的電氣時間來說的壓電致動器的正常或標稱放電。
[0070]除了放電水平8的電壓水平之外，上文結(jié)合第一示例闡述的與放電水平8有關(guān)的情況適用于該第三示例的放電水平8。[0071 ] 在圖3b中，可以看到放電Qd的分布，更具體地施加到壓電致動器的極化放電Qdp3和控制放電Qdc3。在圖示示例中，極化放電Qdp3大于第一示例的極化放電Qdp (圖2b)，并且控制放電Qdc3低于第一示例的控制放電Qdcl (圖2b)。該控制放電Qdc3有利地對應于根據(jù)噴射器的電氣控制時間在噴射器的初始控制映射中編程的放電。
[0072]優(yōu)選地，極化充電在車輛中的發(fā)動機的操作期間以永久且連續(xù)的方式施加，以便確保在發(fā)動機的扭矩/旋轉(zhuǎn)速度值的范圍內(nèi)的唯一極化電壓。備選地，在對應于接近極化電壓的壓電致動器的控制電壓值的發(fā)動機的扭矩或旋轉(zhuǎn)速度的值的預定閾值以上，極化充電可被滅活。
[0073]以舉例的方式，在標稱充電電壓Uc和極化電壓Up之間的電壓的增加可以在O (不含)和40伏之間，以便達到例如大約140伏的最大極化電壓值Up，在該示例中，根據(jù)發(fā)動機速度和所需的發(fā)動機扭矩的壓電致動器的控制電壓Uc的所用范圍基本上在100和140伏之間。
[0074]例如，每當噴射器打開以進行燃料的主噴射時，參照圖2a和圖2b、圖3a和圖3b描述的極化充電以連續(xù)方式有利地施加到車輛的發(fā)動機的所有噴射器。
【權(quán)利要求】
1.一種用于控制車輛的內(nèi)燃發(fā)動機的燃料噴射器的至少一個壓電致動器的方法，所述至少一個壓電致動器作用于閥裝置，以便打開或關(guān)閉所述噴射器，從而分別允許或停止將燃料噴射到所述發(fā)動機的燃燒室中，所述方法包括以下步驟: 籲根據(jù)所請求的扭矩和所述發(fā)動機速度向所述壓電致動器施加第一標稱充電(Qc)，以便打開用于將燃料噴射到所述燃燒室中的所述噴射器的所述閥裝置，所述第一標稱充電(Qc)是打開所述噴射器所需的并且被稱為標稱控制充電(Qc)， ?通過將用于關(guān)閉所述閥裝置的放電(Qd)施加到所述壓電致動器而指令所述噴射器關(guān)閉，以便停止燃料的噴射， 所述控制方法的特征在于，其在操作期間從所述車輛車載的發(fā)動機控制單元施加，并且特征在于其還包括以下步驟:除了所述標稱控制充電(Qc)之外，該步驟涉及在所述標稱控制充電(Qc)的施加之后且在涉及指令所述噴射器關(guān)閉的步驟之前將稱為極化充電(Qp)的至少一個第二充電(Qp)施加到處于所述標稱控制充電(Qc)的所述壓電致動器，以便在所述噴射器的打開階段期間和在所述燃料向所述燃燒室內(nèi)的所述噴射期間使所述壓電致動器極化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，由施加到所述壓電致動器的對應的電流分布所限定的所述極化充電(Qp)跨過時間與所述標稱控制充電(Qc)分開。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2中任一項所述的方法，其中，所述第一充電(Qc)和第二充電(Qp)由稱為標稱充電電壓(Uc)和極化電壓(Up)的第一(Uc)和第二(Up)電壓的相應的施加獲得，所述第二電壓(Up)大于所述第一電壓(Uc)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，在施加到所述壓電致動器的所述電壓隨時間推移的發(fā)展中存在稱為充電水平的水平(7)，所述充電水平(7)位于所述第一電壓(Uc)或標稱充電電壓的水平。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中的任一項所述的方法，其中，通過所述噴射器的燃料的噴射實施涉及至少一次主噴射的若干次，所述充電或極化電壓在所述主噴射期間施加。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中的任一項所述的方法，其中，涉及指令所述噴射器關(guān)閉的所述步驟涉及施加所述壓電致動器的第一放電(Qdp)直達其所述標稱控制充電(Qc)，然后是所述致動器的第二放電(Qdcl)，直到所述閥裝置被關(guān)閉。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述壓電致動器的所述第一(Qdp)和第二(Qdcl)放電跨過時間分開。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7中任一項并結(jié)合權(quán)利要求3或4所述的方法，其中，直達所述標稱控制充電(Qc)的所述壓電致動器的所述第一放電(Qdp)通過施加第一放電電流而獲得，所述第一放電電流將在所述壓電致動器的所述端子處的所述電壓降低直至所述標稱充電電壓(Uc)，并且其中，所述致動器的所述第二放電(Qdcl)通過施加第二放電電流而獲得。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，在所述壓電致動器的放電期間，在施加到所述壓電致動器的所述電壓隨時間推移的發(fā)展過程中存在稱為所述放電水平的水平(8)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，在所述壓電致動器的放電期間在施加到所述壓電致動器的所述電壓隨時間推移的發(fā)展過程中的所述水平(8)處于小于所述標稱充電電壓(Uc)的電壓處，以便考慮所述壓電致動器的滯后現(xiàn)象。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至10中的任一項所述的方法，其中，所述極化充電在所述發(fā)動機的扭矩或旋轉(zhuǎn)速度的預定值閾值以上被滅活。
12.根據(jù)權(quán)利要求3至11中的任一項所述的方法，其中，在所述標稱充電電壓(Uc)和所述極化電壓(Up)之間的電壓的增加在5和40伏之間，以便達到大約140伏的最大極化電壓值(Up)。
【文檔編號】F02D41/20GK104520565SQ201380026732
【公開日】2015年4月15日 申請日期:2013年5月21日 優(yōu)先權(quán)日:2012年5月23日
【發(fā)明者】勒布隆 M., 阿塔納斯揚 A., 梅曼 J. 申請人:法國大陸汽車公司, 大陸汽車有限公司