CN103582750B

CN103582750B - 燃料喷射阀

Info

Publication number: CN103582750B
Application number: CN201280028144.7A
Authority: CN
Inventors: H.拉普; H.克劳斯; W.施特克莱茵; T.保尔; 王长义; M.吕克勒; M.施奈尔
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2011-06-07
Filing date: 2012-04-25
Publication date: 2017-02-15
Anticipated expiration: 2032-04-25
Also published as: CN103582750A; WO2012167994A2; EP2718555A2; DE102011077059A1; WO2012167994A3

Abstract

描述了一种具有致动器（80）和传感器装置（70）的燃料喷射阀（11）以及一种方法。传感器装置（70）的第一接线（70a）与致动器（80）的接线（HS）相连接。所述传感器装置（70）的另一接线（70b）与参考电位（88）相连接。所述传感器装置（70）包括传感器（26）以及与该传感器（26）串联的过电流保护装置（90）。

Description

燃料喷射阀

技术领域

本发明涉及一种按照权利要求1的前序部分所述的燃料喷射阀以及一种按并列权利要求所述的用于运行所述燃料喷射阀的方法。

背景技术

开关元件、例如继电器或者尤其用作内燃机的喷射阀的磁阀，在运行中经受高要求并且因此要经常进行监控。这种监控例如通过评估开关元件的致动器的电流和/或电压来实现。为此特别是可以使用传感器，这些传感器检测物理参量并且将其转换为电参量。将这些参量传输给控制单元或者类似机构，这通常会引起关于一定数目电线的成本增加。

对于用于内燃机的汽油直喷的磁阀来说，可以在下述情况下将所述磁路的电操控参量用于查明喷射阀的喷嘴针的关闭时刻：磁路直接操纵喷嘴针。在此，额外的测量线路或者类似的线路经常是多余的。与此不同的是，例如对于柴油喷射来说，存在着喷射阀的一些实施方式，在这些实施方式中所述磁路额外地操纵伺服阀，所述伺服阀接下来控制对喷嘴针进行操纵的高压液压系统。所述喷嘴针的关闭时刻在此不能从所述磁阀的电枢运动中查明。

从DE 10 2010 063 681中公开了一种方法，其中建立一种测量状态，在该测量状态中使致动器的至少一个接线至少暂时地基本上从参考电位上和/或从对所述致动器进行操控的电源上退耦。在所述测量状态中，从所述致动器的至少一个接线上的至少一个电位中查明传感器装置的至少一个传感器的至少一个信号。可以有利地省去通向致动器及传感器装置的线路。

发明内容

本发明的目的通过一种按权利要求1所述的燃料喷射阀以及按并列的权利要求所述的一种方法和一种电路来实现。有利的改进方案在从属权利要求中给出。

通过所设置的与传感器串联的过电流保护装置有利地实现了，所连接的致动器在传感器的短路情况中不与参考电位相连接并且由此在所述传感器短路时可以继续运行。因此，传感器的快速切断防止了对致动器功能的干扰或者也防止了所述致动器的损坏并且能够使所述致动器继续无故障地运行。

有利地，对于所述方法来说，根据电位或者其曲线来查明传感器短路。由此也能够有利地在没有传感器的信号的情况下使所述致动器继续运行。

此外，在下面的附图中可以找到对本发明来说重要的特征，其中所述特征不仅单独地而且在不同的组合中都可能对本发明来说很重要，而没有再次明确地指出这一点。

附图说明

下面参照附图对本发明的示例性实施方式进行解释。附图示出如下：

图1示出了燃料喷射阀的伺服阀的部分剖面图，该燃料喷射阀具有磁性开关元件以及阀组件（Ventilstück）；

图2示出了图1的伺服阀的控制室压力以及构造为阀针的阀元件的冲程的时间图表；

图3示出了用于连接燃料喷射阀的壳体中的传感器和线圈的实施例的简化示意图；

图4示出了具有燃料喷射阀和用于对该燃料喷射阀进行操控的电路的示意性的线路图；

图5示出了过电流保护装置的第一种实施方式；并且

图6示出了所述过电流保护装置的另一种实施方式。

在所有附图中即使对于不同的实施方式来说也为功能等效的元件和参量使用相同的附图标记。

具体实施方式

图1示出了内燃机的未进一步详细示出的燃料喷射阀11的伺服阀10的部分剖面图。所述伺服阀10围绕纵轴线12基本上旋转对称地构成。在附图的上部区域中，示出了牢固地固定在（未示出的）壳体上的支承板14，在垂直中间的区域中示出了磁性开关元件16，并且在下部区域中示出了固定在壳体上的阀组件18，该阀组件具有液压控制室20以及作用于所述燃料喷射阀11的未示出的阀针的或者与这种阀针固定地相连接的阀活塞22。

所述支承板14在所述纵轴线12的区域中具有支承活塞24，对力敏感的转换器26与所述支承活塞进行作用连接。对力敏感的转换器26又沿着纵轴线12的方向支承在所述支承板14上。在附图中在传力配合的转换器26的上方布置了两个开口（无附图标记），用于与传感器装置70的接线70a和70b接触的线路穿过所述开口。两个开口的布置在图1中仅示范性地示出。

所述磁性开关元件16包括线圈30，该线圈被埋入到磁芯32中，其中所述磁芯32被盘形弹簧34压靠到环状的电枢止挡36上。所述电枢止挡36本身由所述盘形弹簧34借助于磁芯32压靠到壳体固定的套筒38的直径梯级（无附图标记）上。沿着所述纵轴线12的中间区域，布置了沿着所述纵轴线12有间隙地支承的但是在径向上被保持的电枢销40，在该电枢销上以能够沿着纵轴线12的方向移动的方式布置了电枢42。所述电枢42的在图1中处于下部的端部区域44可以安放在所述阀组件18的形成阀座的密封区段46上。端部区域44就此而言形成伺服阀10的阀元件。所述磁性开关元件16就像所述伺服阀10的其余的元件一样基本上旋转对称地构造，但是仅示出了剖视图的在附图中右边一半。电枢销40的引导直径（Führungsdurchmesser）与处于密封区段46的区域中的阀座直径（Sitzdurchmesser）大致相等。

所述阀组件18包围液压控制室20和阀活塞22。所述阀活塞 22能够在所述阀组件18中沿着所述纵轴线12的方向移动并且如上面提到的那样与未示出的阀元件（喷嘴针或者阀针）相耦合。在附图中在所述控制室20的上方，该控制室通过排出节流阀48与阀室50相连接。在附图中在所述控制室20右侧布置了进入节流阀52，通过该进入节流阀可以向所述控制室20馈给处于高压之下的流体54。所述流体54例如由未示出的共轨燃料系统来提供。在流体室56中布置了所述电枢42和所述电枢销40，所述流体室与未示出的低压区域相连接。

只要没有向线圈30通电，那就通过未示出的阀弹簧将所述端部区域44压靠到所述密封区段46上，也就是说所述伺服阀10被关闭。由于所述控制室20中的压力比，将所述阀活塞22在附图中向下挤压，使得（未示出的）阀针关闭，如果给所述线圈30通电，则电枢42通过磁力朝向所述磁芯32的方向朝所述电枢止挡36运动。由此，流体从所述控制室20向所述流体室56流动，从而所述控制室20中的压力下降，并且阀针连同阀活塞22可以在图1中向上运动并且打开。在此开始燃料喷射。为了进行关闭，结束为所述线圈30通电。通过阀弹簧又将端部区域44压靠到密封区段46上，所述伺服阀10因而关闭，并且结束流体从所述控制室20中流出。因为此外流体通过进入节流阀52溢流到所述控制室20中，所以阀活塞22并且与阀活塞一起阀针在图1中被向下沿关闭方向挤压。由此结束燃料喷射。

可以通过下述方式查明燃料喷射阀11的关闭时刻：对由电枢销40朝对力敏感的转换器26施加的力的曲线进行评估。通过这种力或者说力的变化，在对力敏感的转换器中形成电压或者产生电流脉冲或者产生传感器的被动的参数、例如其电阻的或者其电容的变化，由此产生传感器信号。传感器信号可以借助如下面在图4中所描绘的电路来检测。

对力敏感的转换器26也可以构造为传感器，该传感器替代地或者补充地检测流体54的力和/或压力和/或支承板14或者燃料喷射阀11的壳体的固体声，从而同样可以从中查明所述伺服阀10的打开时刻和/或关闭时刻。因而下面将对力敏感的转换器26普遍地称为传感器26。

图2示出了阀室50中的压力160、控制室20中的压力60与阀活塞22或者说与其相连接的阀针的冲程62之间的时间关系。在图2的上部图表中，在纵坐标上绘出了控制室20中的压力60以及阀室50中的压力160，并且在下部图表中在纵坐标上绘出了阀活塞22的冲程62。在此所述压力60通过实线示出，所述压力160则通过虚线示出。在此零冲程62意味着喷射阀关闭。这两个图表在横坐标上都具有彼此相同的时间刻度尺t。

可以看出，不仅在时刻ta在阀活塞22的打开运动开始时而且在时刻tb在关闭运动结束时，所述压力60的曲线都进行明显可见的变化。就在时刻ta在打开之前不久，产生突然的压力降，在时刻tb在关闭时进行突然的压力上升。所述阀室50中的压力160在伺服阀10关闭时与控制室20中的压力60相同，所述阀室中的压力通过电枢销40作用于对力敏感的转换器26并且由此可以被转换为传感器信号，从而所述压力160的变化可以反映在传感器信号中并且由此可以被评估用于例如查明关闭时刻。

图3示出了一种简化的示意性实施例，该实施例用于连接燃料喷射阀11的壳体64中的致动器80和传感器装置70。致动器80可以包括前面提到的线圈30，但是也可以包括另外的或其它的元件。所述致动器80的接线HS和LS绝缘地从燃料喷射阀11的壳体64中引出。传感器装置70的接线70a与致动器80的接线HS导电连接，传感器26的另一接线70b低阻抗地与壳体64的导电区段66导电连接。壳体64又与参考电位88导电连接，该参考电位在此是包含燃料喷射阀11的机动车的接地电位。这借助于燃料喷射阀11的机械固定来实现，该燃料喷射阀例如被旋入到发动机缸体中。但是，这一点在附图中未示出。

传感器26根据图2的图示来查明在伺服阀10的阀室50中的压力160。通过致动器80的接线HS或者说LS可以通过下述方式查明传感器26的信号：检测致动器的接线HS或者说LS上的电位。通过将传感器26布置在壳体64内部，特别耐久地查明信号，并且对干扰性的电磁耦合输入不敏感。

燃料喷射阀11下面关于图4到6所描述的实施方式当然不局限于伺服阀以及关于伺服阀所描述的方法的前面在图1到3中所描述的实施方式。因此下面将线圈30通称为致动器80。

图4示出了具有燃料喷射阀11和用于对该燃料喷射阀11进行操控的电路100的示意性线路图。燃料喷射阀11包括致动器80和传感器装置70。所述传感器装置70包括具有接线26a和26b的传感器26以及与该传感器26串联的具有接线90a和90b的过电流保护装置90。所述过电流保护装置90的接线90b与所述传感器的接线26a相连接。

作为所示出的传感器装置70的替代方案，传感器26和过电流保护装置90的位置可以交换，其中传感器26利用其接线26a直接与传感器装置70的接线70a相连接，并且过电流保护装置90利用其接线90b与传感器装置70的接线70b相连接并且由此与参考电位88相连接。在内部，在这种情况下传感器26的接线26b与过电流保护装置90的接线90a彼此相连接。当然在传感器装置70与接线HS或者LS之间并且在传感器装置70与参考电位88之间可以存在其它的构件、例如电阻、线圈或者电容。在过电流保护装置90与传感器26之间也可以存在其它的构件。

在一种替代的实施方式中，传感器装置70的接线70a没有像在图4中一样与致动器80的接线HS相连接，而是传感器装置70的接线70a与致动器80的接线LS相连接。

在图4中在垂直的虚线84右侧存在燃料喷射阀11。传感器装置70利用接线70a连接到致动器80的接线HS上，并且利用接线70b连接到所述参考电位88上。垂直的虚线84与垂直的虚线82之间的区域代表（未明确绘出的）电缆束，该电缆束此外包括操控线路76和77。箭头98象征着参考电位88或者说机动车地线在燃料喷射阀11与电路100的地线之间的连接。这种连接并行地通过机动车的车身并且通过电缆束内部的接地线来实现。

在图4中在线条82右侧存在电路100。该电路100用于操控所述致动器80并且例如通过电位U₇₆和/或电位U₇₇来检测传感器26的信号。

在第一阶段中，借助于电路100给致动器80通电。这通过以下方式进行，即所述电路将致动器80连接到操控用的电源上，也就是说，使致动器低阻抗地与电源连接。因此结合图1，向所述线圈30通电并且可以将伺服阀10置于工作位置中。当然所描述的原理也可以套用到其它致动器上。

在第二阶段中，借助于所述电路100使所述致动器80与操控用的电源退耦。在致动器80中的电流变为零，并且结合图1伺服阀10可以占据其静止位置。

在第三阶段中建立一种测量状态，在该测量状态中将电路100内部的未进一步解释的评估线路激活。这也可以与下述情况无关地实现：致动器80的剩余能量在前面的第二阶段中实际上是否衰减并且在多大程度上衰减。作为替代方案，所述电路100内部的未进一步解释的评估线路也可以持久地起作用。

所述电路100中的未详细解释的评估线路检测所述操控线路76和/或77相对于参考电位88的电位U₇₆和/或U₇₇，用于查明通过所述传感器装置70或者说所述传感器26产生的电压信号或者电流信号。仅对所述电位U₇₆进行评估或者仅对所述电位U₇₇进行评估也可能就已足够。所述电路100根据前面的对所述电位U₇₆和/或所述电位U₇₇的评估来产生信号92，该信号根据所述传感器26的信号形成并且该信号将所述传感器26的信号反映在所述测量状态中。

如果现在所述传感器26短路，也就是说，所述传感器的接线26a和26b基本上直接地彼此相连接，或者所述传感器26的接线26a与所述参考电位88相连接或者与所述致动器80的接线LS相连接，则所述过电流保护装置90就使所述传感器26与所述致动器80分开。在这种情况下使所述传感器装置70的接线70a与所述传感器26分开。由此在所述第三阶段中，所述电位U₇₆在传感器26短路的情况下、也就说在分开传感器26时基本上相当于在使传感器装置70与所述电路100或者说与所述致动器80分开时预先给定的电位。这种在分开传感器装置时在电路100中存在的电位U₇₆具有与在不存在所述传感器26的短路时在发挥功能的并且与致动器80相连接的传感器26上存在的电位不同的时间曲线。根据所述电位U₇₆或者电位U₇₆的曲线，由所述电路100来检测所述传感器26的短路。根据所查明的短路而产生故障信号94。在所述传感器26短路的情况中，与所述电位U₇₆的在第三阶段中查明的曲线无关地来实施用于对所述致动器80进行操控的第一阶段。

在正常运行中，在第一阶段中根据在第三阶段中或者说在之前实施的第三阶段之一中所查明的电位U₇₆、U₇₇、尤其根据未示出的阀针的从电位U₇₆、U₇₇查明的关闭时刻来操控致动器80。在传感器26短路的情况下也就是说在短路运行中，在第一阶段中与此前在第三阶段中或者说在第三阶段之一中所检测的电位26无关地来操控所述致动器80。

前面的关于电位U₇₆的实施方式可以相应地套用到一种实施方式上，在该实施方式中对电位U₇₇进行评估。前述实施方式以及其套用到电位U₇₇上与下述情况无关地适用：传感器装置70利用其接线70a是与致动器80的接线HS相连接还是与接线LS相连接。

所述过电流保护装置90如此构成，从而在正常运行中通过传感器26流动的电流没有使所述传感器26与致动器80分开。在短路情况中，提高的电流通过所述传感器26流动或者说通过所产生的短路电路和所述过电流保护装置90流动。所述过电流保护装置90而后用于使所述传感器26与所述致动器80分开。在所述传感器26短路的情况中，如果电流强度在一定的持续时间期间超过特定的数值，则过电流保护装置90通常中断致动器80与传感器26之间的电流。

在所述开关元件16的正常运行中，在第一阶段中根据在所述第三阶段中检测的电位U₇₆来操控所述致动器80。在短路的情况下，在所述第一阶段中与在第三阶段中查明的电位U₇₆无关地实施对致动器的操控。过电流保护装置90或者处于壳体64与传感器26之间或者处于传感器26与致动器80或者说致动器80的接线HS、LS之间。

由电路100根据电位U₇₆、U₇₇或者电位U₇₆、U₇₇的曲线在第三阶段中查明传感器26的短路。在第三阶段中，所述电位U₇₆、U₇₇在传感器26短路的情况下基本上相当于在使传感器装置26与电路100或者说与所述致动器80分开的情况下预先给定的电位U₇₆、U₇₇。

图5示出了所述过电流保护装置90的第一种实施方式。该过电流保护装置90构造为印制导线的较细的印制导线区段102。所述印制导线处于电路板上。所述印制导线沿着方向104延伸。较细的印制导线区段102的特征在于在印制导线沿着所述方向104的特定的长度范围内减小的宽度106。在传感器26短路的情况下，电流由于较细的印制导线区段102而升高。所产生的加热和过热引起了印制导线102的损坏并且由此引起了过电流保护装置90的损坏。

图6示出了过电流保护装置90的另一种实施方式，其具有两个反并联的二极管108和110。在所述传感器26短路的情况下，所述二极管108和110过载并且断开。两个二极管108和110可以构造为共同的半导体元件或者单独的半导体元件。

所述过电流保护装置90的另一种实施方式涉及一种未示出的较细的导线，所述导线在短路情况中受到过高的电流加载并且由此而损坏。

Claims

1.燃料喷射阀（11），具有致动器（80）和传感器装置（70），其中所述传感器装置（70）的第一接线（70a）与致动器（80）的接线（HS；LS）相连接，其中所述传感器装置（70）的另一接线（70b）与参考电位（88）相连接，其特征在于，所述传感器装置（70）包括传感器（26）以及与该传感器（26）串联的过电流保护装置（90），其中用于运行致动器（80）的电路（100）从所述致动器（80）的接线（HS；LS）与所述参考电位（88）之间的电位（U₇₆、U₇₇）查明所述传感器装置（70）的传感器（26）的信号，其中由所述电路（100）根据所述电位（U₇₆、U₇₇）或者所述电位（U₇₆、U₇₇）的曲线来查明所述传感器（26）的短路。

2.按权利要求1所述的燃料喷射阀（11），其中所述过电流保护装置（90）构造为细导线。

3.按权利要求1所述的燃料喷射阀（11），其中所述过电流保护装置（90）构造为印制导线的细的印制导线区段（102）。

4.按权利要求1所述的燃料喷射阀（11），其中所述过电流保护装置（90）构造为熔丝。

5.按权利要求1所述的燃料喷射阀（11），其中所述过电流保护装置（90）构造为半导体元件。

6.按权利要求5所述的燃料喷射阀（11），其中所述半导体元件包括两个反并联地连接的二极管（108、109）。

7.按前述权利要求中任一项所述的燃料喷射阀（11），其中所述传感器装置（70）的另一接线（70b）与所述燃料喷射阀（11）的壳体（64）的导电区段（66）导电连接。

8.按权利要求7所述的燃料喷射阀（11），其中所述过电流保护装置（90）处于所述导电区段（66）与所述传感器（26）之间。

9.按权利要求7所述的燃料喷射阀（11），其中所述过电流保护装置（90）处于所述传感器（26）与所述致动器（80）的接线（HS；LS）之一之间。

10.用于运行按前述权利要求中任一项所述的燃料喷射阀（11）的方法，其中对于该方法来说在第一阶段中由电源来操控所述致动器（80），其中在第二阶段中使所述致动器（80）与所述参考电位（88）和/或与所述操控用的电源退耦，并且其中在第三阶段中从所述致动器（80）的接线（HS；LS）与所述参考电位（88）之间的电位（U₇₆、U₇₇）查明所述传感器装置（70）的传感器（26）的信号，其特征在于，由所述电路（100）根据所述电位（U₇₆、U₇₇）或者所述电位（U₇₆、U₇₇）的曲线来查明所述传感器（26）的短路。

11.按权利要求10所述的方法，其中在所述第三阶段中所述电位（U₇₆、U₇₇）在所述传感器（26）短路的情况下相当于在使所述传感器装置（70）与所述电路（100）和所述致动器（80）分开时预先给定的电位（U₇₆、U₇₇）。

12.按权利要求10或11所述的方法，其中在正常运行中在所述第一阶段中根据在所述第三阶段或者说此前实施的第三阶段之一中查明的电位（U₇₆、U₇₇）来操控所述致动器（80），并且在所述传感器（26）短路的情况下、也就是在短路运行中，在所述第一阶段中与此前在所述第三阶段中或者说在所述第三阶段之一中查明的电位无关地来操控所述致动器（80）。

13.按权利要求10或11所述的方法，其中根据所查明的短路来产生故障信号（94）。

14.一种电路（100），用于利用按权利要求10到13中任一项所述的方法来运行致动器（80）。