CN105745425A - 用于操作内燃发动机的喷射系统的喷射器的方法 - Google Patents

用于操作内燃发动机的喷射系统的喷射器的方法 Download PDF

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Abstract

描述了一种用于操作内燃发动机的喷射系统的喷射器的方法，其包括压电直接驱动器。控制喷射器的压电致动器以采用用于打开喷射器的喷嘴针的电流分布使所述喷射器充电，其中在小的针升程期间所述充电电流开始迅速减小，直至作用在喷嘴针上的作用力的总和接近零。随后，以恒定的或斜坡状的方式采用低电流控制充电，直到达到目标能量。以此方式，成功地减小针在冲击点/平衡点处的过冲，且以此方式减小特征曲线中的脉动。

Description

用于操作内燃发动机的喷射系统的喷射器的方法
技术领域
本发明涉及一种采用内燃发动机的喷射系统的压电直接驱动器来操作喷射器的方法，其中，喷射器的压电致动器被驱动以采用电流分布使后者充电用于打开喷射器的喷嘴针。
背景技术
本文所使用的术语“压电直接驱动器”在此背景下旨在包括没有伺服阀的驱动，即例如借助于杠杆系统的纯机械驱动或采用液压传动装置进行驱动。
在此类驱动器中，喷射器的喷嘴针在打开后强烈加速，使得当存在喷嘴针的机械冲击（在机械驱动器系统的情况下）或者当存在液压平衡点（在液压平衡系统的情况下）时，喷嘴针振荡几次并且引起特征曲线脉动（ripple）。因此，降低在此范围内的量的准确度。
发明内容
为了消除这个问题，在机械驱动器系统的情况下，已经尝试检测相应冲击点并且避免该范围用于喷射时间的执行。
本发明基于提出可行的开始所描述类型的方法的目标，其中能够以特别准确的方式防止或至少减少喷嘴针的上述特征曲线脉动。
此目标是由指定类型的方法以此方式实现，使得在喷嘴针的打开之前或之后以及在针的机械冲击或针的液压平衡点之前，用于使压电致动器充电的电流首先迅速降低到这样的程度，使得作用在喷嘴针上的作用力的总和在小的针升程（部分升程）的情况下变成接近零，并且在以恒定或斜坡形的方式采用低电流控制该充电之后直到达到设定点能量。
特别地，作用在喷嘴针上的作用力是压电致动器的作用力、喷嘴针的弹簧作用力以及液压作用力。因此，在这一点上不发生进一步的加速并且存在恒定的速度。
本文提到的内燃发动机的喷射系统具有高压蓄能器（轨），在高压下喷射器从该蓄能器被供给燃料。
本发明基于以此方式改变用于使压电致动器充电的电流分布的原理，使得防止上述特征曲线脉动。该方法确保了喷嘴针在开始时很快打开，以便于达到快速解除节流。这里确保在例如从50微米开始的相对高的针升程的情况下，针速度变低并且在冲击点或平衡点之前减少到最小值，这样减少或消除相对应的针在冲击点/平衡点时的过冲（overshoot）。因此，极大地消除了不利的特征曲线脉动或S形。
特别地，在根据本发明的方法的情况下，压电致动器首先以I_high（I_高，即高电流）的电流进行充电，且然后迅速减小。具体地，在此背景下，在相对于针的打开时间的延迟之后，将电流设定为低值I_low（I_低，即低电流），直到针已经达到特定的针升程（部分升程），作用在针上的作用力之和在此点对应于接近零。此特定的针升程（部分升程）例如是如上所述的接近50微米。以此方式选择此升程中的值，使得一方面针座解除节流至较大程度，并且在另一方面，针升程仍然具有足够的距离直到结束位置用于采用电流来控制针升程。
然后将电流再次设定至不同的值。在已达到特定的针升程（部分升程）之后，在此背景下优选地以此方式设定电流，使得针升程以具有限定梯度的斜坡形方式上升至结束位置，而在此背景下不会在冲击点/平衡点处引起特征曲线脉动（在这里很大程度地减少针的动能）。在座的解除节流之后采用减缓斜坡方式控制针升程直到结束位置也带来了喷射速率中的缓慢增加，这也有利于燃烧。
代替斜坡形的控制，在此背景下，也能够以此方式控制电流使得电流保持恒定直到达到设定点能量。
优选地，针打开时间的设定点值和规定的电流值I_high两者实现为轨压力的函数。
根据本发明，能够采用相对于针的打开时间的正或负延迟来实施操作。在延迟的负值的情况下，电流在针打开之前已经减少（从I_high到I_low）。
优选地，电流在接近针打开时间时保持恒定。以这种方式，能够精确地确定针打开时间。
在根据本发明的方法的具体实施例的情况下，（额外地）基于压电电压信号检测针打开时间。当针打开时，压电致动器由座的解除节流所释放，并且引起小的电压下降，其叠加在由电流引起的上升电压上。以这种方式，能够确定针打开时间。
优选地，所检测的针打开时间用于调节I_high，以便实施根据轨压力的相同的针打开时间设定值，且因此增加量的准确度。换言之，如果打开时间发生晚于设定值，则电流I_high相应地增加，以便调节打开时间返回到设定值。如果打开时间发生较早，则I_high减小。也能够根据修正后的电流I_high设定电流I_low和I_ramp（I_斜坡，即斜坡电流）。优选地，根据轨压力计算用于达到针升程的第一设定值L_setp_1的设定点充电能量。在此基础上，充电电流I_high以此方式设定使得设定点充电能量已经实施，且在针打开之前电流已经减小到I_low=0。电流I_low保持为0直到所估算的针升程在时间t_dethr（t_解除节流，即解除节流时间）已达到例如50微米的设定值L_setp_1（参见图2）。然后，将电流设定为I_ramp直到达到用于最后的针升程的执行的设定点充电能量。
这种充电策略是简单而稳固的。同时，借助于电压来确定针的打开的准确度增加，由于在电压中充电电流依赖性变化在接近针打开时间时发生。
根据本发明的方法的进一步优选的实施例如下进行。在执行本方法之后，在针的机械冲击或围绕液压平衡点的针振荡仍存在的情况下，冲击或振荡的严重性借助于压电电压进行检测，且电流I_ramp和最终能量被减小直到在冲击点或在平衡点处几乎无法检测到针的过冲。
附图说明
本发明基于示例性实施例并结合附图在下面进行详细说明，其中：
图1示出了简图，其中，在根据本发明的方法的第一实施例中的充电电流I、压电电压U，针升程和喷射速率的分布相对于时间被描绘示出；以及
图2示出了采用方法的第二实施例的图1的相对应的图示。
具体实施方式
相应的示例性实施例涉及采用内燃发动机的喷射系统的压电直接驱动器来操作喷射器的方法，其具有高压蓄能器（轨），其中，喷射器的压电致动器被驱动采用用于打开喷射器的喷嘴针的电流分布以使后者充电。在此背景下，以此方式改变用来驱动压电致动器的电流分布，使得减少会在冲击点/平衡点处引起特征曲线脉动的喷嘴针的过冲。术语冲击点/平衡点在此应理解为意指在机械驱动器系统情况下的喷嘴针的冲击点或在液压驱动器系统的情况下的针的平衡点。具体地，采用改变的电流分布，压电致动器首先以高电流I_high进行充电。在相对于针打开时间t_o延迟D_t之后，将电流被设定低值I_low，直到针在t_dethr时已经大致达到50微米的部分升程，且作用在针上的总作用力在此点处大致对应于零（没有进一步的加速度，速度恒定）。然后，再次将电流设定为不同的值I_ramp。以此方式选择I_ramp使得针以带有限定梯度的斜坡形方式上升直到结束位置，而不会引起在冲击点/平衡点处的特征曲线脉动。
在根据图1的方法的这个实施例中，相对于针的打开时间的延迟D_t是正的。因此，从I_high到I_low的电流的减小由此发生在针打开时间t_o之后。
在图2所示的实施例中，相对于针打开时间的延迟D_t是负的。在此背景下，在针打开时间t_o之前，电流已经从I_high减小到I_low。此外，针电流从I_high减小到I_low到零值。

Claims (11)

1.一种采用内燃发动机的喷射系统的压电直接驱动器操作喷射器的方法，其中，所述喷射器的压电致动器被驱动以使后者充电，其采用使所述喷射器的喷嘴针打开的电流分布，其特征在于：在所述喷嘴针打开之前或之后以及在针的机械冲击或针的液压平衡点之前，用于使所述压电致动器充电的电流首先迅速降低到此程度，使得作用在所述喷嘴针上的作用力的总和在小的针升程（部分升程）的情况下变成接近零，并且在于以恒定或斜坡形的方式采用低电流控制所述充电之后直到达到设定点能量。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述压电致动器首先采用高电流I_high充电，并且然后迅速减小。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于：在相对于针打开时间的延迟之后，将电流设定为低值I_low直到针已经达到了特定的针升程（部分升程），此时作用在所述针上的作用力总和在此点处对应于接近零。
4.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于：已经达到特定针升程（部分升程）之后，以此方式设定电流使得针升程以具有限定梯度的斜坡形方式上升直到结束位置。
5.如权利要求3或4所述的方法，其特征在于：采用相对于针打开时间的正的或负的参考时间来实施操作。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于：在延迟的负值的情况下，在针打开之前，电流已经减小。
7.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于：电流在接近针打开时间时保持恒定。
8.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于：所述针打开时间是基于压电电压信号所检测的。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于：所检测的针打开时间用于调节I_high，以便根据轨压力实施相同的针打开时间设定值。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于：根据修正的I_high设定电流I_low和I_ramp。
11.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于：在执行本方法之后针的机械冲击或围绕液压平衡点的针振荡仍存在的情况下，冲击或振荡的严重性借助于压电电压进行检测，且电流I_ramp和最终能量减小，直到在冲击点或在平衡点处几乎无法检测到针的过冲。
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