KR102027076B1 - A detection method for detecting a gap size of a gap between the injector valve assembly and the piezoelectric stack, and a starting method for starting the actuator unit of the piezoelectric stack. - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 내연 기관의 주입기 밸브 조립체(12)와 주입기 밸브 조립체(12)를 기동하도록 설계된 압전 스택(14) 사이의 갭(32)의 갭 크기(34)를 검출하기 위한 검출 방법에 관한 것으로서, 주입기 밸브 조립체(12)와 압전 스택(14) 간의 마찰 맞물림이 발생하는 데 필요한 기간(Δt)이 결정되고, 이어서, 갭(32)의 갭 크기(34)가 이 기간(Δt)으로부터 결정된다. 또한, 본 발명은, 상기 검출 방법이 실행되는 압전 스택(14)의 액추에이터 유닛(22)을 기동시키기 위한 기동 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a detection method for detecting a gap size 34 of a gap 32 between an injector valve assembly 12 of an internal combustion engine and a piezoelectric stack 14 designed to activate an injector valve assembly 12. The period Δt required for the friction engagement between the injector valve assembly 12 and the piezoelectric stack 14 to occur is then determined, and then the gap size 34 of the gap 32 is determined from this period Δt. . Moreover, this invention relates to the starting method for starting the actuator unit 22 of the piezoelectric stack 14 in which the said detection method is performed.
Description
본 발명은, 주입기 밸브 조립체와 주입기 밸브 조립체를 활성화하도록 제공된 압전 스택 사이의 갭의 갭 크기를 검출하기 위한 검출 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은, 주입기 밸브 조립체를 활성화하는 데 사용되는 압전 스택의 액추에이터 유닛을 기동시키기 위한 기동 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a detection method for detecting a gap size of a gap between an injector valve assembly and a piezoelectric stack provided to activate an injector valve assembly. The invention also relates to a starting method for starting an actuator unit of a piezoelectric stack used to activate an injector valve assembly.
내연 기관의 주입기 밸브 조립체를 활성화하는 데 사용되는 압전 스택의 액추에이터 유닛은, 전형적으로 스택으로서 구성되고 또한 전계 인가에 반응하는 복수의 전극층과 복수의 재료 층을 갖는 구성요소를 포함한다. 이 경우, 각 재료 층은 2개의 전극층 사이에 배치된다. 전계가 전극층을 통해 액추에이터 유닛에 인가되면, 재료 층이 팽창 반응하여, 액추에이터 유닛이 액추에이터 유닛의 길이방향 축을 따라 전체적으로 연장된다. 이어서, 이러한 편향은, 바늘 시트(needle seat)로부터 떨어져 주입기 바늘을 상승시켜 내연 기관의 연소 챔버 내에 연료를 주입하도록 예를 들어 내연 기관의 주입기 밸브 조립체인 다른 구성요소로 전달될 수 있다.The actuator unit of the piezoelectric stack used to activate the injector valve assembly of the internal combustion engine typically comprises a component having a plurality of electrode layers and a plurality of material layers that are configured as a stack and also respond to electric field application. In this case, each material layer is disposed between two electrode layers. When an electric field is applied to the actuator unit through the electrode layer, the layer of material expands and the actuator unit extends along the longitudinal axis of the actuator unit as a whole. This deflection may then be transferred to another component, for example an injector valve assembly of the internal combustion engine, to raise the injector needle away from the needle seat to inject fuel into the combustion chamber of the internal combustion engine.
주입기 밸브 조립체의 주입기 바늘의 개폐는 액추에이터 유닛의 길이방향 팽창을 주입기 밸브 조립체에 직접적으로 또는 간접적으로 전달함으로써 이루어지며, 길이방향 팽창은, 주입기 밸브 조립체와 액추에이터 유닛을 갖는 압전 스택 사이의 임의의 지점에서 발생하는 압력 끼워맞춤(force fit)에 의해 전달된다.Opening and closing of the injector needle of the injector valve assembly is accomplished by directly or indirectly conveying the longitudinal expansion of the actuator unit to the injector valve assembly, wherein the longitudinal expansion is any point between the injector valve assembly and the piezoelectric stack with the actuator unit. It is delivered by a force fit that occurs at.
DE 10 2013 206 933 A1은, 압전 스택을 모듈 방식으로 구성하여, 압전 스택이 전술한 액추에이터 유닛뿐만 아니라 압력 끼워맞춤으로 액추에이터 유닛에 결합되는 센서 유닛도 갖는 실시예를 개시하고 있다. 이 경우, 센서 유닛은 각각의 경우 2개의 전극층을 갖는 적어도 하나의 세라믹 재료 층을 갖는다. 그 결과, 주입기 바늘의 개폐로 인해 압전 스택으로 전달되는 힘의 변화를 검출할 수 있어서, 주입기 바늘의 개폐 시간을 검출할 수 있다.DE 10 2013 206 933 A1 discloses an embodiment in which the piezoelectric stack is modularized so that the piezoelectric stack has not only the actuator unit described above but also a sensor unit coupled to the actuator unit by pressure fitting. In this case, the sensor unit has at least one ceramic material layer with two electrode layers in each case. As a result, the change in the force transmitted to the piezoelectric stack due to the opening and closing of the injector needle can be detected, so that the opening and closing time of the injector needle can be detected.
설치된 상태에서, 압전 스택과 주입기 밸브 조립체는, 예를 들어, 액추에이터 유닛의 감극 또는 두 개의 요소 상의 마모 또는 마멸로 인해 그 두 개의 요소의 수명에 따라 변하는, 압전 스택과 주입기 밸브 조립체 사이의 갭을 갖는다.In the installed state, the piezoelectric stack and the injector valve assembly fill the gap between the piezoelectric stack and the injector valve assembly, which varies with the life of the two elements, for example, due to deterioration of the actuator unit or wear or wear on the two elements. Have
배출 및 소모에 대한 요구가 증가함에 따라, 연소 챔버로의 연료 주입에 대한 요구는, 주입 연료의 계량을 위한 더욱 높은 정확도를 요구하는 고압, 고온, 및 다수의 주입으로 인해 증가한다. 요구되는 정확도를 달성하기 위해서는, 동작 모드에서 주입기를 구동하는 것으로 충분하지 않고, 폐쇄 루프 제어가 반드시 필요하다. 특히, 이러한 폐쇄 루프 제어에서 주입기 밸브 조립체와 압전 스택 사이의 갭을 보상할 수 있는 것도 중요하며, 이는 갭 크기, 특히 수명에 따라 변하는 갭 크기를 알아야 한다.As the demand for emissions and consumption increases, the demand for fuel injection into the combustion chamber increases due to the high pressure, high temperature, and multiple injections that require higher accuracy for metering the injected fuel. To achieve the required accuracy, it is not enough to drive the injector in the operating mode, and closed loop control is necessary. In particular, it is also important to be able to compensate for the gap between the injector valve assembly and the piezoelectric stack in such closed loop control, which must know the gap size, in particular the gap size that varies with life.
따라서, 본 발명의 목적은 이러한 갭 크기를 검출하기 위한 검출 방법을 제시하는 것이다.Accordingly, it is an object of the present invention to present a detection method for detecting such gap size.
이 목적은 청구항 제1항의 특징부를 갖는 검출 방법으로 달성된다.This object is achieved with a detection method having the features of claim 1.
추가 목적은 갭 크기를 보상하는 데 사용될 수 있는 액추에이터 유닛을 기동시키기 위한 기동 방법을 제시하는 것이다.A further object is to present a maneuvering method for manipulating an actuator unit that can be used to compensate for the gap size.
압전 스택의 액추에이터 유닛을 기동시키기 위한 기동 방법이 동등 청구항의 대상이다.The starting method for starting the actuator unit of the piezoelectric stack is the subject of the equivalent claims.
본 발명의 유리한 개선점은 종속항들의 대상이다.Advantageous refinements of the invention are the subject of the dependent claims.
내연 기관의 주입기 밸브 조립체와 주입기 밸브 조립체를 활성화하기 위한 압전 스택 사이의 갭의 갭 크기를 검출하기 위한 검출 방법은, The detection method for detecting the gap size of the gap between the injector valve assembly of the internal combustion engine and the piezoelectric stack for activating the injector valve assembly,
압력 끼워맞춤(force fit)에 의해 서로 결합된 액추에이터 유닛과 센서 유닛을 갖는 압전 스택을 제공하는 단계로서, 센서 유닛이 액추에이터 유닛에 가해지는 힘 구배를 검출하도록 구성된, 압전 스택을 제공하는 단계; Providing a piezoelectric stack having an actuator unit and a sensor unit coupled to each other by a pressure fit, the sensor unit being configured to detect a force gradient applied to the actuator unit;
액추에이터 유닛에 의한 동작 동안 활성화되는 주입기 밸브 조립체를 제공하는 단계로서, 주입기 밸브 조립체와 압전 스택은 미지의 갭 크기를 갖는 갭에 걸쳐 서로 떨어진 거리로 배치된, 주입기 밸브 조립체를 제공하는 단계; Providing an injector valve assembly that is activated during operation by an actuator unit, the injector valve assembly and the piezoelectric stack being disposed at a distance from each other over a gap having an unknown gap size;
센서 유닛의 전압 신호를 검출하는 단계; Detecting a voltage signal of the sensor unit;
규정된 전압 펄스를 액추에이터 유닛에 인가하여, 갭을 감소시키는 동안 액추에이터 유닛이 액추에이터 유닛 길이방향 축을 따라 편향되게 하는 단계; Applying a defined voltage pulse to the actuator unit to cause the actuator unit to deflect along the actuator unit longitudinal axis while reducing the gap;
전압 펄스가 인가되기 시작하는 제1 시간으로부터 시작하여 센서 유닛의 검출된 전압 신호에서 전압 구배가 발생하는 제2 시간까지 전압 펄스가 액추에이터 유닛에 인가되는 기간을 검출하는 단계; 및 Detecting a period during which the voltage pulse is applied to the actuator unit starting from the first time at which the voltage pulse starts to be applied and up to a second time when a voltage gradient occurs in the detected voltage signal of the sensor unit; And
검출된 기간과 규정된 전압 펄스로부터 갭의 갭 크기를 확인하는 단계를 포함한다.Identifying the gap size of the gap from the detected period and the defined voltage pulse.
검출 방법은, 압전 스택과 주입기 밸브 조립체 간의 압력 끼워맞춤으로 인해 압전 스택에 힘 충격이 발생한다는 통찰력을 이용하는 것을 포함한다. 힘 충격은, 예를 들어, 전하를 생성하는 힘 구배와 일치하므로, 외부로부터 전압을 파악할 수 있다. 압력 끼워맞춤과 이에 따른 힘 구배는, 압전 스택과 주입기 밸브 조립체 사이의 갭이 극복되는 순간에 발생한다. 팽창을 위해 액추에이터 유닛에 인가되는 전압은 알려져 있으므로, 센서 유닛이 주입기 밸브 조립체와의 압력 끼워맞춤을 검출할 때까지 측정 기간에 걸쳐 갭의 갭 크기를 추론할 수 있다.The detection method includes utilizing the insight that a force shock occurs in the piezoelectric stack due to the pressure fit between the piezoelectric stack and the injector valve assembly. Since the force shock coincides with, for example, the force gradient generating electric charges, the voltage can be grasped from the outside. The pressure fit and hence the force gradient occurs at the moment the gap between the piezoelectric stack and the injector valve assembly is overcome. Since the voltage applied to the actuator unit for expansion is known, the gap size of the gap can be inferred over the measurement period until the sensor unit detects a pressure fit with the injector valve assembly.
이를 위해, 전압 펄스가 인가되는 기간에 기초하여 미리 규정된 전압 펄스에 대한 갭의 갭 크기를 설정하는, 미리 확인된 특성 곡선들의 군이 유리하게 저장된다.To this end, a group of previously identified characteristic curves is advantageously stored, which sets the gap size of the gap for a predefined voltage pulse based on the period for which the voltage pulse is applied.
예를 들어 폐쇄 루프 제어에 의해 이후의 갭의 갭 크기를 보상할 수 있기 위해서는, 시스템으로부터 적용가능한 피제어 변수를 계산하도록 시스템으로부터 규정된 측정 변수를 확인할 필요가 있다. 이 경우, 액추에이터 유닛과 센서 유닛을 포함하는 압전 스택의 모듈형 설계가 갭 크기를 확인하는 데 유리하게 사용된다. 따라서, 기존의 센서 유닛이 이미 사용되고 있으므로, 갭 크기를 확인하기 위한 추가 센서를 제공할 필요가 없다. 이 경우, 센서 유닛은, 압전 스택이 주입기 밸브 조립체와의 압력 끼워맞춤을 달성하는 제2 시간에서의 힘 상승을 검출한다.In order to be able to compensate for the gap size of a subsequent gap by, for example, closed loop control, it is necessary to identify the measurement variable defined from the system to calculate the controlled variable applicable from the system. In this case, the modular design of the piezoelectric stack comprising the actuator unit and the sensor unit is advantageously used to confirm the gap size. Thus, since existing sensor units are already in use, there is no need to provide additional sensors for checking the gap size. In this case, the sensor unit detects a force rise at a second time the piezoelectric stack achieves a pressure fit with the injector valve assembly.
바람직하게, 압전 스택과 주입기 밸브 조립체 사이의 갭의 갭 크기는 주입기 밸브 조립체의 모든 활성화 사이클마다 검출된다. 따라서, 예를 들어, 수명에 따라 변하는 갭 크기에 반영되는, 액추에이터 유닛의 감극이나 마모 등의 요소들에 대한 에이징(aeging)의 영향 또는 요소들에 대한 마멸의 영향에 관한 추가 데이터를 캡처할 수 있다.Preferably, the gap size of the gap between the piezoelectric stack and the injector valve assembly is detected for every activation cycle of the injector valve assembly. Thus, for example, it is possible to capture additional data regarding the effects of aging on the elements or the effects of abrasion on the elements, such as decay or wear of the actuator unit, which is reflected in the gap size, which changes over time, for example. have.
전술한 개선점에 있어서, 양의 전압 구배가 제2 시간에 센서 유닛의 전압 신호에서 검출된다. 이에 따라, 전압 구배를 나타내는 센서 유닛의 신호가 양이면, 제2 시간이 존재함을 즉시 식별할 수 있다.In the above improvement, a positive voltage gradient is detected in the voltage signal of the sensor unit at the second time. Accordingly, if the signal of the sensor unit indicating the voltage gradient is positive, it can be immediately identified that the second time exists.
바람직하게, 주입기 밸브 조립체의 주입기 바늘이 바늘 시트로부터 떨어져 상승되는 제3 시간에 센서 유닛의 전압 신호에서 제2 전압 구배가 검출된다. 그 결과, 주입기가 개방되어 검출될 연료를 주입하는 정확한 시간을 유리하게 검출할 수 있다.Preferably, a second voltage gradient is detected in the voltage signal of the sensor unit at a third time that the injector needle of the injector valve assembly rises away from the needle seat. As a result, the injector can be opened to advantageously detect the exact time of injecting the fuel to be detected.
구체적으로, 이 경우 센서 유닛의 전압 신호에서 음의 전압 구배가 검출된다. 이에 따라, 압전 스택의 힘 구배가 압전 스택과 주입기 밸브 조립체 간에 발생된 압력 끼워맞춤에 의해 유발되었는지 또는 바늘 시트로부터 상승된 주입기 바늘에 의한 것인지를 검출하는 데 산술 부호가 사용될 수 있다.Specifically, in this case a negative voltage gradient is detected in the voltage signal of the sensor unit. Accordingly, arithmetic symbols can be used to detect whether the force gradient of the piezoelectric stack is caused by a pressure fit generated between the piezoelectric stack and the injector valve assembly or by the injector needle raised from the needle seat.
특히, 액추에이터 유닛으로부터 주입기 밸브 조립체로의 길이방향 팽창의 직접적 전달을 이용하는 주입기 유닛의 경우에, 주입기 바늘이 압력 끼워맞춤에 의해 바늘 시트와 접촉하는 제4 시간에 센서 유닛의 전압 신호에서 제3 전압 구배가 검출되고, 제4 시간과 제2 시간은 제3 시간을 둘러싼다. 이 경우, 제4 시간에 음의 전압 구배가 유리하게 검출된다. 주입기의 폐쇄 및 이에 따른 연료 주입의 종료도, 전압 구배를 사용하여 센서 유닛에 의해 검출될 수 있는 압전 스택의 힘 구배를 야기한다. 따라서, 사용될 센서 유닛이 주입기 밸브 조립체의 압력 끼워맞춤이 존재할 때, 주입기 바늘이 개방될 때, 및 주입기 바늘이 다시 폐쇄될 때를 정확하게 검출하는 것이 이제 가능하다. 따라서, 각각의 연소 챔버에 주입되는 연료를 정확하게 계량할 수 있다. 또한, 측정된 데이터로부터, 에이징의 영향을 보상할 수 있는 폐쇄 루프 제어를 제공하여, 연료가 각 연소 챔버로 정확하게 계속 주입될 수 있다. In particular, in the case of an injector unit using direct transfer of longitudinal expansion from the actuator unit to the injector valve assembly, the third voltage in the voltage signal of the sensor unit at the fourth time the injector needle is in contact with the needle seat by a pressure fit. A gradient is detected and the fourth time and the second time surround the third time. In this case, a negative voltage gradient is advantageously detected at the fourth time. Closure of the injector and thus termination of fuel injection also results in a force gradient of the piezoelectric stack that can be detected by the sensor unit using the voltage gradient. Thus, it is now possible to accurately detect when the sensor unit to be used has a pressure fit of the injector valve assembly, when the injector needle is opened, and when the injector needle is closed again. Thus, the fuel injected into each combustion chamber can be accurately metered. In addition, from the measured data, a closed loop control can be provided that can compensate for the effects of aging so that fuel can be continuously and accurately injected into each combustion chamber.
내연 기관의 주입기 밸브 조립체를 활성화하기 위한 압전 스택의 액추에이터 유닛을 기동시키기 위한 기동 방법은, 액추에이터 유닛이, 주입기 밸브 조립체의 주입기 바늘을 바늘 시트로부터 떨어져 상승시키도록 액추에이터 유닛에 인가되는 미리 정해진 개방 전압 펄스를 갖는 것을 포함한다. 개방 전압 펄스는, The starting method for starting the actuator unit of the piezoelectric stack for activating the injector valve assembly of the internal combustion engine includes a predetermined open voltage applied to the actuator unit such that the actuator unit raises the injector needle of the injector valve assembly away from the needle seat. It includes having a pulse. Open voltage pulse,
전술한 검출 방법을 수행하여 압전 스택과 주입기 밸브 조립체 사이의 갭의 갭 크기를 검출하는 단계; 및 Performing the above-described detection method to detect a gap size of a gap between the piezoelectric stack and the injector valve assembly; And
예비 전압 펄스를 액추에이터 유닛에 인가하여 액추에이터 유닛과 주입기 밸브 조립체 사이의 갭을 폐쇄하는 단계 후에 액추에이터 유닛에 인가된다.A preliminary voltage pulse is applied to the actuator unit after the step of closing the gap between the actuator unit and the injector valve assembly.
이제 갭 크기가 알려짐에 따라, 액추에이터 유닛에 인가되는 예비 전압 펄스에 의해 액추에이터 유닛을 재조정함으로써 갭을 보상할 수 있어서, 액추에이터 유닛이 갭을 편향 및 극복하게 된다.As the gap size is now known, it is possible to compensate for the gap by readjusting the actuator unit by a preliminary voltage pulse applied to the actuator unit, so that the actuator unit deflects and overcomes the gap.
이를 위해, 갭을 폐쇄하는 데 필요한 예비 전압 펄스의 크기가 판독될 수 있는 특성 곡선들의 추가 군이 저장되는 것이 유리하다.To this end, it is advantageous to store an additional group of characteristic curves in which the magnitude of the preliminary voltage pulse required to close the gap can be read.
따라서, 액추에이터 유닛은 예비 전압 펄스를 사용하는 검출 방법의 매우 정확한 측정에 기초하여 동작될 수 있어서, 주입이 시작될 예정인 각 시간에 압전 스택과 주입기 밸브 조립체 사이의 갭이 없는 재현가능 상태에 도달한다. 따라서, 주입 기동은, 압전 스택의 절대 길이, 마모의 영향 등과는 완전히 독립적일 수도 있다. 그 결과, 압전 스택의 절대 길이의 변화 및 특히 바늘 시트에 대한 마모의 영향과 같은 음의 간섭 변수가 제거될 수 있고, 주입기 바늘로부터의 재현가능한 개폐 응답이 취득될 수 있다.Thus, the actuator unit can be operated based on a very accurate measurement of the detection method using preliminary voltage pulses, reaching a reproducible state without a gap between the piezoelectric stack and the injector valve assembly at each time the injection is to begin. Thus, injection maneuvers may be completely independent of the absolute length of the piezoelectric stack, the effects of wear, and the like. As a result, negative interference variables such as changes in the absolute length of the piezoelectric stack and in particular the effect of wear on the needle sheet can be eliminated, and a reproducible opening and closing response from the injector needle can be obtained.
동시에, 요구되는 예비 전압 펄스는, 예비 전압 펄스를 인가함으로써 갭이 더 이상 보상될 수 없는 때를 검출할 수 있음을 의미하는데, 이는 서비스가 필요함을 의미한다. 이 경우, 신호는 외부에 마모 표시기로서 출력될 수 있다.At the same time, the required reserve voltage pulse means that by applying the reserve voltage pulse it is possible to detect when the gap can no longer be compensated, which means that service is required. In this case, the signal can be output to the outside as a wear indicator.
바람직하게, 예비 전압 펄스는 검출 방법을 사용하여 확인된 갭 크기로부터 결정되며, 예비 전압 펄스는 특히 주입기 밸브 조립체의 각 활성화 사이클마다 새롭게 결정된다. 따라서, 수명에 걸쳐 변화하는 갭 크기가 해당 장치의 수명 동안 연속적으로 보상되도록 하는 것도 가능하다.Preferably, the preliminary voltage pulse is determined from the gap size identified using the detection method, which in particular is newly determined for each activation cycle of the injector valve assembly. Thus, it is also possible to ensure that the gap size that changes over the lifetime is continuously compensated for the lifetime of the device.
바람직하게, 검출 방법은 주입기 밸브 조립체의 제1동작 사이클에서 수행되며, 액추에이터 유닛으로의 예비 전압 펄스의 인가는, 제1동작 사이클 후에 발생하는 주입기 밸브 조립체의 제2동작 사이클 동안 수행된다. 따라서, 검출 방법은, 무엇보다도 갭 크기가 현재 얼마나 큰지를 검출하는 데 유리하게 사용되어, 요구되는 예비 전압 펄스가 확인될 수 있다. 다음 활성화 사이클까지는, 이 예비 전압 펄스가 갭을 보상하는 데 사용되지 않는다.Preferably, the detection method is performed in a first operating cycle of the injector valve assembly and the application of the preliminary voltage pulse to the actuator unit is performed during a second operating cycle of the injector valve assembly occurring after the first operating cycle. Thus, the detection method is advantageously used, among other things, to detect how large the gap size is at present, so that the required preliminary voltage pulse can be identified. Until the next activation cycle, this preliminary voltage pulse is not used to compensate the gap.
이 경우, 예비 전압 펄스가 액추에이터 유닛에 상당히 일찍 제공되면, 이를 위해 제공되는 바와 같은 시간 지연 없이 주입기 바늘을 개방하기 위한 전압 펄스가 액추에이터 유닛에 출력될 수 있는 것이 유리하다. 예를 들어, 예비 전압 펄스는, 또한, 훨씬 늦게까지 실제 후속 주입이 발생하지 않을 예정이더라도 검출 방법이 수행된 직후에 빨리 제공될 수 있다.In this case, if a preliminary voltage pulse is provided to the actuator unit considerably earlier, it is advantageous that a voltage pulse for opening the injector needle can be output to the actuator unit without a time delay as provided for this. For example, the preliminary voltage pulse can also be provided quickly immediately after the detection method is performed, even though the actual subsequent injection will not occur until much later.
제1활성화 사이클과 제2활성화 사이클이 시간상 서로 직접적으로 연속되는 것이 유리하다.It is advantageous for the first activation cycle and the second activation cycle to be directly continuous with one another in time.
대체로, 전체 주입기는, 액추에이터, 밸브 시트를 갖고 밸브 피스톤을 갖는 밸브 조립체, 및 노즐 시트와 바늘을 갖는 노즐을 포함한다.In general, the entire injector includes an actuator, a valve assembly having a valve seat and a valve piston, and a nozzle having a nozzle seat and a needle.
내연 기관의 연소 챔버 내로 연료를 주입하기 위한 주입기 유닛은 주입기 바늘을 갖는 주입기 밸브 조립체를 구비하며, 주입기 바늘과 바늘 시트는 주입기 밸브를 형성한다. 또한, 주입기 유닛은, 압력 끼워맞춤 방식으로 서로 결합되는 액추에이터 유닛과 센서 유닛을 갖는 압전 스택을 구비한다. 이 경우, 센서 유닛은 액추에이터 유닛에 작용하는 힘 구배를 검출하도록 구성되고, 액추에이터 유닛은 주입기 밸브 조립체를 활성화하도록 구성된다. 압전 스택과 주입기 밸브 조립체는, 이들 사이에 형성된 미지의 갭 크기를 갖는 갭을 갖는다. 또한, 센서 유닛의 전압 신호를 검출하고 액추에이터 유닛에 전압 펄스를 인가하도록 구성된 제어 유닛이 제공된다. 이 경우, 제어 유닛은 전술한 검출 방법을 수행하고 전술한 기동 방법을 수행하도록 구성된다.The injector unit for injecting fuel into the combustion chamber of the internal combustion engine has an injector valve assembly having an injector needle, the injector needle and the needle seat forming the injector valve. The injector unit also has a piezoelectric stack having an actuator unit and a sensor unit that are coupled to each other in a pressure fit manner. In this case, the sensor unit is configured to detect a force gradient acting on the actuator unit, and the actuator unit is configured to activate the injector valve assembly. The piezoelectric stack and injector valve assembly have a gap with an unknown gap size formed therebetween. Also provided is a control unit configured to detect a voltage signal of the sensor unit and apply a voltage pulse to the actuator unit. In this case, the control unit is configured to perform the above-described detection method and to carry out the above-mentioned starting method.
이를 위해, 제어 유닛은, 예를 들어, 특성 곡선들의 2개의 인용된 군, 및 센서 유닛의 전압 신호의 전압 구배를 검출하기 위한 수단을 갖는다. 또한, 제어 유닛은, 갭의 갭 크기 및 다양한 매개변수부터 갭을 폐쇄하기 위한 예비 전압 펄스의 필요한 크기를 확인하는 데 사용될 수 있는 요소를 유리하게 갖는다. 또한, 제어 유닛은 액추에이터 유닛에 전압 펄스를 출력하기 위한 출력 장치를 가져서, 액추에이터 유닛이 액추에이터 유닛 길이방향 축을 따라 자신의 길이를 변경할 수 있도록 하는 것이 유리하다.For this purpose, the control unit has, for example, two cited groups of characteristic curves, and means for detecting the voltage gradient of the voltage signal of the sensor unit. The control unit also advantageously has an element that can be used to ascertain the gap size of the gap and the required magnitude of the preliminary voltage pulse to close the gap from various parameters. It is also advantageous for the control unit to have an output device for outputting a voltage pulse to the actuator unit, so that the actuator unit can change its length along the actuator unit longitudinal axis.
본 발명의 유리한 개선점은 첨부 도면을 기초로 더욱 상세히 설명하며, 도면에서:
도 1은 주입기 밸브 조립체 및 압전 스택을 갖는 주입기 유닛의 제1실시예의 개략도를 도시하며, 주입기 유닛은 직접 동작되는 기능적 원리에 따라 동작함;
도 2는 주입기 밸브 조립체 및 압전 스택을 갖는 주입기 유닛의 제2실시예의 개략도를 도시하며, 주입기 유닛은 서보 동작의 기능적 원리에 따라 동작함;
도 3은 도 1과 도 2의 압전 스택을 통한 개략적 종단면도를 더욱 상세히 도시한 도면;
도 4는 도 1과 도 2의 주입기 밸브 조립체와 압전 스택 사이의 갭의 갭 크기를 검출하기 위한 검출 방법을 나타내는 흐름도;
도 5는 도 4에 도시된 바와 같이 검출된 갭을 극복하도록 도 1 내지 도 3의 압전 스택의 액추에이터 유닛을 기동시키기 위한 방법을 나타내는 흐름도;
도 6은 도 4에 도시된 검출 방법 및 도 5에 도시된 기동 방법을 실행하도록 구성된 제어 유닛의 개략도.Advantageous refinements of the invention are described in more detail on the basis of the accompanying drawings in which:
1 shows a schematic diagram of a first embodiment of an injector unit having an injector valve assembly and a piezoelectric stack, the injector unit operating according to a functional principle that is operated directly;
2 shows a schematic diagram of a second embodiment of an injector unit having an injector valve assembly and a piezoelectric stack, the injector unit operating in accordance with the functional principles of servo operation;
3 shows a schematic longitudinal cross-sectional view through the piezoelectric stack of FIGS. 1 and 2 in more detail;
4 is a flow diagram illustrating a detection method for detecting a gap size of a gap between the injector valve assembly and piezoelectric stack of FIGS. 1 and 2;
5 is a flow chart illustrating a method for starting the actuator unit of the piezoelectric stack of FIGS. 1-3 to overcome the detected gap as shown in FIG.
6 is a schematic diagram of a control unit configured to execute the detection method shown in FIG. 4 and the start up method shown in FIG.
도 1과 도 2는 각각 내연 기관의 연소 챔버 내로 연료를 주입하는 데 사용되는 주입기 유닛(10)의 개략도이다. 주입기 유닛(10)은, 주입기 밸브 조립체(12), 및 주입기 밸브 조립체(12)를 활성화하는 데 사용될 수 있는 압전 스택(14)을 갖는다. 주입기 밸브 조립체(12)는, 주입기 밸브(20)가 형성되게끔 바늘 시트(18)와 상호 작용하도록 구성된 주입기 바늘(16)을 갖는다. 주입기 바늘(16)이 바늘 시트(18)로부터 떨어져 상승될 때, 주입기 밸브(20)가 개방되고, 주입기 유닛(10)에 연결된 각각의 연소 챔버 내로 연료가 주입될 수 있다. 그러나, 주입기 바늘(16)이 압력 끼워맞춤에 의해 바늘 시트(18)와 다시 접촉하는 경우, 주입기 밸브(20)는 폐쇄되고 연료 주입이 종료된다.1 and 2 are schematic diagrams of the
압전 스택(14)은, 이하에서 도 3을 참조하여 더욱 상세하게 설명되는 바와 같이, 액추에이터 유닛(22)과 센서 유닛(24)을 갖는다. 이들 유닛은 액추에이터 유닛 길이방향 축(26)을 따라 압전 스택(14)에서 서로 위아래로 배치되며, 센서 유닛(24)은 액추에이터 유닛(22)(도 3 참조)의 위에 또는 액추에이터 유닛(22)의 아래의 다른 곳에 배치될 수 있다.The
압전 스택(14)은, 첫 번째로 센서 유닛(24)으로부터의 전압 신호를 검출할 수 있지만 두 번째로 액추에이터 유닛(22)에 전압 펄스를 또한 출력할 수 있는 제어 유닛(28)과 연결되어 있어서, 액추에이터 유닛이 액추에이터 유닛 길이방향 축(26)을 따라 팽창된다.The
액추에이터 유닛 길이방향 축(26)을 따른 이러한 팽창에 따라, 예를 들어, 압전 스택(14)이 자신에 장착된 핀(30)을 개재하여 주입기 밸브 조립체(12)를 향해 이동하게 된다. 이 공정에서, 주입기 밸브 조립체(12)의 또는 압전 스택(14)의 설치 상태에 항상 존재하는 갭(32)이 극복되고 개별 요소의 수명에 걸쳐 그 갭의 갭 크기(34)도 변경된다. 일단 갭(32)이 극복되고, 액추에이터 유닛(22)이 액추에이터 유닛 길이방향 축(26)을 따라 더 편향되는 경우, 주입기 바늘(16)은, 조작 유닛(36)에 의해 압전 스택(14)으로부터 조작 유닛(36)에 작용하는 힘에 의해 바늘 시트(18)로부터 상승된다. 액추에이터 유닛(22)으로의 전압 인가가 종료되면, 액추에이터 유닛은 액추에이터 유닛 길이방향 축(26)을 따라 다시 수축하여, 주입기 밸브 조립체(12)와 압전 스택(14) 간의 접촉이 종료되고, 주입기 바늘(16)이 바늘 시트(18)를 다시 복귀시킬 수 있다.This expansion along the actuator unit
도 1은, 압전 스택(14)으로부터 힘이 가해질 때 조작 유닛(36)이 레버(38)에 의해 주입기 바늘(18)로부터 주입기 바늘(16)을 상승시키는, 직접 조작되는 기능 시스템을 도시한다.1 shows a directly operated functional system in which the
도 2는 주입기 유닛(10)이 서보 동작에 의해 기능하는 대체 개선예를 도시하며, 조작 유닛(36)은, 제어 챔버(40)에 존재하는 유체 압력에 의해 주입기 바늘(16)에 폐쇄력을 가하고 이러한 식으로 주입기 바늘을 바늘 시트(18)에 유지하는 유체 충전 제어 챔버(40)를 갖는다. 압전 스택(14)이 핀(30)을 개재하여 조작 유닛(36)의 밸브 요소(42)와 접촉할 때, 제어 챔버(40) 내의 유체 압력이 감소되어, 주입기 바늘(16)이 바늘 시트(18)로부터 상승될 수 있다.2 shows an alternative refinement in which the
도 3은, 도 1과 도 2의 압전 스택(14)을 통한 개략적인 길이방향 단면도를 더욱 상세히 도시한다.FIG. 3 shows a schematic longitudinal cross section through the
압전 스택(14)은 액추에이터 유닛(22)과 센서 유닛(24)을 갖고, 이들 유닛은 도 3에 도시된 예시적인 실시예에서 액추에이터 유닛 길이방향 축(26)을 따라 서로 위아래로 배치되며, 특히, 센서 유닛(24)이 주입기 밸브 조립체(12)로부터 떨어져 있는 액추에이터 유닛(22)의 측면 상에 배치된다. 그러나, 액추에이터 유닛(22)과 센서 유닛(24)의 역 배치도 가능하다.The
액추에이터 유닛(22)은, 전계 인가에 반응하고 액추에이터 유닛 길이방향 축(26)을 따라 서로 교대로 적층되는 방식으로 배치된, 복수의 전극층과 복수의 재료 층을 포함한다. 전극층과 재료 층은 명확성을 이유로 도 3에 도시되어 있지 않다. 전극층과의 전기적 접촉은 전기 컨덕터(46)를 통해 전극층에 전기적으로 연결된 외부 전극(44)을 통해 이루어진다. 그러나, 외부 전극(44)과의 접촉은 다른 방식으로도 이루어질 수 있다. 외부 전극(44)은 제어 유닛(28)에 연결되며, 제어 유닛은, 외부 전극(44)을 사용하여 액추에이터 유닛(22)에 전압 펄스를 전달할 수 있어서, 액추에이터 유닛이 액추에이터 유닛 길이방향 축(26)을 따라 팽창할 수 있다. 액추에이터 유닛(22)은 압력 끼워맞춤에 의해 센서 유닛(24)에 연결된다. 센서 유닛(24)은, 또한, 예를 들어 액추에이터 유닛(22)의 재료 층을 형성하는 재료와 동일한 재료로 형성된 센서 본체(48)를 갖는 것이 유리하다. 센서 본체(48)는, 특히 액추에이터 유닛 길이방향 축(26)을 따라 배치된 2개의 대향 측면 영역(52) 상에 배치된 전극층(50)들을 갖는다. 전극층(50)은 센서 유닛(24)의 전압 신호를 제어 유닛(28)에 포워딩하는 전압 측정 장치(54)에 연결된다.The
제어 유닛(28)이 전압 측정 장치(54)를 통해 전달되는 센서 유닛(24)의 전압 신호를 검출할 수 있으므로, 압전 스택(14) 내에서 발생하는 모든 힘 구배가 제어 유닛(28)에 의해 검출될 수 있다.Since the
이는, 또한 사용될 제어 유닛(28)이 주입기 밸브 조립체(12)와 압전 스택(14) 사이의 갭(32)의 갭 크기(34)를 신뢰성 있게 검출하는 데 사용될 수 있는 검출 방법을 수행할 수 있게 한다.This also allows the
이러한 갭 크기(34)의 검출을 위한 흐름도가 도 4의 이 끝 부분에 도시되어 있다.A flow chart for the detection of this
먼저, 흐름도는, 액추에이터 유닛(22)이 제어 유닛(24)으로부터 액추에이터 유닛에 인가된 전압 펄스를 갖는, 제1 시간(t1)이 검출되는 것을 포함한다. 이어서, 센서 유닛(24)으로부터 제어 유닛(28)에 보고되는 전압 신호에서 제2 시간(t2)에 전압 구배(dU)가 발생하는 때를 검출한다. 이어서, 두 시간(t1, t2)으로부터, 전압 구배(dU)가 발생하기 전에 경과된 기간(Δt)을 검출할 수 있다. 이어서, 기간(Δt)에 기초하여 갭 크기(34)를 설정하는 특성 곡선들의 제1군(K1)을 사용함으로써, 현 시점에 존재하는 갭 크기(34)가 확인될 수 있다. 동시에, 센서 유닛(24)의 전압 신호는 제어 유닛(28)에 의해 추가로 검출되어, 다른 전압 구배(dU)가 발생하는 제3 시간(t3), 즉, 주입기 바늘(16)이 바늘 시트(18)로부터 떨어져 상승될 때가 확인될 수 있다. 제2 시간(t2)과 제3 시간(t3)을 구별할 수 있도록, 전압 구배의 산술 부호가 사용되며, 이는 시간(t2)에서 양이고 시간(t3)에서 음이다. 시간이 경과함에 따라, 특히 직접 구동되는 주입기 유닛의 경우에, 양의 산술 부호를 갖는 추가 전압 구배(dU)가 제4 시간(t4)에서 또한 검출될 수 있으며, 이것은 주입기 바늘(16)의 폐쇄에 기인한다.First, the flowchart includes the first time t 1 being detected, in which the
도 5는 제어 유닛(28)을 통해 액추에이터 유닛(22)을 기동하는 데 사용될 수 있는 기동 방법을 개략적으로 도시한 흐름도이다. 흐름도는, 도 4를 참조하여 기술된 바와 같이, 먼저 주입기 밸브 조립체(12)와 압전 스택(14) 사이의 갭(32)의 갭 크기(34)를 확인하는 것을 포함한다. 확인된 갭 크기(34)에 기초하여 갭(32)을 폐쇄하는 데 필요한 예비 전압 펄스의 크기를 설정하는 특성 곡선들의 제2군(K2)으로부터, 갭(32)을 폐쇄하는 데 필요한 예비 전압 펄스의 크기가 확인된다.FIG. 5 is a flow diagram schematically showing a starting method that may be used to start the
이어서, 후속 단계에서는, 액추에이터 유닛(22)에 이 예비 전압 펄스가 인가된다. 이어서, 액추에이터 유닛(22)은, 바늘 시트(18)로부터 떨어져 주입기 바늘(16)을 상승시키도록 자신에 인가되는 개방 펄스를 갖는다.Subsequently, in a subsequent step, this preliminary voltage pulse is applied to the
제어 유닛(28)은, 도 4에 도시된 확인 방법 및 도 5에 도시된 기동 방법 모두를 수행하도록 구성된다. 이를 위해, 제어 유닛(28)은 도 6에 개략적으로 도시된 바와 같이 특성 곡선들의 군(K1 및 K2)을 갖는다. 또한, 센서 유닛(24)으로부터의 전압 신호의 전압 구배(dU)를 검출하는 검출 장치(56)가 제공된다. 또한, 제어 유닛(28)은, 타이밍 장치(58), 및 주입기 바늘(16)을 개방하기 위해 액추에이터 유닛(22)에 개방 펄스를 출력하는 개방 펄스 출력 장치(62)를 포함하는 출력 장치(60)를 포함한다. 개방 펄스 출력 장치(62)는 개방 펄스를 액추에이터 유닛(22)에 출력하였을 때의 신호를 타이밍 장치(58)에 제공한다. 검출 장치(56)는, 전압 구배(dU)가 센서 유닛(24)에 의해 확인되었을 때의 신호를 타이밍 장치(58)에 제공한다. 이것으로부터, 타이밍 장치(58)가 기간(Δt)을 결정할 수 있다.The
또한, 제어 유닛(28)은 갭 크기(34)를 확인할 수 있도록 제공된 확인 유닛(64)을 갖는다. 이를 위해, 상기 확인 유닛에는, 검출된 기간(Δt), 특성 곡선의 군(K1), 및 타이밍 장치(58)로부터의 개방 펄스의 크기가 공급된다. 이들 데이터로부터, 특성 곡선들의 군(K1)이 기간(Δt) 및 개방 펄스의 크기에 기초하여 갭 크기(34)를 설정하므로, 갭 크기(34)를 확인할 수 있다.In addition, the
또한, 제어 유닛(28)은, 특히 확인된 갭 크기(34) 및 확인된 갭 크기(34)에 기초하여 갭(32)을 폐쇄하는 데 필요한 예비 전압 펄스를 설정하는 특성 곡선들의 제2군(K2)에 기초하여 예비 전압 펄스의 크기를 결정하도록 제공된 결정 유닛(66)을 갖는다. 출력 장치(60)는, 개방 펄스 출력 장치(62)뿐만 아니라 결정 유닛(66)으로부터 결정된 예비 전압 펄스가 공급되는 예비 전압 펄스 출력 장치(68)도 포함한다. 이어서, 예비 전압 펄스 출력 장치(68)는 결정된 예비 전압 펄스에 대응하는 신호를 액추에이터 유닛(22)에 출력하여, 갭(32)이 사라지도록 액추에이터 유닛(22)이 액추에이터 유닛 길이방향 축(26)을 따라 팽창할 수 있다.In addition, the
Claims (10)
압력 끼워맞춤(force fit)에 의해 서로 결합된 액추에이터 유닛(22)과 센서 유닛(24)을 갖는 압전 스택(14)을 제공하는 단계로서, 상기 센서 유닛(24)이 상기 액추에이터 유닛(22)에 가해지는 힘 구배를 검출하도록 구성된, 상기 압전 스택을 제공하는 단계;
상기 액추에이터 유닛(22)에 의한 동작 동안 활성화되는 주입기 밸브 조립체(12)를 제공하는 단계로서, 상기 주입기 밸브 조립체(12)와 상기 압전 스택(14)은 미지의 갭 크기(34)를 갖는 갭(32)에 걸쳐 서로 떨어진 거리로 배치된, 상기 주입기 밸브 조립체를 제공하는 단계;
상기 센서 유닛(24)의 전압 신호를 검출하는 단계;
규정된 전압 펄스를 상기 액추에이터 유닛(22)에 인가하여, 상기 갭(32)을 감소시키는 동안 상기 액추에이터 유닛(22)이 액추에이터 유닛 길이방향 축(26)을 따라 편향되게 하는 단계;
상기 전압 펄스가 인가되기 시작하는 제1 시간(t1)으로부터 시작하여 상기 센서 유닛(24)의 검출된 상기 전압 신호에서 전압 구배(dU)가 발생하는 제2 시간(t2)까지 상기 전압 펄스가 상기 액추에이터 유닛에 인가되는 기간(Δt)을 검출하는 단계; 및
검출된 상기 기간(Δt)과 상기 규정된 전압 펄스로부터 상기 갭(32)의 갭 크기(34)를 확인하는 단계를 포함하고,
제3 시간(t3)에 상기 센서 유닛(24)의 전압 신호에서 제2 전압 구배(dU)가 검출되고, 이때, 상기 주입기 밸브 조립체(12)의 주입기 바늘(16)이 바늘 시트(18)로부터 떨어져 상승되고, 특히 상기 센서 유닛(24)의 전압 신호에서 음의 전압 구배(dU)가 검출되고,
제4 시간(t4)에 상기 센서 유닛(24)의 전압 신호에서 제3 전압 구배(dU)가 검출되고, 이때, 상기 주입기 바늘(16)이 압력 끼워맞춤에 의해 상기 바늘 시트(18)와 접촉하고, 상기 제4 시간(t4)과 상기 제2 시간(t2)은 상기 제3 시간(t3)을 둘러싸며, 특히 상기 제4 시간(t4)에 상기 센서 유닛(24)의 전압 신호에서 양의 전압 구배(dU)가 검출되는 것을 특징으로 하는, 검출 방법.A detection method for detecting a gap size of a gap between an injector valve assembly 12 of an internal combustion engine and a piezoelectric stack 14 for activating the injector valve assembly 12,
Providing a piezoelectric stack 14 having an actuator unit 22 and a sensor unit 24 coupled to each other by a pressure fit, wherein the sensor unit 24 is connected to the actuator unit 22. Providing the piezoelectric stack, configured to detect an applied force gradient;
Providing an injector valve assembly 12 that is activated during operation by the actuator unit 22, wherein the injector valve assembly 12 and the piezoelectric stack 14 have a gap having an unknown gap size 34. Providing the injector valve assembly disposed at a distance from each other over 32);
Detecting a voltage signal of the sensor unit (24);
Applying a defined voltage pulse to the actuator unit (22) to cause the actuator unit (22) to deflect along the actuator unit longitudinal axis (26) while reducing the gap (32);
To the second time (t 2) that is a first time (t 1) beginning with the detected voltage gradient (dU) in the voltage signal of the sensor unit 24 from the beginning to be applied to the voltage pulse generating the voltage pulse Detecting a period Δt that is applied to the actuator unit; And
Identifying the gap size 34 of the gap 32 from the detected period Δt and the defined voltage pulse,
At a third time t 3 , a second voltage gradient dU is detected in the voltage signal of the sensor unit 24, in which the injector needle 16 of the injector valve assembly 12 causes the needle seat 18. Away from, in particular a negative voltage gradient dU is detected in the voltage signal of the sensor unit 24,
At a fourth time t 4 , a third voltage gradient dU is detected from the voltage signal of the sensor unit 24, and at this time, the injector needle 16 is pressed against the needle sheet 18 by pressure fitting. The fourth time t 4 and the second time t 2 surround the third time t 3 , in particular at the fourth time t 4 of the sensor unit 24. A detection method, characterized in that a positive voltage gradient dU is detected in the voltage signal.
상기 액추에이터 유닛(22)은, 상기 주입기 밸브 조립체(12)의 주입기 바늘(16)을 바늘 시트(18)로부터 떨어져 상승시키도록 상기 액추에이터 유닛에 인가되는 미리 정해진 개방 전압 펄스를 갖고,
상기 개방 전압 펄스는,
제1항 또는 제2항에 기재된 검출 방법을 수행하여 상기 압전 스택(14)과 상기 주입기 밸브 조립체(12) 사이의 갭(32)의 갭 크기(34)를 검출하는 단계; 및
예비 전압 펄스를 상기 액추에이터 유닛(22)에 인가하여 상기 액추에이터 유닛(22)과 상기 주입기 밸브 조립체(12) 사이의 갭(32)을 폐쇄하는 단계
후에 상기 액추에이터 유닛(22)에 인가되는, 기동 방법.As a starting method for starting the actuator unit 22 of the piezoelectric stack 14 for activating the injector valve assembly 12 of an internal combustion engine,
The actuator unit 22 has a predetermined open voltage pulse applied to the actuator unit to raise the injector needle 16 of the injector valve assembly 12 away from the needle seat 18,
The open voltage pulse,
Detecting the gap size (34) of the gap (32) between the piezoelectric stack (14) and the injector valve assembly (12) by performing the detection method as claimed in claim 1 or 2; And
Applying a preliminary voltage pulse to the actuator unit 22 to close the gap 32 between the actuator unit 22 and the injector valve assembly 12.
The actuation method is later applied to the actuator unit (22).
주입기 바늘(16)을 갖는 주입기 밸브 조립체(12)로서, 상기 주입기 바늘(16)과 바늘 시트(18)가 주입기 밸브(20)를 형성하는, 주입기 밸브 조립체;
압력 끼워맞춤에 의해 서로 결합된 액추에이터 유닛(22)과 센서 유닛(24)을 갖는 압전 스택(14)으로서, 상기 센서 유닛(24)은 상기 액추에이터 유닛(22)에 작용하는 힘 구배를 검출하도록 구성되고, 상기 액추에이터 유닛(22)은 상기 주입기 밸브 조립체(12)를 활성화하도록 구성되고, 상기 압전 스택(14)과 상기 주입기 밸브 조립체(12)가 이들 사이에 형성된 미지의 갭 크기(34)의 갭(32)을 갖는, 압전 스택; 및
상기 센서 유닛(24)의 전압 신호를 검출하고 상기 액추에이터 유닛(22)에 전압 펄스를 인가하도록 구성된 제어 유닛(28)을 포함하되,
상기 제어 유닛(28)은, 제1항 또는 제2항에 기재된 검출 방법을 실행하도록 구성된, 주입기 유닛.As an injector unit 10 for injecting fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine,
An injector valve assembly (12) having an injector needle (16), wherein the injector needle (16) and the needle seat (18) form an injector valve (20);
A piezoelectric stack 14 having an actuator unit 22 and a sensor unit 24 coupled to each other by a pressure fit, the sensor unit 24 being configured to detect a force gradient acting on the actuator unit 22. And the actuator unit 22 is configured to activate the injector valve assembly 12, the gap of an unknown gap size 34 in which the piezoelectric stack 14 and the injector valve assembly 12 are formed therebetween. A piezoelectric stack having 32; And
A control unit 28 configured to detect a voltage signal of the sensor unit 24 and apply a voltage pulse to the actuator unit 22,
The control unit (28) is configured to carry out the detection method according to claim 1 or 2.
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Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002535536A (en) * | 1999-01-18 | 2002-10-22 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | Fuel injection valve and method of operating fuel injection valve |
US20130333455A1 (en) * | 2011-02-23 | 2013-12-19 | Robert Hoffmann | Method For Monitoring The State Of A Piezoelectric Injector Of A Fuel Injection System |
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---|---|---|---|---|
DE10319530B4 (en) * | 2003-04-30 | 2007-01-25 | Siemens Ag | Method and device for monitoring an electromechanical actuator |
JP2006226137A (en) * | 2005-02-15 | 2006-08-31 | Denso Corp | Fuel injection device |
DE102005046933B4 (en) * | 2005-09-30 | 2015-10-15 | Continental Automotive Gmbh | Method for controlling a piezo-actuated injection valve |
DE102008020931A1 (en) * | 2008-04-25 | 2009-11-19 | Continental Automotive Gmbh | Method for controlling a piezoelectric actuator in a fuel injector |
JP4715864B2 (en) * | 2008-05-07 | 2011-07-06 | 株式会社デンソー | Inspection method and inspection apparatus for piezoelectric actuator. |
DE102008023373B4 (en) * | 2008-05-13 | 2010-04-08 | Continental Automotive Gmbh | Method of controlling an injector, fuel injection system and internal combustion engine |
US8863727B2 (en) * | 2010-05-20 | 2014-10-21 | Cummins Intellectual Property, Inc. | Piezoelectric fuel injector system, method for estimating timing characteristics of a fuel injection event |
DE102011003751B4 (en) * | 2011-02-08 | 2021-06-10 | Vitesco Technologies GmbH | Injector |
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Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002535536A (en) * | 1999-01-18 | 2002-10-22 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | Fuel injection valve and method of operating fuel injection valve |
US20130333455A1 (en) * | 2011-02-23 | 2013-12-19 | Robert Hoffmann | Method For Monitoring The State Of A Piezoelectric Injector Of A Fuel Injection System |
DE102013206933A1 (en) | 2013-04-17 | 2014-10-23 | Continental Automotive Gmbh | Modular actuator unit for an injection valve |
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