專利名稱：用于控制內燃機噴射系統(tǒng)的方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及按相應獨立權利要求前序部分所述的用于控制內燃機 噴射系統(tǒng)的方法和裝置。
背景技術：
在尤其是自燃的內燃機的現(xiàn)代的高壓燃料噴射系統(tǒng)中，燃料噴射 通過壓電的執(zhí)行器進行控制，它通常首先觸發(fā)一個伺服閥。該閥的開關狀態(tài)然后又影響控制腔中的壓力，該壓力或者打開或者關閉噴射閥。 但是將來越來越多采用這樣的噴射器，其中執(zhí)行器在放棄伺服閥的情況下直接地或者經(jīng)轉換地地作用到用于燃料噴射的噴射器的噴嘴針 上。在此所涉及類型的一種非常廣泛的在DE 100 02 270 Cl中描述的 噴射系統(tǒng)是所謂的"蓄壓管噴射系統(tǒng)，，，其中燃料在其輸送給各個噴 射器之前在一個高壓存儲器(蓄壓管(Rail))中進行中間存儲。在此燃料的噴射經(jīng)常通過一定數(shù)量的分噴射實現(xiàn)，它們實現(xiàn)了混 合物準備的改善并且從而引起尤其較小的內燃機廢氣排放、使得燃燒 時產(chǎn)生較小的噪音以及內燃機的功率輸出提高。在此尤其值得期望的 是，在每兩次分噴射之間的時間間隔可以沒有限制地改變。在燃料噴射時并且尤其是在所謂的多次分噴射時，各噴射量的精 度具有巨大的意義。但是現(xiàn)在同時已知的是，借助于這種蓄壓管噴射 系統(tǒng)的噴射器的每次噴射引起設置于該噴射系統(tǒng)中的從蓄壓管到有關 噴射器的輸入管中的燃料壓力的擾動，以及在這樣的噴射器本身中從 鄰接于蓄壓管的高壓接頭到噴射器的噴嘴針的燃料壓力的擾動。另外 噴嘴針的關閉導致壓力上升。壓力擾動和壓力上升的組合然后導致一 個優(yōu)選在蓄壓管與噴射器之間出現(xiàn)的燃料壓力波。該壓力波尤其是導 致相應噴入的燃料量的不期望的波動，其中這種壓力波效應甚至在噴 射器的噴嘴針的針速度上升時加強，使得對它的關注尤其是也在將來 的噴射系統(tǒng)中越來越有意義，其中高速的壓電調節(jié)器用作為相應噴射器中的噴嘴針控制裝置的噴射執(zhí)行器。所述壓力波影響隨著相應相鄰噴射之間的時間間隔的增加而下 降。因此對相應隨后噴射的噴射量的影響隨著時間間隔的增加而降低， 并且對于足夠大的時間間隔近似于無干擾的量，它通過時間上隔絕的 噴射得到。因為所述壓力波效應嚴格地說是系統(tǒng)的特性，而且基本上取決于 參與的噴射的時間間隔、噴入的燃料量、液壓的燃料壓力以及在液壓 相關的管路系統(tǒng)中的燃料溫度，所以它們可以通過馬達控制儀器中的合適的觸發(fā)函數(shù)進行修正。所以例如由德國公開文件DE 101 23 035 Al已知的用于將所述壓力波影響降低到最低限度的措施在于，測量對相 應噴射器的噴射量的影響并且例如在預調節(jié)噴射系統(tǒng)的觸發(fā)數(shù)據(jù)時考 慮測量結果。在此，所述觸發(fā)數(shù)據(jù)的相應修正基于一系列此前憑經(jīng)驗 或者試驗求出的燃料量波，其作為每兩次或者必要時甚至更多次分噴 射之間的時間間隔的函數(shù)。在此，上述壓力波補償將測量于基準系統(tǒng) 的對隨后噴射的量影響存儲在特性曲線族中，并且然后在內燃機運行 時間通過相應改變相應隨后的噴射的通電持續(xù)時間即隨后的噴射的觸 發(fā)持續(xù)時間來補償所述影響。上述在現(xiàn)有技術中通常的處理方式原則 上在于求出所述的量波。由此求出的加量或減量存儲于所述的特性曲 線族中并且在蓄壓管控制程序的運行時間上通過在發(fā)動機控制的量路 徑中相應扣減(In陽Abzug-Bringen )來補償。但是這種算法僅在具有必要精度的完全線性的量換算或者觸發(fā)持 續(xù)時間特性曲線族時才起作用。相反如果在所述特性曲線族中出現(xiàn)非 線性(例如斜率改變等)，那么所采用的算法在壓力波補償時引起系 統(tǒng)誤差。為了也排除這些缺陷，本申請人的未公開的申請?zhí)枮镈E 10 2004 014 367的申請建議，所述壓力波補償取代所述的量波在觸發(fā)持續(xù)時 間波的基礎上進行。換言之，觸發(fā)持續(xù)時間在認識相應的觸發(fā)持續(xù)時 間波時如此改變，使得達到期望噴射量。所述方法尤其是用在這樣一些噴射器中，其中作用到噴嘴針上的 關閉力通過伺服閥傳遞。在這樣的噴射器中，噴嘴針可以僅通過伺服 閥的開關狀態(tài)進行影響，即基本上以數(shù)字形式僅僅打開或關閉。相反 作用到噴嘴針上的力的改變是不可能的。在具有直接的針控制裝置的噴射器(CRI-PDN)中，壓電的執(zhí)行器直接或經(jīng)轉換地通過一個機械 的或液壓的聯(lián)接器作用到噴嘴針上。在這些執(zhí)行器中，執(zhí)行器和聯(lián)接 器被較大的處于蓄壓管壓力下的燃料體積包圍。由于在該區(qū)域內的顯 著的容積，由于噴射在該執(zhí)行器腔與蓄壓管之間形成的壓力波動具有 小的幅值。但是每次噴射觸發(fā)噴嘴座上的壓力波動。這種波動雖然幅 值小于傳統(tǒng)的借助于伺服閥操作的噴射器中的情況，但是為此波動頻 率相對較高。這導致，緊接著一次噴射，例如緊接著一次預噴射，在 針座上的確定噴嘴打開力的壓力和在聯(lián)接器、例如在液壓的聯(lián)接器中 的確定噴嘴針關閉力的壓力之間的壓力差受到高頻波動。在圖2中示 出了在針座上的對于打開噴嘴所需的在聯(lián)接器中的壓力下降的壓力 以及觸發(fā)電壓和緊接著這樣的執(zhí)行器的預噴射之后的為打開噴嘴所 必需的壓力下降。至今如圖2所示通常的是，執(zhí)行器在觸發(fā)間歇中始 終加載到一個必要時取決于蓄壓管壓力的電壓。在觸發(fā)持續(xù)時間期 間，壓電的執(zhí)行器的電壓相反下降。因此噴嘴針關閉力下降，并且只要其低于噴嘴針打開力，則開始打開噴嘴針。上述壓力波動尤其是在 緊密地彼此接連的噴射時顯著地影響噴射量。在恒定的觸發(fā)持續(xù)時間 時由兩個彼此接連的噴射過程噴入的第二次噴射的量Q取決于噴射 的時間間隔tdiff在此顯著發(fā)生波動。在此由于壓力波動的高頻也出現(xiàn) 噴入的量的高的梯度dQ/dtdiff，由此明顯損害控制儀器中的壓力波補 償?shù)木?。另外將噴嘴針壓到其座上的機械關閉力緊接著 一次噴射之后受到 振動，該振動導致噴射器運行時噴嘴座的磨損提高。在從蓄壓管到相應噴射器的輸入管中的壓力波的影響可以單純原理上如下降低，即在從蓄壓管到噴射器的輸入管中安上一個節(jié)流器。 由此同時避免可能的對于高壓回路有害的一直延續(xù)至噴射器的壓力 峰。在此壓力波修正可以基于在輸入管中出現(xiàn)的蓄壓管壓力。但是在 此對于每個缸需要在相應輸入管中有壓力傳感器。需要的壓力傳感器 的數(shù)量相同于缸數(shù)。這樣多的壓力傳感器產(chǎn)生高的成本和明顯的安裝 耗費。發(fā)明內容因此本發(fā)明的任務在于如下改進開頭所述類型的方法和裝置，使得用盡可能小的安裝耗費和小的成本實現(xiàn)改善的壓力波補償。尤其是 應該放棄用于檢測蓄壓管壓力的壓力傳感器。上述任務通過獨立權利要求的特征解決。有利的設計方案和改進 方案是各從屬權利要求的主題。本發(fā)明所基于的構思在于，包括直接的針控制裝置的噴射器本身 用作為用以檢測施加在噴射器的針上的壓力波的傳感元件。為此采用 壓電執(zhí)行器的傳感效應。因為包括直接的針控制裝置的噴射器(CRI-PDN )在噴射間歇中或者在觸發(fā)持續(xù)時間之間的時間間隔中被用引起的每次長度改變可以通過測量執(zhí)行器電壓的改變進行確定。優(yōu)選執(zhí)行器電壓的測量在噴射結束之后開始并且隨著隨后的噴射 開始而結束。除了執(zhí)行器電壓，也測量蓄壓管壓力和燃料溫度以及檢 測兩次噴射的時間間隔和觸發(fā)持續(xù)時間。壓力波本身通過測量壓力波 的幅值、尤其是峰-峰-值和/或測量執(zhí)行器電壓的過零進行確定。通過這種方式通過測量確定的觸發(fā)電壓優(yōu)選作為在動態(tài)中斷中求 出的蓄壓管壓力、燃料溫度、兩次噴射的時間間隔以及觸發(fā)持續(xù)時間的函數(shù)存儲在內燃機的控制裝置中的一個特性曲線族空間或者矩陣并且用于下二次噴射的觸發(fā)持續(xù)時^的數(shù)值對^應地進行修正。'°該方法的特點在于非常精確的壓力波修正，其考慮樣本發(fā)散、老 化效應、高壓回路的漂移效應直至與噴入相關的燃料壓力和燃料影響， 而不需在通向噴射器的每個高壓管中有附加的壓力傳感器。本發(fā)明另外涉及一種用于控制在此有關的按上述方式的噴射系統(tǒng) 的裝置，其在優(yōu)選的結構中具有一個電路單元，用于求出在噴射間歇 期間施加在噴嘴針上的執(zhí)行器電壓以及相應于檢測的執(zhí)行器電壓調整 隨后的噴射的觸發(fā)電壓。


下面借助于優(yōu)選的實施例并且參考附圖詳細解釋本發(fā)明，由此得 出本發(fā)明的其他特點、特征和優(yōu)點。其中圖1顯示適用于本發(fā)明的、在現(xiàn)有技術中已知的、包括直接的針 控制裝置的噴射器的示意圖；圖2顯示在針座上的壓力、在聯(lián)接器中的為打開噴嘴所必需的壓 力下降、緊接著按照由現(xiàn)有技術已知的用以觸發(fā)包括直接的噴嘴針控嘴所必需的電:下降； "、、、'、、、 '、圖3示意顯示用于借助于修正的觸發(fā)電壓觸發(fā)壓電執(zhí)行器的裝置 的方框圖。
具體實施方式
對于理解本發(fā)明所必需的包括直接的噴嘴針控制裝置的噴射器的 構件，如其由本申請人的申請?zhí)枮镈E 10 2004 014 367的未公開的申請 已知的，本申請引用該文件，具有一個噴嘴體100,噴嘴針110克服彈 簧115的復位力沿噴嘴體100的軸向方向可運動地在該噴嘴體中引導。噴嘴針110由一個壓電的執(zhí)行器120經(jīng)由一個液壓的聯(lián)接器直接 操作，即不中間連接控制閥，如在由現(xiàn)有技術已知的噴射器中就是這 種情況。液壓的聯(lián)接器具有一個執(zhí)行器側的轉換活塞130,其經(jīng)由一個 間隙135作用到噴嘴針110上。噴嘴針110由一個噴嘴側的高壓腔140包圍。執(zhí)行器120和液壓的 聯(lián)接器130由一個執(zhí)行器側的高壓腔150包圍，該高壓腔150被填充處 于蓄壓管壓力下的燃料。由于在該區(qū)域內的顯著的容積，由于噴射而 在執(zhí)行器側的高壓腔150與高壓存儲器(Rail)之間形成的壓力波動具 有小的幅值。每次噴射都觸發(fā)在噴嘴針110的座160上的壓力波動。 由于這種波動，不僅噴入的燃料量不準確，它也導致噴嘴針110和噴 嘴座160的磨損，因為噴嘴針110在噴射間歇中被加載了脈沖的力， 其作用到噴嘴座160上，因此噴嘴針I(yè)IO在噴嘴座160上一定程度上"振 動，，。這些壓力波動在此通過在執(zhí)行器120的噴射間歇期間高頻的連續(xù) 的測量如下地測量，即測量施加在執(zhí)行器120上的觸發(fā)電壓U間歇。這 種測量隨著噴射結束而進行，并且隨著隨后的噴射開始而結束。通過 在噴射間歇期間測量觸發(fā)電壓U 同時也一次測量測量參數(shù)蓄壓管 壓力、燃料溫度。在這種蓄壓管系統(tǒng)中的噴射時間的確定典型地在所 謂的靜態(tài)的和動態(tài)的中斷中進行。在相應缸的靜態(tài)中斷中，計算下一 次(下幾次)的噴射的觸發(fā)開始。在動態(tài)的中斷中，在考慮控制儀器的控制器的計算運行時間和硬件運行時間的情況下，盡可能近地在觸 發(fā)開始之前計算相應噴射的觸發(fā)持續(xù)時間。作為觸發(fā)持續(xù)時間的計算 基礎的參數(shù)是蓄壓管壓力、期望的額定量和壓力波修正函數(shù)的初始值。 壓力波動用最小數(shù)量的數(shù)據(jù)進行描述。它通過尋找峰-峰-值和/或通 過尋找過零來求出。在動態(tài)的中斷中，測量/確定蓄壓管壓力、燃料溫度、與前一次噴 射的噴射間隔以及前一次噴射的觸發(fā)持續(xù)時間，并且存儲為例如一個 特性曲線族空間或者矩陣的輸入?yún)?shù)，其維數(shù)相當于輸入?yún)?shù)的數(shù)量。 特性曲線族空間或矩陣的數(shù)值構成相乘的修正，用于在動態(tài)中斷中測 量的蓄壓管中的燃料壓力，該燃料壓力例如通過一個蓄壓管壓力傳感器測量；或者用于測量的在執(zhí)行器中的燃料壓力，該燃料壓力通過在 噴射間歇U ,期間測量觸發(fā)電壓求出。在隨后的噴射中可預期的燃料 壓力的求出的數(shù)值通過前面發(fā)生的噴射的存儲的數(shù)值的一定程度上的 外推進行確定。為此借助于測量參數(shù)蓄壓管壓力、燃料溫度、與前一 次噴射的噴射間隔、前一次噴射的觸發(fā)持續(xù)時間，從研究的壓力波動 中求出它們當前重要的特征參數(shù)，例如壓力波的波長、相位和峰-峰 -值。在動態(tài)中斷的時刻測量的在蓄壓管中的燃料壓力或者測量的在 執(zhí)行器中的燃料壓力描述壓力波的位置。因為下一次噴射開始是確定 的，所以通過動態(tài)中斷至噴射開始的間隔和壓力波的精確認識即其波 長、相位和峰-峰-值，可以確定在到來的噴射時刻的燃料壓力，并 且通過這種方式計算為達到期望的噴射量所必需的觸發(fā)持續(xù)時間。這 借助于圖3所示的電路單元實現(xiàn)，其作為輸入?yún)?shù)為電壓U間歇，該電 壓對應于在針座上的壓力P針座。由該參數(shù)計算與觸發(fā)電壓的預定值U額 定，a的偏差，并且累加該數(shù)值，由此得到一個新的觸發(fā)電壓U顛定，n,其 最后被施加給壓電的執(zhí)行器120。因此觸發(fā)電壓的調整在事先求出的并存儲于控制儀器中的壓力波 動的基礎上進行，它們必要時還計算地實時地適配于相對于原始計算 發(fā)生改變的參數(shù)。本發(fā)明也可以考慮傳遞到載荷控制的系統(tǒng)上。在此所有電壓值、 額定值和實際值通過載荷值、額定值和實際值代替。
權利要求
1.用于控制內燃機的噴射系統(tǒng)的方法，其中燃料噴射借助于至少一個壓電的執(zhí)行器(120)進行，該執(zhí)行器直接或經(jīng)轉換地作用到噴射器的噴嘴針(115)上，并且其中確定執(zhí)行器操作的觸發(fā)電壓取決于燃料噴射的壓力波影響進行修正，其特征在于施加在噴嘴針(115)上的通過噴射引起的壓力波通過測量在噴射間歇期間的執(zhí)行器電壓求出，并且隨后的噴射的執(zhí)行器電壓相應于噴嘴針上的壓力波進行調整。
2. 按權利要求l的方法，其特征在于執(zhí)行器電壓的測量在噴射 結束之后開始并且隨著隨后的噴射開始而結束。
3. 按權利要求1或2的方法，其特征在于除了執(zhí)行器電壓之外，k持:時間。
4. 按權利要求1至3之一的方法，其特征在于壓力波通過測量執(zhí)行器電壓的幅值和/或過零確定。
5. 按上述權利要求之一的方法，其特征在于通過測量觸發(fā)電壓 求出的壓力波作為在動態(tài)中斷中求出的蓄壓管壓力、燃料溫度、兩次 噴射的時間間隔以及觸發(fā)持續(xù)時間的函數(shù)存儲于內燃機的控制裝置(310)中的特性曲線族空間或者矩陣中，并且隨后的噴射的觸發(fā)電壓 相應于求出的壓力波進行調整。
6. 按權利要求5的方法，其特征在于觸發(fā)電壓在計算上實時地 適配于相對于前次計算改變的參數(shù)。
7. 用于控制內燃機的噴射系統(tǒng)的裝置，其中燃料噴射借助于至少 一個壓電的執(zhí)行器(120)進行，該執(zhí)行器直接或經(jīng)轉換地作用到噴射 器的噴嘴針(115)上，并且其中確定噴入的燃料量的觸發(fā)取決于燃料 噴射的壓力波影響進行修正，其特征在于用于求出在噴射間歇期間出 現(xiàn)的執(zhí)行器電壓曲線并且用于根據(jù)檢測的執(zhí)行器電壓調整隨后的噴射 的觸發(fā)電壓的電路單元(310)。
8. 按權利要求7的裝置，其特征在于所述電路單元(310)是 內燃機的控制儀器的 一部分。
9. 按權利要求7或8的裝置，其特征在于修正的觸發(fā)電壓通過 電路單元(310)可以實時地適配于相對于前面的計算改變的參數(shù)。10.按權利要求7至9之一的裝置，其特征在于所述至少一個 電的執(zhí)行器(120)機械或者液壓轉換地作用到噴嘴針上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于控制內燃機的噴射系統(tǒng)的方法，其中燃料噴射借助于至少一個壓電的執(zhí)行器(120)進行，該執(zhí)行器直接或經(jīng)轉換地作用到噴射器的噴嘴針(115)上，并且其中確定執(zhí)行器操作的觸發(fā)電壓取決于燃料噴射的壓力波影響進行修正，其特征在于施加在噴嘴針(115)上的通過噴射引起的壓力波通過測量在噴射間歇期間的執(zhí)行器電壓求出，并且隨后的噴射的執(zhí)行器電壓相應于噴嘴針上的壓力波進行調整。
文檔編號F02D41/38GK101238281SQ200680028202
公開日2008年8月6日 申請日期2006年7月20日 優(yōu)先權日2005年8月2日
發(fā)明者H·拉普, M·岡吉, U·舒爾茨, W·斯托克萊恩 申請人:羅伯特·博世有限公司