專(zhuān)利名稱(chēng)：用于運(yùn)行噴射閥的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于運(yùn)行噴射閥的方法，尤其涉及用于運(yùn)行車(chē)輛的內(nèi)燃機(jī)的燃料噴射閥的方法，其中所述噴射閥具有壓電促動(dòng)器，用于驅(qū)動(dòng)與此促動(dòng)器(優(yōu)選液壓地)聯(lián)接的針閥。
背景技術(shù)：
此類(lèi)噴射閥及方法是已知并且通常要預(yù)先確定促動(dòng)器電壓，壓電
促動(dòng)器應(yīng)該充電或重新充電(umladen)到該促動(dòng)器電壓，以使得噴射閥的針閥移動(dòng)到所希望的位置或使得噴射閥處于所希望的運(yùn)行狀態(tài)。但由于壓電促動(dòng)器自身以及包括在噴射閥中的機(jī)械及液壓元件的老化效應(yīng)，噴射閥相應(yīng)的電性或機(jī)械參數(shù)會(huì)改變，4吏得不能長(zhǎng)期地應(yīng)用已知的方法精確測(cè)量待噴射的燃料量。除了該老化效應(yīng)之外，在噴射閥范圍內(nèi)的溫度波動(dòng)也尤其影響壓電促動(dòng)器的電容的變化，這在測(cè)量通過(guò)所述噴射閥的燃料或其它流體或者通常在定位促動(dòng)器時(shí)都會(huì)進(jìn)一步導(dǎo)致不精確。此外，在不同噴射閥(例如所有不同的汽缸歸屬于特定的內(nèi)燃機(jī))之間的個(gè)體差異導(dǎo)致在燃料噴射時(shí)根據(jù)汽缸而有偏差，這也是不希望的。

發(fā)明內(nèi)容
相應(yīng)地，本發(fā)明的目的是，對(duì)開(kāi)始所述類(lèi)型的方法進(jìn)行如下改進(jìn)，使得在測(cè)量待噴射的流體時(shí)既使經(jīng)過(guò)了較長(zhǎng)的時(shí)間也具有提高的精確度并且至少部分地補(bǔ)償由于老化而引起的噴射閥的變化。
根據(jù)本發(fā)明，此目的在開(kāi)始所述類(lèi)型的方法中這樣實(shí)現(xiàn)，即，促動(dòng)器從與噴射閥的第一運(yùn)行狀態(tài)相應(yīng)的輸出電壓，以可預(yù)定的電壓偏移，而重新充電(也即充電或放電)到與噴射閥的第二運(yùn)行狀態(tài)相應(yīng)的目標(biāo)電壓。
與噴射閥的壓電促動(dòng)器的常規(guī)控制(其中要固定地預(yù)定待調(diào)整的絕對(duì)電壓值)相反，根據(jù)本發(fā)明考慮電壓偏移(也即在促動(dòng)器的輸出電壓和目標(biāo)電壓之間的電壓差)使得尤其在噴射閥或其元件的特性改變時(shí)也可尤其精確地調(diào)整噴射閥的所希望的運(yùn)行狀態(tài)。根據(jù)本發(fā)明已知，由壓電促動(dòng)器引起的促動(dòng)器沖程近似地與促動(dòng)器電壓的相應(yīng)電壓偏移成比例，不依賴(lài)于壓電促動(dòng)器的老化效應(yīng)或不依賴(lài)于例如壓電促動(dòng)器的隨溫度條件而變化的電容。通過(guò)相應(yīng)地調(diào)節(jié)與所希望的運(yùn)行狀態(tài)相應(yīng)的電壓偏移，可尤其精確地控制壓電促動(dòng)器并因而精確達(dá)到噴射閥的所希望的運(yùn)行狀態(tài)。
尤其有利的是，根據(jù)本發(fā)明方法的其它實(shí)施方式，促動(dòng)器可在可預(yù)定的重新充電時(shí)間中利用依賴(lài)于電壓偏移的重新充電電流進(jìn)行重新充電。由此確保，對(duì)于每個(gè)重新充電過(guò)程需要相同可預(yù)定的重新充電時(shí)間，而可相應(yīng)地選擇用于促動(dòng)器重新充電所需的重新充電電流。此外，通過(guò)在重新充電過(guò)程期間重新充電電流的變化，可有利地在從第 一運(yùn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)化為第二運(yùn)行狀態(tài)時(shí)調(diào)整針閥多個(gè)可能的移動(dòng)線路。例如也可調(diào)節(jié)針閥的特征工作位置或沖程位置或者甚至在多個(gè)噴射閥下作相同的調(diào)節(jié)。
在根據(jù)本發(fā)明方法的其它實(shí)施方式中，其中針閥在第一運(yùn)行狀態(tài)
中靜止(ruhen)在閥座上，使得噴射閥閉合，并且其中促動(dòng)器在輸出電壓時(shí)具有第一長(zhǎng)度，促動(dòng)器以可預(yù)定的電壓偏移而放電到目標(biāo)電壓，其中促動(dòng)器縮短到小于第一長(zhǎng)度的第二長(zhǎng)度，使得噴射閥由其閉合的狀態(tài)轉(zhuǎn)化到其打開(kāi)的狀態(tài)。
在其它根據(jù)本發(fā)明方法的變型中，其中針閥在噴射閥打開(kāi)期間并且在達(dá)到針閥升程限制器之前(這相應(yīng)于噴射閥的完全打開(kāi)狀態(tài))將反饋施加到促動(dòng)器上(這將促動(dòng)器電壓提高了反饋電壓這么多)有利的設(shè)計(jì)成，這樣選擇電壓偏移，使得產(chǎn)生所希望的反饋電壓。針閥反饋到促動(dòng)器上由下列方式引起，即針閥在促動(dòng)器的通電(Bestromung)結(jié)束
5之后首先進(jìn)一步移動(dòng)到促動(dòng)器上并且將相應(yīng)的力施加到在通電結(jié)束 之后基本靜止的促動(dòng)器上，這導(dǎo)致與壓電效應(yīng)相應(yīng)的反饋電壓。根據(jù) 本發(fā)明預(yù)定用于打開(kāi)噴射閱的電壓偏移可推斷出與電壓偏移相應(yīng)的
期間由針閥經(jīng)過(guò)的路徑。對(duì)于相對(duì)較大的用于促動(dòng)器放電或用于打開(kāi) 噴射閥的電壓偏移，針閥在控制促動(dòng)器期間離開(kāi)其閥座到其針岡升程 限制器，已經(jīng)經(jīng)過(guò)了相對(duì)較大的路徑，使得它們下面僅須經(jīng)過(guò)至其針 閥升程限制器的相對(duì)較小的路徑并且在此相應(yīng)地導(dǎo)致相對(duì)較小的反 饋電壓。當(dāng)為噴射閥的打開(kāi)過(guò)程所選擇的電壓偏移相對(duì)較小時(shí)，相應(yīng)
也出現(xiàn)相對(duì)較大的反饋電壓。通過(guò)根據(jù)本發(fā)明相應(yīng)選擇的電壓偏移， 可有利地確認(rèn)在通電結(jié)束之后針閥至其針閥升程限制器的其余路徑 并因而也可確定針閥石並撞到針閥升程限制器的時(shí)間點(diǎn)，由此例如也可 在噴射閥的多個(gè)運(yùn)行周期結(jié)束后或者甚至在整個(gè)運(yùn)行期間實(shí)現(xiàn)精確 的燃料噴射。此外，根據(jù)本發(fā)明方法可有利的用于，使得多個(gè)噴射閥 的針閥達(dá)到各針閥升程限制器的時(shí)間點(diǎn)相同，以相互均衡其噴射特性 或均衡通過(guò)它們噴射的流體量。
通過(guò)相應(yīng)地選擇反饋電壓以及預(yù)定相應(yīng)的電壓偏移，可有利地例 如為噴射閥的整個(gè)打開(kāi)過(guò)程預(yù)定可預(yù)定的時(shí)間。
在根據(jù)本發(fā)明方法的其它尤其有利的變型中，這樣選擇電壓偏 移，使得針閥在促動(dòng)器的通電結(jié)束時(shí)到達(dá)閥座和/或針閥升程限制器。 根據(jù)本發(fā)明已知，在此類(lèi)配置中針閥基本沒(méi)有反饋到促動(dòng)器上，使得 有利地不必觀察到(例如)反饋電壓的上述效果，由此在控制促動(dòng)器時(shí) 進(jìn)一步提高精確度。尤其在反饋電壓消失時(shí)也存在較大的、可用于控 制促動(dòng)器的電壓范圍，也即較大的、可有效利用的電壓偏移。
當(dāng)用于控制促動(dòng)器的電壓偏移如此選擇，使得促動(dòng)器電壓的一階 時(shí)間導(dǎo)數(shù)的大小自促動(dòng)器的通電結(jié)束開(kāi)始，在促動(dòng)器通電結(jié)束和促動(dòng) 器電壓的一階時(shí)間導(dǎo)數(shù)的第 一次正負(fù)符號(hào)變換之間是最小的，上述配置可尤其精確地實(shí)現(xiàn)，其中到達(dá)閥座或針閥升程限制器與結(jié)束促動(dòng)器 的通電同時(shí)進(jìn)行。
在根據(jù)本發(fā)明方法的其它有利變型中，對(duì)噴射閥由其打開(kāi)狀態(tài)轉(zhuǎn) 化到其閉合狀態(tài)所需的重新充電時(shí)間進(jìn)行調(diào)節(jié)，由此在噴射閥或壓電 促動(dòng)器的特性變化時(shí)也可確保精確地保持重新充電時(shí)間。
尤其有利的是，按本發(fā)明的其它變型，可依賴(lài)于所希望的閉合時(shí) 間來(lái)選擇重新充電時(shí)間，在該重新充電時(shí)間內(nèi)針閥由輸出位置移動(dòng)到 其閥座上。
有利地，對(duì)于噴射閥的每個(gè)運(yùn)行周期都根據(jù)本發(fā)明來(lái)調(diào)節(jié)電壓偏 移，使得在調(diào)節(jié)時(shí)達(dá)到尤其高的精確度。也可根據(jù)本發(fā)明有利地，為 噴射閥的每個(gè)運(yùn)行周期都調(diào)節(jié)上述重新充電時(shí)間。
自促動(dòng)器的通電結(jié)束和/或閉合時(shí)間的調(diào)節(jié)以來(lái)，在促動(dòng)器的通電 結(jié)束和促動(dòng)器電壓的 一 階時(shí)間導(dǎo)數(shù)的第 一次正負(fù)符號(hào)變換之間來(lái)調(diào) 節(jié)反饋電壓和/或調(diào)節(jié)促動(dòng)器電壓的一階時(shí)間導(dǎo)數(shù)，根據(jù)本發(fā)明有利地
在噴射閥的每個(gè)第n次運(yùn)行周期中實(shí)現(xiàn)，其中11>1，使得相關(guān)的調(diào)節(jié)方
法的相應(yīng)步驟不必在噴射閥的每個(gè)運(yùn)行周期中實(shí)施，由此尤其節(jié)省了 實(shí)施調(diào)節(jié)方法的計(jì)算單元的資源，其中該計(jì)算單元例如集成在控制噴 射閥的控制器中。
尤其有意義的是，以計(jì)算機(jī)程序的形式來(lái)實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的方 法，其中該計(jì)算機(jī)程序可在計(jì)算機(jī)或控制器的計(jì)算單元上執(zhí)行并且適 用于實(shí)施該方法。該計(jì)算機(jī)程序可例如存儲(chǔ)在電子存儲(chǔ)介質(zhì)上，其中 該存儲(chǔ)介質(zhì)這一方面可例如包括在控制器中。
其它優(yōu)點(diǎn)、特征和細(xì)節(jié)由下列描述給出，其中參考附圖描述了本 發(fā)明的不同實(shí)施示例。其中在權(quán)利要求以及描述中所提及的特征可分 別單獨(dú)或任意組合，對(duì)本發(fā)明都是重要的。


在附圖中示意性截面圖示；
圖2a示意性顯示了圖l中燃料噴射閥的壓電促動(dòng)器的促動(dòng)器電壓 隨著時(shí)間的變化曲線；
圖2b顯示了壓電促動(dòng)器的促動(dòng)器電壓隨著時(shí)間的變化曲線，還一 起顯示了壓電促動(dòng)器以及相應(yīng)的促動(dòng)器沖程的控制電流隨著時(shí)間的 變化曲線；
圖3a具體顯示了壓電促動(dòng)器的促動(dòng)器電壓的一階時(shí)間導(dǎo)數(shù)隨著時(shí) 間的變化曲線；
圖3b具體顯示了壓電促動(dòng)器的促動(dòng)器電壓的二階時(shí)間導(dǎo)數(shù)隨著 時(shí)間的變化曲線；
圖4a示意性顯示了用于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明方法的第 一 實(shí)施方式的調(diào) 節(jié)器結(jié)構(gòu)的功能調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)的功能圖5a至圖5c分別顯示了壓電促動(dòng)器的促動(dòng)器電壓隨著時(shí)間的變化 曲線的其它示例；以及
圖6示意性顯示了根據(jù)本發(fā)明方法的第三實(shí)施方式的其它調(diào)節(jié)器 結(jié)構(gòu)的功能圖。
具體實(shí)施例方式
圖l中顯示了構(gòu)造為燃料噴射閥10的車(chē)輛內(nèi)燃機(jī)噴射閥，其中該 燃料噴射閥10設(shè)有壓電促動(dòng)器12。壓電促動(dòng)器12如圖1中由箭頭所示 那樣由控制器20控制。此外，燃料噴射閥10具有針閥13,該針閥13可 在燃料噴射閥10的殼體內(nèi)部中位于閥座14a上。
如果針閥13自閥座14a升起，那么燃料噴射閥10打開(kāi)并且噴射燃 料。此狀態(tài)在圖l中示出。燃料噴射闊10處于完全打開(kāi)狀態(tài)的特征是， 針閥13緊貼到設(shè)置在區(qū)域14b中的且未詳細(xì)示出的針閥升程限制器
8上，其中該針閥升程限制器防止針閥13遠(yuǎn)離其閥座14a(也即在促動(dòng)器 12上)進(jìn)一步移動(dòng)。如果針閥13位于閥座14a上，那么燃料噴射閥10閉 合。也即，圖1中豎直延伸的整個(gè)沖程長(zhǎng)度(針閥13可經(jīng)過(guò)該長(zhǎng)度)一方 面通過(guò)閥座14a(閉合位置)來(lái)限制，而另 一方面通過(guò)區(qū)域14b中的針閥 升程限制器(打開(kāi)位置)來(lái)限制。
借助于壓電促動(dòng)器12使得從閉合狀態(tài)過(guò)渡到打開(kāi)狀態(tài)。為此，下 面也表示為促動(dòng)器電壓U的電壓施加在促動(dòng)器12上，這引起設(shè)置在促 動(dòng)器12中的壓電堆(Piezostapel)的長(zhǎng)度發(fā)生變化，該長(zhǎng)度變化在它這一 方面用來(lái)打開(kāi)或閉合燃料噴射閥10。
此外，燃料噴射閥10具有液壓耦合器15。該液壓耦合器15設(shè)置在 燃料噴射闊10內(nèi)并且具有耦合器殼體16，其中導(dǎo)引有兩個(gè)活塞17，18。 活塞17與促動(dòng)器12連接而活塞18與針閥13連接。在兩個(gè)活塞17，18之間 包圍著容積19 ，該容積19使由促動(dòng)器12所施加的力傳輸?shù)结橀y13上。
耦合器15被處于壓力之下的燃料11圍繞。容積19中同樣充滿燃 料。通過(guò)在兩個(gè)活塞17,18和耦合器殼體16之間的導(dǎo)槽，容積19可在較 長(zhǎng)的時(shí)間段內(nèi)配合到各促動(dòng)器12的現(xiàn)有長(zhǎng)度上。然而，當(dāng)促動(dòng)器12的 長(zhǎng)度發(fā)生短時(shí)變化時(shí)，容積19幾乎保持不變并且促動(dòng)器12的長(zhǎng)度的變 化傳輸?shù)结橀y13上。
圖2a示意性顯示了用于控制圖1中噴射閥IO的壓電促動(dòng)器12的促 動(dòng)器電壓U隨著時(shí)間的變化曲線。如圖2a所見(jiàn)，根據(jù)本發(fā)明方法，促 動(dòng)器電壓U自時(shí)間點(diǎn)t。由輸出電壓Uo降低了由雙向箭頭AU表明的電壓 偏移，直到相應(yīng)的目標(biāo)電壓Ui,并同樣如圖2a所見(jiàn)，至?xí)r間點(diǎn)V緊貼 到壓電促動(dòng)器12上(圖1)。至?xí)r間點(diǎn)tp也可調(diào)整在圖2a不可見(jiàn)的促動(dòng) 器12的通電，也即使得與電壓偏移AU相應(yīng)的放電電流作用于促動(dòng)器 12。然而，至此時(shí)間點(diǎn)tp針閥13進(jìn)一步移動(dòng)到其位于耦合器殼體16 范圍中的針閥升程限制器14b處并且在此將相應(yīng)的力施加到壓電促動(dòng) 器12上。此力可通過(guò)下面也表示為反饋電壓的電壓AUR由測(cè)量技術(shù)獲 知，此電壓與促動(dòng)器12本來(lái)的促動(dòng)器電壓U重疊并因此將其改變。至圖2a中所示的時(shí)間點(diǎn)t2,針閥13達(dá)到其針閥升程限制器14b并因而位于 其靜止位置，該靜止位置相應(yīng)于噴射閥10的完全打開(kāi)狀態(tài)。相應(yīng)地， 針閥13不再施加其它壓力到促動(dòng)器12上，并且其自時(shí)間點(diǎn)t2起調(diào)整為 也表示成高原電壓的、基本隨著時(shí)間恒定的電壓Up。
自此后的時(shí)間點(diǎn)t3起，重新控制壓電促動(dòng)器12,尤其是通過(guò)相應(yīng) 的充電電流進(jìn)行充電，使得直至?xí)r間點(diǎn)ts促動(dòng)器電壓U再次增大到輸出 電壓Uo的值。在充電期間促動(dòng)器12獲知上面已述的長(zhǎng)度變化，該長(zhǎng)度 變化將針閥13從在針閥升程限制器14b處的靜止位置再次移動(dòng)到其閥 座14a上，由此表征噴射閥10的閉合位置及其閉合的運(yùn)行狀態(tài)。在充電 之后，也即自時(shí)間點(diǎn)ts起，噴射閥已經(jīng)準(zhǔn)備好開(kāi)始新的運(yùn)行周期。
圖2b補(bǔ)充顯示了由測(cè)量技術(shù)所獲知的(與圖2a中的示意性描述相 比)促動(dòng)器12的促動(dòng)器電壓U隨著時(shí)間的變化曲線，還一起顯示了充電 電流/;改電電流I的隨時(shí)間變化的時(shí)間曲線，其中在間隔(to;"或(t3;ts)(圖 1)期間該充電電流/;改電電流I作用于促動(dòng)器12。沖程曲線h，也即針閥 13實(shí)際經(jīng)過(guò)的路徑，同樣由圖2b可見(jiàn)。
通過(guò)用可預(yù)定的電壓偏移AU(圖2a)或相應(yīng)的重新充電電流I來(lái)控 制，促動(dòng)器12的根據(jù)本發(fā)明的重新充電可尤其精確地控制針閥13并因 而例如尤其精確地測(cè)量通過(guò)噴射閥10的燃料。才艮據(jù)本發(fā)明，為實(shí)現(xiàn)在 促動(dòng)器12的放電過(guò)程期間而引起的電壓偏移AU,應(yīng)用 一種調(diào)節(jié)方法， 其中放電電流lE依賴(lài)于待調(diào)整的電壓偏移AUs。n而調(diào)整。相應(yīng)的調(diào)節(jié)器 結(jié)構(gòu)示意性地示于圖4a中。
圖4a中圖示的調(diào)節(jié)器的第一部分Rl包括作為額定量的待調(diào)整的電 壓偏移AUs。u,其在未詳細(xì)示出的減法中與實(shí)際出現(xiàn)的電壓偏移MJist 一起做加工成相應(yīng)的調(diào)節(jié)差。此調(diào)節(jié)差導(dǎo)入功能模塊30中，其可例如
構(gòu)造為特征線或特性曲線并且將調(diào)節(jié)差轉(zhuǎn)變成放電電流lE，其中利用
該放電電流ie在下述調(diào)節(jié)周期中控制壓電促動(dòng)器12,用來(lái)把調(diào)節(jié)差 AUs?！篈Uist減少到最d 、程度。將放電電流lE導(dǎo)入到代表噴射閥10的功能 模塊，由利用放電電流Ie的控制而給出的變量促動(dòng)器電壓U和促動(dòng)器電
10流I(它們例如通過(guò)測(cè)量技術(shù)由控制器20(圖l)獲知)導(dǎo)入到優(yōu)選同樣在
控制器20中實(shí)現(xiàn)的估算單元25中。
估算單元25—方面由導(dǎo)入其的通過(guò)測(cè)量技術(shù)獲知的變量U,I來(lái)求 算實(shí)際的電壓偏移AUist，例如通過(guò)由輸出電壓Uo減去當(dāng)前促動(dòng)器電壓 U。另一方面估算單元25也由導(dǎo)入其的變量U，I來(lái)求算后面還會(huì)詳細(xì)描 述的實(shí)際量AU^t。
通過(guò)上述調(diào)節(jié)回路R1，在促動(dòng)器12的放電過(guò)程中(為打開(kāi)噴射閥10) 實(shí)現(xiàn)了對(duì)所希望的電壓偏移AU的有效調(diào)節(jié)。類(lèi)似的電壓偏移AU也可 例如用于對(duì)促動(dòng)器12進(jìn)行充電，尤其使得噴射閥10從打開(kāi)的狀態(tài)轉(zhuǎn)變 到閉合的狀態(tài)。上述調(diào)節(jié)器R1也可用于此處。通過(guò)#^居本發(fā)明來(lái)調(diào)節(jié) 電壓偏移AU而始終確保，不依賴(lài)于噴射閥10的壓電促動(dòng)器12和/或其 它元件的老化效應(yīng)地來(lái)調(diào)整所希望的促動(dòng)器沖程h。
由于噴射閥10的針閥13實(shí)際達(dá)到其針閥升程限制器14b(圖1 )且在 圖2a中利用參考標(biāo)號(hào)t2標(biāo)示的時(shí)間點(diǎn)，對(duì)于精確控制噴射閥IO的運(yùn)行 尤其重要，所以根據(jù)本發(fā)明的運(yùn)行方法除了電壓偏移AU的上述調(diào)節(jié)之 外，還包括反^t電壓AUR的調(diào)節(jié)。
通過(guò)根據(jù)本發(fā)明預(yù)定電壓偏移AU(除了促動(dòng)器12的限定的重新充 電之夕卜)可有利地確定，在用于放電的通電時(shí)間to至t"圖2a)期間，針閥 13由其閉合位置到閥座14a上要經(jīng)過(guò)哪條路徑。同時(shí)在此也可確定針閥 13在時(shí)間t！至12中經(jīng)過(guò)的、至其針閥升程限制器14b的其余路徑。
由于通電時(shí)間或重新充電時(shí)間vto是已知的并且例如由控制器20 預(yù)定，所以也可以以此方式通過(guò)選擇電壓偏移AU來(lái)調(diào)整整個(gè)打開(kāi)時(shí)間 trt0，也即是在t^o控制開(kāi)始和t^2針閥碰撞到針閥升程限制器14b之間 的時(shí)間。
通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的、同樣在圖4a中圖示的額外的調(diào)節(jié)回路R2可調(diào) 節(jié)打開(kāi)時(shí)間tHo。相應(yīng)于所希望的打開(kāi)時(shí)間t2-to，預(yù)定額定值A(chǔ)U^。n， 該額定值A(chǔ)U^。u確定所希望的反饋電壓AUR并且相應(yīng)地也影響時(shí)間差 tHp因而也影響t2自身。與上述通過(guò)估算單元25獲得的實(shí)際量AU^t一同，再次構(gòu)造反饋電壓的相應(yīng)調(diào)節(jié)差A(yù)URs。u-AU^t，并將其導(dǎo)入功能 模塊31中，并由此為根據(jù)本發(fā)明待調(diào)整的電壓偏移MJ變換成相應(yīng)額定 值。
也即，在圖4a中圖示的根據(jù)本發(fā)明的調(diào)節(jié)回路R1，R2的組合可通過(guò)
其共同作用，來(lái)預(yù)定與打開(kāi)時(shí)間t2-to相應(yīng)的反饋電壓，該反饋電壓以
上述方式與用于促動(dòng)器12的放電的相應(yīng)電壓偏移AU相一致。
圖3a的詳細(xì)視圖給出了在圖2a的約^和12之間的時(shí)間范圍中促動(dòng) 器12的促動(dòng)器電壓U隨著時(shí)間的變化曲線。圖3a中利用參考標(biāo)號(hào)tBE表 示的時(shí)間點(diǎn)表示促動(dòng)器12的通電結(jié)束并且相應(yīng)于圖2a中利用參考標(biāo)號(hào)
tj表示的時(shí)間點(diǎn)。根據(jù)本發(fā)明，評(píng)估在通電結(jié)束tBE后出現(xiàn)的促動(dòng)器電
壓U的 一階時(shí)間導(dǎo)數(shù)f)的第 一次正負(fù)符號(hào)變換，并且可解釋為所述針 閥13達(dá)到針閥升程限制器14b的特征，使得由此可根據(jù)圖2a來(lái)求算時(shí)間
點(diǎn)12。 一階時(shí)間導(dǎo)數(shù)^的第一次正負(fù)符號(hào)變換在根據(jù)圖3a的場(chǎng)景中至 時(shí)間點(diǎn)tvzw時(shí)出現(xiàn)。至此時(shí)間點(diǎn)tvzw(-根據(jù)圖2a的t2)，根據(jù)本發(fā)明求算 反饋電壓AURist的實(shí)際量(參看圖4a,)并且用于所述調(diào)節(jié)。由于促動(dòng)器
電壓U的一階時(shí)間導(dǎo)數(shù)6的估算(圖3a)比單純通過(guò)調(diào)節(jié)器Rl來(lái)監(jiān)控促 動(dòng)器電壓U需要更深入的計(jì)算，在調(diào)節(jié)器R2(圖4a)中執(zhí)行的方法優(yōu)選 僅在噴射閥10的每個(gè)第n次運(yùn)行周期時(shí)實(shí)施，其中n〉1，也即例如對(duì)于 n=4時(shí)在每第四個(gè)放電過(guò)程時(shí)實(shí)施。
申請(qǐng)人的試驗(yàn)表明，在調(diào)節(jié)所希望的反饋電壓AUR時(shí)由此可給出 了足夠大的精確度，而不要求在控制器20中的計(jì)算單元(在其上執(zhí)行調(diào) 節(jié)器R1,R2的調(diào)節(jié)方法)有不必要高的計(jì)算能力。
除了估算促動(dòng)器12的促動(dòng)器電壓U的一階時(shí)間導(dǎo)數(shù)f)之外，可例 如通過(guò)分析促動(dòng)器電壓U的二階時(shí)間導(dǎo)數(shù)t)或通過(guò)類(lèi)似的、本領(lǐng)域技術(shù) 人員已知的方法來(lái)相應(yīng)地識(shí)別出針閥升程限制器14b的達(dá)到。
在根據(jù)本發(fā)明方法的其它極其有利的實(shí)施方式中，對(duì)噴射閥10由 其打開(kāi)的狀態(tài)轉(zhuǎn)化到其閉合的狀態(tài)所需的重新充電時(shí)間進(jìn)行調(diào)節(jié)。
12該相關(guān)的重新充電時(shí)間在圖2a中可看作時(shí)間點(diǎn)t3和ts之間的時(shí)間差。
根據(jù)本發(fā)明調(diào)節(jié)重新充電時(shí)間，可尤其精確地閉合噴射閥IO并且 可有利地通過(guò)圖4b中圖示的調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)來(lái)執(zhí)行。
待調(diào)整重新充電時(shí)間，在其間所述噴射閥10應(yīng)該由其打開(kāi)的狀態(tài) (時(shí)間點(diǎn)t3)過(guò)渡到其完全的閉合的狀態(tài)(時(shí)間點(diǎn)ts)，在圖2a中通過(guò)雙向
箭頭At35s。u表示。
此重新充電時(shí)間的相應(yīng)額定值^358。 導(dǎo)入圖4b中圖示的調(diào)節(jié)器R3
中，并且與相應(yīng)通過(guò)估算單元25求算的實(shí)際量At35ist—同以已知的方式
加工成相應(yīng)的調(diào)節(jié)差，并將該調(diào)節(jié)差導(dǎo)入后續(xù)功能模塊32中。功能模 塊32將調(diào)節(jié)差變換成充電電流Il，利用該充電電流Il在重新充電時(shí)間
t5-t3期間對(duì)促動(dòng)器12進(jìn)行充電，以維持所希望的重新充電時(shí)間
如參考圖4a中的調(diào)節(jié)器R1所描述的那樣，圖4b中所示的充電電流1l也 作用在表示噴射閥的功能模塊10上，其中可以所述的方式由測(cè)量技術(shù) 通過(guò)估算單元25獲知并處理實(shí)際的調(diào)整量U，1。為了改善調(diào)節(jié)回路R3
的調(diào)節(jié)品質(zhì)，在構(gòu)造調(diào)節(jié)差A(yù)t35s。u-At35ist時(shí)也可考慮修正值K，該修正
值K依賴(lài)于調(diào)節(jié)差A(yù)Us。u-AUist并且相應(yīng)地例如由調(diào)節(jié)器Rl(圖4a)獲知。 -修正值K有利地考慮，在例如增大的電壓偏移AU時(shí)也相應(yīng)地改變促動(dòng) 器12的重新充電的充電時(shí)間。
至重新充電時(shí)間的結(jié)束ts(圖2a),促動(dòng)器12再次充電到其輸出電壓 Uo并且準(zhǔn)備好進(jìn)行新的運(yùn)行周期，也即準(zhǔn)備好進(jìn)行下面的放電。
然而，通常針閥13在重新充電時(shí)間ts-t3期間在更早的時(shí)間點(diǎn)U已經(jīng) 達(dá)到其閥座14a(圖1)，也即在下面也表示為閉合時(shí)間t4-t3的時(shí)間之后噴 射閥10已經(jīng)達(dá)到了完全閉合的運(yùn)行狀態(tài)。在達(dá)到閥座14a時(shí)，針閥13
加到促動(dòng)器12上，該反饋可獲知為促動(dòng)器電壓U的 一階時(shí)間導(dǎo)數(shù)的 變化，也即為拐點(diǎn)。
根據(jù)本發(fā)明如下這樣精確地調(diào)節(jié)實(shí)際的閉合時(shí)間t4-t3 ，為重新充
13電時(shí)間At35』預(yù)定與所希望的閉合時(shí)間At34s。u相應(yīng)的值。這通過(guò)同樣在 圖4b中圖示的調(diào)節(jié)器R4實(shí)現(xiàn)，其相應(yīng)的調(diào)節(jié)差A(yù)t34s。u-At34ist在功能模塊 33中變換成重新充電時(shí)間的相應(yīng)額定值A(chǔ)t35s。u。
類(lèi)似于調(diào)節(jié)器R1，R2(圖4a),調(diào)節(jié)器R3也優(yōu)選可在噴射閥IO的每個(gè) 運(yùn)行周期中，也即在促動(dòng)器12的每個(gè)充電過(guò)程中是有效的，而調(diào)節(jié)器 R4優(yōu)選僅在促動(dòng)器12的每個(gè)第n次充電過(guò)程是有效的。這尤其是有利 的，因?yàn)楦鶕?jù)本發(fā)明識(shí)別時(shí)間點(diǎn)t4(至該時(shí)間點(diǎn)針閥13碰撞其閥座14a，) 是基于促動(dòng)器12的促動(dòng)器電壓U的二階時(shí)間導(dǎo)數(shù)tJ的估算，并且相應(yīng)地 比處理在調(diào)節(jié)器R3中應(yīng)用的量U,I需要更大的計(jì)算花費(fèi)。
單元25來(lái)求算，盡管其它的、對(duì)于調(diào)節(jié)器R1,R3的運(yùn)行所需的變量(如 所述的一樣)優(yōu)選在每個(gè)運(yùn)行周期中進(jìn)行計(jì)算，此類(lèi)求算相應(yīng)地僅在所 有n個(gè)運(yùn)行周期中發(fā)生。
圖3b顯示了促動(dòng)器12的促動(dòng)器電壓U的二階時(shí)間導(dǎo)數(shù)tj的時(shí)間曲 線的詳細(xì)視圖。根據(jù)本發(fā)明，二階時(shí)間導(dǎo)數(shù)tj的當(dāng)前最大值解釋為表
明閉合時(shí)間點(diǎn)tsch^(—艮據(jù)圖2a的t4)的特征。圖3b顯示了在t氣艦ess時(shí)二
階時(shí)間導(dǎo)數(shù)tj的相應(yīng)當(dāng)前最大值。
圖4b中所示調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)的估算單元25相應(yīng)地估算出二階時(shí)間導(dǎo) 數(shù)tj ，求算閉合時(shí)間點(diǎn)tschliess(圖3b)并且由此構(gòu)造如圖4b中所描述的變
量At34ist。
在噴射閥10的閉合過(guò)程期間，對(duì)于重新充電時(shí)間ts-t3應(yīng)用根據(jù)本 發(fā)明的調(diào)節(jié)方法可尤其精確地調(diào)整實(shí)際的閉合時(shí)間t4-t3 。
根據(jù)圖3b的實(shí)際閉合時(shí)間點(diǎn)U,^的估算，也可備選地通過(guò)分析促 動(dòng)器電壓U的一階時(shí)間導(dǎo)數(shù)或通過(guò)本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的類(lèi)似措施來(lái) 實(shí)現(xiàn)。
圖5a和圖5b描述了如在噴射閥10的運(yùn)行時(shí)可出現(xiàn)的促動(dòng)器電壓U 的其它時(shí)間變化曲線。
由兩個(gè)圖5a,5b可見(jiàn)，在促動(dòng)器12放電、噴射閥10打開(kāi)的過(guò)程期間至?xí)r間點(diǎn)t7，尤其在時(shí)間點(diǎn)t7之后，出現(xiàn)促動(dòng)器電壓U的波動(dòng)，該波動(dòng) 同樣如所述的反饋電壓那樣也是由于液壓元件或針閥13反饋到促動(dòng) 器12而存在。促動(dòng)器電壓U的此波動(dòng)是不希望的，并且在根據(jù)本發(fā)明 運(yùn)行方法的其它極其有利的實(shí)施方式中有效避免該波動(dòng)。
根據(jù)本發(fā)明已知，促動(dòng)器電壓u的上述波動(dòng)在如下那樣控制促動(dòng)
器12時(shí)消失，即當(dāng)促動(dòng)器12的通電結(jié)束時(shí)針閥13達(dá)到閥座14a和/或針 閥升程限制器14b。為達(dá)到這樣控制促動(dòng)器12,根據(jù)本發(fā)明運(yùn)行方法 的尤其有利變型規(guī)定，這樣選擇電壓偏移AU，使得自促動(dòng)器12的通電
結(jié)束tBE起，促動(dòng)器電壓U的一階時(shí)間導(dǎo)數(shù)f)或其大小在促動(dòng)器12的通
電結(jié)束tBE(圖3a)和促動(dòng)器電壓U的 一階時(shí)間導(dǎo)數(shù)i)的第 一次正負(fù)符號(hào) 變換tvzw(圖3a)之間為最小。
也即，根據(jù)本發(fā)明的方法分析促動(dòng)器12的促動(dòng)器電壓U的一階時(shí)
間導(dǎo)數(shù)^ ，并且在問(wèn)題時(shí)間范圍Wzw-tBE中使該導(dǎo)數(shù)減少到最小的程
度，其中在該時(shí)間范圍tvzw-tBE中針閥13碰撞閥座14a或針閥升程限制 器14b。由固定地預(yù)定充電時(shí)間或》文電時(shí)間，例如分別在充電時(shí)間/力文 電時(shí)間結(jié)束時(shí)求算促動(dòng)器電壓U的一階時(shí)間導(dǎo)數(shù)，相應(yīng)于圖6中調(diào)節(jié)器
R5，R6的變量i> ist。為了使促動(dòng)器電壓U的 一階時(shí)間導(dǎo)數(shù)&減少到最'J、
的程度，額定值f^。n預(yù)定為零，并且將相應(yīng)的調(diào)節(jié)差導(dǎo)入調(diào)節(jié)器R6的 功能模塊26中。根據(jù)本發(fā)明，功能模塊26在噴射閥10的例如最后三個(gè) 運(yùn)行周期的調(diào)節(jié)差上構(gòu)成平均值。此平均值通過(guò)后續(xù)功能模塊35變換 成根據(jù)本發(fā)明待調(diào)整的電壓偏移AUs。u的額定值，該額定值在各重新充
電過(guò)程結(jié)束時(shí)導(dǎo)致促動(dòng)器電壓U的一階時(shí)間導(dǎo)數(shù)&根據(jù)本發(fā)明達(dá)到最 小。
由此，有利地確保，在固定地預(yù)定的重新充電時(shí)間內(nèi)，分別至其 結(jié)束(相應(yīng)于圖5a, 5b, 5c中的時(shí)間點(diǎn)t7)—方面結(jié)束促動(dòng)器12的通電， 另 一 方面針閥13接觸各個(gè)限制其沖程路徑的元件14a, 14b 。
在應(yīng)用根據(jù)圖6的根據(jù)本發(fā)明的調(diào)節(jié)方法時(shí)，不再要求觀察到可能出現(xiàn)的反饋電壓(參看圖2a),因?yàn)閳D4a中的調(diào)節(jié)器R2可容易地被圖6 中的調(diào)節(jié)器R6代替。調(diào)節(jié)器R5中的功能模塊34的功能與調(diào)節(jié)器R1(圖 4a)中的功能模塊30相應(yīng)。
有利地，在根據(jù)本發(fā)明的方法中，代替促動(dòng)器電壓U也可應(yīng)用相 應(yīng)過(guò)濾的變量。
類(lèi)似于通過(guò)調(diào)節(jié)器R6(圖6)的功能模塊26構(gòu)成的調(diào)節(jié)差的平均值， 可也在調(diào)節(jié)器R2(圖4a)，R4(圖4b)中構(gòu)造有關(guān)的調(diào)節(jié)差的平均值，以提 高各調(diào)節(jié)器的穩(wěn)定性。
由于調(diào)節(jié)器R2(圖4a)或R4(圖4b)改變或構(gòu)造了相關(guān)后置調(diào)節(jié)器Rl 或R3的額定值，后置調(diào)節(jié)器R1,R3優(yōu)選這樣設(shè)計(jì)，使得它們比前置的 調(diào)節(jié)器R2,R4工作得更快。這可如上述那樣例如通過(guò)相應(yīng)的規(guī)劃前置 調(diào)節(jié)器R2,R4的周期時(shí)間而實(shí)現(xiàn)，其中該調(diào)節(jié)器R2,R4優(yōu)選地僅在每個(gè) 第n次運(yùn)行周期是有效的。為了通過(guò)后置調(diào)節(jié)器R1，R3尤其快速地進(jìn)行 調(diào)節(jié)，優(yōu)選地在此未構(gòu)造各調(diào)節(jié)差的平均值。
通常，調(diào)節(jié)器R1,…,R4可具有每一個(gè)任意的、適于前述運(yùn)行目的 的特性，其中尤其可以是P(比例)特性和/或I(積分)特性。
根據(jù)本發(fā)明的方法可通過(guò)調(diào)節(jié)電壓偏移AU,來(lái)有利地例如精確地 使得電壓偏移AU保持穩(wěn)定，使得促動(dòng)器12的特性隨溫度變化的效果 (這例如在運(yùn)行期間出現(xiàn))降低到實(shí)際已噴射的燃料量或得到完全的補(bǔ) 償。也即，通過(guò)^4t本發(fā)明將電壓偏移AU調(diào)節(jié)至可預(yù)定(優(yōu)選恒定)的 值，可與特定一致的放電時(shí)間 一 同有利地實(shí)現(xiàn)燃料噴射閥10的噴射特 性的溫度補(bǔ)償并因而也達(dá)到已噴射的燃料量。
促動(dòng)器12隨溫度條件的變化(例如其電容的變化)也作用于重新充
電時(shí)間At35s。u。在此，也可將根據(jù)本發(fā)明調(diào)節(jié)重新充電時(shí)間At35s。n應(yīng)用 于實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償，也即例如用于保持預(yù)定重新充電時(shí)間At35』的穩(wěn)定。
此外，根據(jù)本發(fā)明應(yīng)用電壓偏移和重新充電時(shí)間作為調(diào)節(jié)量，有
利地避免了直接調(diào)節(jié)相應(yīng)的電流lE,lL,這由于在由測(cè)量技術(shù)獲知的電
流的精確度通常相對(duì)較小，是有缺點(diǎn)的。與此相反，根據(jù)本發(fā)明的調(diào)節(jié)所需的變量促動(dòng)器電壓U和時(shí)間t可以以極高的精確性來(lái)獲知并且 可相應(yīng)地進(jìn)行精確調(diào)節(jié)。
權(quán)利要求
1.一種運(yùn)行噴射閥(10)的方法，尤其是運(yùn)行車(chē)輛的內(nèi)燃機(jī)的燃料噴射閥的方法，其中所述噴射閥(10)具有壓電促動(dòng)器(12)，用于驅(qū)動(dòng)與此促動(dòng)器(12)優(yōu)選液壓地聯(lián)接的針閥(13)，其特征在于，所述促動(dòng)器(12)由與所述噴射閥(10)的第一運(yùn)行狀態(tài)相應(yīng)的輸出電壓(U0)以可預(yù)定的電壓偏移(ΔU)而重新充電、也即充電或放電、到與所述噴射閥(10)的第二運(yùn)行狀態(tài)相應(yīng)的目標(biāo)電壓(U1)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述促動(dòng)器(12)在 可預(yù)定的重新充電時(shí)間中利用依賴(lài)于所述電壓偏移(AU)的重新充電 電流進(jìn)4于重新充電。
3. 根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法，其中所述針閱(13) 在所述第一運(yùn)行狀態(tài)中這樣靜止在閥座(14a)上，使得所述噴射閥(IO) 閉合，并且其中所述促動(dòng)器(12)在所述輸出電壓(Uo)上具有第一長(zhǎng)度， 其特征在于，所述促動(dòng)器(12)以所述可預(yù)定的電壓偏移(AU)而放電到 目標(biāo)電壓(U,),其中所述促動(dòng)器(12)縮短到小于所述第一長(zhǎng)度的第二長(zhǎng)度，以使得所述噴射閥(10)由其閉合狀態(tài)轉(zhuǎn)化到其打開(kāi)狀態(tài)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所述針閥(13)在所述噴射閥 (IO)打開(kāi)期間以及在到達(dá)針閥升程限制器(14b)之前，施加反饋到所述 促動(dòng)器(12)，到達(dá)所述針閥升程限制器(14b)相應(yīng)于所述噴射閥(10)的 完全打開(kāi)狀態(tài)，而該反饋使得所述促動(dòng)器電壓(U)提高了反饋電壓 (AUr)的大小，其特征在于，這樣選擇所述電壓偏移(AU),使得產(chǎn)生 所希望的反饋電壓(AUR)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，依賴(lài)于用于所述噴
6. 方法根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的，其特征在于，這 樣選擇所述電壓偏移(AU)，使得所述針閥(13)在所述促動(dòng)器(12)的通電 結(jié)束時(shí)達(dá)到所述閥座(14a)和/或所述針閥升程限制器(14b)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，這樣選擇所述電壓偏移(AU),使得自所述促動(dòng)器(12)的通電結(jié)束開(kāi)始，在所述促動(dòng)器(12) 的通電結(jié)束以及所述促動(dòng)器電壓(U)的一階時(shí)間導(dǎo)數(shù)的第一次正負(fù)符 號(hào)變換之間，所述促動(dòng)器電壓(U)的一階時(shí)間導(dǎo)數(shù)的大小是最小的。
8. 根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，對(duì) 所述噴射闊(10)由其打開(kāi)的狀態(tài)轉(zhuǎn)化到其閉合的狀態(tài)所需的重新充電 時(shí)間進(jìn)行調(diào)節(jié)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，依賴(lài)于所希望的閉 合時(shí)間選擇所述重新充電時(shí)間，其中在所述重新充電時(shí)間內(nèi)所述4十閥 (13)由輸出位置移動(dòng)到其閥座(14a)。
10. 根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，優(yōu) 選對(duì)于所述噴射閥(10)的每個(gè)運(yùn)行周期都調(diào)節(jié)所述電壓偏移(AU)。
11. 根據(jù)權(quán)利要求4至10中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，自 所述促動(dòng)器(12)的通電結(jié)束開(kāi)始，在所述促動(dòng)器(12)的通電結(jié)束以及所述促動(dòng)器電壓(U)的所述一階時(shí)間導(dǎo)數(shù)(&)的第一次正負(fù)符號(hào)變換之 間，a)調(diào)節(jié)所述反饋電壓(AUR);和/或b)調(diào)節(jié)所述促動(dòng)器電壓(U)的所述一階時(shí)間導(dǎo)數(shù)(&);和/或c)在所述噴射閥(IO)的每個(gè)第n次運(yùn)行周期 中調(diào)節(jié)所述閉合時(shí)間，其中nH。
12. —種計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)程序程式化成用 于實(shí)施根據(jù)權(quán)利要求1至11中任一項(xiàng)所述的方法。
13. —種用于燃料噴射閥(10)的控制器(20)，所述控制器(20)尤其 用于車(chē)輛的內(nèi)燃機(jī)，其特征在于，所述控制器(20)構(gòu)造成用于實(shí)施根 據(jù)權(quán)利要求1至11中任一項(xiàng)所述的方法。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種運(yùn)行噴射閥(10)的方法，尤其是運(yùn)行車(chē)輛的內(nèi)燃機(jī)的燃料噴射閥的方法，其中所述噴射閥(10)具有壓電促動(dòng)器(12)，用于驅(qū)動(dòng)與此促動(dòng)器(12)優(yōu)選液壓地聯(lián)接的針閥(13)。根據(jù)本發(fā)明，所述促動(dòng)器(12)由與噴射閥(10)的第一運(yùn)行狀態(tài)相應(yīng)的輸出電壓(U₀)以可預(yù)定的電壓偏移(ΔU)，重新充電(也即充電或放電)到與噴射閥(10)的第二運(yùn)行狀態(tài)相應(yīng)的目標(biāo)電壓(U₁)。
文檔編號(hào)F02D41/20GK101558228SQ200780045920
公開(kāi)日2009年10月14日 申請(qǐng)日期2007年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月12日
發(fā)明者E·唐納, H·-P·萊爾 申請(qǐng)人:羅伯特·博世有限公司