CN103154481A - 用于操控燃料喷射系统的压电喷射器的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于操控燃料喷射系统的具有压电致动器和由压电致动器在闭合位置和打开位置之间可移动的喷嘴针的压电喷射器的方法。所述压电致动器根据所要求的燃料量从源被施加电流达充电时间的持续时间，以便将所述喷嘴针移动到其打开位置达取决于所要求的燃料量的持续时间。根据下列关系选择所述充电时间：t充电(p)=t标称 , 充电(p)，对于TI>tEP,p并且t充电(P,TI)<Tl，对于TI<tEP,p。

Description

用于操控燃料喷射系统的压电喷射器的方法
技术领域
本发明涉及一种用于操控燃料喷射系统的压电喷射器的方法。
背景技术
在这种燃料喷射系统中，压电喷射器具有压电致动器和由压电致动器可移动的喷嘴针。所述压电致动器借助于电操控信号操控。基于所述操控信号如此延伸（gelängt）压电致动器，使得引起机械的提升运动。由于所述提升运动，使喷嘴针运动，借助所述喷嘴针，喷嘴单元的喷孔或多或少地宽地被打开，以便能够将所期望的、取决于所提到的电操控信号的燃料量通过压电喷射器喷射到相应机动车的气缸中。在所述喷嘴针运动时，喷嘴针能够到达其机械上预先给定的针行程限度，也就是说到达其针止挡位置。
如果这样进行压电喷射器的电操控，使得充电时间持续直到放电开始为止，则在针止挡（Nadelanschlag）的时间周围环境中在预先给定的压力时不同的开放时间能够提供同一燃料量，从而在喷射量/喷射持续时间特性曲线族中存在多义性。在此，所喷射的燃料量在增大的开放时间的情况下也可能下降。对此的原因在于喷嘴针在止挡处的、取决于操控信号的振动和与其相关联的不同的闭合速度。术语“开放时间”以下始终被理解为以下时间间隔，该时间间隔以为了打开喷孔的目的而激活喷射器驱动装置、也就是说对压电致动器充电为开始并且以为了闭合喷孔的目的而开始去活喷射器驱动装置、也就是说对压电致动器放电为结束。
所提到的在喷射量/喷射持续时间特性曲线族中的多义性在图1中说明。该图1示出图表，其中沿着横坐标绘出喷射持续时间TI并且沿着纵坐标绘出喷射量Q。从所述图表中可以看出，在存在压力值p=1200 bar（巴）时，可以以三个不同的喷射持续时间tl、t2和t3实现所要求的16 mm3的喷射量，其中在所示实施例中tl=0.34ms，t2=0.36ms以及t3=0.42ms。
在TI=tl=0.34ms时，压电致动器被通电0.34ms，使得喷嘴针还不振动或者仅仅非常轻微地在止挡处振动（prellen）并且随后闭合。
在TI=t2=0.36ms时，压电致动器被通电0.35ms，这导致剧烈的振动。所述振动如此剧烈加速闭合过程，使得尽管较长的开放时间而不喷射额外量的燃料。
在TI=t3=0.42ms时，喷射持续时间恰恰足够大，以便通过延长的开放时间来均衡针的振回（ZurückPrellen）。
在所述例子中——其中压力p是1200 bar（巴），压电致动器在TI=0.4ms和TI=0.6ms之间的时间区间内延长如此远，使得压电喷射器从TI=0.6ms起又完全打开。这是从最小值起高梯度的原因。从大约TI=0.6ms起，压电喷射器最终完全被去节流（entdrosseln），由此喷射量仅仅还取决于喷射持续时间。
基于在喷射量Q和喷射持续时间TI之间没有明确的联系这一情况，可以把多个喷射持续时间分配给所要求的燃料量。因此，不能利用喷射持续时间作为调整参数来调节喷射量。调节器在针止挡的周围环境中不会稳健地调节，而是易于振荡。
所提到的在喷射量/喷射持续时间特性曲线族中的多义性由喷嘴针的脉冲导致，所述脉冲通过在针行程限度或者针止挡位置处的冲击而使喷嘴针稍微倒退。所述脉冲通过施加给喷嘴针的能量确定，所述能量在预先给定的操控功率的情况下直接取决于电流和针驱动装置的充电时间。所述充电时间描述在其期间给驱动装置、也就是说压电致动器通电的时间。
对于所谓的全行程运行，为了在预先给定的电流的情况下打开压电喷射器，如此测量驱动装置的标称充电时间t标称 , 充电，使得针安全到达其止挡位置。所述标称充电时间最大是几百μs并且与较大的开放时间无关。如果期望较小的开放时间，则设置充电时间等于开放时间。充电电流的电流形式与充电时间无关。在充电时间结束时切断充电电流。
在先前描述的已知的用于操控压电喷射器的方法中，下列关系适用：
t充电(p)=t标称 , 充电(p)，对于TI≥t标称 , 充电 (方程1)
t充电 (p)=TI，对于TI< t标称 , 充电 (方程2)。
已经公知，在小操控功率的情况下，通过长的操控时间对付振动和由此造成的喷射量/喷射持续时间特性曲线族的多义性。
由此降低喷嘴针的速度，这又降低喷嘴针在针行程限度处的振动。此外，能量的一部分在到达针行程限度之后才被施加。在这种做法下，对于很小的操控功率和与此关联的大操控时间才能够充分地减少振动。
这种慢能量输送、也就是说压电致动器的长充电时间的其他缺点尤其是慢地经历配合节流（Sitzdrosselung）以及晚达到用于完全去节流或者用于到达针止挡所需的能量。此外，在这种振动减少的情况下，减少了对重要的信号、即针止挡信号的压制。这使在针的止挡位置处对针的止挡的探测变得困难。这种慢能量输送的另一个缺点在于，由于所述针长时间地逗留在节流中，使所要求的最小量精度的实现变得困难。
发明内容
本发明的任务在于，说明一种用于操控燃料喷射系统的压电喷射器的方法，其中减少了前述缺点。
所述任务通过具有在权利要求1中说明的特征的方法解决。
附图说明
本发明的优点根据图2和3从其后续的解释中得出。
具体实施方式
图2示出图表，其中绘出在使用根据本发明的方法的情况下取决于喷射持续时间的喷射量。图3示出图表，其中绘出取决于喷射持续时间的充电时间。
图2与图1完全一样示出图表，其中沿着横坐标绘出喷射持续时间TI并且沿着纵坐标绘出喷射量Q。从所述图表中可以看出，在存在压力值p=1200bar（巴）时所要求的16mm3的燃料量分配给唯一的喷射持续时间t4，该喷射持续时间t4在示出的实施例中是0.4ms。这根据本发明以如下方式实现：对于该充电时间使用下列关系：
t充电 (p)= t标称 , 充电 (p)，对于TI>t结束振动影响(p) (方程3)
t充电 (p,TI)≤TI，对于TI≤t结束振动影响 (p) (方程4)。
通过使用所述关系，对所输送的能量和从而针脉冲的自由可控性通过根据所要求的开放时间和分别给定的压力对驱动装置的充电时间动态适配来实现。根据本发明放弃对于所有小于标称充电时间的开放时间在已知的方法中所使用的使充电时间与开放时间等同。
在使用根据本发明的关系的情况下以有利的方式可能的是，对于很大的开放时间才将充电时间调整到其最大值，即标称充电时间。
此外，在使用根据本发明的关系的情况下能够将喷射量/喷射持续时间特性曲线族线性化，因为特别在至全行程的过渡区域中，显著额外开放持续时间应归于（zukommen）额外脉冲。因此，由于振动而减小的针行程通过延长的开放持续时间均衡。这导致，喷射量随着开放持续时间持续上升。由此引起喷射量/喷射持续时间特性曲线族中的单值性。
本发明的其他优点在于，降低压电致动器的操控功率。此外，还降低其在相应的运行点中的机械载荷，这有利于实现较高的寿命。
此外，在施加小燃料量的情况下，降低系统敏感性。
此外，由于去节流时间的提高而降低射击到射击扩散（Schuss-zu-Schuss-Streuung）。
最后，由于去节流时间的提高而降低喷射器到喷射器扩散（Injektor-zu-Injektor-Streuung）。
图3示出图表，其中沿着横坐标绘出喷射持续时间TI并且沿着纵坐标绘出充电时间t充电。
曲线K1对应于根据现有技术的操控，其中在示出的实施例中适用的是：
t充电 =TI，对于TI≤t标称 , 充电；t标称 , 充电 =0.35ms；
t充电 = t标称 , 充电，对于TI>t标称 , 充电；t标称 , 充电 =0.35ms。
曲线K2、K3和K4对应曲线变化过程，如其在使用根据本发明的方法中所应用的。
曲线K2对应于压力p=20Mpa时的曲线变化过程。曲线K3对应于压力p=100Mpa时的曲线变化过程。曲线K4对应于压力p=200Mpa时的曲线变化过程。
从曲线K2、K3和K4的变化过程可以看出，在其中t充电 (p,TI)=TI的曲线的线性上升和其中t充电恒定地位于0.35ms处的曲线的恒定变化过程之间的过渡区域中存在过渡区域，在所述过渡区域中曲线K2、K3和K4具有取决于压力的不同的变化过程。所述曲线变化过程由压电喷射器的制造商根据参考压电喷射器在系统试验台上的研究如此来确定，使得通过曲线变化过程的线性化来消除在图1中示出的喷射量/喷射持续时间特性曲线族的多义性。
曲线K2、K3和K4说明通过尤其根据所要求的开放时间和给定的压力对驱动装置的充电时间动态适配来对给压电致动器输送的能量和从而针脉冲的在所要求的方法中给定的自由可控性。特别在相应的曲线的恒定上升的变化过程和其恒定的变化过程之间的过渡区域中、也就是说在至全行程运行的过渡区域中，显著额外喷射持续时间或者开放持续时间应归于额外脉冲。

Claims (1)

1.用于操控燃料喷射系统的具有压电致动器和由压电致动器在闭合位置和打开位置之间可移动的喷嘴针的压电喷射器的方法，其中所述压电致动器根据所要求的燃料量从源被施加电流达充电时间的持续时间，以便将所述喷嘴针移动到其打开位置达取决于所要求的燃料量的持续时间，其特征在于，根据下列关系选择所述充电时间：
t充电 (p)= t标称, 充电 (p)， 对于TI> tEP,p和
t充电 (p,TI)≤Ti，对于TI≤ tEP,p ,
其中t标称, 充电 (p)是在压力p时的标称充电时间，TI是压电喷射器的开放时间，并且tEP,p是压力p时振动影响的结束时刻。
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