用于在內(nèi)燃機(jī)的高壓區(qū)域中進(jìn)行壓力調(diào)節(jié)的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于通過經(jīng)由噴射器對(duì)從高壓區(qū)域到低壓區(qū)域中的燃料流出進(jìn)行調(diào)節(jié)而在內(nèi)燃機(jī)的高壓區(qū)域中進(jìn)行壓力調(diào)節(jié)的方法，所述噴射器具有一能夠通過壓電致動(dòng)器來移位的控制閥和一控制室。所述方法包括以下的、應(yīng)該以所說明的順序來執(zhí)行的步驟：用第一信號(hào)來給壓電致動(dòng)器充電，從而控制閥從關(guān)閉位置運(yùn)行到部分打開位置中并且燃料從高壓區(qū)域流到低壓區(qū)域中；用第二信號(hào)來給壓電致動(dòng)器放電，從而控制閥運(yùn)行到關(guān)閉位置中；并且在第一信號(hào)之后并且在第二信號(hào)之前用第三信號(hào)來給壓電致動(dòng)器部分放電。其中所述方法的特征在于，即使在軌壓較高時(shí)也可以借助噴射器以較高的可靠性在高壓區(qū)域中進(jìn)行可靠的壓力調(diào)節(jié)。
【專利說明】用于在內(nèi)燃機(jī)的高壓區(qū)域中進(jìn)行壓力調(diào)節(jié)的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于通過經(jīng)由噴射器對(duì)從高壓區(qū)域到低壓區(qū)域中的燃料流出進(jìn) 行調(diào)節(jié)而在內(nèi)燃機(jī)的高壓區(qū)域中進(jìn)行壓力調(diào)節(jié)的方法，所述噴射器具有一能夠通過壓電致 動(dòng)器來移位的控制閥和一控制室；并且本發(fā)明涉及機(jī)動(dòng)車的一種控制儀，該控制儀構(gòu)造用 于執(zhí)行所述按本發(fā)明的、用于進(jìn)行壓力調(diào)節(jié)的方法。
[0002] 尤其按本發(fā)明的方法涉及在共軌噴射系統(tǒng)的高壓區(qū)域中的壓力調(diào)節(jié)。在這種噴射 系統(tǒng)中，對(duì)于燃料噴射來說必要的壓力產(chǎn)生與將燃料噴射到內(nèi)燃機(jī)的燃燒室中無關(guān)聯(lián)。在 不取決于內(nèi)燃機(jī)的噴射周期的情況下，通過高壓泵將燃料輸送到儲(chǔ)存單元、所謂的軌中。通 過高壓管路，所述軌與內(nèi)燃機(jī)的燃料噴射器相連接。所述噴射器通過控制機(jī)構(gòu)以電的方式 來操縱，并且用于將燃料從所述高壓區(qū)域噴射到所述內(nèi)燃機(jī)的燃燒室中。

【背景技術(shù)】
[0003] 共軌系統(tǒng)主要被劃分為一低壓區(qū)域和一高壓區(qū)域。所述低壓區(qū)域尤其包括燃料箱 和燃料管路。所述高壓區(qū)域尤其包括高壓泵、共軌、燃料噴射器和高壓管路。
[0004] 例如可以用于按本發(fā)明的壓力調(diào)節(jié)方法的壓電-伺服-噴射器在其主要組件中包 括保持體、噴嘴、控制儀和控制室。通過在所述噴射器的控制室中的壓力變化，可以提升或 者降低所述噴嘴的閥針，并且由此可以打開或者關(guān)閉所述噴嘴。在所述控制室中的壓力在 此可以通過對(duì)于所述控制閥的操控來調(diào)節(jié)。所述控制室一方面通過所述控制閥與所述低壓 區(qū)域相連接，并且另一方面通過入口節(jié)流閥與所述噴射系統(tǒng)的高壓區(qū)域相連接。
[0005] -般來說，壓電-伺服-噴射器的工作程序可以劃分為四種狀態(tài)。在靜止?fàn)顟B(tài)中， 不操控所述噴射器。所述控制閥在這種情況下關(guān)閉，并且由于來自所述軌的燃料的流入而 在所述控制室中形成所述高壓區(qū)域中的壓力。通過在所述控制室中的壓力作用于所述閥針 的壓力將閥針頭擠壓到所述噴嘴的閥座中；所述噴嘴在這個(gè)位置中關(guān)閉。在噴射開始時(shí)，通 過充電信號(hào)來給所述噴射器的壓電致動(dòng)器充電，并且就這樣打開所述控制閥。燃料可以從 所述控制室流到所述低壓區(qū)域中。在此，所述入口節(jié)流閥使在所述控制室中的壓力降不會(huì) 立即通過在所述軌中的燃料壓力得到平衡。因此，在所述控制室中的壓力降使得作用于所 述針閥的關(guān)閉力減輕并且將所述噴嘴打開。在打開的狀態(tài)中，來自所述軌中的燃料被噴射 到所屬的氣缸的燃燒室中。在噴射結(jié)束時(shí)，通過放電信號(hào)來給所述壓電-致動(dòng)器放電，并且 就這樣關(guān)閉所述控制閥。因此，在所述控制室中用在所述軌中存在的燃料壓力進(jìn)行壓力補(bǔ) 償。在所述控制室中的壓力上升使得作用于所述針閥的關(guān)閉力再次上升，并且由此關(guān)閉所 述噴嘴。
[0006] 為了滿足不斷增加的、對(duì)內(nèi)燃機(jī)的有害物質(zhì)排放的降低的要求，可以為燃料噴射 系統(tǒng)找到解決方案，所述解決方案隨之為系統(tǒng)性能的遵守帶來新的挑戰(zhàn)。一項(xiàng)用于降低C0 2 排放的措施例如是降低燃料噴射器的噴射器泄漏。不過，在此成問題的是，燃料噴射器的不 密封性可能導(dǎo)致意外地將燃料噴射到氣缸的燃燒室中。所述意外地噴射的燃料不是按照規(guī) 定在氣缸中燃燒，并且因此導(dǎo)致有害物質(zhì)排放的升高。
[0007] -項(xiàng)已知的用于降低噴射器泄漏的措施是在所述內(nèi)燃機(jī)的共軌中降低壓力。不 過，對(duì)此來說必要的、附加的組件、例如用于在軌中進(jìn)行壓力調(diào)節(jié)的執(zhí)行器導(dǎo)致所述內(nèi)燃機(jī) 的系統(tǒng)成本的明顯的升高。
[0008] 對(duì)于當(dāng)前的系統(tǒng)來說，通過從內(nèi)燃機(jī)的高壓區(qū)域到其低壓區(qū)域的噴射器持續(xù)泄漏 而在軌中出現(xiàn)壓力下降。由此可以在較高的壓力范圍內(nèi)保證關(guān)于壓力下降梯度的客戶要 求。尤其對(duì)于具有通過壓電致動(dòng)器來操控的控制閥的燃料噴射器來說，通過具有很低的或 者很小的持續(xù)泄漏的噴射器的使用，在所述內(nèi)燃機(jī)的高壓區(qū)域中的壓力下降例如在出現(xiàn)負(fù) 的負(fù)載變換時(shí)有時(shí)持續(xù)太長(zhǎng)時(shí)間。
[0009] 與在以電磁的方式操縱的控制閥上不同，通過壓電致動(dòng)器的使用獲得所述閥-致 動(dòng)器的所定義的位移預(yù)先規(guī)定的可能性。
[0010] 在特定的壓力值之下-對(duì)于該壓力值來說持續(xù)泄漏對(duì)于所期望的壓力下降梯度 來說再也不夠-，可以通過對(duì)于所述噴射器的壓電致動(dòng)器的有針對(duì)性的操控(所述控制閥的 部分升程)來產(chǎn)生附加的切換泄漏（Schaltleckage)。因此在高壓區(qū)域與低壓區(qū)域之間設(shè)定 一種壓力下降梯度，通過該壓力下降梯度可以在所述內(nèi)燃機(jī)的高壓區(qū)域中實(shí)現(xiàn)壓力降低。 這種方法也被稱為 LAPD 方法（Leakage Amplified Pressure Decay)。 toon] 不過，在臨界的壓力值之上，這種操控由于意外的噴射的風(fēng)險(xiǎn)的提高而再也不能 使用。
[0012] 在以LAro模式操控所述噴射器時(shí)，利用所述控制閥的節(jié)流區(qū)域。在此，在部分升 程中如此運(yùn)行到所述控制閥的位置，使得在此得到釋放的橫截面在所述高壓區(qū)域中引起壓 力下降，并且在所述噴射器的控制室中的壓力下降沒有超過在所述噴射器針上的力倒轉(zhuǎn) (Kraftumkehr)的臨界值。
[0013] 不過，用常規(guī)的、用于對(duì)壓電致動(dòng)器進(jìn)行操控的電流/電壓分布或者用所熟知 的LAro方法，由于所述壓電致動(dòng)器的彈性/剛性而只能在有限的壓力范圍內(nèi)（例如大約 1200bar以內(nèi)）穩(wěn)健地有針對(duì)性地移到并且穩(wěn)定所述控制閥的部分升程位置。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0014] 因此，本發(fā)明的目的是，提供一種得到改進(jìn)的、用于在內(nèi)燃機(jī)的高壓區(qū)域中進(jìn)行壓 力調(diào)節(jié)的方法，該方法也能夠在軌壓較高時(shí)使用，并且對(duì)于該方法來說在所述高壓區(qū)域中 的壓力下降可以得到加速并且/或者可以降低意外的噴射的可能性。
[0015] 該目的通過一種按本發(fā)明的權(quán)利要求1所述的方法并且通過一種按本發(fā)明的權(quán) 利要求14所述的裝置來實(shí)現(xiàn)。有利的設(shè)計(jì)方案在從屬權(quán)利要求中、在說明書中并且在附圖 中得到說明。
[0016] 所述方法用于通過經(jīng)由噴射器對(duì)從高壓區(qū)域到低壓區(qū)域中的燃料流出進(jìn)行調(diào)節(jié) 而在內(nèi)燃機(jī)的高壓區(qū)域中進(jìn)行壓力調(diào)節(jié)，所述噴射器具有一能夠通過壓電致動(dòng)器來移位的 控制閥和一控制室。所述方法包括以下的、應(yīng)該以所說明的順序執(zhí)行的步驟：用第一信號(hào)來 給所述壓電致動(dòng)器充電，使得所述控制閥從關(guān)閉位置運(yùn)行到部分打開位置中并且燃料從所 述高壓區(qū)域流到所述低壓區(qū)域中；用第二信號(hào)來給所述壓電致動(dòng)器放電，使得所述控制閥 運(yùn)行到所述關(guān)閉位置中；并且在所述第一信號(hào)之后并且在所述第二信號(hào)之前用第三信號(hào)來 給所述壓電致動(dòng)器部分放電。
[0017] 本發(fā)明基于以下認(rèn)識(shí)：在用所熟知的LAro方法來操控所述壓電致動(dòng)器時(shí)通過在 所述控制室中的壓力下降來降低壓力，由此通過所述控制閥作用于所述壓電致動(dòng)器上的關(guān) 閉力下降。通過這種卸載，所述壓電致動(dòng)器或者所述總驅(qū)動(dòng)裝置進(jìn)一步伸展，這引起所述控 制閥的進(jìn)一步打開，并且由此又引起所述壓電致動(dòng)器的進(jìn)一步的卸載。由于所述致動(dòng)器的 卸載，意外地將燃料噴射到所述內(nèi)燃機(jī)的燃燒室中的可能性上升。
[0018] 按所述壓電致動(dòng)器的剛性、用于所述控制閥的操控電壓以及必要的打開力，在不 同的部分升程位置中出現(xiàn)所述壓電致動(dòng)器的靜止位置。在臨界的壓力范圍內(nèi)，需要很高的 用于打開所述閥的初始電壓，從而在所述控制室壓力下降并且所述壓電致動(dòng)器卸載之后， 意外的噴射的可能性劇烈升高。
[0019] 通過用第三信號(hào)來給所述壓電致動(dòng)器部分放電，可以降低所述壓電致動(dòng)器的過于 劇烈的卸載，并且由此降低意外地朝所述燃燒室中噴射的可能性。為了打開所述控制閥可 以應(yīng)用過剩電荷。在打開所述控制閥之后，又可以通過所述部分放電來降低由此輸送給所 述壓電致動(dòng)器的電荷。由此可以突破螺旋線（Spirale):在所述控制室中的壓力下降、所述 壓電致動(dòng)器的卸載以及由此所述控制閥的進(jìn)一步打開、在所述控制室中的進(jìn)一步的壓力下 降、所述壓電致動(dòng)器的進(jìn)一步的卸載等等。通過這種方法，可以設(shè)定所述控制閥或者伺服閥 的、穩(wěn)定的、部分打開位置。
[0020] 與所熟知的方法相比，因此尤其可以在所述壓電致動(dòng)器的升程明顯擴(kuò)大時(shí)設(shè)定所 述控制閥的、穩(wěn)定的、部分打開位置。這在所述噴射系統(tǒng)的高壓區(qū)域或者軌中引起更快的壓 力下降。
[0021] "壓電致動(dòng)器"同樣可以是指壓電驅(qū)動(dòng)裝置或者壓電執(zhí)行機(jī)構(gòu)。對(duì)于所述壓電致動(dòng) 器的充電或者放電以所熟知的方式通過電荷的輸入和輸出來進(jìn)行。這可以通過將相應(yīng)的電 場(chǎng)加載到所述壓電致動(dòng)器上這種方式來實(shí)現(xiàn)。用于進(jìn)行充電和放電或者部分放電的信號(hào)由 此可以是電流信號(hào)或者電壓信號(hào)或者這些信號(hào)的組合。"高壓區(qū)域"尤其是指在所述內(nèi)燃 機(jī)、尤其是柴油內(nèi)燃機(jī)的噴射系統(tǒng)的共軌中的壓力區(qū)域。
[0022] 所述充電或者放電信號(hào)的信號(hào)持續(xù)時(shí)間、時(shí)間曲線以及振幅可以與所使用的壓電 致動(dòng)器的表征的或者由存在時(shí)間引起的特性和/或所述內(nèi)燃機(jī)的狀態(tài)相匹配。尤其所述信 號(hào)可以與所述壓電致動(dòng)器的彈性或者剛性和/或機(jī)械的和/或電的特性相匹配。
[0023] 所述用于對(duì)壓電致動(dòng)器進(jìn)行操控的信號(hào)可以通過車輛控制系統(tǒng)或者通過驅(qū)動(dòng)電 路或者輸出級(jí)來產(chǎn)生和/或提供。在此，尤其可以涉及一種或者多種分別被分配給一個(gè)噴 射器或者一組噴射器的驅(qū)動(dòng)電路或者輸出級(jí)。
[0024] 在所述第一信號(hào)結(jié)束之后并且在所述第二信號(hào)開始之前，也就是說在所述控制閥 的開始的部分的打開過程之后并且在所述控制閥的結(jié)束一個(gè)單個(gè)的調(diào)節(jié)步驟的關(guān)閉過程 之前，通過所述壓電致動(dòng)器的放電將所述用于給壓電致動(dòng)器部分放電的第三信號(hào)加載到所 述壓電致動(dòng)器上。為了對(duì)在所述噴射系統(tǒng)的軌或者高壓區(qū)域中的壓力調(diào)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化，也可 以設(shè)想的是，所述第一和第三和/或所述第三和第二信號(hào)在時(shí)間上稍許重疊。
[0025] 在一種設(shè)計(jì)方案中，對(duì)于所述方法來說沒有規(guī)定將燃料噴射到所述內(nèi)燃機(jī)的燃燒 室中。這具有以下有利的效應(yīng)：沒有將附加的燃料或者意外地應(yīng)用的燃料噴射到所述內(nèi)燃 機(jī)的燃燒室中。這降低了內(nèi)燃機(jī)的燃料消耗，并且減少其有害物質(zhì)排放。尤其在所述第一 與所述第二信號(hào)之間沒有設(shè)置燃料噴射。
[0026] 在一種設(shè)計(jì)方案中，如此選擇所述第三信號(hào)，從而出現(xiàn)一種基本上穩(wěn)定的控制閥 位置。由此可以在所述噴射系統(tǒng)的軌或者高壓區(qū)域與所述控制室之間設(shè)定穩(wěn)定的壓差。這 具有以下有利的效應(yīng)：可以防止由于在所述控制室中的壓力變化而引起的壓電致動(dòng)器的蠕 變或者意外的伸展或者搖動(dòng)。"一種基本上穩(wěn)定的控制閥位置"尤其是指所述控制閥的一種 打開位置，該打開位置在時(shí)間范圍內(nèi)看不變化或者僅僅在預(yù)先給定的范圍內(nèi)變化，使得在 高壓區(qū)域與控制室之間的壓差最多細(xì)微地受到這種變化的影響。尤其規(guī)定，所述控制閥位 置在所述第三信號(hào)之后出現(xiàn)并且一直持續(xù)到用下一個(gè)信號(hào)、尤其是用所述第二信號(hào)來操控 所述壓電致動(dòng)器，或者僅僅在有限的范圍內(nèi)變化。
[0027] 進(jìn)一步優(yōu)選的是，如此選擇所述第三信號(hào)，從而在所述控制室中相對(duì)于所述高壓 區(qū)域出現(xiàn)基本上穩(wěn)定的壓差。尤其可以如此選擇所述用于給壓電致動(dòng)器部分放電的第三信 號(hào)，使得每時(shí)間單位從所述高壓區(qū)域流到所述控制室中的燃料量和從所述控制室流到所述 低壓區(qū)域中的燃料量相等。利用在控制室與軌或者高壓區(qū)域之間的穩(wěn)定的壓差，可以降低 通過噴射器針的未設(shè)置的升程來意外地噴射燃料的可能性。
[0028] 按本發(fā)明的、用于給壓電致動(dòng)器部分放電的第三信號(hào)的使用尤其具有以下優(yōu)點(diǎn)： 在所述控制室中的壓差或者所述閥位置在時(shí)間范圍內(nèi)看比在未使用相應(yīng)的用于進(jìn)行部分 放電的信號(hào)的方法中更加穩(wěn)定。"更加穩(wěn)定"在這里例如是指，所述壓差或者所述閥位置與 所熟知的方法相比在時(shí)間曲線的范圍內(nèi)在更窄地受限制的范圍內(nèi)變化。
[0029] 通過用所述用于進(jìn)行部分放電的第三信號(hào)來有針對(duì)性地操控所述壓電致動(dòng)器這 種方式，可以擴(kuò)展所述控制閥的LAH)范圍或者控制范圍。尤其就這樣與所熟知的方法相 t匕，可以在控制室中的升程和/或壓差比所述軌或者高壓區(qū)域高的情況下建立所述控制閥 的穩(wěn)定的位置。此外，有利的是，可以在所述控制閥或者伺服閥上設(shè)定更高的流量。因此， 尤其可以在所述系統(tǒng)中獲得更大的壓力下降梯度。
[0030] 在另一種設(shè)計(jì)方案中，如此選擇所述第三信號(hào)的開始時(shí)刻，使得在控制室與高壓 區(qū)域之間的壓差在這個(gè)時(shí)刻相應(yīng)于預(yù)先給定的數(shù)值。尤其可以規(guī)定處于lOObar到400bar 的范圍內(nèi)、尤其是處于150到300bar的范圍內(nèi)的壓差。由此可以選擇一種壓力值，該壓力 值相應(yīng)于所述內(nèi)燃機(jī)的所期望的狀態(tài)或者系統(tǒng)要求。例如可以根據(jù)所述內(nèi)燃機(jī)的功率要求 來選擇所預(yù)先給定的壓差。尤其所述預(yù)先給定的壓差可以與在所述高壓區(qū)域中的壓力比相 匹配。
[0031] 在另一種設(shè)計(jì)方案中，至少一種特性能夠從所述信號(hào)中的至少一個(gè)信號(hào)的振幅、 持續(xù)時(shí)間和時(shí)間曲線的組中設(shè)定。由此，所述用于進(jìn)行充電、放電或者部分放電的電流分布 /電壓分布可以與個(gè)性化的壓電致動(dòng)器的特性相匹配。這些特性可能在所述內(nèi)燃機(jī)的或者 所述噴射系統(tǒng)的使用壽命范圍內(nèi)變化或者由于所述噴射系統(tǒng)的噴射器或者是壓電致動(dòng)器 或者其它的組件的更換而變化。此外，所述信號(hào)由此可以有針對(duì)性地由控制系統(tǒng)或者驅(qū)動(dòng) 電路預(yù)先給定并且/或者與所述控制閥的特定的打開或者關(guān)閉特性相適應(yīng)。所述信號(hào)尤其 也可以是電壓脈沖和/或電流脈沖的序列。例如所述信號(hào)可以是PWM信號(hào)(脈寬調(diào)制的信 號(hào))?？梢匀绱税才潘鰰r(shí)間曲線，從而產(chǎn)生梯形的、矩形的和/或三角形的信號(hào)曲線。
[0032] 在一種設(shè)計(jì)方案中，所述方法具有其它的步驟：預(yù)先給定用于在所述壓電致動(dòng)器 上的電壓的額定值；對(duì)在所述壓電致動(dòng)器上的電壓進(jìn)行監(jiān)控；并且通過用調(diào)節(jié)信號(hào)對(duì)所述 壓電致動(dòng)器進(jìn)行操控來將在所述壓電致動(dòng)器上的電壓調(diào)節(jié)到所述額定值。尤其可以規(guī)定， 求得在所述壓電致動(dòng)器上的電壓的、偏離所述額定值的偏差，并且根據(jù)所述偏差用調(diào)節(jié)信 號(hào)來操控所述壓電致動(dòng)器。所述調(diào)節(jié)信號(hào)例如可以在車輛控制系統(tǒng)中或者在驅(qū)動(dòng)電路中產(chǎn) 生和/或提供。
[0033] 隨著對(duì)所述壓電致動(dòng)器的電壓的調(diào)節(jié)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)于所述控制閥的主動(dòng)的位置調(diào) 節(jié)。在此要根據(jù)以下情況進(jìn)行處理：在所述壓電致動(dòng)器上的電壓的數(shù)值與所述控制閥的升 程相關(guān)聯(lián)。為了檢測(cè)所述控制閥的位置，可以連續(xù)地對(duì)所述電壓進(jìn)行監(jiān)控。如果所述電壓 值由于反作用力的變化作為在所述控制室中的壓力變化的結(jié)果在所定義的尺寸范圍內(nèi)偏 離額定值，則用調(diào)節(jié)信號(hào)來給所述壓電致動(dòng)器部分充電或者放電。所述調(diào)節(jié)信號(hào)在此可以 由車輛控制系統(tǒng)并且/或者由驅(qū)動(dòng)電路或者輸出級(jí)來產(chǎn)生和/或提供。由此可以對(duì)所述控 制閥進(jìn)行主動(dòng)的位置調(diào)節(jié)。除此以外，也獲得對(duì)所述壓電致動(dòng)器的物理特性進(jìn)行適應(yīng)處理 的可能性。尤其由此可以求得用于所述壓電致動(dòng)器的剛性的數(shù)值。然后可以將這種信息用 于為噴射過程對(duì)噴射器進(jìn)行最佳的操控。
[0034] 通過對(duì)于在所述壓電致動(dòng)器上的電壓的連續(xù)的監(jiān)控，可以較快地對(duì)變化作出反應(yīng) 并且通過對(duì)于電壓的再調(diào)整通過對(duì)于新的調(diào)節(jié)信號(hào)的預(yù)先規(guī)定來阻止所面臨的噴射并且/ 或者將所述電壓保持在穩(wěn)定的水平上。尤其通過對(duì)于在所述壓電致動(dòng)器上的電壓的調(diào)節(jié)， 可以在所定義的范圍內(nèi)以相對(duì)于所述噴射過程的足夠的間距來調(diào)節(jié)所述控制閥的位置。為 此，可以連續(xù)地重調(diào)或者調(diào)節(jié)所述壓電電壓。
[0035] 優(yōu)選的是，所述第三信號(hào)是所述調(diào)節(jié)信號(hào)。作為替代方案，所述調(diào)節(jié)信號(hào)是附加 的、不取決于第三信號(hào)的信號(hào)。所述附加的信號(hào)例如可以由所述車輛控制系統(tǒng)或者附加的、 被分配給所述噴射器的控制系統(tǒng)或者驅(qū)動(dòng)電路來產(chǎn)生和/或提供。在此可以根據(jù)在所述壓 電致動(dòng)器上的電壓的額定值和/或?qū)嶋H值來預(yù)先給定所述調(diào)節(jié)信號(hào)。只要將所述用于給壓 電致動(dòng)器部分放電的第三信號(hào)用作用于對(duì)所述壓電致動(dòng)器的電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié)信號(hào)，那 么所述第三信號(hào)除了用于給所述壓電致動(dòng)器部分放電之外也用于給其部分充電。
[0036] 在一種設(shè)計(jì)方案中，在所述第三信號(hào)之后并且在所述第二信號(hào)之前利用所述調(diào)節(jié) 信號(hào)對(duì)所述壓電致動(dòng)器進(jìn)行操控。
[0037] 在另一種優(yōu)選的設(shè)計(jì)方案中，所述按本發(fā)明的方法具有以下步驟：對(duì)在所述壓電 致動(dòng)器上的電壓進(jìn)行監(jiān)控；對(duì)所監(jiān)控的電壓進(jìn)行測(cè)評(píng)；并且如果在所述壓電致動(dòng)器上識(shí)別 出超過預(yù)先確定的尺度的電壓上升，則立即給所述壓電致動(dòng)器放電。
[0038] 利用對(duì)于所述壓電致動(dòng)器的電壓的連續(xù)的監(jiān)控，可以求得在所述控制閥上的力。 尤其可以用大于或者等于10kHz或者甚至大于或者等于100kHz的采樣頻率（Abtastrate) 來對(duì)所述電壓進(jìn)行采樣，以進(jìn)行監(jiān)控。利用對(duì)于所述電壓的連續(xù)的監(jiān)控，同樣可以盡快地識(shí) 別在所述電壓的時(shí)間曲線中的變化并且對(duì)其進(jìn)行測(cè)評(píng)。只要所述電壓的上升超過預(yù)先給定 的尺度，則可以立即給所述壓電致動(dòng)器放電并且阻止噴射。
[0039] 如果在脈沖過程中出現(xiàn)意外的噴射，那么所述噴射可以通過在所述壓電致動(dòng)器上 的力的變化并且由此通過對(duì)于在所述致動(dòng)器上的電壓的升高的識(shí)別來識(shí)別。針運(yùn)動(dòng)(針打 開）引起壓力波，所述壓力波作為反作用力變化作用于所述壓電致動(dòng)器。在這種操控模式 中，能夠探測(cè)到所述噴嘴的針打開或者打開。
[0040] 上面所提到的任務(wù)同樣通過機(jī)動(dòng)車的、一種具有權(quán)利要求14的特征的控制儀得 到解決。所述控制儀構(gòu)造用于：執(zhí)行按照前面的權(quán)利要求之一所述的、按本發(fā)明的、用于進(jìn) 行壓力調(diào)節(jié)的方法。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0041] 下面借助于附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)解釋。附圖示出： 圖la是在使用按現(xiàn)有技術(shù)的、用于部分打開控制閥的方法時(shí)關(guān)于在壓電-燃料噴射器 的控制室中的壓力降低的圖表以及在所述壓電致動(dòng)器上的電壓曲線； 圖lb是在使用按現(xiàn)有技術(shù)的、用于部分打開控制閥的方法時(shí)關(guān)于給壓電致動(dòng)器充電 和放電的信號(hào)曲線； 圖2a是在使用按本發(fā)明的方法時(shí)關(guān)于在壓電-燃料噴射器的控制室中的壓力降低的 圖表以及在所述壓電致動(dòng)器上的電壓曲線； 圖2b是在使用按本發(fā)明的方法時(shí)關(guān)于給壓電致動(dòng)器充電和放電的信號(hào)曲線； 圖3是在穩(wěn)定的控制閥位置中關(guān)于在高壓區(qū)域中的壓力下降的圖表連同常規(guī)的以及 得到優(yōu)化的信號(hào)分布； 圖4是在使用所述按本發(fā)明的方法時(shí)關(guān)于擴(kuò)展控制閥的操控范圍的圖表；并且 圖5是關(guān)于在所述壓電致動(dòng)器上的電壓曲線、在所述控制室中的壓力和燃料噴射器的 針打開的關(guān)聯(lián)的圖表。

【具體實(shí)施方式】
[0042] 圖la以具有曲線22、26、30和34的圖表14示出了在使用按現(xiàn)有技術(shù)的LAPD方 法時(shí)在所述控制室中的壓力相對(duì)于在內(nèi)燃機(jī)的噴射系統(tǒng)的軌中的壓力的時(shí)間曲線。圖表18 利用曲線38、42、46和50示出了在壓電致動(dòng)器上的電壓的、與圖表14中的壓力曲線相對(duì)應(yīng) 的時(shí)間曲線。圖表14中的不同的壓力曲線應(yīng)該歸因于用圖lb中的第一信號(hào)S10對(duì)壓電致 動(dòng)器進(jìn)行的相應(yīng)不同的操控。圖表18中的不同的電壓曲線受到所述控制室中的、作用于壓 電致動(dòng)器上的壓力的影響。相對(duì)應(yīng)的、用于壓力及電壓曲線的曲線對(duì)是22/38、26/42、30/46 和34/50?？梢钥闯?，在給所述壓電致動(dòng)器充電之后在所述控制室中的壓力值大約在100 μ 秒處明顯地散開。這起因于用不同的充電量對(duì)所述壓電致動(dòng)器進(jìn)行的充電，使得所述控制 閥到達(dá)不同的打開升程位置。所述信號(hào)曲線22或者38代表著在用第一信號(hào)S10來給所述 致動(dòng)器充電之后的時(shí)間曲線，其中所述控制閥沒有打開。而信號(hào)曲線34或者50則示出了 在用第一信號(hào)S10來給所述致動(dòng)器充電之后的時(shí)間曲線，其中所述控制閥達(dá)到在節(jié)流范圍 內(nèi)的較寬地打開位置。由于控制室中的、相對(duì)于所述軌的升高的壓差和壓電致動(dòng)器的放電 的相互作用，在壓電致動(dòng)器上的電壓和在所述控制室中的壓力隨著時(shí)間進(jìn)一步下降。在大 約1. 6m秒時(shí)用信號(hào)S20給所述壓電致動(dòng)器放電。因此，所述控制閥關(guān)閉，在所述壓電致動(dòng) 器上的電壓根據(jù)圖表18下降，并且在所述控制室中的壓力按照?qǐng)D表14等于在內(nèi)燃機(jī)的軌 中的壓力。在控制室中相對(duì)于在軌中的壓力的壓差因而下降到零。對(duì)于曲線26來說，示出 了在控制室中的壓力，該壓力達(dá)到一個(gè)基本上穩(wěn)定的、約為150bar的數(shù)值。
[0043] 圖lb示出了在使用按現(xiàn)有技術(shù)的LAro方法時(shí)關(guān)于給所述壓電致動(dòng)器充電和放電 的信號(hào)曲線54。所述信號(hào)S10尤其是電流脈沖，用該電流脈沖向壓電致動(dòng)器輸送電荷。所 述信號(hào)S20是電流脈沖，用該電流脈沖將電荷從壓電致動(dòng)器上輸出。示出了用于信號(hào)曲線 54的參考值56,對(duì)于該信號(hào)曲線來說所述壓電致動(dòng)器的電荷不變化。
[0044] 圖2a在具有曲線66、70、74和78的圖表58中示出了在使用按本發(fā)明的方法時(shí) 在所述控制室中的壓力相對(duì)于在內(nèi)燃機(jī)的噴射系統(tǒng)的軌中的壓力的時(shí)間曲線。圖表62用 曲線82、86、90、94示出了在壓電致動(dòng)器上的電壓的與圖表58中的壓力曲線相對(duì)應(yīng)的時(shí)間 曲線。相對(duì)應(yīng)的、用于壓力及電壓曲線的曲線對(duì)是66/86、70/82、74/90和78/94。用圖2b 中的信號(hào)S10來如此劇烈地給所述壓電致動(dòng)器充電，使得出現(xiàn)所述控制閥的較大的打開升 程。如在圖表58中在100與300μ秒之間所示出的那樣，因此在控制室中出現(xiàn)劇烈的壓力 下降直至大約300bar的壓差。在大約300μ秒時(shí)，所述壓電致動(dòng)器利用信號(hào)S30來部分放 電。就這樣使所述控制閥運(yùn)行到進(jìn)一步關(guān)閉位置中，或者由于在控制室中的壓力下降而防 止控制閥進(jìn)一步打開。如可以從圖表58中看出的那樣，因此出現(xiàn)明顯減緩的壓力下降，或 者按照曲線70出現(xiàn)所述控制室中的基本上穩(wěn)定的壓力。因此，對(duì)于曲線70來說，示出了相 對(duì)于內(nèi)燃機(jī)的軌的穩(wěn)定的壓差，在大約300bar時(shí)已經(jīng)出現(xiàn)穩(wěn)定的壓差。曲線74和78示出 了由于用信號(hào)S30來以較小設(shè)計(jì)的尺度給壓電致動(dòng)器部分放電而在控制室中出現(xiàn)的持續(xù) 的、但是相對(duì)于圖la變慢的壓力下降。
[0045] 圖2b示出了在使用按本發(fā)明的方法時(shí)關(guān)于給壓電致動(dòng)器充電和放電的信號(hào)曲線 98。所述信號(hào)S10是電流脈沖，用該電流脈沖來向所述壓電致動(dòng)器輸送電荷。所述信號(hào)S20 是電流脈沖，用該電流脈沖來將電荷從壓電致動(dòng)器中輸出。所述信號(hào)S30是電流脈沖，用 該電流脈沖來給所述壓電致動(dòng)器部分放電，并且由此使所述控制閥運(yùn)動(dòng)到進(jìn)一步關(guān)閉位置 中。示出了用于信號(hào)曲線98的參考值100,其中壓電致動(dòng)器的電荷不變化。
[0046] 圖3在具有曲線114、118、122和126的圖表102中示出了在使用按本發(fā)明的方法 時(shí)在控制室中的、相對(duì)于在內(nèi)燃機(jī)的噴射系統(tǒng)的軌中的壓力的、壓差的時(shí)間曲線。圖表106 用曲線130、134、138、142示出了在壓電致動(dòng)器上的電壓的與圖表102中的壓力曲線相對(duì)應(yīng) 的時(shí)間曲線。具有曲線146、150、154和158的圖表110額外地示出了在噴射系統(tǒng)的軌或者 高壓區(qū)域中的壓力與圖表102和106中的壓力及電壓曲線相對(duì)應(yīng)的時(shí)間曲線。相應(yīng)的用于 控制室壓力、電壓和軌壓的時(shí)間曲線的曲線對(duì)是114/138/146、118/142/150、122/130/154 和 126/134/158。
[0047] 所述曲線122、130和154示出了在使用按現(xiàn)有技術(shù)的LAPD方法時(shí)的壓力及電壓 曲線。相對(duì)于此，所述曲線126U34和158示出了在使用按本發(fā)明的方法時(shí)的壓力及電壓 曲線。按照在圖表110中的曲線158的、軌中的壓力下降示出了在內(nèi)燃機(jī)的噴射系統(tǒng)的軌 或者高壓區(qū)域中的、與所熟知的LAH)方法相比明顯加速的壓力下降。
[0048] 圖4在圖表162中示出了通過使用按本發(fā)明的方法來擴(kuò)展LAPD范圍。在相對(duì)于 區(qū)域178擴(kuò)大的矩形上可以看出，可以選擇更大的用于參數(shù)T CHA的數(shù)值，并且由此能夠利 用更大的壓力下降率范圍。曲線166、170和174或者區(qū)域178、182和186示出了不同的優(yōu) 化階段，通過優(yōu)化地調(diào)節(jié)用于操控壓電致動(dòng)器的信號(hào)曲線來獲得不同的優(yōu)化階段。在所有 曲線中，關(guān)于表征所述第一信號(hào)S10的持續(xù)時(shí)間的、以μ秒測(cè)量的參數(shù)I CHA繪示出在所 述高壓區(qū)域中的、以MPa/m秒測(cè)量的壓力下降率。所述曲線166示出了相應(yīng)于現(xiàn)有技術(shù)的 處理方式。在T CHA的大約103 μ秒的數(shù)值之上，壓力下降率陡峭地上升。這應(yīng)該歸因于 所述噴射閥開始打開。能夠用于LAH)方法的區(qū)域通過區(qū)域178來說明，在所述區(qū)域之內(nèi)可 以有針對(duì)性地操控所期望的壓力下降率。
[0049] 圖5在具有曲線202、206、210和214的圖表190中示出了在控制室中的壓力相對(duì) 于在內(nèi)燃機(jī)的噴射系統(tǒng)的軌中的壓力的時(shí)間曲線。所述圖表194用曲線218、222、226和230 示出了在壓電致動(dòng)器上的電壓的、與圖表190中的壓力曲線相對(duì)應(yīng)的時(shí)間曲線。所述圖表 198用曲線234、238、242和246示出了所噴射的燃料量(噴射率)與圖表190和194中的壓 力及電壓曲線相對(duì)應(yīng)的時(shí)間變化。相對(duì)應(yīng)的、用于控制室壓力、電壓、噴射率和電壓曲線的、 時(shí)間曲線的曲線對(duì)是 202/230/246、206/226/242、210/222/238 和 214/218/234。
[0050] 在圖表190中，在曲線214、210和206中分別在時(shí)刻250(大約750μ秒)、254(大 約900 μ秒）和258 (大約1130 μ秒）可以看出在控制室中相對(duì)于高壓區(qū)域的壓差的突然 下降。這種壓力補(bǔ)償是針打開的、也就是說噴射器的打開的結(jié)果。通過所述針升程來將附 加的壓力施加到所述控制室體積上。壓電致動(dòng)器通過所述壓力沖擊而搖動(dòng)，并且如在圖表 194中在相應(yīng)的時(shí)刻可以看出并且用箭頭所標(biāo)記的那樣在壓電致動(dòng)器上出現(xiàn)電壓的上升。 如可以在圖表198中看出的那樣，相應(yīng)的針升程或者所述針打開引起相應(yīng)的、朝內(nèi)燃機(jī)的 燃燒室中的噴射。在使用按本發(fā)明的、用于進(jìn)行壓力調(diào)節(jié)的方法時(shí)，可以識(shí)別出在壓電致動(dòng) 器上的電壓上升，并且例如可以用通過信號(hào)S30或者額外的調(diào)節(jié)信號(hào)來給所述壓電致動(dòng)器 部分放電來阻止噴射。
【權(quán)利要求】
1. 用于通過經(jīng)由噴射器對(duì)從高壓區(qū)域到低壓區(qū)域中的燃料流出進(jìn)行調(diào)節(jié)而在內(nèi)燃機(jī) 的高壓區(qū)域中進(jìn)行壓力調(diào)節(jié)的方法，所述噴射器具有一能夠通過壓電致動(dòng)器來移位的控制 閥和一控制室， 所述方法具有以下的、應(yīng)該以所說明的順序來執(zhí)行的步驟： a) 用第一信號(hào)（S10)來給所述壓電致動(dòng)器充電，從而所述控制閥從關(guān)閉位置運(yùn)行到部 分打開位置中并且燃料從所述高壓區(qū)域流到所述低壓區(qū)域中； b) 用第二信號(hào)（S20)來給所述壓電致動(dòng)器放電，從而所述控制閥運(yùn)行到所述關(guān)閉位置 中； 其特征在于以下步驟： c) 在所述第一信號(hào)（S10)之后并且在所述第二信號(hào)（S20)之前用第三信號(hào)（S30)來給 所述壓電致動(dòng)器部分放電。
2. 按權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，對(duì)于所述方法來說沒有燃料被噴射到所述 內(nèi)燃機(jī)的燃燒室中。
3. 按權(quán)利要求1或2中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，如此選擇所述第三信號(hào) (S30 )，使得出現(xiàn)基本上穩(wěn)定的控制閥位置。
4. 按權(quán)利要求1到3中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，如此選擇所述第三信號(hào) (S30)，使得在所述控制室中出現(xiàn)相對(duì)于在所述高壓區(qū)域中的壓力基本上穩(wěn)定的壓差。
5. 按權(quán)利要求1到4中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，如此選擇所述第三信號(hào)（S30) 的開始時(shí)刻，使得在控制室與高壓區(qū)域之間的的壓差在這個(gè)時(shí)刻相應(yīng)于預(yù)先給定的數(shù)值。
6. 按權(quán)利要求1到5中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，至少一種特性能夠從所述信 號(hào)（S10、S20、S30)中的至少一個(gè)信號(hào)的振幅、持續(xù)時(shí)間和時(shí)間曲線的組中來設(shè)定。
7. 按權(quán)利要求1到6中任一項(xiàng)所述的方法，具有另外的步驟： d) 預(yù)先給定用于在所述壓電致動(dòng)器上的電壓的額定值； e) 對(duì)在所述壓電致動(dòng)器上的電壓進(jìn)行監(jiān)控； f) 通過用調(diào)節(jié)信號(hào)來操控所述壓電致動(dòng)器來將在所述壓電致動(dòng)器上的電壓調(diào)節(jié)到所 述額定值。
8. 按權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述信號(hào)（S30)是所述調(diào)節(jié)信號(hào)。
9. 按權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述調(diào)節(jié)信號(hào)是額外的、與信號(hào)（S30)無關(guān) 的信號(hào)。
10. 按權(quán)利要求7到9中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在所述第三信號(hào)（S30)之后 并且在所述第二信號(hào)（S20)之前利用所述調(diào)節(jié)信號(hào)來操控所述壓電致動(dòng)器。
11. 按權(quán)利要求1到10中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于以下步驟： g) 對(duì)在所述壓電致動(dòng)器上的電壓進(jìn)行監(jiān)控； h) 對(duì)所監(jiān)控的電壓進(jìn)行測(cè)評(píng)； i) 如果在所述壓電致動(dòng)器上識(shí)別出超過預(yù)先確定的尺度的電壓上升，則立即給所述壓 電致動(dòng)器放電。
12. 按權(quán)利要求7到11中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，連續(xù)地用大于或者等于 10kHz的采樣頻率對(duì)在所述壓電致動(dòng)器上的電壓進(jìn)行采樣。
13. 按權(quán)利要求7到12中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，連續(xù)地用大于或者等于 100kHz的采樣頻率對(duì)在所述壓電致動(dòng)器上的電壓進(jìn)行采樣。
14.機(jī)動(dòng)車的控制儀，該控制儀構(gòu)造用于執(zhí)行按權(quán)利要求1到13中任一項(xiàng)所述的、用 于進(jìn)行壓力調(diào)節(jié)的方法。
【文檔編號(hào)】F02D41/38GK104105861SQ201380009674
【公開日】2014年10月15日 申請(qǐng)日期:2013年2月11日 優(yōu)先權(quán)日:2012年2月16日
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