KR20150023365A - 밸브 작동 방법 - Google Patents

밸브 작동 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20150023365A
KR20150023365A KR1020147034657A KR20147034657A KR20150023365A KR 20150023365 A KR20150023365 A KR 20150023365A KR 1020147034657 A KR1020147034657 A KR 1020147034657A KR 20147034657 A KR20147034657 A KR 20147034657A KR 20150023365 A KR20150023365 A KR 20150023365A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
valve
triggering
actuator
detected
threshold value
Prior art date
Application number
KR1020147034657A
Other languages
English (en)
Inventor
슈테판 마이어-잘펠트
레네 치어
안드레아스 바르취
Original Assignee
로베르트 보쉬 게엠베하
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 로베르트 보쉬 게엠베하 filed Critical 로베르트 보쉬 게엠베하
Publication of KR20150023365A publication Critical patent/KR20150023365A/ko

Links

Images

Classifications

    • 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
    • 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
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/24—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means
    • F02D41/2406—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means using essentially read only memories
    • F02D41/2425—Particular ways of programming the data
    • F02D41/2429—Methods of calibrating or learning
    • F02D41/2451—Methods of calibrating or learning characterised by what is learned or calibrated
    • F02D41/2464—Characteristics of actuators
    • F02D41/2467—Characteristics of actuators for injectors
    • 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
    • F02D41/24—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means
    • F02D41/26—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means using computer, e.g. microprocessor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M51/00—Fuel-injection apparatus characterised by being operated electrically
    • F02M51/06—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle
    • F02M51/0603—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using piezoelectric or magnetostrictive operating means
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
    • H02N2/02—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing linear motion, e.g. actuators; Linear positioners ; Linear motors
    • H02N2/06—Drive circuits; Control arrangements or methods
    • 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
    • F02D2041/202—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils characterised by the control of the circuit
    • F02D2041/2024—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils characterised by the control of the circuit the control switching a load after time-on and time-off pulses
    • 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
    • F02D2041/202—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils characterised by the control of the circuit
    • F02D2041/2051—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils characterised by the control of the circuit using voltage control
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00—Fluid handling
    • Y10T137/0318—Processes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00—Fluid handling
    • Y10T137/8593—Systems
    • Y10T137/86389—Programmer or timer

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Magnetically Actuated Valves (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

본 발명은 밸브(18; 38)의 작동 방법에 관한 것이며, 밸브(18; 38)의 밸브 부재(56)는 전기적으로 작동 가능한 액추에이터(20)의 트리거링에 의해 제1 위치로부터 제2 위치로 이동할 수 있다. 본 발명에 따라 액추에이터(20)는 1회 이상 제1 시간 구간에서 트리거링되고, 이후 제2 시간 구간(64)에서 트리거링되지 않으며, 제1 위치에서의 밸브 부재(56)의 부딪힘을 나타내는 신호(62)가 액추에이터(20)의 전기 접속부(55a, 55b)에서 검출된다. 이 경우, 액추에이터(20)의 트리거링 에너지가 단계별로 변화하며, 트리거링 에너지의 임계값(31)이 검출되고, 이러한 임계값에서 밸브 부재(56)는 제1 위치로부터 겨우 들어올려질 수 있거나 바로 더 이상 들어올려질 수 없다.

Description

밸브 작동 방법{METHOD FOR OPERATING A VALVE}
본 발명은 청구범위 제1항의 전제부에 따른 방법과, 병행 독립항들에 따른 개회로 및/또는 폐회로 제어 장치 및 컴퓨터 프로그램에 관한 것이다.
전자기식 작동 장치 또는 피에조 액추에이터에 의해 작동 가능한 내연 기관용 분사 밸브들이 시판 중이다. 특히, 피에조 액추에이터에서는 물질 특성, 제조 과정, 및 장입 시 영향의 결과로 기술적 특성이 변동될 수 있다. 이는 피에조 액추에이터의 트리거링에 요구되는 에너지 수요와도 관련된다.
예를 들어 피에조 액추에이터의 요구되는 에너지 수요는 밸브 또는 분사 밸브의 제조시 검사 과정에서 검출될 수 있다. 이어서, 이와 같이 검출된 트리거링 에너지는 코드에 의해 분사 밸브의 각각의 표본에 특정하게 할당될 수 있다.
상기 발명에 기초한 문제점은 제1항에 따른 방법과, 병행 독립항들에 따른 개회로 및/또는 폐회로 제어 장치 및 컴퓨터 프로그램에 의해 해결된다. 바람직한 개선예들은 종속항들에 제시된다. 또한, 본 발명에 중요한 특징들은 하기 특징부 및 도면들에 제시되며, 이러한 특징들은 본원에 재차 명시적으로 언급되지 않아도 개별적으로뿐 아니라 상이한 조합으로도 본 발명을 위해 중요할 수 있다.
본 발명은 밸브의 작동 방법에 관한 것이며, 밸브의 밸브 부재는 전기적으로 작동 가능한 액추에이터의 트리거링에 의해 제1 위치로부터 제2 위치로 이동할 수 있다. 본 발명에 따라 액추에이터는 1회 이상 제1 시간 구간에서 트리거링되고, 이후 제2 시간 구간에서 트리거링되지 않으며, 제1 위치에서의 밸브 부재의 부딪힘을 나타내는 신호가 액추에이터의 전기 접속부에서 검출된다. 또한, 액추에이터의 트리거링 에너지가 단계별로 변화하며, 트리거링 에너지의 임계값("에너지 수요")이 검출되고, 이러한 임계값에서 밸브 부재는 제1 위치로부터 겨우 들어올려질 수 있거나 바로 더 이상 들어올려질 수 없다. 이러한 임계값은 액추에이터의 트리거링에 대한 한계 상황을 나타내며, 이러한 임계값을 초과할 때 밸브 부재는 이동하고 밸브는 필요한 경우 개방되거나 폐쇄될 수 있다. 트리거링 에너지의 단계별 "변화"는 트리거링 에너지의 단계별 축소 및/또는 단계별 증대를 포함할 수 있다. 이로써 본 발명에 따른 방법의 제1 양상이 특징 지워진다. 이러한 본 발명에 따른 액추에이터의 실제 에너지 수요의 검출은 바람직하게는 밸브의 작동 지속 시간에 걸쳐 변화하는 에너지 수요를 검출하기 위해 주기적으로 실행될 수 있다. 이로 부터, 바람직하게 노후화 효과, 마모 등이 추론될 수 있다.
본 발명의 선택적인 제2 양상은 밸브의 추가 작동에서 실행되며, 첫 번째 부분에서 검출된 트리거링 에너지의 임계값 또는 에너지 수요는 기준값으로서 사용되고, 임계값을 초과하는 각각의 트리거링 에너지는 밸브를 규정된 양만큼 개방하거나 폐쇄할 수 있다. 특히 이러한 방법은 밸브가 비교적 단시간 동안 그리고/또는 비교적 약간 특정 양만큼 개방되거나 폐쇄되는 작동 상황에 사용될 수 있다. 즉, 사전에 본 발명에 따라 검출된 실제 에너지 수요에 기초하여, 액추에이터의 장래의 트리거링을 위한 트리거링 에너지 및/또는 추가의 트리거링 매개변수(전압/전류 및/또는 트리거링 지속 시간)가 검출될 수 있으므로, 장래의 트리거링 시에는 실제 에너지 수요 또는 마모가 고려될 수 있다.
이 경우, 밸브는 제1 실시예에서 직접적으로 액추에이터를 통해 작동될 수 있거나, 제2 실시예에서 밸브가 서보 밸브로서 형성됨으로써 간접적으로 작동될 수 있다. 전기 트리거링 에너지는 전압에 대한 일시적 접속을 통해 또는 전류의 주입을 통해 액추에이터에 공급된다. 이 경우, 전압의 높이 또는 전류의 높이는 각각의 트리거링 에너지를 결정한다. 대안적으로 또는 보완적으로, 트리거링 지속 시간도 변화할 수 있다.
본 발명은 액추에이터 또는 피에조 액추에이터의 작동을 나타내는 트리거링 에너지의 임계값, 즉 에너지 수요가 작동 상 변동된 밸브 상태에서도 개별적으로 검출될 수 있다는 장점이 있다. 분사 밸브의 제조시 트리거링 에너지의 검출은 일반적으로 불필요하다. 또한, 트리거링 에너지의 임계값은 때때로 또는 주기적으로 밸브의 작동시 검출될 수 있으므로, 밸브의 수명에 걸친 임계값의(그리고 이에 따라 트리거링 에너지의) 간단하고 정확한 보정이 가능해진다.
상기 방법의 추가의 일 실시예에서 제1 위치는 폐쇄된 밸브에, 제2 위치는 개방된 밸브에 상응한다. 역시 미세할 뿐인 밸브 개방이 일반적으로는 미세할 뿐인 밸브 폐쇄보다 더 중요하다. 따라서, 본 발명에 따라 달성 가능한 정확성은 단시간에 그리고/또는 미세하게 개방되는 경우에 대해 특히 바람직한 영향을 미친다.
또한, 전기적으로 작동 가능한 액추에이터의 트리거링 지속 시간이 일정하게 유지되고, 전기적으로 작동 가능한 액추에이터의 트리거링 전압이 단계별로 또는 (가능한 한) 연속적으로 또는 거의 연속적으로 변화할 수 있다. 이로 인해, 한편으로는 특히 간단하고 정확한 에너지 수요의 검출이 가능하고, 다른 한편으로는 액추에이터의 트리거링이 가능하다.
본 발명에 따른 방법은 제1 위치에서의 밸브 부재의 부딪힘을 나타내는 신호가 실질적으로 불연속 함수에 상응하게 되는 밸브들에 대해 특히 간단하고 정확하게 실행될 수 있다. 불연속 함수는 상황에 따라 중첩되는 다른 신호들과 비교적 용이하게 구분될 수 있고, 더욱이 밸브 부재의 부딪힘 시점이 명확하게 검출 가능하게 한다. 불연속 함수 대신에, 신호의 시간 순차적 변화(예를 들어 제1 시간 도함수)가 사전 설정된 임계값을 초과하는, 시간에 따른 신호 곡선도 고려된다.
이러한 방법은 전기적으로 작동 가능한 액추에이터가 피에조 액추에이터일 때 특히 유용하다. 피에조 액추에이터에서는 기하 구조, 특히 길이가 트리거링 에너지에 따라 변화한다. 물질 특성, 제조상 영향 또는 수명에 걸친 변화의 결과로, 피에조 액추에이터는 그 특성이 비교적 심하게 변동될 수 있다. 마찬가지로, 피에조 액추에이터가 직접적으로 또는 간접적으로 작용하는 밸브의 다른 부재들은 피에조 액추에이터의 요구되는 트리거링 에너지를 위해 개별적으로 중요할 수 있다. 본 발명을 통해 이러한 영향 및 변화에도 불구하고, 밸브 부재가 제1 위치로부터 들어올려지는 것과 이에 따라 밸브의 기능이 검사되어 필요한 경우 보정될 수 있다.
바람직한 일 적용예에서, 밸브는 내연 기관의 분사 밸브이다. 특히 예비 분사 또는 후 분사 시에 분사 밸브는 비교적 짧고 비교적 작게 개방된다. 이때 분사되는 연료량은 본 발명에 의해 특히 정확하게 할당될 수 있는데, 이는 바로 밸브를 폐쇄 위치로부터 개방하기에 충분한 에너지 수요를 항상 알 수 있기 때문이다.
추가의 일 실시예에서, 밸브 또는 분사 밸브는 서보 밸브를 포함한다. 이 경우, 서보 밸브의 밸브 부재는 액추에이터 또는 피에조 액추에이터에 의해 이동한다. 본 발명에 따른 방법을 통해, 서보 밸브의 작동과 이에 따라 전체 밸브 또는 분사 밸브의 작동은 특히 정확하게 검사되고 설정될 수 있다.
바람직하게, 검출된 임계값은 데이터 메모리 내에 저장되며, 저장된 임계값은 추후에 트리거링 에너지의 할당을 위해 고려될 수 있다. 검출된 임계값을 기반으로 트리거링 에너지는 상승될 수 있으며, 이때 트리거링 에너지의 각각의 상승과 분사된 연료량 사이의 상호 연관성은 특히 정확하다. 추가의 일 실시예에 따라, 검출된 에너지 수요는 진단 목적을 위해 사용될 수도 있다. 예를 들어 본 발명에 따라 검출된 에너지 수요가 사전 설정된 임계값을 초과할 때 에러 반작용이 유도될 수 있다.
본 발명의 특히 바람직한 일 실시예에서, 상기 방법은 내연 기관을 위한 개회로 및/또는 폐회로 제어 장치에 의해 실행된다. 개회로 및/또는 폐회로 제어 장치 내에는 분사에 중요한 변수들 및 값들이 중심에 존재하며, 따라서 이러한 변수들 및 값들은 상기 방법에 의해 사용될 수 있다. 바람직하게 본 발명에 따른 방법은 적어도 부분적으로, 이러한 방법의 실행을 위해 프로그래밍된 컴퓨터 프로그램에 의해 실행된다.
하기에는 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들이 설명된다.
도 1은 내연 기관과 트리거링 및 평가 장치를 단순화하여 도시한 도면이다.
도 2는 밸브를 단순화하여 도시한 도면이다.
도 3은 작동 가능한 액추에이터의 신호에 대한 시간 그래프이다.
도 4는 밸브 작동 방법에 대한 흐름도이다.
모든 도면들에서 기능면에서 동일한 요소들과 변수들에는 실시예들이 상이할 때에도 동일한 도면 부호들이 사용된다.
도 1에는 자동차의 내연 기관(10)이 트리거링 및 평가 장치(12)와 함께 매우 단순화되어 도시되어 있다. 본 도면에서는 트리거링 및 평가 장치(12)가 내연 기관(10)의 개회로 및/또는 폐회로 제어 장치(14)의 일부이다. 도 1의 내연 기관(10)은 4개의 실린더(16a 내지 16d)를 포함하고, 이에 대해 4개의 분사 밸브(18) 및 4개의 전기적으로 작동 가능한 액추에이터(20)를 포함하며, 이러한 액추에이터는 트리거링 및 평가 장치(12)에 접속된다. 액추에이터(20)는 분사 밸브(18)의 전기적으로 트리거링 가능한 작동 장치이며, 예를 들어 피에조(압전식) 액추에이터(42)(도 2)로서 형성된다. 분사 밸브들(18) 또는 액추에이터들(20)은 본 도면에서 도면 부호 "18a 내지 18d" 또는 "20a 내지 20d"를 통해 구별된다.
트리거링 및 평가 장치(12)는 트리거링 라인(24a 내지 24d)에 의해 4개의 분사 밸브(18)를 트리거링할 수 있는 트리거링 모듈(22)을 포함한다. 예를 들어, 도 1의 액추에이터(20d)는 평가 장치(26)에 접속되고, 이러한 평가 장치는 트리거링 라인(24d)으로부터 신호 전압(28)을 공급받는다. 평가 장치(26)는 전기 라인(29)을 통해 데이터 메모리(30)와 연결된다. 데이터 메모리(30) 내에는 분사 밸브(18)의 작동을 나타내는 트리거링 에너지의 임계값(31)이 저장될 수 있다. 이는 하기에 더 상세히 설명된다. 또한, 트리거링 및 평가 장치(12) 또는 개회로 및/또는 폐회로 제어 장치(14)는 프로세서(32) 및 컴퓨터 프로그램(34)을 포함한다.
다른 트리거링 라인들(24a 내지 24c)의 결선은 도 1에서 단지 상징적으로 각각의 짧은 수직 파선을 통해 표시되어 있다(도면 부호 없음). 그러나 트리거링 라인들(24a 내지 24c)의 결선은 상술한 트리거링 라인(24d)의 결선에 상응한다.
내연 기관(10)의 작동시 트리거링 모듈(22)은 액추에이터들(20a 내지 20d)을 연속적으로 트리거링한다. 예를 들어 액추에이터(20d)는 트리거링 라인(24d)을 통해, 사전 설정된 트리거링 지속 시간의 전기적 트리거링 신호(36) 및 사전 설정된 트리거링 에너지에 의해 트리거링된다. 이어서, 관련 분사 밸브(18d)가 개방되고, 연료량이 실린더(16d)의 연소실 내로 분사된다. 트리거링 지속 시간의 종료 후, 트리거링 모듈(22)은 전기적 트리거링 신호(36)를 재차 차단한다.
도 1에 도시된 트리거링 및 평가 장치(12)는 거의 원하는 대로 구성될 수 있다는 사실이 자명하다. 예를 들어 도시된 요소들은 자동차 또는 내연 기관(10)의 여러 가지 장치들에 분배되어 배치될 수도 있고 그리고/또는 원하는 부품들에 전기 회로로서 또는 컴퓨터 프로그램(34)을 통해 구성될 수 있다. 분사 밸브(18)는 제1 실시예에서, 액추에이터들(20)이 각각의 밸브 부재(56)(도 2 참조)를 각각의 분사 밸브(18)에 통합된 서보 밸브(38)(도 2 참조)에 의해 작동할 수 있도록 구성될 수 있다. 대안적인 제2 실시예에서 액추에이터들(20)은 도 2에서 더 설명되는 바와 같이 서보 밸브(38)를 사용하지 않고 각각의 밸브 부재(56)를 작동할 수 있다. 더욱이, 본 발명에 따른 방법은 피에조 액추에이터(42)의 사용에 국한되지 않는다.
도 2에는 분사 밸브(18)에 장착될 수 있는 서보 밸브(38)가 매우 단순화되어 도시되어 있다. 본 도면에서 서보 밸브(38)는 하우징(40)을 포함한다. 하우징(40) 내부에는 본 도면에서 위에서부터 아래로, 하우징(40)의 일 섹션에 배치된 피에조 액추에이터(42), 제1 태핏(44), 제1 플레이트(46), 유압식 커플러(48), 제2 태핏(50), 제2 플레이트(52), 제3 태핏(54), 및 이미 상술한 밸브 부재(56)가 나타난다. 피에조 액추에이터(42)는 2개의 전기 접속부들(55a 및 55b)을 포함하고, 이러한 전기 접속부들을 통해 피에조 액추에이터(42)에 전기적인 트리거링 에너지가 공급될 수 있다.
제1 태핏(44)의 도면에서 아래쪽 단부 섹션과 제2 태핏(50)의 도면에서 위쪽 단부 섹션 사이에는 유압 챔버(57)가 배치된다. 도면에서 위쪽 오른편에는 하우징(40)에 의해 둘러싸인 유체 챔버(도면 부호 없음)가 유체 라인(59)에 의해, 도시되지 않은 저 유압 영역에 접속된다.
제1, 제2, 및 제3 태핏(44, 50, 및 54)은 각각 대략 실린더 형태의 기하 구조를 갖는다. 밸브 부재(56)는 대략 반구 형태의 기하 구조를 갖는다. 제1 플레이트(46)와 유압식 커플러(48) 사이에는 제1 나선형 스프링(58)이 배치되고, 제2 플레이트(52)와 유압식 커플러(48) 사이에는 제2 나선형 스프링(60)이 배치된다.
도 2에서 밸브 부재(56)는 (도면에서 위쪽의) 제1 위치에 있다. 이 제1 위치는 본 도면에서 폐쇄된 서보 밸브(38)에 상응한다. 이 경우, 밸브 부재(56)의 도면에서 위쪽 밀봉 섹션이 하우징(40)의 밀봉 시트(도면 부호 없음)에 부딪친다. 제1, 제2, 및 제3 태핏(44, 50, 및 54) 및 유압 챔버(57)에 의해, 피에조 액추에이터(42)와 밸브 부재(56) 사이의 힘전달이 가능하다. 이로 인해, 밸브 부재(56)는 도면에서 아래쪽을 향해 (도시되지 않은) 제2 위치로 이동될 수 있으며, 이러한 제2 위치는 예를 들어 서보 밸브(38)의 개방 위치에 상응한다.
서보 밸브(38)의 작동시, 피에조 액추에이터(42)에는 전류에 의한 트리거링 에너지가 공급된다. 이로 인해, 피에조 액추에이터(42)의 (도면에서 수직인) 확장이 실행됨으로써, 피에조 액추에이터(42)와 커플링되는 제1 태핏(44)은 도면에서 상응하게 아래쪽을 향해 이동된다. 이어서, 이에 후속하는 유압 챔버(57) 내의 압력 상승에 의해, 제2 및 제3 태핏(50 및 54) 그리고 밸브 부재(56)의 가압이 실행된다. 피에조 액추에이터(42)의 트리거링 에너지가, 서보 밸브(38)의 구성, 유압, 및 표본에 따른 허용 오차에 좌우되는 임계값(31)보다 더 클 경우에, 밸브 부재(56)는 밀봉 시트로부터 들어올려지고, 이에 따라 서보 밸브(38)는 적어도 단시간 동안 개방된다.
서보 밸브(38)의 밸브 부재(56)는 도 2에 도시되지 않은 밸브 몸체(예를 들어 밸브 니들)를 유압식으로 트리거링하고, 이러한 밸브 몸체에 의해 연료가 실린더(16)의 연소실 내로 분사될 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 분사 밸브(18)가 직접 작동식 분사 밸브(18)인 경우, 밸브 부재(56)는 상술한 밸브 몸체 또는 밸브 니들에 상응한다.
도 3에는 피에조 액추에이터(42)의 접속부들(55a 및 55b) 사이에서 검출될 수 있는 신호(62)에 대한 시간 그래프가 도시되어 있다. 이 그래프에 도시된 좌표계에서 횡좌표에는 시간(t)이 기입되고, 종좌표에는 신호 전압(28)이 기입되어 있다. 이러한 좌표계 원점은 시점(t0)을 나타내고, 이러한 시점에서는 트리거링 모듈(22)을 통해 실행되는 트리거링(전류 공급)이 종료된다. 따라서, 시점(t0)은 액추에이터(20)가 트리거링되지 않는 시간 구간(64)의 시작을 나타낸다. 이러한 방법에 따라, 액추에이터(20)는 시점(t0) 이전에 제1 시간 구간에서 1회 이상 트리거링된 후, 제2 시간 구간(64)에서는 트리거링되지 않는다. 시점(t0)에서 피에조 액추에이터(42)는 가장 큰 확장을 갖고, 밸브 부재(56)는 자신의 밀봉 시트로부터 적어도 약간 들어올려진다.
서보 밸브(38) 내의 우세한 유압의 결과로서, 밸브 부재(56)는 트리거링의 종료 이후 도 2의 도시에서 아래쪽을 향해 가압되고, 시점(t1)에서 자신의 밀봉 시트에 부딪힌다. 이러한 부딪힘은 도 2에서 설명된 힘전달 때문에 적어도 약화된 채로 피에조 액추에이터(42)에 전달된다. 이로 인해, 신호(62)는 시점(t1)에서 대략 급격한 변화(불연속 함수)를 갖는다.
도 3에 도시된 신호 곡선(62)은 경우에 따라, 발생 가능한 전기적 장애 신호 및/또는 보상 과정 등을 통해 중첩될 수 있다. 그러나 신호 전압(28) 내의 이러한 장애가 되는 중첩들이 함께 나타나 있지는 않다.
밸브 부재(56)를 밀봉 시트로부터 일시적으로 들어올리고, 이에 따라 신호(62)를 도 3에 상응하게 생성하기에 충분한 크기를 갖는 피에조 액추에이터(42)의 전기적 트리거링 에너지로부터, 트리거링은 단계별로 감소될 수 있다. 이는 예를 들어, 피에조 액추에이터(42)의 트리거링 지속 시간이 일정하게 유지되고, 접속부들(55a 및 55b) 사이의 펄스 형태의 트리거링 전압의 관련 진폭이 단계별로 감소됨으로써 실행된다. 이에 상응하게 피에조 액추에이터(42)의 각각의 최대 확장은 단계별로 감소된다.
이로부터, 도 3에 도시된 시점(t1)은 단계별로 더욱 조기에 나타나게 된다. 이와 동시에, 밀봉 시트에 대한 밸브 부재(56)의 부딪힘도 상응하게 더 약하게 실행될 수 있으며, 신호(62)의 진폭이 상응하게 단계별로 더 작아진다. 따라서 시점(t1)의 단계별 검출을 통해, 밸브 부재(56)가 밀봉 시트로부터 겨우 들어올려질 수 있거나 바로 더 이상 들어올려질 수 없는 트리거링 에너지의 임계값(31)("에너지 수요")이 검출될 수 있다.
대안적으로 또는 보완적으로, 임계값(31)은 매우 낮거나 심지어 사라진 트리거링 에너지로부터, 첫번째로 신호(62)가 검출 가능할 때까지 트리거링 에너지가 단계별로 상승함으로써 검출될 수도 있다.
도 4에는 분사 밸브(18) 또는 서보 밸브(38)의 작동 방법을 실행하기 위한 흐름도가 도시되어 있다. 본 도면에 도시된 방식은 예를 들어 컴퓨터 프로그램(34)에 의하여 프로세서(32)를 통해 진행될 수 있다.
시작 블록(66)에서는 도 4에 도시된 방식이 시작된다. 후속하는 블록(68)에서는 피에조 액추에이터(42)를 위한 제1 트리거링 에너지가 설정되므로, 밸브 부재(56)가 밀봉 시트로부터 들어올려지는 것이 가능해진다. 후속하는 블록(70)에서는 트리거링 전압의 높이가 한 단계 감소된다. 후속하는 블록(72)에서는 피에조 액추에이터(42)의 접속부들(55a 및 55b)에서 신호(62)가 검출되고, 시점들(t1 및 t0)의 차가 구해진다. 이는 상기 방법의 개연성 추론을 위해 그리고 신호(62)의 확실한 감지를 위해서도 장점이 있을 수 있다.
후속하는 질의 블록(74)에서는 신호(62) 및/또는 시점(t1)이 아직 검출 가능한지 또는 신호(62)의 진폭이 사전 설정된 한계값을 초과하는지가 검사된다. 그러하다면, 블록(70)의 시작으로 분기된다. 그러하지 않다면, 맨 나중에 설정된 트리거링 에너지가 밸브 부재(56)가 제1 위치로부터 겨우 들어올려질 수 있거나 바로 더 이상 들어올려질 수 없는 임계값(31)에 도달하였음이 추론될 수 있다. 이 경우, 후속하는 블록(76)으로 분기된다.
블록(76)에서는 트리거링 에너지의 검출된 임계값(31)이 관련 분사 밸브(18)를 위해 데이터 메모리(30)에 비휘발성으로 저장된다. 이어서, 이러한 방식은 내연 기관(10)의 다른 분사 밸브들(18)에 대해 동일한 방식으로 실행될 수 있다. 이는 도면에서 파선으로 도시되어 있다.
후속하는 블록(78)에서는 검출된 임계값(31)이 내연 기관(10)의 추가 작동시 데이터 메모리(30)로부터 판독되어, 피에조 액추에이터(42) 또는 분사 밸브들(18)의 트리거링을 위한 기준값(기초값, 참조값)으로서 사용될 수 있다. 이로 인해, 분사 밸브들(18)의 트리거링은 특히 예비 분사 및/또는 후 분사를 위해 적은 양의 연료만이 실린더(16)의 연소실 내로 분사되어야 하는 작동의 경우를 위해 특히 정확하게 실행될 수 있다.
후속하는 종료 블록(80)에서는 도 4에 도시된 방식이 종료된다. 바람직하게 임계값(31)의 검출은 내연 기관(10)의 작동시에 또는 자동차의 주행 작동시에, 예를 들어 내연 기관(10)의 공회전 작동 또는 코스팅 작동시에 실행될 수 있다. 이로 인해, 특히 분사 밸브(18)의 수명에 걸친 임계값(31)의 발생 가능한 변화가 검출되고 보상될 수 있다.

Claims (10)

  1. 밸브(18; 38)의 밸브 부재(56)가 전기적으로 작동 가능한 액추에이터(20)의 트리거링에 의해 제1 위치로부터 제2 위치로 이동할 수 있는, 밸브(18; 38)의 작동 방법에 있어서,
    액추에이터(20)는 1회 이상 제1 시간 구간에서 트리거링되고, 이후 제2 시간 구간(64)에서 트리거링되지 않으며, 제1 위치에서의 밸브 부재(56)의 부딪힘을 나타내는 신호(62)가 액추에이터(20)의 전기 접속부(55a, 55b)에서 검출되고, 액추에이터(20)의 트리거링 에너지가 단계별로 변화하며, 트리거링 에너지의 임계값(31)이 검출되고, 상기 임계값에서 밸브 부재(56)는 제1 위치로부터 겨우 들어올려질 수 있거나 바로 더 이상 들어올려질 수 없는 것을 특징으로 하는, 밸브 작동 방법.
  2. 제1항에 있어서, 제1 위치는 폐쇄된 밸브(18; 38)에, 제2 위치는 개방된 밸브(18; 38)에 상응하는, 밸브 작동 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 전기적으로 작동 가능한 액추에이터(20)의 트리거링 지속 시간이 일정하게 유지되고, 전기적으로 작동 가능한 액추에이터(20)의 트리거링 전압이 단계별로 변화하는, 밸브 작동 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 신호(62)는 실질적으로 불연속 함수에 상응하는, 밸브 작동 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 전기적으로 작동 가능한 액추에이터(20)는 피에조 액추에이터(42)인, 밸브 작동 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 밸브(18; 38)는 내연 기관(10)용 분사 밸브(18)인, 밸브 작동 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 밸브(18; 38)는 서보 밸브(38)를 포함하는, 밸브 작동 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 검출된 임계값(31)은 데이터 메모리(30) 내에 저장되며, 저장된 임계값(31)은 추후에 트리거링 에너지의 할당을 위해 고려되는, 밸브 작동 방법.
  9. 내연 기관(10)을 위한 개회로 및/또는 폐회로 제어 장치(14)에 있어서,
    제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 방법을 실행시키기 위해 형성된 것을 특징으로 하는, 개회로 및/또는 폐회로 제어 장치.
  10. 개회로 및/또는 폐회로 제어 장치(14)를 위한 컴퓨터 프로그램(34)에 있어서,
    제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 방법을 실행시키기 위해 프로그래밍된 것을 특징으로 하는, 컴퓨터 프로그램.
KR1020147034657A 2012-06-14 2013-05-14 밸브 작동 방법 KR20150023365A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102012209965A DE102012209965A1 (de) 2012-06-14 2012-06-14 Verfahren zum Betreiben eines Ventils
DE102012209965.4 2012-06-14
PCT/EP2013/059913 WO2013185996A1 (de) 2012-06-14 2013-05-14 Verfahren zum betreiben eines ventils

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20150023365A true KR20150023365A (ko) 2015-03-05

Family

ID=48483044

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020147034657A KR20150023365A (ko) 2012-06-14 2013-05-14 밸브 작동 방법

Country Status (8)

Country Link
US (1) US9567932B2 (ko)
EP (1) EP2861855A1 (ko)
JP (1) JP6038300B2 (ko)
KR (1) KR20150023365A (ko)
CN (1) CN104350262B (ko)
DE (1) DE102012209965A1 (ko)
IN (1) IN2014DN08080A (ko)
WO (1) WO2013185996A1 (ko)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013219225A1 (de) * 2013-09-25 2015-03-26 Continental Automotive Gmbh Piezo-Injektor zur Kraftstoff-Direkteinspritzung
DE102015210051A1 (de) 2015-06-01 2016-12-01 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Betreiben eines Injektors
DE102015211198A1 (de) 2015-06-18 2016-12-22 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Erkennung von Tuningmaßnahmen an einer Brennkraftmaschine
DE102016211393A1 (de) 2016-02-04 2017-08-10 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Erkennen einer Pumpenförderung
US10401398B2 (en) 2017-03-03 2019-09-03 Woodward, Inc. Fingerprinting of fluid injection devices

Family Cites Families (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6293458A (ja) * 1985-10-21 1987-04-28 Honda Motor Co Ltd 内燃エンジンの吸入空気量制御用電磁弁のソレノイド電流制御方法
DE3843138A1 (de) * 1988-12-22 1990-06-28 Bosch Gmbh Robert Verfahren zur steuerung und erfassung der bewegung eines ankers eines elektromagnetischen schaltorgans
US5371427A (en) * 1991-03-12 1994-12-06 Nikon Corporation Driver for piezoelectric actuator and shutter control device utilizing piezoelectric device
JP3417011B2 (ja) * 1993-11-11 2003-06-16 株式会社デンソー 弁駆動システム
JPH08210168A (ja) * 1995-02-02 1996-08-20 Sanshin Ind Co Ltd エンジンの運転制御装置
DE19533452B4 (de) * 1995-09-09 2005-02-17 Fev Motorentechnik Gmbh Verfahren zur Anpassung einer Steuerung für einen elektromagnetischen Aktuator
US6253736B1 (en) * 1999-08-10 2001-07-03 Cummins Engine Company, Inc. Fuel injector nozzle assembly with feedback control
US6420817B1 (en) * 2000-02-11 2002-07-16 Delphi Technologies, Inc. Method for detecting injection events in a piezoelectric actuated fuel injector
EP1138917B2 (en) * 2000-04-01 2011-09-14 Robert Bosch Gmbh Fuel injection system
EP1138902B1 (en) * 2000-04-01 2005-04-06 Robert Bosch GmbH Method and apparatus for timed measurement of the voltage across a device in the charging circuit of a piezoelectric element
DE10122441A1 (de) * 2001-05-09 2002-11-14 Bosch Gmbh Robert Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine
DE10147814A1 (de) * 2001-09-27 2003-05-08 Bosch Gmbh Robert Verfahren, Computerprogramm und Steuer- und/oder Regelgerät zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, sowie Brennkraftmaschine
US20050121535A1 (en) * 2002-06-11 2005-06-09 Volkswagen Mechatronic Gmbh & Co. Kg Method and device for measuring and regulating the closing and opening times of a piezo control valve
DE10254844A1 (de) * 2002-11-25 2004-06-03 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Betrieb eines Einspritzsystems einer Brennkraftmaschine
DE10333697A1 (de) * 2003-07-24 2005-02-24 Robert Bosch Gmbh Kraftstoffeinspritzvorrichtung
DE10347056A1 (de) * 2003-10-07 2005-05-12 Daimler Chrysler Ag Verfahren zur Regelung eines Magnetventils
US20050225201A1 (en) * 2004-04-02 2005-10-13 Par Technologies, Llc Piezoelectric devices and methods and circuits for driving same
DE102004020937B4 (de) * 2004-04-28 2010-07-15 Continental Automotive Gmbh Verfahren zum Bestimmen einer Schließzeit eines Schließgliedes und Schaltungsanordnung
DE102004058971B4 (de) * 2004-12-08 2006-12-28 Volkswagen Mechatronic Gmbh & Co. Kg Verfahren zum Steuern eines piezoelektrischen Aktors und Steuereinheit zum Steuern eines piezoelektrischen Aktors
DE102006013166A1 (de) * 2006-03-22 2007-09-27 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Bestimmung einer Öffnungsspannung eines piezoelektrischen Injektors
GB0614855D0 (en) 2006-07-26 2006-09-06 Delphi Tech Inc Method of operating a fuel injector
DE102006048979B8 (de) * 2006-10-17 2017-02-23 Continental Automotive Gmbh Verfahren und Einspritzsystem zum Einspritzen eines Fluids
DE102008023372B4 (de) * 2008-05-13 2015-07-16 Continental Automotive Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben einer Stellvorrichtung
DE102009000741A1 (de) * 2009-02-10 2010-08-12 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Bestimmen eines Nadelschließens
DE102009018289B3 (de) * 2009-04-21 2010-06-17 Continental Automotive Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben eines Einspritzventils
JP4911197B2 (ja) * 2009-06-01 2012-04-04 株式会社デンソー 直動式燃料噴射弁の制御装置
DE112011101723B4 (de) * 2010-05-20 2020-02-20 Cummins Intellectual Property, Inc. Piezoelektrisches Kraftstoffeinspritzdüsensystem, Verfahren zum Schätzen von Zeitpunktcharakteristika eines Kraftstoffeinspritzereignisses
US8418676B2 (en) * 2010-08-10 2013-04-16 Great Plains Diesel Technologies, L.C. Programmable diesel fuel injector
US8683982B2 (en) * 2010-08-10 2014-04-01 Great Plains Diesel Technologies, L.C. Programmable diesel fuel injector
DE102010039832A1 (de) * 2010-08-26 2012-03-01 Continental Automotive Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Erkennen eines Erreichens eines Schließpunkts eines hydraulischen Ventils
DE102011007580A1 (de) 2011-04-18 2012-10-18 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Betreiben eines Einspritzventils
DE102011075733A1 (de) 2011-05-12 2012-11-15 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Betreiben eines Einspritzventils einer Brennkraftmaschine
DE102011075732B4 (de) * 2011-05-12 2021-02-11 Vitesco Technologies GmbH Regelverfahren für ein Einspritzventil und Einspritzsystem
EP2835520B1 (en) * 2013-08-09 2022-04-06 Vitesco Technologies GmbH Fuel injector and method for operating a fuel injector

Also Published As

Publication number Publication date
US9567932B2 (en) 2017-02-14
EP2861855A1 (de) 2015-04-22
CN104350262A (zh) 2015-02-11
DE102012209965A1 (de) 2013-12-19
CN104350262B (zh) 2018-03-30
WO2013185996A1 (de) 2013-12-19
US20150167571A1 (en) 2015-06-18
JP2015519513A (ja) 2015-07-09
JP6038300B2 (ja) 2016-12-07
IN2014DN08080A (ko) 2015-05-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20150023365A (ko) 밸브 작동 방법
US20120048239A1 (en) Piezoelectric fuel injector system, method for estimating timing characteristics of a fuel injection event
US20060082252A1 (en) Method for determining the position of a movable shut-off element of an injection valve
KR20140031867A (ko) 전기자가 멈춤부에 닿는 시간을 결정하기 위한 액추에이터의 변형된 전기적 작동
CN102472187A (zh) 用于运行内燃机的方法和装置
KR101933702B1 (ko) 내연 기관용 분사 밸브의 로크 요소의 위치를 결정하는 방법
KR20140017594A (ko) 직접 작동식 노즐 니들을 갖춘 피에조-분사기의 공회전 주행의 결정 방법
KR101797004B1 (ko) 분사 밸브 작동 방법 및 장치
CN104632445A (zh) 用于识别在喷射器的开启特性中的故障的方法
US10989134B2 (en) Method for operating a fuel injection system of a motor vehicle and fuel injection system
US20020145054A1 (en) End of valve motion detection for a spool control valve
CN105934577A (zh) 用于操作喷射阀的方法
US9371807B2 (en) Method and device for setting an idle stroke of an actuating drive of an injection valve, and injector assembly
CN109555614B (zh) 用于校准力传感器或压力传感器的方法
US20110120420A1 (en) Method for determining a characteristics map of the injection quantity via an electric variable of an electrically triggered fuel injector
CN107810319B (zh) 用于监控压电喷射器的工作操作的方法
US9559286B2 (en) Positioning device
US20110068189A1 (en) Method for activating a piezoactuator in a fuel injector
WO2019057959A1 (en) FUEL INJECTOR CONTROL USING A NOISE SIGNAL
JP2006507443A (ja) 内燃機関の噴射システムを作動する方法および装置
US9249766B2 (en) Fuel injector and fuel injection device using the same
US20050121535A1 (en) Method and device for measuring and regulating the closing and opening times of a piezo control valve
JP5855984B2 (ja) 変位量検出装置
KR102001333B1 (ko) 내연 엔진의 연료 분사 시스템의 분사 밸브의 압전 액추에이터를 작동시키는 방법 및 장치
KR20180112036A (ko) 솔레노이드 밸브 인젝터의 에어갭 결정 방법

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Withdrawal due to no request for examination