ITMI20061440A1

ITMI20061440A1 - Tenere una tensione residua tra un'iniezione e l'altra in una valvola di iniezione piezoelettrica

Info

Publication number: ITMI20061440A1
Authority: IT
Inventors: Patrick Mattes
Original assignee: Bosch Gmbh Robert
Priority date: 2005-07-27
Filing date: 2006-07-24
Publication date: 2007-01-28
Also published as: JP2007032571A; DE102005035091A1

Description

IT2025/06/B STUDIO BREVETTI JAUMANN

di Jaumann P. & G. Sas

Vi S Gi i l M 13

STATO DELL'ARTE

La presente invenzione concerne un procedimento per far funzionare una valvola di iniezione, specialmente di un impianto di iniezione di un motore a combustione interna, laddove la valvola di iniezione contempla un azionatone piezoelettrico che è accoppiato con uno spillo valvolare e sull'azionatore piezoelettrico viene applicata una tensione elettrica che porta ad una dilatazione, rispettivamente ad un accorciamento nel senso della lunghezza dell'azionatore piezoelettrico, laddove per aprire la valvola di iniezione viene applicata almeno una tensione di apertura.

Una tale valvola di iniezione è per esempio nota dal documento DE 102004 046080.

PROBLEMI DELLO STATO DELL'ARTE

Nei sistemi di iniezione contemplanti attuatori piezoelettrici (per esempio CRI3, UI) vengono misurate, a motivo dei picchi di corrente piuttosto alti nella fase di carica, radiazioni elettromagnetiche piuttosto elevate. Queste portano per esempio a disturbi della ricezione IT2G25/06/B

radio nella gamma delle onde medie. Un altro difetto è l'emissione dì rumore del sistema di iniezione, dovuta all'azionatore piezoelettrico che genera un rumore cliccante metallico, specialmente nel funzionamento al minimo. L'intensità del rumore varia a seconda del tempo di carica e della tensione di attivazione.

VANTAGGI DELL'INVENZIONE

Questo problema viene risolto per effetto di un procedimento per far funzionare una valvola di iniezione, specialmente dì un impianto di iniezione di un motore a combustione interna, laddove la valvola di iniezione contempla un azionatore piezoelettrico che è accoppiato con uno spillo valvolare e sull'azionatore piezoelettrico viene applicata una tensione elettrica, la quale porta ad una dilatazione, rispettivamente ad un accorciamento nel senso della lunghezza dell'azionatore piezoelettrico, laddove per aprire la valvola di iniezione viene applicata almeno una tensione di apertura, laddove la tensione viene ridotta, tra due iniezioni, ad una tensione residua maggiore di zero Volt ed inferiore alla tensione di apertura. Alla tensione di apertura la valvola di iniezione si apre cosicché viene IT2025/06/B

interrotta un'iniezione. La tensione di apertura od anche tensione caratteristica dipende tra l'altro dalla pressione nel Rail e dalle dimensioni geometriche della valvola di iniezione, per esempio dalla forma e dal diametro dello spillo valvolare e della sede della valvola, dalla corsa dello spillo valvolare, dalla capacità e dalia corsa possibile dell'azionatore e dalle desiderate tolleranze sulla quantità iniettata.

Per effetto del procedimento di cui all'invenzione viene ridotto l'irraggiamento elettromagnetico. Il bilancio energetico del sistema di iniezione viene migliorato per effetto delle minori correnti effettive durante l'apertura e la chiusura delle valvole di iniezione. Vengono inoltre ridotte le emissione di rumore dell'azionatore piezoelettrico, rispettivamente della valvola di iniezione.

In uno sviluppo è previsto che la tensione venga ridotta a circa zero Volt dopo l'interruzione di un ciclo di iniezione. Per un ciclo di iniezione si intende qui una serie di iniezioni che fanno parte del medesimo ciclo di lavoro dì un cilindro. Queste possono per esempio essere la pre-iniezione, l'iniezione principale e IT2025/06/B

l'iniezione secondaria, o sìmili.

In uno sviluppo è previsto che la tensione venga aumentata, con la prima iniezione di un ciclo di iniezione, da circa zero Volt ad una tensione superiore alla tensione di apertura e, dopo la prima iniezione e fino all'iniezione successiva del medesimo ciclo di iniezione, venga ridotta ad una tensione residua maggiore di zero Volt ed inferiore alla tensione dì apertura. In questa maniera la tensione applicata sull'azionatore piezoelettrico viene tenuta alla tensione residua nell'ambito del ciclo di iniezione ed al di fuori del ciclo di iniezione viene portata a circa zero Volt, cosicché non si verifica alcun pregìudicamento della vita utile oppure si verifica solo un pregiudicamento trascurabile della vita utile.

Vantaggioso è inoltre che la tensione residua sia in funzione di una pressione nel Rail dell'impianto di iniezione del motore a combustione interna. La pressione nel Rail è la pressione con la quale la valvola di iniezione viene investita ed in antagonismo alla quale questa deve aprire. La tensione residua viene scelta in funzione della pressione nel Rail in

E;

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modo che la valvola di iniezione non apra quando la tensione residua è applicata.

Il problema menzionato nella parte introduttiva viene risolto anche per effetto di un impianto di iniezione di un motore a combustione interna contemplante almeno una valvola di iniezione che contempla un azionatore piezoelettrico, il quale è accoppiato con uno spillo valvolare e sull'azionatore piezoelettrico può essere applicata una tensione elettrica che porta ad una dilatazione, rispettivamente ad un accorciamento nel senso della lunghezza dell'azionatore piezoelettrico, laddove per aprire la valvola di iniezione viene applicata almeno una tensione di apertura, laddove la tensione può essere ridotta, tra due iniezioni, ad una tensione residua maggiore di zero Volt ed inferiore alla tensione di apertura.

Il problema menzionato nella parte introduttiva viene risolto anche per effetto di un motore a combustione interna contemplante un impianto di iniezione comprendente almeno una valvola di iniezione che contempla un azionatore piezoelettrico, il quale è accoppiato con uno spillo valvolare e sull'azionatore piezoelettrico IT2025/G6/B

può essere applicata una tensione elettrica che porta d una dilatazione, rispettivamente ad un accorciamento nel senso della lunghezza dell'asìonatore piezoelettrico, per aprire la valvola di iniezione viene applicata almeno una tensione di apertura, caratterizzato dal fatto che la tensione può essere ridotta, tra due iniezioni, ad una tensione residua maggiore di zero Volt ed inferiore alla tensione di apertura.

DISEGNI

Un esempio di realizzazione della presente invenzione viene appresso illustrato più nel dettaglio in relazione al disegno allegato. In proposito fanno vedere:

la figura 1 una rappresentazione schematica di un impianto di iniezione del carburante di un autoveicolo, comprendente una valvola di iniezione presentante un azionatore piezoelettrico;

la figura 2 un diagramma della quantità iniettata in rapporto alla tensione dell'azionatore;

la figura 3 le curve della tensione della corrente sull/azionatore in rapporto al tempo; la figura 4 un diagramma di ciclo del /G6/B

procedimento .

Nella figura 1 è rappresentato un impianto di iniezione del carburante di un autoveicolo, il quale presente un apparecchio di comando 10 ed una valvola di iniezione 11. La valvola di iniezione 11 è dotata di un azionatore piezoelettrico 12 che viene pilotato dall'apparecchio di comando 10. La valvola di iniezione 11 presenta inoltre uno spillo valvolare 13 che può poggiare su una sede 14 della valvola nell'interno del corpo della valvola di iniezione 11.

Se lo spillo valvolare 13 è sollevato dalla sede della valvola, la valvola di iniezione 11 è allora aperta e viene iniettato carburante. Questo stato è rappresentato nella figura 1. Se lo spillo valvolare 13 poggia sulla sede 14 della valvola, la valvola di iniezione 11 è allora chiusa. Il passaggio dallo stato chiuso a quello aperto viene provocato con l'ausilio dell'azionatore piezoelettrico 12. Allo scopo sull'azionatore 12 viene applicata una tensione elettrica (tensione di azionatore) U, la quale provoca una modificazione della lunghezza di una pila piezoelettrica che da parte sua viene sfruttata per aprire, rispettivamente chiudere la valvola di XT2025/G6/B

iniezione 11.

La figura 2 fa vedere un diagramma della quantità di carburante iniettata Q in rapporto alla tensione U applicata all'azionatore piezoelettrico 12. La tensione U è riportata sull'ascissa , la quantità di carburante iniettata Q è riportata sull'ordinata. Fino ad un valore della tensione di apertura U__C, chiamato anche tensione caratteristica, non ha luogo alcuna iniezione, la quantità di carburante iniettata Q è uguale a zero. Se la tensione di apertura U_C viene superata verso l'alto, la quantità dì carburante iniettata Q aumenta con un gradiente assai elevato e, aumentando ulteriormente la tensione U applicata sull'azionatore piezoelettrico 12, raggiunge un valore di saturazione. La tensione di apertura U_C dipende dalle dimensioni geometriche della valvola di iniezione, per esempio dalla forma e dal diametro dello spillo valvolare 13 e della sede 14d ella valvola, dalla corsa dello spillo valvolare 13, dalla capacità e dalla corsa possibile dell'azionatore 12 e dalla desiderata tolleranza nella quantità iniettata. Al di sotto della tensione di apertura U_C non ha luogo alcuna /06/B

iniezione .

Nella figura 3, nel diagramma superiore è rappresentata la curva secondo l'invenzione della tensione U sull'attuatone 12 in rapporto al tempo t, nel diagramma inferiore è rappresentata la relativa curva della corrente I in rapporto al tempo t. Una curva I nel diagramma superiore di cui alla figura 3 identifica la curva della tensione secondo l'invenzione, una curva IX indica, a tìtolo di confronto, la curva della tensione secondo lo stato dell'arte. Un'iniezione ha luogo tra gli istanti t_l e t_2, nonché tra gli istanti t_3 e t_4 . Allo scopo la tensione dell'attuatore Q viene di volta in volta aumentata ad un valore Ul, cosicché la valvola di iniezione apre. Secondo lo stato dell'arte, questo è la linea disegnata tratteggiata recante il contrassegno II nella figura 3, la tensione U dell'azionatore viene dì volta in volta riportata a zero tra un'iniezione e l'altra, prima dell'istante t_l, nonché tra gli istanti t_2 e t__3 e dopo l'istante t_4, la tensione U dell'attuatore ammonta quindi a zero. Nel diagramma di cui alla figura 3 è a titolo esemplificativo rappresenta una sequenza di due iniezioni, sottoforma di preIT2025/06/B

iniezione e di iniezione principale, qui però possono anche essere realizzate svariate, singole iniezioni, per esempio sottoforma di preiniezione, iniezione principale, nonché iniezione secondaria .

Conformemente all'invenzione è ora previsto che al di fuori delle iniezioni propriamente dette la tensione U dell'azionatore non venga più riportata al valore zero, bensì su una tensione resìdua I_1 inferiore a U_C, cosicché ancora sia bensì applicata una tensione dì azionatore maggiore di zero, questa però non sia sufficiente per aprire la valvola dì iniezione. Questa curva della tensione è rappresentata nel diagramma superiore di cui alla figura 3 con la linea continua, che reca il contrassegno I. Come si può vedere, la tensione viene aumentata durante le iniezioni, come nello stato dell'arte, al valore U1 tra gli istanti t__l e t_2, nonché t_3 e t_4. Al di fuori di questi intervalli di tempo la tensione non viene riportata a zero, bensì ad una tensione resìdua I_1 inferiore alla tensione di apertura U_C.

La tensione di azionatore U può in proposito essere tanto positiva, come anche negativa e, come IT2025/06/B

noto dallo stato dell'arte, tra un ciclo di iniezione e l'altro può essere soggetta ad inversioni di polarità al fine di opporsi ai processi d'invecchiamento dell'azionatore.

Nel diagramma inferiore di cui alla figura 3 è rappresentata la curva della corrente relativa alla curva della tensione nel diagramma superiore di cui alla figura 3. La curva tratteggiata con il valore dell'ordinata zero nel diagramma inferiore di cui alla figura 3 identifica una corrente di zero Ampere. A seconda del senso della modifica della tensione qui passa una corrente di compensazione positiva oppure negativa, ciò è corrispondentemente rappresentato da valori della corrente riportati sottoforma di valori crescenti, rispettivamente decrescenti, vale a dire positivi oppure negativi. Dato che l'azionatore piezoelettrico 12 è un carico sostanzialmente capacitivo, correnti di compensazione passano ogni volta che si hanno cambiamenti di tensione. Picchi di tensione si verificano negli istanti t_l, t_2, t_3 nonché t__4, corrispondentemente in questi istanti passano correnti di compensazione I che poco tempo dopo di nuovo ritornano al valore zero. Ciò si esplica in una corrente di compensazione IT2025/06/B

che sale di colpo, scende lentamente e poco tempo dopo ritorno di nuovo a zero. Come si evince dal diagramma, la corrente di compensazione è, nei procedimenti di cui allo stato dell'arte, complessivamente sostanzialmente superiore rispetto al procedimento conforme all'invenzione, dato che picchi di tensione sono corrispondentemente più elevati. Il rispettivo integrale rapportato alla curva della corrente fornisce - cosi come il corrispondente integrale rapportato alla curva della tensione - una misura per rispettiva potenza elettrica. Le correnti di spostamento e la corrispondente potenza elettrica sono nel caso del procedimento conforme all'invenzione inferiori a quelli nei procedimenti secondo lo stato dell'arte. Il valore dì picco della corrente di compensazione secondo il procedimento conforme all'invenzione ammonta a I_l, il valore di picco della corrente di compensazione secondo il procedimento di cui allo stato dell'arte ammonta a I_2 ed è, come si evince dalla parte inferiore del diagramma di cui alla figura 3, sostanzialmente superiore alla corrente di compensazione massima secondo il procedimento conforme all'invenzione.

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La figura 4 fa vedere un diagramma di ciclo del procedimento conforme all'invenzione. non appena un'iniezione ha fine, ciò è identificato soitoforma di fase 101, la tensione U sull'azionaiore piezoelettrico 12 viene riportata, nella fase 102, ad un valore inferiore alla tensione di apertura (U_C). Con l'inizio dell'iniezione successiva, identificato come fase 103, nella fase 104 la tensione viene di nuovo aumentata al valore U1 e nella fase 105 viene interrotta un'iniezione. Il procedimento inizia poi di nuovo, sottoforma di anello, con la fase 101.

Claims

IT2025/06/B RIVENDICAZIONI 1. Procedimento per far funzionare una valvola di iniezione (11), specialmente di un impianto di iniezione di un motore a combustione interna, laddove la valvola di iniezione (11) contempla un azionatore piezoelettrico (12), il quale è accoppiato con uno spillo valvolare (13) e sull'azionatore piezoelettrico (12) viene applicata una tensione elettrica (U) che porta ad una dilatazione, rispettivamente ad un accorciamento (x) nel senso della lunghezza dell'azionatore piezoelettrico (12), laddove per aprire la valvola di iniezione (11) viene applicata almeno una tensione di apertura (U C), caratterizzato dal fatto che la tensione (0) viene ridotta, tra due iniezioni, ad una tensione residua (U_R) maggiore di zero Volt ed inferiore alla tensione di apertura (U_C).
2. Procedimento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la tensione (U) viene ridotta a circa zero Volt dopo l'interruzione di un ciclo di iniezione.
3. Procedimento secondo la rivendicazione 1 oppure 2, caratterizzato dal fatto che la tensione (U) viene aumentata, con la prima iniezione di un IT2025/06/B ciclo di iniezione, da circa zero Volt ad una tensione superiore alla tensione di apertura (U_C) e dopo la prima iniezione fino all'iniezione successiva del medesimo ciclo di iniezione viene ridotta ad una tensione residua (U__R) maggiore di zero Volt ed inferiore alla tensione dì apertura (U_C).
4. Procedimento secondo una delle rivendicazioni che precedono, caratterizzato dal fatto che la tensione residua (U_R) è in funzione di una pressione nel Rail dell'impianto di iniezione del motore a combustione interna.
5. Impianto di iniezione di un motore a combustione interna comprendente almeno una valvola dì iniezione (11) che contempla un azionatone piezoelettrico (12) che è accoppiato con uno spillo valvolare (13) e sull'azionatore piezoelettrico (12) può essere applicata una tensione elettrica (D) che porta ad una dilatazione, rispettivamente ad un accorciamento (x) nel senso della lunghezza dell'azionatore piezoelettrico (12), laddove per aprire la valvola di iniezione (11) viene applicata almeno una tensione di apertura (U_C), caratterizzato dal fatto che la tensione (U) può essere ridotta, tra /06/B due iniezioni, ad una tensione residua (U_R) maggiore di zero Volt ed inferiore alla tensione di apertura (U_C).
6. Motore a combustione interna contemplante un impianto di iniezione comprendente almeno una valvola di iniezione (11) che contempla un azionatore piezoelettrico (12), il quale è accoppiato con uno spillo valvolare (13) e sull'azìonatore piezoelettrico (12) può essere applicata una tensione elettrica (U) che porta ad una dilatazione, rispettivamente ad un accorciamento (x) nel senso della lunghezza dell/azìonatore piezoelettrico (12), laddove per aprire la valvola di iniezione (11) viene applicata almeno una tensione di apertura (U_C), caratterizzato dal fatto che la tensione (U) può essere ridotta, tra due iniezioni, ad una tensione residua (U_R) maggiore di zero Volt ed inferiore alla tensione di apertura (U_C). Il Mandatario (Paolo Jaumann) dello