CN1369035A - 采用燃料喷射阀定量配给燃油的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及到采用燃料喷射阀(1)定量配给燃油的方法,特别是采用用于内燃机(3)燃料喷射装置的喷射阀,具有一个压电式或者磁致伸缩式执行元件(16)和一个由执行元件(16)以一个阀行程(h)操作的阀封闭体(14),阀封闭体与在阀座体(11)上设置的阀座面(13)配合作用形成一个阀座密封面。在这里,为了在阀座密封面上产生可变化的燃油流量(Q),根据由执行元件(16)控制的可变化的控制信号可变地调节阀行程(h)。为了产生一个补偿曲线,根据控制信号测量由燃料喷射阀(1)喷射的喷油射束(40)的燃油流量(Q),并且采用该补偿曲线(46)用控制信号调节预先给定的燃油流量(Q)。

Description

采用燃料喷射阀定量配给燃油的方法

技术水平

本发明涉及到按照独立权利要求种类的燃料喷射阀。

从DE 19642653C1中知道了一种采用具有独立权利要求前序部分所述特征的燃料喷射阀定量配给燃油的方法。在这里，为由转速和负荷决定的每个内燃机工作点在喷油特性曲线族(Einspritzkennefeld)中存储阀封闭体行程和喷油持续时间的当时最佳调节参数。在内燃机运行到任意工作点时，从喷油特性曲线族中获得相应的调节参数，而且这些调节参数成为控制电路为了运行内燃机调节阀行程和喷油持续时间的基础。然后，测量内燃机的运转平稳性并且与工作点特有的额定值相对比。在与额定值有偏差时，调节装置使得调节参数变化，一直到将内燃机运转平稳性补偿达到额定值为止。然后，作为实现额定值基础的调节参数作为喷油特性曲线族的新的最佳值存储在工作点中并且代替迄今的调节参数。

从DE 19642653C1中知道的采用燃料喷射阀定量配给燃油方法的缺点是，为了求出喷油特性曲线族必须首先对内燃机试运行。在此，阀行程和喷油持续时间的最佳化主要取决于调节装置的额定值，这样也许就不能达到理想的工作点。此外，在例如由于老化内燃机运转平稳性下降时，根据测量的、但是不是以调节参数为基础的内燃机运转平稳性与额定值的偏差会导致内燃机工作点中的调节参数不调节。此外，内燃机运转平稳性取决于许多因素，比如输入空气的成分和温度或者内燃机温度，使得预先给定归于喷油特性曲线族的额定值有问题。

另一个缺点是，为了转速和负荷的每个组合，不仅要存储阀行程，而且也存储喷油时间，这在非易失存储器中需要大的存储容量。

从DE 4005455A1中知道了具有压电式执行元件和可由执行元件以阀行程操作的、与在阀座架上设置的阀座面配合作用形成阀座密封面的阀封闭体的燃料喷射阀。在这里，为了打开密封面，要对执行元件施加电压，为了关闭阀密封面要切断这个电压。燃料喷射阀具有一个进油管，燃油通过进油管进入燃料喷射阀。用一个燃油泵对进入燃料喷射阀的燃油施加燃油入口压力。

从DE 4005455A1中知道的燃料喷射阀有下列缺点：为了喷射发动机满负荷运行所需要的最大油量，在给定阀针行程和给定最大开关时间时，需要高的燃油入口压力。为了减小从燃料喷射阀喷射的燃油量，首先可以缩短燃料喷射阀开关时间。因为在打开和关闭过程期间同样从燃料喷射阀喷射燃油，所以在短的处于燃料喷射阀打开和关闭时间范围内的开关时间中，会导致不能重复的燃油排出。因此，对于例如在怠速时所需要的最小燃油量，排出的燃油量不再能通过开关时间调节。因此，为了能够输出所需要的最小油量，必须降低燃油入口压力。特别是在增压的发动机中会产生问题，因为由于最大喷油时间短，要求极小的开关时间，尽管如此也许还必须降低压力。

另一个缺点是，喷射的喷油射束的张开角由座的几何参数决定并且在燃料喷射阀工作期间不能被改变。

本发明优点

相比而言，按照本发明的采用具有独立权利要求所述特征的燃料喷射阀定量配给燃油的方法的优点是，通过根据调节控制信号测定燃油流量得出一条表明该燃料喷射阀结构类型特点的补偿曲线，这样，采用该补偿曲线可以用控制信号调节任意的燃油流量。通过燃油流量在喷油持续时间上的积分求出由燃料喷射阀喷射的燃油量。因此，在内燃机的每个工作点中通过控制信号可调节预先给定的燃油流量。因此不需要特殊调节，可直接调节出一个额定值。除此之外，可以简单地平衡发动机波动。

通过在从属权利要求中介绍的措施可以有利地进一步构造在独立权利要求中说明的方法。

有利的是，通过变化控制信号可以改变由燃料喷射阀喷射的喷油射束的张开角。通过此可以预定一个用于燃油与燃烧空气混匀的空间范围。

有利的是，根据控制信号测量由燃料喷射阀喷射的喷油射束张开角，用来产生一个特性曲线，并且采用该特性曲线用控制信号调节预先给定的喷油射束张开角。通过此直接调节出张开角的额定值，不需要特殊调节，除此之外，可以简单地平衡发动机波动。

采用有利的方式，输入到燃料喷射阀的燃油被施加在时间上至少几乎不变的燃油入口压力。通过此简化燃料喷射阀的控制。

除此之外，如果燃油直接喷入内燃机的燃烧室并且控制信号受内燃机的至少一个调节参数影响，则是有利的。在这里，例如，调节参数可以是内燃机的扭矩或者转速，或者，调节参数可以与内燃机产生的废气成分有关，由此达到缸补偿和发动机特性的最佳化，同样也可以平衡燃料喷射阀的长时间漂移(Langzeitdrift)。如果单独求出用于内燃机每个缸的调节参数，通过此可以快速采集各个缸的不同情况，则是特别有利的。

附图

在附图中简单示出了本发明的实施例并且在下面说明中进行了详细介绍。图中示出：

图1为说明本发明方法的实施例示意图；

图2为在第一个工作位置时图1中局部II；

图3为在第二个工作位置时图1中局部II；

图4为用来说明本发明方法的曲线图。

实施例说明

图1示出了用来说明按照本发明的采用燃料喷射阀1定量配给燃油方法的配置。在这里，燃料喷射阀1作为向内打开的燃料喷射阀1构成，然而，这种方法也适用于向外打开的燃料喷射阀1。在实施例中，燃料喷射阀1作为所谓的汽油直接喷射阀用做将燃油、特别是汽油直接喷射到混合压缩、强迫点火式内燃机3的燃烧室2内。然而，按照本发明的燃料喷射阀1也适用于其他使用场合。

燃料喷射阀1通过一条电缆4与一个控制装置5连接。除此之外，燃料喷射阀1通过一个燃油管6与一个燃油泵7连接。

燃料喷射阀1的壳体10一端具有一个阀座体11；另一端用阀盖12封闭阀壳体10。在阀座体11中构造了一个阀座面13，阀座面与一个截锥形的、在喷油方向收窄的阀封闭体14配合作用形成一个阀座密封面，阀封闭体由阀针15操作，在所示出的实施例中与阀针一体构成。

用一个压电式或者磁致伸缩的执行元件16操作燃料喷射阀1。执行元件16具有一个中间的空槽，阀针15穿过这个空槽，这样，执行元件16至少成段地包围阀针15。执行元件16位于执行元件腔17中，它通过一个密封板18与燃油腔19隔开。阀针15与一个压板20连接。执行元件16在一侧支撑在压板20上，在另一侧支撑在密封板18上。除此之外，密封板18给出了阀针15的导向结构。阀封闭体14通过阀针15和压板20被一个压力弹簧21压入阀座体11的阀座面13里，通过此封闭阀座密封面。

采用由控制装置5产生的控制信号操作燃料喷射阀1，控制信号通过一条电缆4和一个引线25被传送给执行元件16。在操作执行元件16时，它逆着压力弹簧21的力伸长，通过此产生阀针15的行程并且使阀封闭体14从阀座面13上抬起。通过阀封闭体14和阀座面13之间形成的缝隙，使燃油从燃油腔19出来进入喷油通道26，通过此将燃油喷入内燃机3的燃烧室2。

通过燃油管6和燃油泵7将燃油输入燃油腔19。燃油泵7用来可变地调节在燃油腔19内的燃油入口压力。燃油管6借助一个连接元件27通过螺纹28与燃料喷射阀1壳体10连接。燃油泵7与没有示出的油箱连接，由该油箱通过燃油泵将燃油泵入燃油腔19。

通过用控制装置5操作执行元件16产生阀针15的行程，这样，在阀封闭体14和阀座面13之间形成了一条缝隙，其横截面积取决于阀针行程的大小。通过形成的缝隙，从燃料喷射阀1喷射出喷油射束。喷射的喷油射束用燃油流量说明，它由燃油量对时间求导得出。因此，在喷油循环中对燃油流量积分得出了在燃料喷射阀1一个操作循环期间所喷射的燃油量。

为了使内燃机3以均质运行方式运行，对于喷射的燃油量需要一定的、正好足够用于使现有燃油量完全燃烧的必要空气量。然而，对于内燃机3均质运行，需要理想的燃油和空气均匀混合，因此常常更有利的是，内燃机3在稀薄混合气运行方式中运行，也就是说，在内燃机3燃烧室2中存在的空气量大于必要的空气量。特别是在只有很小的现存空气量可供使用时，才可以这样控制燃料喷射阀1，即只喷出很小的燃油量。

为了在燃油腔19内的燃油入口压力没有变化时将较小的燃油量喷入内燃机3的燃烧室2，用可变化的控制信号控制执行元件16，使燃料喷射阀1只部分打开。紧接着，通过此在阀封闭体14和阀座体11的阀座面13之间产生的开启横截面可以不变地保持一定时间，这段时间之后，阀座密封面又通过控制信号关闭。采用这种方式也可以向燃烧室2喷射最小的燃油量。在这里，在由燃油泵7在燃油腔19中产生的燃油入口压力稳定不变时，也可以定量配给这种小的燃油量。因此，只通过改变由控制装置5产生的控制信号就可以产生连续地从零至最大值变化的燃油流量，通过此可再现地调节喷入燃烧室2的燃油量。在此，最大燃油流量由燃油入口压力、阀座几何参数和最大阀行程给出。

为了通过内燃机3调节参数影响喷射到内燃机3燃烧室2内的燃油控制，控制装置5与一个驱动轴测量装置30和一个废气测量装置31连接，为此，设置了有连接部件32、33。驱动轴测量装置30与一个驱动轴传感器34连接，它测量内燃机扭矩和/或者转速。通过与转速有关的扭矩波动，可以获取有关内燃机3各个缸中燃烧条件的结论。驱动轴传感器34可以作用在驱动轴38上或者也可以安装到其他的、适合于确定内燃机扭矩或者转速的装置上。废气测量装置31具有一个废气传感器35，它装入内燃机3的排气管36里。废气传感器35通过一个连接件37与废气测量装置31连接。废气传感器35可以位于由内燃机3各个缸产生的废气聚集处之前或者位于由内燃机3各个缸产生的燃烧废气聚集处之后。

由驱动轴测量装置30和废气测量装置31产生的调节参数通过连接部件32、33传送给控制装置5，并且在发动机控制装置范围内继续处理。通过此，可以通过单缸控制相互调节各个缸；同样也可以校正燃料喷射阀1喷油特性的长时间漂移。

图2和3示出了图1中用II标明的局部，在这里，可以不同地控制燃料喷射阀1。已经介绍的元件用相同的参考标号标明。在燃料喷射阀1的阀行程中，在由阀封闭体14和阀座面13构成的阀座密封面上产生了燃油流量，通过此从燃料喷射阀1的喷油通道26喷射出截锥形的喷油射束40。在这里，喷油射束40具有一个与燃油流量大小有关的张开角α。

在图3中，通过控制信号调节比图2中大的阀针行程，通过此加大燃油流量和达到锥形喷油射束40的更大的张开角α。因此，通过变化控制信号可以改变由燃料喷射阀1喷射的喷油射束40的张开角α。

图4示出了测量顺序，它描述了燃油流量Q和喷油射束40的张开角α与燃料喷射阀1行程h的关系。在这里，阀行程h由执行元件16根据控制装置5的控制信号而产生的伸长形成。在横坐标上，代替阀行程h，也可以示出物理量，例如：控制信号的电压。通过控制信号变化改变阀行程h，在这里，在阀行程h固定时不久之后得出一个静态燃油流量Q。在所示出的曲线图中，静态燃油流量Q由涂黑的方块说明。在这里，在阀行程h＝0时，燃油流量Q不存在。在阀行程h＝82μm时，达到了本实施例的最大燃油流量Q。由测量点45a-45e得出一条补偿曲线，它例如可以用2次多项式给出。但是，补偿曲线也可以通过用直线段连接每两个相邻的测量点、例如45b和45c给出。然后，对于一定的燃油流量Q可以借助于补偿曲线46求出的所需要的阀行程h或者所需要的控制信号的大小。为了在燃料喷射阀1上调节出预定的燃油流量Q，被这样求出大小的控制信号传送给燃料喷射阀1，通过此在燃料喷射阀1上调节出所要求的燃油流量Q。例如，这个校准控制算法可以采用控制装置5的微处理机实现。

采用相同的方式，根据阀行程h或者控制信号大小求出张开角α。在所示出的实施例中得出了测量点47a-47d。每两个相邻的测量点、例如47b、47c用一条直线段、例如48b连接，通过此得出特性曲线48a-48c。同样与在燃油流量Q情况下一样，对于所希望的张开角α，借助于特性曲线48a-48c求出所需要的阀行程h或者所需要的控制信号大小，在这里，通过用相应的控制信号控制燃料喷射阀1得出所要求的张开角α。也可以采用其他的方式、特别是通过插补法或者近似法求出补偿曲线46和特性曲线48a-48c。

除此之外，为了在燃油流量Q固定时改变张开角α，可以通过燃油泵7改变燃油入口压力。然后，得出二元(zweidimensional)特性曲线族，其中描述了燃油流量Q和张开角α与阀行程或者控制信号大小以及燃油入口压力的关系。然后，为了达到所要求的燃油流量和张开角(Q，α)配合，求出所需要的阀行程h或者控制信号大小以及所需要的燃油入口压力。然后，通过控制燃料喷射阀1和燃油泵7相互独立地调节燃油流量Q和张开角α。对于这个实施方案，控制装置5用一个连接部件(50，图1)与燃油泵7连接。

本发明不只局限于所介绍的实施例。本发明特别适用于可以变化地控制阀行程的任意燃料喷射阀1。

Claims (8)

1.采用燃料喷射阀(1)定量配给燃油的方法，特别是采用用于内燃机燃料喷射装置的喷射阀，具有一个压电式或者磁致伸缩式执行元件(16)和一个可由执行元件(16)以阀行程(h)操作的阀封闭体(14)，该阀封闭体与在阀座体(11)上设置的阀座面(13)配合作用形成一个阀座密封面，

在这里，为了在阀座密封面上产生可变化的燃油流量(Q)，根据由执行元件(16)控制的可变化的控制信号可变地调节阀行程(h)，

其特征为，

根据控制信号测量由燃料喷射阀(1)喷射的喷油射束(40)的燃油流量(Q)用以产生一个补偿曲线(46)，并且采用该补偿曲线(46)借助控制信号调节预先给定的燃油流量(Q)。

2.按照权利要求1所述的方法，

其特征为，

通过变化控制信号改变由燃料喷射阀(1)喷射的喷油射束(40)的张开角(α)。

3.按照权利要求2所述的方法，

其特征为，

根据控制信号测量由燃料喷射阀(1)喷射的喷油射束(40)的张开角(α)用于产生一个特性曲线(48a-48c)，并且采用该特性曲线(48a-48c)借助控制信号调节预先给定的喷油射束(40)张开角(α)。

4.按照权利要求1至3之一所述的方法，

其特征为，

输入给燃料喷射阀(1)的燃油被施加在时间上至少近似恒定的燃油入口压力。

5.按照权利要求1至4之一所述的方法，

其特征为，

燃油被直接喷入内燃机(3)的燃烧室(2)中，控制信号与内燃机(3)的至少一个调节参数有关。

6.按照权利要求5所述的方法，

其特征为，

所述调节参数是内燃机(3)的扭矩和/或者转速。

7.按照权利要求5所述的方法，

其特征为，

所述调节参数与由内燃机(3)产生的废气成分有关。

8.按照权利要求5至7之一所述的方法，

其特征为，

求出单独用于内燃机(3)每个缸的调节参数。

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