專利名稱：采用燃料噴射閥定量配給燃油的方法
技術(shù)水平本發(fā)明涉及到按照獨立權(quán)利要求種類的燃料噴射閥。
從DE 19642653C1中知道了一種采用具有獨立權(quán)利要求前序部分所述特征的燃料噴射閥定量配給燃油的方法。在這里，為由轉(zhuǎn)速和負(fù)荷決定的每個內(nèi)燃機工作點在噴油特性曲線族(Einspritzkennefeld)中存儲閥封閉體行程和噴油持續(xù)時間的當(dāng)時最佳調(diào)節(jié)參數(shù)。在內(nèi)燃機運行到任意工作點時，從噴油特性曲線族中獲得相應(yīng)的調(diào)節(jié)參數(shù)，而且這些調(diào)節(jié)參數(shù)成為控制電路為了運行內(nèi)燃機調(diào)節(jié)閥行程和噴油持續(xù)時間的基礎(chǔ)。然后，測量內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)平穩(wěn)性并且與工作點特有的額定值相對比。在與額定值有偏差時，調(diào)節(jié)裝置使得調(diào)節(jié)參數(shù)變化，一直到將內(nèi)燃機運轉(zhuǎn)平穩(wěn)性補償達(dá)到額定值為止。然后，作為實現(xiàn)額定值基礎(chǔ)的調(diào)節(jié)參數(shù)作為噴油特性曲線族的新的最佳值存儲在工作點中并且代替迄今的調(diào)節(jié)參數(shù)。
從DE 19642653C1中知道的采用燃料噴射閥定量配給燃油方法的缺點是，為了求出噴油特性曲線族必須首先對內(nèi)燃機試運行。在此，閥行程和噴油持續(xù)時間的最佳化主要取決于調(diào)節(jié)裝置的額定值，這樣也許就不能達(dá)到理想的工作點。此外，在例如由于老化內(nèi)燃機運轉(zhuǎn)平穩(wěn)性下降時，根據(jù)測量的、但是不是以調(diào)節(jié)參數(shù)為基礎(chǔ)的內(nèi)燃機運轉(zhuǎn)平穩(wěn)性與額定值的偏差會導(dǎo)致內(nèi)燃機工作點中的調(diào)節(jié)參數(shù)不調(diào)節(jié)。此外，內(nèi)燃機運轉(zhuǎn)平穩(wěn)性取決于許多因素，比如輸入空氣的成分和溫度或者內(nèi)燃機溫度，使得預(yù)先給定歸于噴油特性曲線族的額定值有問題。
另一個缺點是，為了轉(zhuǎn)速和負(fù)荷的每個組合，不僅要存儲閥行程，而且也存儲噴油時間，這在非易失存儲器中需要大的存儲容量。
從DE 4005455A1中知道了具有壓電式執(zhí)行元件和可由執(zhí)行元件以閥行程操作的、與在閥座架上設(shè)置的閥座面配合作用形成閥座密封面的閥封閉體的燃料噴射閥。在這里，為了打開密封面，要對執(zhí)行元件施加電壓，為了關(guān)閉閥密封面要切斷這個電壓。燃料噴射閥具有一個進(jìn)油管，燃油通過進(jìn)油管進(jìn)入燃料噴射閥。用一個燃油泵對進(jìn)入燃料噴射閥的燃油施加燃油入口壓力。
從DE 4005455A1中知道的燃料噴射閥有下列缺點為了噴射發(fā)動機滿負(fù)荷運行所需要的最大油量，在給定閥針行程和給定最大開關(guān)時間時，需要高的燃油入口壓力。為了減小從燃料噴射閥噴射的燃油量，首先可以縮短燃料噴射閥開關(guān)時間。因為在打開和關(guān)閉過程期間同樣從燃料噴射閥噴射燃油，所以在短的處于燃料噴射閥打開和關(guān)閉時間范圍內(nèi)的開關(guān)時間中，會導(dǎo)致不能重復(fù)的燃油排出。因此，對于例如在怠速時所需要的最小燃油量，排出的燃油量不再能通過開關(guān)時間調(diào)節(jié)。因此，為了能夠輸出所需要的最小油量，必須降低燃油入口壓力。特別是在增壓的發(fā)動機中會產(chǎn)生問題，因為由于最大噴油時間短，要求極小的開關(guān)時間，盡管如此也許還必須降低壓力。
另一個缺點是，噴射的噴油射束的張開角由座的幾何參數(shù)決定并且在燃料噴射閥工作期間不能被改變。
本發(fā)明優(yōu)點相比而言，按照本發(fā)明的采用具有獨立權(quán)利要求所述特征的燃料噴射閥定量配給燃油的方法的優(yōu)點是，通過根據(jù)調(diào)節(jié)控制信號測定燃油流量得出一條表明該燃料噴射閥結(jié)構(gòu)類型特點的補償曲線，這樣，采用該補償曲線可以用控制信號調(diào)節(jié)任意的燃油流量。通過燃油流量在噴油持續(xù)時間上的積分求出由燃料噴射閥噴射的燃油量。因此，在內(nèi)燃機的每個工作點中通過控制信號可調(diào)節(jié)預(yù)先給定的燃油流量。因此不需要特殊調(diào)節(jié)，可直接調(diào)節(jié)出一個額定值。除此之外，可以簡單地平衡發(fā)動機波動。
通過在從屬權(quán)利要求中介紹的措施可以有利地進(jìn)一步構(gòu)造在獨立權(quán)利要求中說明的方法。
有利的是，通過變化控制信號可以改變由燃料噴射閥噴射的噴油射束的張開角。通過此可以預(yù)定一個用于燃油與燃燒空氣混勻的空間范圍。
有利的是，根據(jù)控制信號測量由燃料噴射閥噴射的噴油射束張開角，用來產(chǎn)生一個特性曲線，并且采用該特性曲線用控制信號調(diào)節(jié)預(yù)先給定的噴油射束張開角。通過此直接調(diào)節(jié)出張開角的額定值，不需要特殊調(diào)節(jié)，除此之外，可以簡單地平衡發(fā)動機波動。
采用有利的方式，輸入到燃料噴射閥的燃油被施加在時間上至少幾乎不變的燃油入口壓力。通過此簡化燃料噴射閥的控制。
除此之外，如果燃油直接噴入內(nèi)燃機的燃燒室并且控制信號受內(nèi)燃機的至少一個調(diào)節(jié)參數(shù)影響，則是有利的。在這里，例如，調(diào)節(jié)參數(shù)可以是內(nèi)燃機的扭矩或者轉(zhuǎn)速，或者，調(diào)節(jié)參數(shù)可以與內(nèi)燃機產(chǎn)生的廢氣成分有關(guān)，由此達(dá)到缸補償和發(fā)動機特性的最佳化，同樣也可以平衡燃料噴射閥的長時間漂移(Langzeitdrift)。如果單獨求出用于內(nèi)燃機每個缸的調(diào)節(jié)參數(shù)，通過此可以快速采集各個缸的不同情況，則是特別有利的。
附圖在附圖中簡單示出了本發(fā)明的實施例并且在下面說明中進(jìn)行了詳細(xì)介紹。圖中示出

圖1為說明本發(fā)明方法的實施例示意圖；圖2為在第一個工作位置時圖1中局部II；圖3為在第二個工作位置時圖1中局部II；圖4為用來說明本發(fā)明方法的曲線圖。
燃料噴射閥1通過一條電纜4與一個控制裝置5連接。除此之外，燃料噴射閥1通過一個燃油管6與一個燃油泵7連接。
燃料噴射閥1的殼體10一端具有一個閥座體11；另一端用閥蓋12封閉閥殼體10。在閥座體11中構(gòu)造了一個閥座面13，閥座面與一個截錐形的、在噴油方向收窄的閥封閉體14配合作用形成一個閥座密封面，閥封閉體由閥針15操作，在所示出的實施例中與閥針一體構(gòu)成。
用一個壓電式或者磁致伸縮的執(zhí)行元件16操作燃料噴射閥1。執(zhí)行元件16具有一個中間的空槽，閥針15穿過這個空槽，這樣，執(zhí)行元件16至少成段地包圍閥針15。執(zhí)行元件16位于執(zhí)行元件腔17中，它通過一個密封板18與燃油腔19隔開。閥針15與一個壓板20連接。執(zhí)行元件16在一側(cè)支撐在壓板20上，在另一側(cè)支撐在密封板18上。除此之外，密封板18給出了閥針15的導(dǎo)向結(jié)構(gòu)。閥封閉體14通過閥針15和壓板20被一個壓力彈簧21壓入閥座體11的閥座面13里，通過此封閉閥座密封面。
采用由控制裝置5產(chǎn)生的控制信號操作燃料噴射閥1，控制信號通過一條電纜4和一個引線25被傳送給執(zhí)行元件16。在操作執(zhí)行元件16時，它逆著壓力彈簧21的力伸長，通過此產(chǎn)生閥針15的行程并且使閥封閉體14從閥座面13上抬起。通過閥封閉體14和閥座面13之間形成的縫隙，使燃油從燃油腔19出來進(jìn)入噴油通道26，通過此將燃油噴入內(nèi)燃機3的燃燒室2。
通過燃油管6和燃油泵7將燃油輸入燃油腔19。燃油泵7用來可變地調(diào)節(jié)在燃油腔19內(nèi)的燃油入口壓力。燃油管6借助一個連接元件27通過螺紋28與燃料噴射閥1殼體10連接。燃油泵7與沒有示出的油箱連接，由該油箱通過燃油泵將燃油泵入燃油腔19。
通過用控制裝置5操作執(zhí)行元件16產(chǎn)生閥針15的行程，這樣，在閥封閉體14和閥座面13之間形成了一條縫隙，其橫截面積取決于閥針行程的大小。通過形成的縫隙，從燃料噴射閥1噴射出噴油射束。噴射的噴油射束用燃油流量說明，它由燃油量對時間求導(dǎo)得出。因此，在噴油循環(huán)中對燃油流量積分得出了在燃料噴射閥1一個操作循環(huán)期間所噴射的燃油量。
為了使內(nèi)燃機3以均質(zhì)運行方式運行，對于噴射的燃油量需要一定的、正好足夠用于使現(xiàn)有燃油量完全燃燒的必要空氣量。然而，對于內(nèi)燃機3均質(zhì)運行，需要理想的燃油和空氣均勻混合，因此常常更有利的是，內(nèi)燃機3在稀薄混合氣運行方式中運行，也就是說，在內(nèi)燃機3燃燒室2中存在的空氣量大于必要的空氣量。特別是在只有很小的現(xiàn)存空氣量可供使用時，才可以這樣控制燃料噴射閥1，即只噴出很小的燃油量。
為了在燃油腔19內(nèi)的燃油入口壓力沒有變化時將較小的燃油量噴入內(nèi)燃機3的燃燒室2，用可變化的控制信號控制執(zhí)行元件16，使燃料噴射閥1只部分打開。緊接著，通過此在閥封閉體14和閥座體11的閥座面13之間產(chǎn)生的開啟橫截面可以不變地保持一定時間，這段時間之后，閥座密封面又通過控制信號關(guān)閉。采用這種方式也可以向燃燒室2噴射最小的燃油量。在這里，在由燃油泵7在燃油腔19中產(chǎn)生的燃油入口壓力穩(wěn)定不變時，也可以定量配給這種小的燃油量。因此，只通過改變由控制裝置5產(chǎn)生的控制信號就可以產(chǎn)生連續(xù)地從零至最大值變化的燃油流量，通過此可再現(xiàn)地調(diào)節(jié)噴入燃燒室2的燃油量。在此，最大燃油流量由燃油入口壓力、閥座幾何參數(shù)和最大閥行程給出。
為了通過內(nèi)燃機3調(diào)節(jié)參數(shù)影響噴射到內(nèi)燃機3燃燒室2內(nèi)的燃油控制，控制裝置5與一個驅(qū)動軸測量裝置30和一個廢氣測量裝置31連接，為此，設(shè)置了有連接部件32、33。驅(qū)動軸測量裝置30與一個驅(qū)動軸傳感器34連接，它測量內(nèi)燃機扭矩和/或者轉(zhuǎn)速。通過與轉(zhuǎn)速有關(guān)的扭矩波動，可以獲取有關(guān)內(nèi)燃機3各個缸中燃燒條件的結(jié)論。驅(qū)動軸傳感器34可以作用在驅(qū)動軸38上或者也可以安裝到其他的、適合于確定內(nèi)燃機扭矩或者轉(zhuǎn)速的裝置上。廢氣測量裝置31具有一個廢氣傳感器35，它裝入內(nèi)燃機3的排氣管36里。廢氣傳感器35通過一個連接件37與廢氣測量裝置31連接。廢氣傳感器35可以位于由內(nèi)燃機3各個缸產(chǎn)生的廢氣聚集處之前或者位于由內(nèi)燃機3各個缸產(chǎn)生的燃燒廢氣聚集處之后。
由驅(qū)動軸測量裝置30和廢氣測量裝置31產(chǎn)生的調(diào)節(jié)參數(shù)通過連接部件32、33傳送給控制裝置5，并且在發(fā)動機控制裝置范圍內(nèi)繼續(xù)處理。通過此，可以通過單缸控制相互調(diào)節(jié)各個缸；同樣也可以校正燃料噴射閥1噴油特性的長時間漂移。
圖2和3示出了圖1中用II標(biāo)明的局部，在這里，可以不同地控制燃料噴射閥1。已經(jīng)介紹的元件用相同的參考標(biāo)號標(biāo)明。在燃料噴射閥1的閥行程中，在由閥封閉體14和閥座面13構(gòu)成的閥座密封面上產(chǎn)生了燃油流量，通過此從燃料噴射閥1的噴油通道26噴射出截錐形的噴油射束40。在這里，噴油射束40具有一個與燃油流量大小有關(guān)的張開角α。
在圖3中，通過控制信號調(diào)節(jié)比圖2中大的閥針行程，通過此加大燃油流量和達(dá)到錐形噴油射束40的更大的張開角α。因此，通過變化控制信號可以改變由燃料噴射閥1噴射的噴油射束40的張開角α。
圖4示出了測量順序，它描述了燃油流量Q和噴油射束40的張開角α與燃料噴射閥1行程h的關(guān)系。在這里，閥行程h由執(zhí)行元件16根據(jù)控制裝置5的控制信號而產(chǎn)生的伸長形成。在橫坐標(biāo)上，代替閥行程h，也可以示出物理量，例如控制信號的電壓。通過控制信號變化改變閥行程h，在這里，在閥行程h固定時不久之后得出一個靜態(tài)燃油流量Q。在所示出的曲線圖中，靜態(tài)燃油流量Q由涂黑的方塊說明。在這里，在閥行程h＝0時，燃油流量Q不存在。在閥行程h＝82μm時，達(dá)到了本實施例的最大燃油流量Q。由測量點45a-45e得出一條補償曲線，它例如可以用2次多項式給出。但是，補償曲線也可以通過用直線段連接每兩個相鄰的測量點、例如45b和45c給出。然后，對于一定的燃油流量Q可以借助于補償曲線46求出的所需要的閥行程h或者所需要的控制信號的大小。為了在燃料噴射閥1上調(diào)節(jié)出預(yù)定的燃油流量Q，被這樣求出大小的控制信號傳送給燃料噴射閥1，通過此在燃料噴射閥1上調(diào)節(jié)出所要求的燃油流量Q。例如，這個校準(zhǔn)控制算法可以采用控制裝置5的微處理機實現(xiàn)。
采用相同的方式，根據(jù)閥行程h或者控制信號大小求出張開角α。在所示出的實施例中得出了測量點47a-47d。每兩個相鄰的測量點、例如47b、47c用一條直線段、例如48b連接，通過此得出特性曲線48a-48c。同樣與在燃油流量Q情況下一樣，對于所希望的張開角α，借助于特性曲線48a-48c求出所需要的閥行程h或者所需要的控制信號大小，在這里，通過用相應(yīng)的控制信號控制燃料噴射閥1得出所要求的張開角α。也可以采用其他的方式、特別是通過插補法或者近似法求出補償曲線46和特性曲線48a-48c。
除此之外，為了在燃油流量Q固定時改變張開角α，可以通過燃油泵7改變?nèi)加腿肟趬毫ΑＨ缓?，得出二?zweidimensional)特性曲線族，其中描述了燃油流量Q和張開角α與閥行程或者控制信號大小以及燃油入口壓力的關(guān)系。然后，為了達(dá)到所要求的燃油流量和張開角(Q，α)配合，求出所需要的閥行程h或者控制信號大小以及所需要的燃油入口壓力。然后，通過控制燃料噴射閥1和燃油泵7相互獨立地調(diào)節(jié)燃油流量Q和張開角α。對于這個實施方案，控制裝置5用一個連接部件(50，圖1)與燃油泵7連接。
本發(fā)明不只局限于所介紹的實施例。本發(fā)明特別適用于可以變化地控制閥行程的任意燃料噴射閥1。
權(quán)利要求
1.采用燃料噴射閥(1)定量配給燃油的方法，特別是采用用于內(nèi)燃機燃料噴射裝置的噴射閥，具有一個壓電式或者磁致伸縮式執(zhí)行元件(16)和一個可由執(zhí)行元件(16)以閥行程(h)操作的閥封閉體(14)，該閥封閉體與在閥座體(11)上設(shè)置的閥座面(13)配合作用形成一個閥座密封面，在這里，為了在閥座密封面上產(chǎn)生可變化的燃油流量(Q)，根據(jù)由執(zhí)行元件(16)控制的可變化的控制信號可變地調(diào)節(jié)閥行程(h)，其特征為，根據(jù)控制信號測量由燃料噴射閥(1)噴射的噴油射束(40)的燃油流量(Q)用以產(chǎn)生一個補償曲線(46)，并且采用該補償曲線(46)借助控制信號調(diào)節(jié)預(yù)先給定的燃油流量(Q)。
2.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征為，通過變化控制信號改變由燃料噴射閥(1)噴射的噴油射束(40)的張開角(α)。
3.按照權(quán)利要求2所述的方法，其特征為，根據(jù)控制信號測量由燃料噴射閥(1)噴射的噴油射束(40)的張開角(α)用于產(chǎn)生一個特性曲線(48a-48c)，并且采用該特性曲線(48a-48c)借助控制信號調(diào)節(jié)預(yù)先給定的噴油射束(40)張開角(α)。
4.按照權(quán)利要求1至3之一所述的方法，其特征為，輸入給燃料噴射閥(1)的燃油被施加在時間上至少近似恒定的燃油入口壓力。
5.按照權(quán)利要求1至4之一所述的方法，其特征為，燃油被直接噴入內(nèi)燃機(3)的燃燒室(2)中，控制信號與內(nèi)燃機(3)的至少一個調(diào)節(jié)參數(shù)有關(guān)。
6.按照權(quán)利要求5所述的方法，其特征為，所述調(diào)節(jié)參數(shù)是內(nèi)燃機(3)的扭矩和/或者轉(zhuǎn)速。
7.按照權(quán)利要求5所述的方法，其特征為，所述調(diào)節(jié)參數(shù)與由內(nèi)燃機(3)產(chǎn)生的廢氣成分有關(guān)。
8.按照權(quán)利要求5至7之一所述的方法，其特征為，求出單獨用于內(nèi)燃機(3)每個缸的調(diào)節(jié)參數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明涉及到采用燃料噴射閥(1)定量配給燃油的方法,特別是采用用于內(nèi)燃機(3)燃料噴射裝置的噴射閥,具有一個壓電式或者磁致伸縮式執(zhí)行元件(16)和一個由執(zhí)行元件(16)以一個閥行程(h)操作的閥封閉體(14),閥封閉體與在閥座體(11)上設(shè)置的閥座面(13)配合作用形成一個閥座密封面。在這里,為了在閥座密封面上產(chǎn)生可變化的燃油流量(Q),根據(jù)由執(zhí)行元件(16)控制的可變化的控制信號可變地調(diào)節(jié)閥行程(h)。為了產(chǎn)生一個補償曲線,根據(jù)控制信號測量由燃料噴射閥(1)噴射的噴油射束(40)的燃油流量(Q),并且采用該補償曲線(46)用控制信號調(diào)節(jié)預(yù)先給定的燃油流量(Q)。
文檔編號F02D41/24GK1369035SQ00811333
公開日2002年9月11日 申請日期2000年8月3日 優(yōu)先權(quán)日1999年8月5日
發(fā)明者羅爾夫·賴施爾, 沃爾夫?qū)卫? 胡貝特·施蒂爾, 馬蒂亞斯·博, 諾貝特·凱姆, 京特·霍爾 申請人:羅伯特·博施有限公司