專利名稱：用于控制閥的方法和設(shè)備和用于控制帶有閥的泵噴嘴的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于控制閥的方法和設(shè)備。它還涉及用于控制帶閥的泵噴嘴設(shè)備的方法和設(shè)備。閥帶有壓電致動(dòng)器形式的閥驅(qū)動(dòng)器、閥元件、閥體和閥座。泵噴嘴設(shè)備特別地用于為內(nèi)燃機(jī)，特別是為柴油內(nèi)燃機(jī)的氣缸的燃燒室提供燃油。在泵噴嘴設(shè)備情況下，泵、包括閥的控制單元和噴嘴單元形成了一個(gè)物理單元。泵的活塞優(yōu)選地由內(nèi)燃機(jī)的凸輪軸以搖臂來(lái)驅(qū)動(dòng)。
泵可以液力地以閥連接到低壓供油器具。所述的泵的輸出端液力地連接到噴嘴單元。噴射開(kāi)始點(diǎn)和噴射量由閥和它的閥驅(qū)動(dòng)器確定。泵噴嘴設(shè)備的緊密構(gòu)造導(dǎo)致了非常小的高壓容積和高度的液力剛性。因此，可以實(shí)現(xiàn)達(dá)到大約2000巴的非常高的噴射壓力。在使用內(nèi)燃機(jī)時(shí)，該高噴射壓力和對(duì)噴射開(kāi)始點(diǎn)和噴射量以有效方式控制的能力一起允許了相當(dāng)大的排放降低且在同時(shí)允許了低的燃油消耗。
DE 198 35 494 C2披露了具有泵和閥的泵噴嘴設(shè)備，閥帶有閥元件，它控制了排出空間到出口通道的液力連接。出口通道液力地連接到泵和噴嘴單元。提供了入口通道，它液力地連接到排出空間。閥元件具有相關(guān)聯(lián)的的壓電閥驅(qū)動(dòng)器，它可以用于在兩個(gè)端部位置之間移動(dòng)閥元件。當(dāng)閥元件處于第一端部位置時(shí)，出口通道液力地連接到排出空間且排出空間又液力地連接到入口通道。當(dāng)閥元件處于第二端部位置時(shí)，出口通道液力地從排出空間斷開(kāi)且閥元件被安置到閥的閥座。
當(dāng)閥元件處于第一端部位置時(shí)，流體從入口通道由泵在泵的輸送行程中通過(guò)排出空間和出口通道抽出。在泵的活塞的工作行程中，當(dāng)閥元件處于第一端部位置時(shí)，流體被從泵經(jīng)過(guò)出口通道和排出空間推回到入口通道。當(dāng)閥元件處于第二端部位置時(shí)，無(wú)流體能被推回且泵的活塞產(chǎn)生高壓，因?yàn)樵诒玫幕钊妮斔托谐讨谐隹谕ǖ啦慌c排出空間和入口通道液力地連接。當(dāng)超過(guò)規(guī)定的壓力閾值時(shí)，噴嘴單元的噴嘴針開(kāi)啟噴嘴單元的噴嘴且流體被噴射。噴射的結(jié)束由閥元件通過(guò)致動(dòng)驅(qū)動(dòng)器而移動(dòng)到其第一端部位置確定且因此流體經(jīng)過(guò)出口通道流回到排出空間和入口通道，這導(dǎo)致泵內(nèi)的壓力的降低且因此也導(dǎo)致了噴嘴單元內(nèi)的壓力的降低，這又引起噴嘴單元被關(guān)閉。
來(lái)自布置了泵噴嘴結(jié)構(gòu)的內(nèi)燃機(jī)的低的污染物排放和精確地對(duì)內(nèi)燃機(jī)的控制意味著泵噴嘴設(shè)備必須以準(zhǔn)確的方式計(jì)量燃油的量。這又意味著泵噴嘴設(shè)備的壓電控制的閥必須以能重復(fù)且在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)穩(wěn)定的方式被驅(qū)動(dòng)。
WO 03/081007 A1披露了用于檢測(cè)壓電控制閥的閥針的碰撞時(shí)間的方法和設(shè)備。壓電控制閥用在泵噴嘴單元內(nèi)，用于將燃油噴射到內(nèi)燃機(jī)中。泵噴嘴單元的壓電控制閥的閥針的碰撞時(shí)間通過(guò)估計(jì)壓電電壓和/或壓電電流來(lái)確定。
進(jìn)一步地，WO 03/104633 A1披露了用于測(cè)量和控制壓電控制閥的開(kāi)啟和關(guān)閉時(shí)間的方法和設(shè)備，其中壓電的泵噴嘴單元的控制閥的閥針從第一端部位置移動(dòng)到第二端部位置所需要的時(shí)間周期被測(cè)量，使得考慮了控制閥的響應(yīng)時(shí)間。在此情況下，時(shí)間周期被確定為施加到控制閥的電壓和/或施加的電流的函數(shù)。也產(chǎn)生了用于將控制閥從第一端部位置移動(dòng)到第二端部位置的致動(dòng)信號(hào)，使得致動(dòng)信號(hào)在保證在控制閥和噴嘴內(nèi)的壓力在測(cè)量的過(guò)程中很大程度上符合在低壓燃油區(qū)域的壓力的時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生。
另外，DE 196 52 801 C1披露了用于驅(qū)動(dòng)至少一個(gè)電容致動(dòng)元件的方法和設(shè)備，所述的電容致動(dòng)元件特別地用在內(nèi)燃機(jī)的壓電地操作的燃油噴射閥內(nèi)。當(dāng)電容致動(dòng)元件被驅(qū)動(dòng)時(shí)，調(diào)節(jié)致動(dòng)器的功率和/或施加到致動(dòng)器用于操作目的的電容致動(dòng)元件的電荷量。各預(yù)先指定的設(shè)定值選擇為內(nèi)燃機(jī)的不同的運(yùn)行參數(shù)的函數(shù)。
本發(fā)明的目的是提供用于控制閥的方法和設(shè)備，該方法和設(shè)備保證閥在長(zhǎng)的運(yùn)行時(shí)間周期內(nèi)精確地開(kāi)關(guān)。本發(fā)明的進(jìn)一步的目的是提供用于控制帶閥的泵噴嘴設(shè)備的方法和設(shè)備，該方法和設(shè)備保證閥在長(zhǎng)的運(yùn)行時(shí)間周期內(nèi)精確地開(kāi)關(guān)。
本目的通過(guò)獨(dú)立權(quán)利要求的特征得以實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的有利的改進(jìn)在從屬權(quán)利要求中被確定。
本發(fā)明由用于控制閥的方法和相應(yīng)的設(shè)備加以區(qū)別，該閥具有壓電致動(dòng)器的形式的閥驅(qū)動(dòng)器，具有閥元件、閥體和閥座，其中閥元件在可規(guī)定的第一時(shí)間從遠(yuǎn)離閥座的位置通過(guò)壓電致動(dòng)器的充電過(guò)程而移動(dòng)到閥座內(nèi)，其中第一值被確定，它是當(dāng)閥元件遇到閥座時(shí)被供給給壓電致動(dòng)器的電功率的特性，其中第二值被確定，它是當(dāng)壓電致動(dòng)器的充電過(guò)程結(jié)束時(shí)被供給給壓電致動(dòng)器的電功率的特性。實(shí)際的差異值從第二和第一值之間的差異來(lái)確定。能規(guī)定的設(shè)定差異值和實(shí)際的差異值之間的差異被供給給控制器，且用于為壓電致動(dòng)器充電的致動(dòng)信號(hào)被確定為控制器的致動(dòng)變量的函數(shù)。
根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步的方面，本發(fā)明由用于控制泵噴嘴設(shè)備的方法和相應(yīng)的設(shè)備加以區(qū)別，泵噴嘴設(shè)備具有帶活塞和工作空間的泵、包括了液力地連接到工作空間的出口通道的控制單元和閥，且包括了排出空間，當(dāng)閥元件靠在閥座上時(shí)排出空間液力地從出口通道斷開(kāi)，且否則排出空間與出口通道液力地連接。使用用于控制閥的方法或設(shè)備來(lái)控制閥。
本發(fā)明被由閥就位力加以區(qū)分，當(dāng)所述的閥元件與閥座接觸時(shí)閥驅(qū)動(dòng)器以該力壓閥元件到閥座內(nèi)，該力可以被設(shè)定得非常準(zhǔn)確且也可以以能非常容易地重復(fù)的方式設(shè)定。當(dāng)閥元件與閥座接觸時(shí)閥就位力對(duì)于閥的緊密性是重要的。因此，在閥元件上且也在閥座上的機(jī)械載荷能以預(yù)想的方式在閥的長(zhǎng)的運(yùn)行時(shí)間周期內(nèi)減小，且同時(shí)可保證閥就位力在該長(zhǎng)的運(yùn)行時(shí)間周期內(nèi)保持恒定。因此也可以在閥的關(guān)閉和開(kāi)啟的過(guò)程中以簡(jiǎn)單的方式最小化誤差。關(guān)于泵噴嘴設(shè)備，因此也可以以非常精確的方式在長(zhǎng)的運(yùn)行時(shí)間周期內(nèi)設(shè)定供油開(kāi)始時(shí)間且更特定地設(shè)定供油結(jié)束時(shí)間。
本發(fā)明基于如下知識(shí)，即第一值決定性地依賴于由作用在閥元件上的流體的壓力造成的力和常規(guī)地存在的復(fù)位裝置的力，且第二值決定性地依賴于閥就位力且還依賴于由作用在閥元件上的流體壓力造成的力和復(fù)位裝置的力。本發(fā)明還基于如下知識(shí)，即實(shí)際的差異值決定性地依賴于閥就位力，也就是說(shuō)由閥元件施加在閥體的閥座上的力。本發(fā)明的方法和設(shè)備因此允許了以精確的方式確定閥就位力的特征的值，該特征值為實(shí)際的差異值。密封力可以不變地以非常精確的方式來(lái)設(shè)定，即通過(guò)形成在設(shè)定的差異值和實(shí)際的差異值之間的差異，且將該差異供給到控制器，且將用于給壓電致動(dòng)器充電的致動(dòng)信號(hào)確定為控制器致動(dòng)變量的函數(shù)。根據(jù)本發(fā)明，壓電致動(dòng)器因此同時(shí)地也以簡(jiǎn)單的方式用作傳感器。
在一個(gè)本發(fā)明的有利的改進(jìn)中，用于為壓電致動(dòng)器充電的致動(dòng)信號(hào)被確定為先導(dǎo)(pilot)控制值的函數(shù)。作為結(jié)果，該閥可以被更精確地和更快速地驅(qū)動(dòng)，因?yàn)榭刂破鞅仨殐H補(bǔ)償與先導(dǎo)控制值的偏差。
在用于控制該閥的方法的進(jìn)一步的有利的改進(jìn)中，設(shè)定的差異值確定為燃油溫度和/或轉(zhuǎn)速和/或可規(guī)定的第一時(shí)間的函數(shù)。作為結(jié)果，密封力也可以在該閥的不同運(yùn)行條件下以簡(jiǎn)單的方式精確地設(shè)定。
在用于控制閥的方法的進(jìn)一步的有利的改進(jìn)中，先導(dǎo)控制值確定為燃油溫度和/或轉(zhuǎn)速和/或可規(guī)定的第一時(shí)間的函數(shù)。作為結(jié)果，密封力也可以在該閥的不同運(yùn)行條件下以簡(jiǎn)單的方式精確地設(shè)定。
在用于控制閥的方法的進(jìn)一步的有利的改進(jìn)中，控制器具有比例部件和積分部件。這具有密封力可以極為精確地以固定的方式設(shè)定的優(yōu)點(diǎn)。
在用于控制閥的方法的進(jìn)一步的有利的改進(jìn)中，在形成與設(shè)定的差異值的差異之前，實(shí)際的差異值被低通濾波。作為結(jié)果，單獨(dú)的測(cè)量誤差被抑制和控制，因此變得更精確。
在用于控制閥的方法的進(jìn)一步的有利的改進(jìn)中，第一值是當(dāng)閥元件進(jìn)入閥座時(shí)供給的電功率的實(shí)際值，第二值是當(dāng)充電過(guò)程結(jié)束時(shí)供給的電功率的實(shí)際值，實(shí)際差異值是供給到壓電致動(dòng)器的電功率差的實(shí)際值，且設(shè)定的差異值是電功率差的設(shè)定值。這具有方法非常精確的優(yōu)點(diǎn)。
在用于控制閥的方法的進(jìn)一步的有利的改進(jìn)中，第一值是當(dāng)閥元件進(jìn)入閥座時(shí)產(chǎn)生的壓電電壓的實(shí)際值，第二值是當(dāng)充電過(guò)程結(jié)束時(shí)產(chǎn)生的壓電電壓的實(shí)際值，實(shí)際的差異值是電壓差的實(shí)際值，且設(shè)定差異值是電壓差的設(shè)定值。這具有控制特別地簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)。
在一個(gè)控制泵噴嘴設(shè)備的方法的有利的改進(jìn)中，可規(guī)定的第一時(shí)間選擇為使得活塞在其上止點(diǎn)位置且保持在那里直至閥元件如期望地遇到閥座，且當(dāng)閥元件在第二可規(guī)定的時(shí)間從遠(yuǎn)離閥座的位置通過(guò)壓電致動(dòng)器的充電過(guò)程移動(dòng)到閥座內(nèi)時(shí)，以該方式確定的致動(dòng)變量用于確定致動(dòng)信號(hào)，也可以選擇第二可規(guī)定時(shí)間使得活塞已經(jīng)離開(kāi)其上止點(diǎn)直至閥元件如期望地遇到閥座。這具有如下的優(yōu)點(diǎn)，即在壓電致動(dòng)器的充電過(guò)程中，閥元件實(shí)際遇到閥座的時(shí)間可以非常精確地在以此方式選擇的第一時(shí)間確定，且密封力因此可以非常精確地通過(guò)控制器的致動(dòng)變量來(lái)設(shè)定，更確切地說(shuō)通過(guò)壓電致動(dòng)器的充電過(guò)程來(lái)設(shè)定，該壓電致動(dòng)器在第二可規(guī)定的時(shí)間被控制開(kāi)始。因此，連同泵噴嘴設(shè)備，燃油可以極為精確地計(jì)量，且其次可減少由設(shè)備在可規(guī)定的第二時(shí)間后進(jìn)行的用于控制目的的計(jì)算。
參考如下的示意圖解釋本發(fā)明的典型的實(shí)施例，各圖為

圖1示出了泵噴嘴設(shè)備，它具有閥和用于控制泵噴嘴設(shè)備和閥的設(shè)備；圖2示出了用于確定在設(shè)備內(nèi)用于控制閥的致動(dòng)信號(hào)SG的框圖；圖3示出了用于確定致動(dòng)信號(hào)SG的進(jìn)一步的框圖，和；圖4a到圖4b示出了壓電電壓V_AV的時(shí)間曲線、閥元件231的行程CTRL_VL的時(shí)間曲線、在泵的工作空間13內(nèi)的壓力P_H的時(shí)間曲線和噴油量MFF的時(shí)間曲線。
在所有圖中，具有相同設(shè)計(jì)和相同功能的元件被標(biāo)識(shí)為相同的參考符號(hào)。
泵噴嘴設(shè)備(圖1)包括泵單元、控制單元和噴嘴單元。泵噴嘴設(shè)備優(yōu)選地用于為內(nèi)燃機(jī)的氣缸的燃燒室供油。內(nèi)燃機(jī)優(yōu)選地設(shè)計(jì)為柴油內(nèi)燃機(jī)。內(nèi)燃機(jī)具有用于吸進(jìn)空氣的進(jìn)氣區(qū)，該進(jìn)氣區(qū)通過(guò)進(jìn)氣門連接到氣缸。內(nèi)燃機(jī)還具有排放氣體的排氣區(qū)，氣體將從氣缸內(nèi)排出，排出的方式由排氣門來(lái)控制。每個(gè)氣缸具有相關(guān)的活塞，它們每個(gè)通過(guò)連桿連接到曲軸。曲軸連接到凸輪軸。
泵單元包括活塞11、泵體12、工作空間13和泵復(fù)位裝置14，該泵復(fù)位裝置14優(yōu)選地為彈簧形式。當(dāng)安裝到內(nèi)燃機(jī)內(nèi)時(shí)，活塞11優(yōu)選地通過(guò)搖臂連接到凸輪軸16且由所述的凸輪軸驅(qū)動(dòng)。活塞11在泵體12內(nèi)的凹陷處被導(dǎo)向，且活塞11作為其位置的函數(shù)確定了工作空間13的容積。泵復(fù)位裝置14形成和布置的方式使得由活塞11限制的工作空間13的容積當(dāng)沒(méi)有外力作用于活塞11時(shí)，也就是說(shuō)沒(méi)有通過(guò)連接到凸輪軸16而傳遞的力作用時(shí)具有最大值。
噴嘴單元包括噴嘴體51，其中布置了噴嘴復(fù)位裝置52和噴嘴針53，該噴嘴復(fù)位裝置52具有彈簧的形式且可能另外地具有阻尼單元的形式。噴嘴針53布置在噴嘴體51內(nèi)的凹陷內(nèi)且在針導(dǎo)向件55的區(qū)域內(nèi)被導(dǎo)向。
在第一狀態(tài)，噴嘴針53靠在針座54上且因此關(guān)閉了提供用于向內(nèi)燃機(jī)氣缸的燃燒室供油的噴嘴56。如所圖示，噴嘴單元優(yōu)選地具有向內(nèi)開(kāi)啟的噴嘴單元的形式。
在第二狀態(tài)，噴嘴針53略微離開(kāi)針座54，特別地在向針復(fù)位裝置52的方向，且因此開(kāi)啟了噴嘴56。在此第二狀態(tài)，燃油被計(jì)量進(jìn)入內(nèi)燃機(jī)氣缸的燃燒室。
第一或第二狀態(tài)假定為力平衡的函數(shù)，力平衡包括通過(guò)噴嘴復(fù)位裝置52作用在噴嘴針53上的力和與此向?qū)沟?、由針?7區(qū)域內(nèi)的液力壓力產(chǎn)生的力。
控制單元包括入口通道21和出口通道22。入口通道21和出口通道22可以液力地通過(guò)閥連接。入口通道21通過(guò)泵噴嘴設(shè)備的低壓端部連結(jié)導(dǎo)向到閥。出口通道22液力地連接到工作空間13且導(dǎo)向到針肩57且作為由噴嘴針53所采用的狀態(tài)的函數(shù)可以液力地連接到噴嘴56。
閥包括閥元件231，它優(yōu)選地具有所謂的A閥的形式，也就是說(shuō)它向流體的流動(dòng)方向的外側(cè)開(kāi)啟。閥還包括排放空間232，它液力地連接到入口通道21且能通過(guò)閥元件231液力地連接到高壓空間。高壓空間液力地連接到出口通道22。
在閥元件231的關(guān)閉位置，閥元件231靠在閥體237的閥座234上。也提供了閥復(fù)位裝置，且它布置且形成為使得它將閥元件231壓到開(kāi)啟位置，也就是說(shuō)當(dāng)通過(guò)致動(dòng)驅(qū)動(dòng)器24作用在閥元件上的力低于由此處為燃油的流體的壓力產(chǎn)生的力和通過(guò)閥復(fù)位裝置作用在閥元件231上的力時(shí)，將閥元件231壓到與閥座234具有距離處。致動(dòng)驅(qū)動(dòng)器24具有壓電堆的形式。
致動(dòng)驅(qū)動(dòng)器24優(yōu)選地通過(guò)轉(zhuǎn)換器連接到閥元件231，轉(zhuǎn)換器優(yōu)選地放大了致動(dòng)驅(qū)動(dòng)器24的行程。用于保持用于驅(qū)動(dòng)致動(dòng)驅(qū)動(dòng)器24的電觸點(diǎn)的塞也優(yōu)選地提供在致動(dòng)驅(qū)動(dòng)器24上。
提供了用于控制泵噴嘴設(shè)備的設(shè)備60，且它產(chǎn)生用于閥的致動(dòng)信號(hào)SG。
在閥元件231的開(kāi)啟位置中，當(dāng)活塞11向上移動(dòng)時(shí)，也就是說(shuō)在遠(yuǎn)離噴嘴56的方向移動(dòng)時(shí)，燃油經(jīng)過(guò)入口通道21被抽吸向工作空間13。只要閥元件231保持在其開(kāi)啟位置，當(dāng)活塞11隨后向下移動(dòng)時(shí)，也就是說(shuō)在向噴嘴56的方向移動(dòng)，在工作空間13和出口通道22中的燃油被推回到排放空間232且可能地經(jīng)過(guò)閥到入口通道21內(nèi)。
然而，如果閥元件231被移動(dòng)到其關(guān)閉位置，當(dāng)活塞11向下移動(dòng)時(shí)，在工作空間13內(nèi)且因此也在出口通道22內(nèi)和在高壓空間內(nèi)的燃油被壓縮，作為其結(jié)果，工作空間13內(nèi)、高壓空間內(nèi)和出口通道22內(nèi)的壓力當(dāng)活塞11繼續(xù)向下移動(dòng)時(shí)增加。由液力壓力產(chǎn)生的且在噴嘴針53的開(kāi)啟移動(dòng)的方向上作用在針肩57上以開(kāi)啟噴嘴56的力隨著出口通道22內(nèi)增加的壓力而增加。如果在出口通道22內(nèi)的力超過(guò)了作用在針肩57上的由液力壓力產(chǎn)生的力大于與該力相反的噴嘴復(fù)位裝置52的力的值，則噴嘴針53移動(dòng)離開(kāi)針座54且因此開(kāi)啟噴嘴56用于向內(nèi)燃機(jī)氣缸供油。當(dāng)出口通道22內(nèi)的液力壓力下降到作用在針肩57上的由液力壓力產(chǎn)生的力小于噴嘴復(fù)位裝置產(chǎn)生的力的值以下時(shí)，則噴嘴針53然后再次移動(dòng)到針座54內(nèi)且因此關(guān)閉了噴嘴56。壓力下降到該值以下且因此計(jì)量燃油終止的時(shí)間可以通過(guò)從其關(guān)閉位置到開(kāi)啟位置移動(dòng)閥元件231來(lái)影響。
從其關(guān)閉位置到其開(kāi)啟位置移動(dòng)閥元件產(chǎn)生了高壓空間和排放空間232和入口通道21之間的液力連接。因?yàn)樵陂_(kāi)啟時(shí)在高壓空間和出口通道22內(nèi)的流體和排放空間232和入口通道21內(nèi)的流體之間存在著的高的壓力差，燃油然后非常迅速地，一般地以聲速?gòu)母邏嚎臻g流動(dòng)到排放空間232，且進(jìn)一步地流動(dòng)到入口通道21。作為結(jié)果，在高壓空間和出口通道22內(nèi)的壓力則快速地減小到如此的程度，即從噴嘴復(fù)位裝置52作用在噴嘴針53上的力導(dǎo)致噴嘴針53移動(dòng)到針座54內(nèi)且因此然后關(guān)閉噴嘴56。
用于確定閥驅(qū)動(dòng)器24的壓電致動(dòng)器充電的致動(dòng)信號(hào)SG的過(guò)程在如下參考圖2中的框圖描述。
在可規(guī)定的第一時(shí)間t1，閥元件231從其遠(yuǎn)離閥座234的位置移動(dòng)到閥座內(nèi)。可規(guī)定的第一時(shí)間t1優(yōu)選地選擇為使得活塞11位于其上止點(diǎn)位置且保持在此處直至閥元件231如期望地遇到閥座234。作為結(jié)果，遇到的時(shí)間可以以特別精確的方式檢測(cè)到。然而，可規(guī)定的第一時(shí)間t1也可以選擇為使得活塞11已經(jīng)離開(kāi)其上止點(diǎn)，直至閥元件231如期望地遇到閥座234。
在框B1中，待供給的電功率的先導(dǎo)控制值EGY_PRE首先確定為燃油溫度T_FU和/或轉(zhuǎn)速N和可規(guī)定的時(shí)間t1的函數(shù)。待供給的電功率的先導(dǎo)控制值EGY_PRE例如通過(guò)特征圖來(lái)確定，該特征圖的特征值通過(guò)實(shí)驗(yàn)事先確定。
此外，電功率差的設(shè)定值EGY_D_SP在框B1中確定。該電功率差的設(shè)定值EGY_D_SP為當(dāng)閥元件231與閥座234接觸時(shí)，由所述的閥元件231施加在閥體237的閥座234上的閥就位力的特征。該電功率差的設(shè)定值EGY_D_SP在框B1中確定為燃油溫度T_FU、轉(zhuǎn)速N和/或可規(guī)定的時(shí)間t1的函數(shù)。例如這也可以通過(guò)相應(yīng)的特征圖來(lái)進(jìn)行。
在框B2中，作為在充電過(guò)程中供給到壓電致動(dòng)器的電功率的實(shí)際值EGY_AV的函數(shù)供給。進(jìn)一步地，閥元件231遇到閥座的時(shí)間t2在框B2中確定。例如這可以通過(guò)對(duì)壓電電壓的實(shí)際值V_AV的估計(jì)，或?qū)Ρ碚髁怂龅膲弘婋妷旱南鄳?yīng)的變量的估計(jì)來(lái)完成，該相應(yīng)的變量例如是通過(guò)壓電致動(dòng)器的實(shí)際電流或供給到壓電致動(dòng)器的電荷或電功率。當(dāng)閥元件231遇到閥座時(shí)，產(chǎn)生了這些變量的特征曲線且這可以用于識(shí)別閥元件231遇到閥座的時(shí)間t2。當(dāng)閥元件231進(jìn)入到閥座234時(shí)所供給的電功率的實(shí)際值EGY_DET則也在框B2中基于已確定的閥元件231進(jìn)入到閥座234的時(shí)間t2和與該時(shí)間相聯(lián)系的所供給的功率的實(shí)際值EGY_AV確定。
在框B3中，所供給的功率的實(shí)際值EGY_AV同樣地被讀入，且在壓電致動(dòng)器的充電過(guò)程末期實(shí)際值EGY_AV與當(dāng)充電結(jié)束時(shí)所供給的電功率的實(shí)際值EGY_CHA相聯(lián)系。例如可以通過(guò)所供給的電功率的實(shí)際值EGY_AV到達(dá)最大值，或通過(guò)接收相應(yīng)的信息的用于泵噴嘴設(shè)備的進(jìn)一步的控制功能來(lái)識(shí)別出充電過(guò)程的結(jié)束。
在框B4中，當(dāng)充電過(guò)程結(jié)束時(shí)所供給的電功率的實(shí)際值EGY_CHA和當(dāng)閥元件231進(jìn)入到閥座234時(shí)所供給的電功率的實(shí)際值EGY_DET之間的差異此時(shí)被確定且傳遞到框B5，其中包括了低通濾波器且在其輸出提供了電功率差的實(shí)際值EGY_D_AV。
在框B6中，形成了電功率差設(shè)定值EGY_D_SP和實(shí)際值EGY_D_AV之間的差異。在更簡(jiǎn)單的實(shí)施例中，電功率差的實(shí)際值EGY_D_AV也可以直接被確定，而不用框B5中的低通濾波器。
框B6的輸出連結(jié)到框B7的輸入端，框B7包括優(yōu)選地為PI控制器形式的控制器。在該典型的實(shí)施例中是待供給的電功率的控制值EGY_FBC的控制器的致動(dòng)變量然后供給到框B7，其中待供給到壓電致動(dòng)器的希望的電功率EGY_THRUST通過(guò)將待供給的電功率的控制值EGY_FBC和先導(dǎo)控制值EGY_PRE加和來(lái)確定。
希望的待供給電功率的值EGY_THRUST供給到框B8，其中產(chǎn)生了相應(yīng)的用于驅(qū)動(dòng)為壓電致動(dòng)器形式的閥驅(qū)動(dòng)器24的致動(dòng)信號(hào)SG。致動(dòng)信號(hào)SG優(yōu)選地為脈寬調(diào)制信號(hào)且待供給的希望的電功率EGY_THURST優(yōu)選地分為規(guī)定個(gè)數(shù)的部分功率的量，在每個(gè)情況下部分功率的量在脈寬調(diào)制信號(hào)的一個(gè)周期內(nèi)供給到壓電致動(dòng)器?？駼8也優(yōu)選地包括進(jìn)一步的從控制器，它控制了到壓電致動(dòng)器的實(shí)際電功率供給，而致動(dòng)變量為致動(dòng)信號(hào)SG的各脈寬。為此目的，可以使用控制變量，例如各實(shí)際電荷或壓電電壓的實(shí)際值V_AV或已供給的電功率的實(shí)際值EGY_AV。
如果在第二可規(guī)定時(shí)間后的用于充電過(guò)程的致動(dòng)信號(hào)SG待確定，該時(shí)間也可以選擇為使得活塞11已經(jīng)離開(kāi)其上止點(diǎn)位置直至閥元件231如期望地遇到閥座234，待供給的電功率的控制值EGY_FBC優(yōu)選地由充電過(guò)程接收，該充電過(guò)程以前在第一可規(guī)定的時(shí)間t1后發(fā)生。然后，僅待供給電功率的先導(dǎo)控制值EGY_PRE被再次計(jì)算。這具有減少計(jì)算量的優(yōu)點(diǎn)，且當(dāng)可規(guī)定的時(shí)間t1選擇為使得活塞11位于其上止點(diǎn)并保持在此處直至閥元件231如期望地遇到閥座234時(shí)，閥就位力則也以極為精確的方式為可規(guī)定的第二時(shí)間設(shè)定。在此情況下，用于第二可規(guī)定的時(shí)間的先導(dǎo)控制值EGY_PRE則也確定為第二時(shí)間的函數(shù)。
圖3示出了根據(jù)圖1的框圖的替換的實(shí)施例。如下僅解釋差異。框B1’與框B1的區(qū)別在于，取代了電功率差的設(shè)定值EGY_D_SP，確定了電壓差的設(shè)定值V_D_SP，該電壓差的設(shè)定值以相應(yīng)的方式確定為燃油溫度T_FU和/或內(nèi)燃機(jī)曲軸的轉(zhuǎn)速N和/或可規(guī)定的第一時(shí)間t1的函數(shù)。
在框B2’中，當(dāng)閥元件231進(jìn)入到閥座234時(shí)產(chǎn)生的壓電電壓V_DET通過(guò)與壓電電壓的實(shí)際值V_D_AV相應(yīng)的聯(lián)系被確定。在框B3’中，與框B3相對(duì)照，當(dāng)充電過(guò)程結(jié)束時(shí)產(chǎn)生的壓電電壓V_CHA被確定，更準(zhǔn)確地說(shuō)，為壓電電壓的實(shí)際值V_AV的函數(shù)。
在框B4’中，當(dāng)充電過(guò)程結(jié)束時(shí)產(chǎn)生的壓電電壓V_CHA和當(dāng)閥元件231進(jìn)入到閥座234時(shí)產(chǎn)生的壓電電壓V_DET之間的差異形成且供給到框B5’，它與框B5類似包括低通濾波器且在其輸出提供了電壓差的實(shí)際值V_DAV。
在框B6’中，電壓差的設(shè)定值V_D_SP和實(shí)際值V_D_AV之間的差異形成且傳遞到形成在框B7’內(nèi)且對(duì)應(yīng)于框B7的控制器。在進(jìn)一步的替代的改進(jìn)中，為待供給到壓電致動(dòng)器的電功率特性的其它變量，例如待供給到壓電致動(dòng)器的電荷，也可以供給到控制器。
圖4a到圖4d示出了隨時(shí)間t繪出的曲線。圖4a示出了壓電電壓V_INJ平方的時(shí)間曲線。圖4b示出了閥元件231的行程CTRL_VL。圖4c示出了在泵的工作空間13內(nèi)的壓力P_H的曲線。圖4d以泵噴嘴設(shè)備計(jì)量的燃油的量MFF的時(shí)間曲線。t1為可規(guī)定的第一時(shí)間，但是它也可以是可規(guī)定的第二時(shí)間。t2是閥元件231遇到閥座234的時(shí)間且t3是指示了充電過(guò)程末期的時(shí)間。然而，待供給的電功率的控制值EGY_FBC優(yōu)選地在活塞11處于其上止點(diǎn)的時(shí)間周期內(nèi)確定。在此情況下，在泵的工作空間13內(nèi)的壓力P_H的曲線在整個(gè)圖示時(shí)間的周期內(nèi)保持在時(shí)間t1的水平且同樣地在此情況下則無(wú)燃油需求。
權(quán)利要求
1.一種用于控制閥的方法，該閥具有壓電致動(dòng)器形式的閥驅(qū)動(dòng)器(24)、閥元件(231)、閥體(237)和閥座(234)，其中-閥元件(231)在可規(guī)定的第一時(shí)間(t1)從遠(yuǎn)離閥座(234)的位置通過(guò)的壓電致動(dòng)器的充電過(guò)程移動(dòng)到閥座(234)內(nèi)，-確定第一值，該第一值是當(dāng)閥元件(231)遇到閥座(234)時(shí)供給到壓電致動(dòng)器的電功率的特性，-確定第二值，該第二值是當(dāng)壓電致動(dòng)器的充電過(guò)程結(jié)束時(shí)供給到壓電致動(dòng)器的電功率的特性，-從第二值和第一值之間的差異來(lái)確定實(shí)際差異值，-將可被規(guī)定的設(shè)定差異值和實(shí)際差異值之間的差異供給到控制器，和-用于為壓電致動(dòng)器充電的致動(dòng)信號(hào)(SG)被確定為控制器的致動(dòng)變量的函數(shù)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中用于為壓電致動(dòng)器充電的致動(dòng)信號(hào)(SG)被確定為先導(dǎo)控制值的函數(shù)。
3.如上述權(quán)利要求的任一權(quán)利要求所述的方法，其中設(shè)定差異值確定為燃油溫度(T_FU)和/或轉(zhuǎn)速(N)和/或可規(guī)定的第一時(shí)間(t1)的函數(shù)。
4.如權(quán)利要求2和3的任一權(quán)利要求所述的方法，其中先導(dǎo)控制值確定為燃油溫度和/或轉(zhuǎn)速和/或可規(guī)定的第一時(shí)間(t1)的函數(shù)。
5.如上述權(quán)利要求的一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，控制器為帶比例部件和積分部件的控制器。
6.如上述權(quán)利要求的一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中在形成與設(shè)定差異值的差異之前實(shí)際差異值被低通濾波。
7.如上述權(quán)利要求的一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中第一值為當(dāng)閥元件(231)進(jìn)入到閥座(234)時(shí)所供給的電功率的實(shí)際值(EGY_AV)，第二值為當(dāng)充電過(guò)程結(jié)束時(shí)所供給的電功率的實(shí)際值(EGY_CHA)，實(shí)際差異值為供給到壓電致動(dòng)器的電功率差的實(shí)際值(EGY_D_AV)，且設(shè)定差異值為電功率差的設(shè)定值(EGY_D_SP)。
8.如權(quán)利要求1到6的一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中第一值為當(dāng)閥元件(231)進(jìn)入閥座(234)時(shí)產(chǎn)生的壓電電壓的實(shí)際值(V_DET)，第二值為當(dāng)充電過(guò)程結(jié)束時(shí)產(chǎn)生的壓電電壓的實(shí)際值(V_CHA)，實(shí)際差異值為電壓差的實(shí)際值(V_D_AV)，且設(shè)定差異值為電壓差的設(shè)定值(V_D_SP)。
9.一種控制泵噴嘴設(shè)備的方法，該泵噴嘴設(shè)備具有-具有活塞(11)和工作空間(13)的泵，-包括液力地連接到工作空間(13)的出口通道(22)和閥的控制單元，該閥具有壓電致動(dòng)器形式的閥驅(qū)動(dòng)器(24)、閥元件(231)、閥體(237)、閥座(234)和排放空間(232)，當(dāng)閥元件(231)靠在閥座(234)上時(shí)排放空間(232)液力地從出口通道(22)斷開(kāi)且否則液力地連接到出口通道(22)，-其中使用如上述權(quán)利要求的一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法來(lái)控制閥。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中可規(guī)定的第一時(shí)間(t1)選擇為使得活塞(11)位于其上止點(diǎn)位置且保持在此處直至閥元件(231)如希望地遇到閥座(234)，且當(dāng)閥元件(231)從遠(yuǎn)離閥座(234)的位置通過(guò)壓電致動(dòng)器的充電過(guò)程在第二可規(guī)定的時(shí)間(t2)移動(dòng)到閥座(234)內(nèi)時(shí)，以此方式確定的致動(dòng)變量用于確定致動(dòng)信號(hào)，也可以將第二可規(guī)定的時(shí)間選擇為使得活塞(11)已經(jīng)離開(kāi)其上止點(diǎn)位置直至閥元件(231)如期望地遇到閥座(234)。
11.一種用于控制閥的設(shè)備，該閥具有壓電致動(dòng)器形式的閥驅(qū)動(dòng)器(24)、閥元件(231)、閥體(237)和閥座(234)，該設(shè)備具有如下裝置-在第一可規(guī)定的時(shí)間(t1)將閥元件(231)從遠(yuǎn)離閥座(234)的位置通過(guò)壓電致動(dòng)器的充電過(guò)程移動(dòng)到閥座(234)內(nèi)的裝置，-確定第一值的裝置，該第一值為當(dāng)閥元件(231)遇到閥座(234)時(shí)供給到壓電致動(dòng)器的電功率的特性，-確定第二值的裝置，該第二值為當(dāng)壓電致動(dòng)器的充電過(guò)程結(jié)束時(shí)供給到壓電致動(dòng)器的電功率的特性，-從第二值和第一值之間的差異確定實(shí)際差異值的裝置，-將可被規(guī)定的設(shè)定差異值和實(shí)際差異值之間的差異供給到控制器的裝置，和-將用于為壓電致動(dòng)器充電的致動(dòng)信號(hào)(SG)確定為控制器的致動(dòng)變量的函數(shù)的裝置。
12.一種用于控制泵噴嘴設(shè)備的設(shè)備，該泵噴嘴設(shè)備具有-具有活塞(11)和工作空間(13)的泵，-包括液力地連接到工作空間(13)的出口通道(22)和閥的控制單元，該閥具有壓電致動(dòng)器形式的閥驅(qū)動(dòng)器(24)、閥元件(231)、閥體(237)、閥座(234)和排放空間(232)，當(dāng)閥元件(231)靠在閥座(234)上時(shí)排放空間(232)液力地從出口通道(22)斷開(kāi)且否則液力地連接到出口通道(22)，其具有如權(quán)利要求11所述的用于控制閥的設(shè)備。
全文摘要
本發(fā)明涉及閥，閥具有構(gòu)造為壓電致動(dòng)器的閥驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(24)，具有閥構(gòu)件(231)、閥體(237)和閥座(234)。為控制該閥，閥構(gòu)件從遠(yuǎn)離閥座的位置通過(guò)壓電致動(dòng)器在第一可規(guī)定的時(shí)間的充電過(guò)程控制進(jìn)入到閥座內(nèi)。確定第一值，該第一值為當(dāng)閥構(gòu)件進(jìn)入閥座時(shí)供給到壓電致動(dòng)器的電功率的特性。確定第二值，該第二值為當(dāng)壓電致動(dòng)器的充電過(guò)程結(jié)束時(shí)供給到壓電致動(dòng)器的電功率的特性?；诘诙岛偷谝恢抵g的差異確定實(shí)際差異值。將可被預(yù)先設(shè)定的設(shè)定差異值和實(shí)際差異值之間的差異供給到調(diào)整器。將用于為壓電致動(dòng)器充電的控制信號(hào)根據(jù)調(diào)整器的控制變量確定。泵噴嘴設(shè)備中也可以安裝該閥。
文檔編號(hào)F02M57/02GK1938509SQ200480041618
公開(kāi)日2007年3月28日 申請(qǐng)日期2004年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月18日
發(fā)明者J·貝爾哈茨, M·克倫伯格, R·皮爾克爾, C·里斯勒爾, H·施密德特, H·-J·維霍夫 申請(qǐng)人:西門子公司