JP2001317395A - 圧電式のアクチュエータを用いて噴射弁を作動制御するための方法 - Google Patents
圧電式のアクチュエータを用いて噴射弁を作動制御するための方法Info
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/20—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils
- F02D41/2096—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils for controlling piezoelectric injectors
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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- F02M2200/70—Linkage between actuator and actuated element, e.g. between piezoelectric actuator and needle valve or pump plunger
- F02M2200/703—Linkage between actuator and actuated element, e.g. between piezoelectric actuator and needle valve or pump plunger hydraulic
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- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 圧電式のアクチュエータ２に長さ変位を生ぜ
しめる作動制御電圧Ｕａを励起させ、該作動制御電圧に
よって液圧式の連結部４を用いて弁閉鎖部材１２を移動
させ、その結果、ノズルニードル１１を噴射弁１の噴射
通路１３を開閉する、電圧ノズルニードル１１を操作す
るために圧電式のアクチュエータ２を用いて噴射弁１を
作動制御するための方法を改良して、自己発熱を温度規
定のために使用しないような方法を提供する。 【解決手段】 アクチュエータ２の温度を検出し、該検
出された温度から修正値を形成し、該修正値を用いて、
アクチュエータ２の温度特性を補償するために作動制御
電圧Ｕａを修正する。
しめる作動制御電圧Ｕａを励起させ、該作動制御電圧に
よって液圧式の連結部４を用いて弁閉鎖部材１２を移動
させ、その結果、ノズルニードル１１を噴射弁１の噴射
通路１３を開閉する、電圧ノズルニードル１１を操作す
るために圧電式のアクチュエータ２を用いて噴射弁１を
作動制御するための方法を改良して、自己発熱を温度規
定のために使用しないような方法を提供する。 【解決手段】 アクチュエータ２の温度を検出し、該検
出された温度から修正値を形成し、該修正値を用いて、
アクチュエータ２の温度特性を補償するために作動制御
電圧Ｕａを修正する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、圧電式のアクチュ
エータに、長さ変位を生ぜしめる作動制御電圧を励起さ
せ、該作動制御電圧によって液圧式の連結部を用いて弁
閉鎖部材を移動させ、その結果、ノズルニードルが噴射
弁の噴射通路を開閉する、電圧ノズルニードルを操作す
るために圧電式のアクチュエータを用いて噴射弁を作動
制御するための方法に関する。
エータに、長さ変位を生ぜしめる作動制御電圧を励起さ
せ、該作動制御電圧によって液圧式の連結部を用いて弁
閉鎖部材を移動させ、その結果、ノズルニードルが噴射
弁の噴射通路を開閉する、電圧ノズルニードルを操作す
るために圧電式のアクチュエータを用いて噴射弁を作動
制御するための方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】噴射弁は例えば内燃機関内に燃料噴射す
るために使用されている。特にコモンレールシステムに
おける高圧噴射の場合には、特に厳しい排気ガス規制を
も満たすように、噴射しようとする燃料量を高い精度で
調量しなければならないという問題が生じる。圧電式の
アクチュエータを有する噴射弁自体はすでに公知であ
る。圧電式のアクチュエータは一般的にはノズルニード
ルを直接でなく液圧式の連結部を介して移動させる。こ
の連結部は主として２つの特性を有している。すなわち
この連結部はノズルニードルのための行程を強化し、か
つアクチュエータの静的な温度伸縮から制御弁を遮断す
る。しかしこの静的な温度伸縮の他にもアクチュエータ
の行程能は温度によっても変わる。これにより圧電式の
アクチュエータの最適な作動制御のための作動制御電圧
はアクチュエータの温度に関連するということになる。
るために使用されている。特にコモンレールシステムに
おける高圧噴射の場合には、特に厳しい排気ガス規制を
も満たすように、噴射しようとする燃料量を高い精度で
調量しなければならないという問題が生じる。圧電式の
アクチュエータを有する噴射弁自体はすでに公知であ
る。圧電式のアクチュエータは一般的にはノズルニード
ルを直接でなく液圧式の連結部を介して移動させる。こ
の連結部は主として２つの特性を有している。すなわち
この連結部はノズルニードルのための行程を強化し、か
つアクチュエータの静的な温度伸縮から制御弁を遮断す
る。しかしこの静的な温度伸縮の他にもアクチュエータ
の行程能は温度によっても変わる。これにより圧電式の
アクチュエータの最適な作動制御のための作動制御電圧
はアクチュエータの温度に関連するということになる。
【０００３】付加的な温度センサをなくすために、これ
まではアクチュエータの温度を規定するためにアクチュ
エータのキャパシティを利用するかもしくはアクチュエ
ータの自己発熱を、作動制御に基づいてアクチュエータ
に供給された熱量から規定していた。しかし最近の研究
では、アクチュエータの固有熱は比較的わずかにしかア
クチュエータ温度に関係していないということが示され
ている。
まではアクチュエータの温度を規定するためにアクチュ
エータのキャパシティを利用するかもしくはアクチュエ
ータの自己発熱を、作動制御に基づいてアクチュエータ
に供給された熱量から規定していた。しかし最近の研究
では、アクチュエータの固有熱は比較的わずかにしかア
クチュエータ温度に関係していないということが示され
ている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は冒頭に
記載したような方法を改良して、温度を規定するために
アクチュエータの自己発熱を利用しない、圧電式のアク
チュエータを用いて噴射弁を作動制御するための方法を
提供することである。
記載したような方法を改良して、温度を規定するために
アクチュエータの自己発熱を利用しない、圧電式のアク
チュエータを用いて噴射弁を作動制御するための方法を
提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明では、アクチュエータの温度を検出し、該検出
された温度から修正値を形成し、該修正値を用いて、ア
クチュエータの温度特性を補償するために作動制御電圧
を修正するようにした。
に本発明では、アクチュエータの温度を検出し、該検出
された温度から修正値を形成し、該修正値を用いて、ア
クチュエータの温度特性を補償するために作動制御電圧
を修正するようにした。
【０００６】
【発明の効果】本発明による方法は温度を規定するため
に自己発熱を利用しないという利点を有している。むし
ろ周辺部温度を検出しひいては作動制御電圧を修正する
ためにアクチュエータの温度を評価する。これにより有
利にはより正確な温度値が得られ、この温度値を用いて
噴射量の調量を改良することができる。付加的な温度セ
ンサは必要なくなる。
に自己発熱を利用しないという利点を有している。むし
ろ周辺部温度を検出しひいては作動制御電圧を修正する
ためにアクチュエータの温度を評価する。これにより有
利にはより正確な温度値が得られ、この温度値を用いて
噴射量の調量を改良することができる。付加的な温度セ
ンサは必要なくなる。
【０００７】従属請求項以下に記載した手段によって、
主請求項に記載した方法の有利な改良形態および変化実
施例が可能である。
主請求項に記載した方法の有利な改良形態および変化実
施例が可能である。
【０００８】冷却水またはエンジンオイルを有するエン
ジンブロックは一般的に良好な熱伝導を有しているの
で、有利にはすでに設けられているセンサによって、対
応した温度を直接測定することができ、作動制御応力を
修正するために評価することができる。
ジンブロックは一般的に良好な熱伝導を有しているの
で、有利にはすでに設けられているセンサによって、対
応した温度を直接測定することができ、作動制御応力を
修正するために評価することができる。
【０００９】本発明による方法は有利にはディーゼル直
接噴射装置またはガソリン直接噴射装置のためのコモン
レールシステム用の噴射弁の使用に適している。このシ
ステムでは、必要な高圧噴射のためにかつ排気ガス規制
を順守するために、噴射したい燃料量の特に正確な調量
が必要である。
接噴射装置またはガソリン直接噴射装置のためのコモン
レールシステム用の噴射弁の使用に適している。このシ
ステムでは、必要な高圧噴射のためにかつ排気ガス規制
を順守するために、噴射したい燃料量の特に正確な調量
が必要である。
【００１０】
【発明の実施の形態】次に本発明の実施形態を図面に示
した実施例に基づき詳説する。
した実施例に基づき詳説する。
【００１１】図１には中央孔を有する噴射弁１の概略図
が示されている。上方部分には圧電式のアクチュエータ
を有する作動ピストン３が設けられており、しかもこの
作動ピストン３はアクチュエータ２と堅固に結合されて
いる。作動ピストン３は上方に向かって液圧式の連結部
４を閉鎖しており、他方では下方に向かって第１座部６
に続く接続通路を有する開口が設けられている。接続通
路内には閉鎖部材１２を有するピストン５が配置されて
いる。この閉鎖部材１２は、アクチュエータ２が停止フ
ェイズにある場合、第１座部６を閉鎖するように構成さ
れている。アクチュエータ２の操作時、つまり＋端子お
よび−端子で作動制御電圧Ｕａが印加される際にアクチ
ュエータ２は作動ピストン３を操作し、液圧式の連結部
４を介して、閉鎖部材１２を有するピストン５を第２座
部７の方向で押し付ける。第２座部の下方には相応する
通路内にノズルニードル１１が設けられており、このノ
ズルニードル１１は高圧領域において作動制御電圧Ｕａ
および圧力Ｐｒがどのぐらいであるかに応じて高圧通路
（コモンレール圧）内の流出部を開閉する。この高圧は
噴射したい媒体、例えば内燃機関のための燃料によって
流入通路９を介して供給される。流入絞り８と流出絞り
１０とを介して、媒体の流入量および流入時間がノズル
ニードル１１および液圧式の連結部４の方向で制御され
る。この液圧式の連結部４は、一方ではピストン５の行
程を強化し、他方では制御弁をアクチュエータ２の静的
な温度膨張から遮断するという課題を有している。
が示されている。上方部分には圧電式のアクチュエータ
を有する作動ピストン３が設けられており、しかもこの
作動ピストン３はアクチュエータ２と堅固に結合されて
いる。作動ピストン３は上方に向かって液圧式の連結部
４を閉鎖しており、他方では下方に向かって第１座部６
に続く接続通路を有する開口が設けられている。接続通
路内には閉鎖部材１２を有するピストン５が配置されて
いる。この閉鎖部材１２は、アクチュエータ２が停止フ
ェイズにある場合、第１座部６を閉鎖するように構成さ
れている。アクチュエータ２の操作時、つまり＋端子お
よび−端子で作動制御電圧Ｕａが印加される際にアクチ
ュエータ２は作動ピストン３を操作し、液圧式の連結部
４を介して、閉鎖部材１２を有するピストン５を第２座
部７の方向で押し付ける。第２座部の下方には相応する
通路内にノズルニードル１１が設けられており、このノ
ズルニードル１１は高圧領域において作動制御電圧Ｕａ
および圧力Ｐｒがどのぐらいであるかに応じて高圧通路
（コモンレール圧）内の流出部を開閉する。この高圧は
噴射したい媒体、例えば内燃機関のための燃料によって
流入通路９を介して供給される。流入絞り８と流出絞り
１０とを介して、媒体の流入量および流入時間がノズル
ニードル１１および液圧式の連結部４の方向で制御され
る。この液圧式の連結部４は、一方ではピストン５の行
程を強化し、他方では制御弁をアクチュエータ２の静的
な温度膨張から遮断するという課題を有している。
【００１２】次いで噴射弁の機能形式を詳説する。アク
チュエータ２の各作動制御において、作動ピストン３は
液圧式の連結部４の方向で移動される。この際、閉鎖部
材１２を有するピストン５も第２座部７の方向で移動さ
せられる。漏れ間隙を介して液圧式の連結部４に位置す
る媒体例えば燃料の一部が押し出される。そのため連結
部の機能確実性を保持するために２つの燃料噴射の間に
液圧式の連結部４は再び充填されなければならない。
チュエータ２の各作動制御において、作動ピストン３は
液圧式の連結部４の方向で移動される。この際、閉鎖部
材１２を有するピストン５も第２座部７の方向で移動さ
せられる。漏れ間隙を介して液圧式の連結部４に位置す
る媒体例えば燃料の一部が押し出される。そのため連結
部の機能確実性を保持するために２つの燃料噴射の間に
液圧式の連結部４は再び充填されなければならない。
【００１３】供給通路９を介して、コモンレールシステ
ムでは例えば２００〜１６００バールであり得る高圧が
生じる。この圧力はノズルニードル１１に対して作用し
て、ノズルニードルを閉鎖された状態に保つので、燃料
が流出することはない。作動制御電圧Ｕａが印加される
ことによりアクチュエータ２が操作されひいては閉鎖部
材１２が第２座部の方向で移動されると、高圧領域の圧
力は減少されて、ノズルニードル１１は噴射通路を解放
する。
ムでは例えば２００〜１６００バールであり得る高圧が
生じる。この圧力はノズルニードル１１に対して作用し
て、ノズルニードルを閉鎖された状態に保つので、燃料
が流出することはない。作動制御電圧Ｕａが印加される
ことによりアクチュエータ２が操作されひいては閉鎖部
材１２が第２座部の方向で移動されると、高圧領域の圧
力は減少されて、ノズルニードル１１は噴射通路を解放
する。
【００１４】図２には４つの噴射弁１の配置が概略的に
示されている。この噴射弁１は内燃機関２０のシリンダ
内に列状に配置されている。
示されている。この噴射弁１は内燃機関２０のシリンダ
内に列状に配置されている。
【００１５】さらに噴射弁１に熱的に連結された温度セ
ンサ２１が配置されている。この温度センサ２１は有利
にはエンジン温度、いわゆるウェブ温度（Stegtemperat
ur），冷却水温度、オイル温度、燃料温度またはこれに
類するものを規定するための温度センサである。この温
度値はエンジンブロックの温度に反映しており、この温
度は良好な熱伝導に基づきほぼ噴射弁１の温度ひいては
アクチュエータ２の温度に相応している。
ンサ２１が配置されている。この温度センサ２１は有利
にはエンジン温度、いわゆるウェブ温度（Stegtemperat
ur），冷却水温度、オイル温度、燃料温度またはこれに
類するものを規定するための温度センサである。この温
度値はエンジンブロックの温度に反映しており、この温
度は良好な熱伝導に基づきほぼ噴射弁１の温度ひいては
アクチュエータ２の温度に相応している。
【００１６】図３には作動制御電圧Ｕａの温度修正のた
めの評価回路の回路図が示されている。このブロック３
１において、コモンレールシステムで例えばレール圧Ｐ
ｒに関連する作動制御電圧が生ぜしめられる。この電圧
は構成素子３３に供給され、そこで修正係数で増強す
る。この修正係数は測定された温度Ｔｍｅｓｓを入力値
として有する特性曲線３２から得られる。点３４では、
修正された制御電圧Ｕａが提供されている。
めの評価回路の回路図が示されている。このブロック３
１において、コモンレールシステムで例えばレール圧Ｐ
ｒに関連する作動制御電圧が生ぜしめられる。この電圧
は構成素子３３に供給され、そこで修正係数で増強す
る。この修正係数は測定された温度Ｔｍｅｓｓを入力値
として有する特性曲線３２から得られる。点３４では、
修正された制御電圧Ｕａが提供されている。
【００１７】マルチプレクサ３３の代わりに択一的に加
算機を設けることも可能である。この場合作動制御電圧
修正は加算的にもしくは減算的に行われる。
算機を設けることも可能である。この場合作動制御電圧
修正は加算的にもしくは減算的に行われる。
【００１８】これまでとは異なる温度の規定によって、
有利にはアクチュエータ温度を規定するために付加的な
センサを必要としないということが達成される。
有利にはアクチュエータ温度を規定するために付加的な
センサを必要としないということが達成される。
【図１】噴射弁の概略図である。
【図２】内燃機関への噴射弁の配置図である。
【図３】評価回路の図である。
１ 噴射弁、 ２ アクチュエータ、 ３ 作動ピスト
ン、 ４ 連結部、５ ピストン、 ６，７ 座部、
８ 流入絞り、 ９ 流入通路、 １０ 流出絞り、
１１ ノズルニードル、 １２ 閉鎖部材、 １３ 高
圧通路、 ２０ 内燃機関、 ２１ 温度センサ、 ３
１ ブロック、 ３２ 特性曲線、３３ マルチプレク
サ、 ３４ 点、 Ｕａ 作動制御電圧、 Ｔｍｅｓｓ
測定された温度、 Ｐｒ レール圧
ン、 ４ 連結部、５ ピストン、 ６，７ 座部、
８ 流入絞り、 ９ 流入通路、 １０ 流出絞り、
１１ ノズルニードル、 １２ 閉鎖部材、 １３ 高
圧通路、 ２０ 内燃機関、 ２１ 温度センサ、 ３
１ ブロック、 ３２ 特性曲線、３３ マルチプレク
サ、 ３４ 点、 Ｕａ 作動制御電圧、 Ｔｍｅｓｓ
測定された温度、 Ｐｒ レール圧
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｄ 41/04 ３８０ Ｆ０２Ｄ 41/04 ３８０Ｌ 45/00 ３６０ 45/00 ３６０Ａ ３６０Ｂ Ｆ０２Ｍ 47/00 Ｆ０２Ｍ 47/00 Ａ Ｅ Ｆ 47/02 47/02 51/00 51/00 Ｅ Ｆ Ｈ０１Ｌ 41/09 Ｈ０１Ｌ 41/08 Ｕ (72)発明者 マッティアス ムロジク ドイツ連邦共和国 シユツツトガルト レ ンニンガー シュトラーセ ６ (72)発明者 フォルカー ピッツァール ドイツ連邦共和国 ヴァルトシュテッテン ／ヴィスゴルディンゲン ウーラントシュ トラーセ 21 (72)発明者 ウド シュルツ ドイツ連邦共和国 ヴァイヒンゲン／エン ツ コルンブルーメンヴェーク 34
Claims (7)
- 【請求項１】 圧電式のアクチュエータ（２）に、長さ
変位を生ぜしめる作動制御電圧（Ｕａ）を励起させ、該
作動制御電圧によって液圧式の連結部（４）を用いて弁
閉鎖部材（１２）を移動させ、その結果、ノズルニード
ル（１１）が噴射弁（１）の噴射通路（１３）を開閉す
る、電圧ノズルニードル（１１）を操作するために圧電
式のアクチュエータ（２）を用いて噴射弁（１）を作動
制御するための方法において、 アクチュエータ（２）の温度を検出し、該検出された温
度から修正値を形成し、該修正値を用いて、アクチュエ
ータ（２）の温度特性を補償するために作動制御電圧
（Ｕａ）を修正することを特徴とする、圧電式のアクチ
ュエータを用いて噴射弁を作動制御するための方法。 - 【請求項２】 前記温度を噴射弁（１）の周辺部で測定
する、請求項１記載の方法。 - 【請求項３】 噴射弁（１）が挿入されている内燃機関
（２０）の温度を測定する、請求項１または２記載の方
法。 - 【請求項４】 内燃機関（２０）用の燃料の温度を測定
する、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。 - 【請求項５】 冷却水および／またはエンジンオイルの
温度を測定する、請求項１から４までのいずれか１項記
載の方法。 - 【請求項６】 噴射弁（１）をコモンレールシステムの
構成部材として構成する、請求項１から５までのいずれ
か１項記載の方法。 - 【請求項７】 ディーゼル直接噴射装置またはガソリン
直接噴射装置を有するシステムのために使用する、請求
項１から６までのいずれか１項記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE10016474.9 | 2000-04-01 | ||
| DE10016474.9A DE10016474B4 (de) | 2000-04-01 | 2000-04-01 | Verfahren zur Ansteuerung eines Einspritzventils mit einem piezoelektrischen Aktor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001317395A true JP2001317395A (ja) | 2001-11-16 |
Family
ID=7637400
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001103977A Pending JP2001317395A (ja) | 2000-04-01 | 2001-04-02 | 圧電式のアクチュエータを用いて噴射弁を作動制御するための方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001317395A (ja) |
| DE (1) | DE10016474B4 (ja) |
| FR (1) | FR2807106B1 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105569895A (zh) * | 2016-01-11 | 2016-05-11 | 山东理工大学 | 一种电控喷射系统及其控制方法 |
| KR20180003622A (ko) * | 2015-07-02 | 2018-01-09 | 콘티넨탈 오토모티브 게엠베하 | 내연 엔진의 연료 분사 시스템의 분사 밸브의 압전 액추에이터를 작동시키는 방법 및 장치 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10155389A1 (de) * | 2001-11-10 | 2003-05-22 | Bosch Gmbh Robert | Verfahren zur Spannungssollwertberechnung eines piezoelektrischen Elementes |
| DE10162250A1 (de) * | 2001-12-18 | 2003-07-03 | Bosch Gmbh Robert | Brennstoffeinspritzventil |
| DE10200795A1 (de) * | 2002-01-11 | 2003-07-31 | Bosch Gmbh Robert | Verfahren, Computerprogramm, Steuer- und/oder Regelgerät zum Betreiben eines Kraftstoffsystems einer Brennkraftmaschine, sowie Brennkraftmaschine |
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|---|---|---|---|---|
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