CN1244293A - 操纵压电控制的燃油喷射阀门的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

一个优选由功率MOFSET开关T1组成的放电装置S1是并联于压电执行元件P1的,当压电执行元件P1的开放时间ta超出规定的监控时间ts时,由同样并联于压电执行元件的监控装置WD将此放电装置移到导通状态。放电装置S1和监控装置WD是构成为集成电路(ASIC)的,并且是一体化进阀门壳体中的。

Description

操纵压电控制的燃油喷射阀门的装置和方法
本发明涉及用于操纵内燃机的压电控制的燃油喷射阀门的一种装置。此发明也涉及用于运行此装置的一种方法
在一种这样的装置上通过监控例如在操纵过程期间的电压曲线和电流曲线可以识别基于压电执行元件的、控制电路的或失效连接的差错的系统差错行为。
在由于控制电路的差错未进行放电时，或在已充电的压电执行元件的电缆断裂时虽然可以识别此状态，但不可取诮此状态，因为由于压电执行元件的高电阻施加上的电荷较长时间地保持不变。由此压电执行元件操作的燃油喷射阀相应长地保持打开，并且太多地喷入燃油，这可直至导致发动机损坏。
本发明的任务在于，如此地构成用于操纵压电控制燃油喷射阀的一种装置，使得压电执行元件的开放时间(操纵时间)限制到对要控制装置的不危险的值上。给出用于运行该装置的一种方法也是本发明的任务。
按本发明通过权利要求1(装置)和8或9(方法)的各特征解决此任务，其办法是给压电执行元件分配一个放电装置。
在最简单的情况下平行于压电执行元件是可以布置一个电阻作为放电装置的，当压电执行元件是充了电的和不再受操纵时，经此电阻使压电执行元件放电；此电阻必须是如此参数设计的，使得一方面在差错情况下可以足够快地使压电执行元件放电，而另一方面对能量的更多需求不变得太大。
一种较好的解决办法是采用电线圈代替电阻。通过线圈中在操纵开始时首先迟缓上升的电流也出现较小的更多功率需求。
无论电阻还是线圈却已经从放电过程的末尾起使压电执行元件放电，以致于喷射阀门的任意长的无差错开放时间因而是不可实现的。
以下在用于操纵压电运行门燃油喷射阀门的一个装置实例上根据示意图详释按本发明的一个有利的实施。
在此单一的图中未表示的燃油喷射阀门的一个压电执行元件P1是与介于导线1和2之间的，由控制电路ST经一导线3控制的功率MOSFET(MOS场效应晶体管)开关T1串联地布置的。其它各气缸的燃油喷射阀门用的各其它压电执行元件可以是平行于此串联电路布置的，这是通过用虚线箭头继续引伸的导线1和2表示的。从较旧的德国专利申请19652801.1中可查阅这种控制电路ST的各细节。
导线2是与电路的基准电位GND连接的，而当给一个充电开关X1点火时，经导线1使压电执行元件P1充电。压电执行元件P1经布置在介于导线1和2之间的控制电路ST中的一个放电开关X2，并且经此导通的功率MOSFET开关T1，或者(在它的未导通状态下)经它的反向二极管放电。这些开关X1和X2例如是可控硅开关。
按本发明安排了压电执行元件P1开放时间ta用的一个监控装置WD，此监控装置WD是并联于压电执行元件P1的。同时由控制电路ST给监控装置WD供给能量，在此期间给压电执行元件充电。
随着压电执行元件P1的充电，在监控装置WD中一个计时元件开始运行，此计时元件在规定的监控时间ts之后导通地控制着平行于压电执行元件P1布置的、作为放电装置工作的、通常不导通的一个电子开关S1，并且因此当压电执行元件事先未经放电开关X2放电时，此压电执行元件P1短路式地放电。
此外平行于压电执行元件P1布置了一个齐纳二极管Z1，此齐纳二极管的阴极是与压电执行元件的正接头+连接的，此阴极在运行期间，但是也在卸下的状态下保护压电执行元件免受负电压和正的过电压。
监控装置WD，放电装置S1(电子开关)和齐纳二极管Z1有利地是构成为集成电路的，例如构成为ASIC(专用集成电路)的，并且是布置在燃油喷射阀门的壳体之的。图中通过带有标志符号V的一个虚线框表示了由ASIC和燃油喷射阀门组成的该统一体。
经喷射阀门喷入内燃机一个气缸的燃油量是取决于燃油压力p和喷入阀门的或压电执行元件的开放时间ta的。取决于发动机控制设备的各种不同的参数来规定此燃油压力p。在用再小的燃油压力(例如p＝250巴)的发动机起动时需要一个较长的开放时间(例如ta＝4.5ms)，以便喷入必要的起动量。在最大燃油压力(例如pmax＝1500巴)时，例如一个开放时间tamax＝1.5ms足够于为了将最大必须的燃油量输送入吸管或气缸。在此压力pmax下在起动阶段所必要的开放时间ta＝4.5ms会导致气缸中一个如此大的燃油量，以至于其后果可能是发动机损坏。
如果将监控时间ts限制到例如为ts＝1.8ms的一个值的话，则在起动阶段用p＝250巴达不到此必要的燃油量，发动机将不起动。
因此有必要测量燃油压力p和使开放时间ta以及监控时间ts适配于此燃油压力p。但是这会意味着通向每一个燃油喷射阀门的一个其它的信号导线和在每个燃油喷射阀门的监控装置WD中的显著的外加电路花费。
在起动阶段关闭监控装置WD也是可能的，例如不用外加的导线可以经由控制电路ST输出的调频的经导线1到监控装置WD上的一个信号实现这一点。
本发明优选的一种方法是，在内燃机的起动阶段在低的燃油压力时，该方法对每次气缸充气安排带有不超出最大开放时间tamax的开放时间ta的至少两个喷射过程。以此方式可以喷入必须的起动量，而不必在起动阶段关闭监控装置，例如在大约250巴时用三或四次喷入，每次最多1.5ms。
以此方式对整个发动机运行区间中的燃油喷射阀门开放时间ta的监控，用一个单一的恒定监控时间ts来满足要求是可能的，此监控时间选得比必要的最大开放时间tamax稍微大一些，以便在最大燃油压力Pmax时喷入最大规定的燃油量。

Claims (10)

1.用于借助于一个压电执行元件操纵燃油喷射阀门的装置，其特征在于，一个放电装置(S1)是并联于此压电执行元件(P1)的。
2.按权利要求1的装置，其特征在于，此放电装置是一个电阻。
3.按权利要求1的装置，其特征在于，此放电装置是一个电线圈。
4.按权利要求1的装置，其特征在于，具有计时元件(T)的一个监控装置(WD)是通过一个放电装置(S1)并联于压电执行元件(P1)布置的，当压电执行元件(P1)的开放时间(ta)超出一个规定的监控时间(ts)时，此计时元件(T)导通地控制放电装置(1)。
5.按权利要求1的装置，其特征在于，通过压电执行元件(P1)的充电实现了监控装置(WD)的供电。
6.按权利要求4的装置，其特征在于，监控装置(WD)、放电装置(S1)和并联于压电执行元件(P1)布置的一个齐纳二极管(Z1)是构成为集成电路(ASIC)的。
7.按权利要求6的装置，其特征在于，此集成电路(ASIC)是布置在燃油喷射阀门的壳体之内的。
8.用于运行按权利要求1和4至7之一的装置的方法，其特征在于，监控装置(WD)的监控时间(ts)是如此设计的，使得此监控时间(ts)是比必要的开放时间(tamax)稍微大一些的，以便在最大燃油压力(pmax)下喷入最大燃油量，并且
在内燃机的起动阶段，对每次气缸充气进行具有不超出最大开放时间tamax的开放时间ta的，至少两个喷入过程。
9.用于运行按权利要求1和4至7之一的装置的方法，其特征在于，在内燃机的起动阶段此监控装置(WD)是可以关闭的。
10.按权利要求9的方法，其特征在于，借助于由控制电路(ST)输出的一个调频信号进行监控装置(WD)的关闭。
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