專利名稱：用于操作噴射閥的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種方法，用于操作噴射閥，尤其是指內(nèi)燃機的噴射 裝置的噴射閥，其中，噴射閥具有壓電促動器，其經(jīng)由聯(lián)接元件與閥 針連接，其中，在壓電促動器上施加電壓，其導(dǎo)致壓電促動器的長度 伸長或者縮短，其中，在關(guān)閉噴射岡時在壓電促動器上施加保持電壓。 此外，本發(fā)明涉及一種裝置，尤其是指控制器，具有用于使噴射閥運 行的機構(gòu)，本發(fā)明還涉及一種帶有程序代碼的計算機程序，用于實施 該方法。
背景技術(shù)：
在帶有直接控制的噴嘴針的共軌(Common-Rail)壓電噴射系統(tǒng)中 壓電促動器必須充電，為了使噴射器保持關(guān)閉。促動器放電用于在噴 射時打開噴射器。例如從文件DE 10 2005 032841中已知這種類型的 共軌壓電噴射系統(tǒng)。必須用電壓加載促動器，為了使噴射器保持安全 的關(guān)閉，該電壓取決于蓄壓管壓力(Raildruck)。此外，在促動器放電 過程開始時該電壓對噴射器的打開時刻有影響，并且由此對噴射量有 影響。壓電促動器以制造為前提具有自動放電，其導(dǎo)致已充電的促動 器的電壓隨時間減小。其結(jié)果又是，使打開時刻和打開持續(xù)時間延遲， 并且由此使噴射量處于取決于運行時刻的散逸(Streuung),這是因為促 動器電壓取決于，沒有充電或者放電的時間多長，以及相關(guān)地促動器 饋電的時間多長。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是，通過壓電促動器的自動放電補償由噴射時刻和 噴射量的散逸。這個問題通過用于操作噴射閥的方法解決，尤其是指內(nèi)燃機的噴 射裝置的噴射閥，其中，噴射閥具有壓電促動器，其經(jīng)由聯(lián):^接元件與 閥針連接，其中，在壓電促動器上施加電壓，其導(dǎo)致壓電促動器的長 度伸長或者縮短，其中，在關(guān)閉噴射閥時在壓電促動器上施加保持電
壓，其中，通過再充電序列(Nachladesequenz)使壓電促動器的電壓達(dá) 到保持電壓。優(yōu)選地規(guī)定，再充電序列至少包括壓電促動器的一次饋 電(Bestromen)。這里具體地把饋電理解為，使電壓施加在壓電促動器 上，該電壓導(dǎo)致電流流動并且由此導(dǎo)致壓電促動器的電荷和電壓的改 變。那么，通過根據(jù)本發(fā)明的方法補償壓電促動器的自動放電，以致 自從促動器達(dá)到保持電壓以來，不取決于已過去的時間段地，在噴射 開始之前再次施加保持電壓在促動器上。顯然，保持電壓本身表示電 壓區(qū)域，因為這種電壓也可能受不精確的影響。通過根據(jù)本發(fā)明的方 法補償壓電促動器的自動放電，并且使在所有促動器上的電壓永久地 適應(yīng)在各自的運行時刻上。由此確保了，每個噴射器在控制之間對于 每個蓄壓管壓力安全地保持關(guān)閉，并且可能的電壓上升對于在確定的 運行時刻中的所期望的噴射量的描述是足夠的。在控制器初始化之后 再充電功能負(fù)責(zé)，所有促動器在建立蓄壓管壓力的時刻在起動裝置操 作時充電到依賴于蓄壓管的電壓上。在控制器隨動 (Steuergeraetenachlauf)中必須確保，所有促動器在某個時間以內(nèi)再次 放電到電壓零伏特上，為了確保接觸保護。假如這個時間足夠長，盡 管電壓下降，也使噴射器以構(gòu)造為前提保持關(guān)閉，由此排除不想要的 噴射。在壓電促動器上的永久的電壓追蹤的優(yōu)點在于，噴射器在噴射 序列開始時是在流體的瞬時狀態(tài)中，并且因此確保了高的流量恒定。 假如促動器在快到各自的控制之前才充電到依賴于運行時刻的電壓 上，就可能通過在促動器與噴嘴針之間的液壓連接器的瞬時狀態(tài)發(fā)生 大的電壓上升，并且由此發(fā)生高的流量公差。此外，通過4艮據(jù)本發(fā)明 的方法確保，促動器在兩次噴射之間永久地充電到保持噴射器安全關(guān) 閉的電壓上。
優(yōu)選地規(guī)定，使壓電促動器的電壓在這樣一個時刻就達(dá)到保持電壓，，該時刻如此多地位于噴射之前，以致噴射閥在噴射開始時處于 靜止?fàn)顟B(tài)。根據(jù)本發(fā)明還規(guī)定，再充電序列具有至少一種充電邊沿和 /或至少一種放電邊沿。其中，可以利用測得的促動器電壓確定，這個 促動器電壓是否低于或高于保持電壓，并且因此是否應(yīng)用充電邊沿或 放電邊沿。優(yōu)選地為了觸發(fā)預(yù)噴射通過靜態(tài)中斷控制器激活再充電序 列。備選地可以規(guī)定，根據(jù)運行時刻直接在上次噴射到汽缸中結(jié)束之 后在一個工作節(jié)拍期間激活再充電序列。其中，在高轉(zhuǎn)速時直接在上 次噴射到汽缸中結(jié)束之后在一個工作節(jié)拍期間激活再充電序列。在控
制器預(yù)動(Steuergeraetevorlauf)中優(yōu)選地對于壓電促動器的饋電用恒 定的時間間隔執(zhí)行再充電序列。在控制器隨動中使壓電促動器優(yōu)選逐 步地放電。其中，把逐步理解為，壓電促動器不是連續(xù)地而是通過時 間上離散的々責(zé)電;j文電。
上述的問題也可以通過一種裝置解決，尤其是指控制器，具有用 于使噴射閥，尤其是指內(nèi)燃機的噴射裝置的噴射閥運行的機構(gòu)，其中， 噴射閥具有壓電促動器，其經(jīng)由聯(lián)接元件與閥針連接，其中，在壓電 促動器上施加電壓，其導(dǎo)致壓電促動器的長度伸長或者縮短，其中， 在關(guān)閉噴射閥時在壓電促動器上施加保持電壓，其中，壓電促動器的 電壓通過再充電序列達(dá)到保持電壓。上述的問題也可以通過一種計算 機程序解決，其帶有程序代碼用于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明方法的所有步驟， 當(dāng)在計算機上執(zhí)行該程序的時候。
圖示簡述
接下來借助于附圖進一步闡明本發(fā)明的實施例。其中 圖l顯示了機動車的燃料噴射裝置的示意圖，帶有具有壓電促動 器的噴射閥；
圖2顯示了在雙重轉(zhuǎn)換極化時的壓電促動器的磁滯曲線的示意
圖3顯示了施加在壓電促動器上的電壓與時間的關(guān)系圖；圖4顯示了在圖3中階段D的放大圖； 圖5顯示了該方法的流程圖。
本發(fā)明實施例
在

圖1中描述了機動車的燃料噴射裝置，其具有控制器10和噴 射閥11。噴射閥11配有壓電促動器12，其由控制器IO控制。此外， 噴射閥11具有閥針13，其可以在噴射閥11的殼體內(nèi)部位于閥座14 上。假如閥針13從閥座上抬起，就打開噴射閥11并且噴射燃料。在 圖1中示出這個狀態(tài)。如果閥針13位于閥座14上，則關(guān)閉噴射閥11。 借用壓電促動器12影響從關(guān)閉到打開狀態(tài)的轉(zhuǎn)變。為此將電壓施加 在促動器12上，該電壓引起壓電堆疊的長度改變，該壓電堆疊本身 用于打開或者關(guān)閉噴射閥11。噴射閥11具有液壓連接器15。為此在 噴射閥11內(nèi)部存在連接器殼體16,在其中導(dǎo)引兩個活塞17, 18?；?塞17與促動器12連接，而活塞18與閥針13連接。在兩個活塞17， 18 之間設(shè)置腔室19,它形成用于將由促動器12施加的力傳遞到閥針13 上的活塞/氣缸系統(tǒng)。連接器15由處于壓力之下的燃料包圍。腔室19 的容積同樣用燃料填充。通過在兩個活塞17, 18和連接器殼體16之 間的引導(dǎo)間隙，可以使腔室19的容積在較長的時間間隔上匹配到促 動器12分別存在的長度上。但是在瞬時改變促動器12的長度時，腔 室19的容量和由此它的長度幾乎保持不變，并且使促動器12長度的 改變傳輸?shù)介y針13上。在兩個活塞17, 18和連接器殼體16之間的 引導(dǎo)間隙可以形成閥，它在不同的流動方向上或者根據(jù)活塞17， 18 相對于連接器殼體16的位置具有不同的流體阻力或者流量系數(shù)。例 如一個或兩個活塞可以具有凹槽，它們帶有可變的凹底深度或類似結(jié) 構(gòu)，為了改變在活塞17， 18和連接器殼體16之間的有效的可流通的 面積。例如通過在活塞17， 18和連接器殼體16之間的引導(dǎo)間隙或者 通過帶有取決于方向的流量系數(shù)的小節(jié)氣門實現(xiàn)活塞17, 18彼此之
間的運行速度的調(diào)整。當(dāng)促動器12經(jīng)由較長的時間段不改變地位于磁滯曲線40的任意 點上時，那么噴射閥11與促動器12的工作點無關(guān)地位于其關(guān)閉狀態(tài)。 然后通過促動器12的比較快的縮短/A^茲滯曲線40的這個點中實現(xiàn)噴 射閥11的打開。通過促動器12的返回在它位于噴射開始之前的工作 點達(dá)到噴射閥11的關(guān)閉。
在圖2中描述了在施加在壓電促動器的電壓U與由其引起促動器 長度改變或者長度縮短x之間的相互關(guān)系。這種相互關(guān)系表示促動器 的磁滯曲線20。假定，促動器位于磁滯曲線20的零點，即，沒有電 壓施加在促動器上，并且促動器既不具有長度伸長也不具有長度縮 短。此外假定，此刻促動器是在正電壓方向極化的。假如從現(xiàn)在起在 促動器上的電壓在負(fù)方向上改變，就導(dǎo)致促動器的縮短。這從磁滯曲 線20的分支(Ast)21中產(chǎn)生結(jié)果。假如負(fù)電壓達(dá)到與所謂的矯頑i茲力 相對應(yīng)的-UK，促動器就開始反極化。在這個負(fù)電壓-UK中促動器具 有它的最大縮短-x2 。假如從現(xiàn)在起低于與矯頑磁力相對應(yīng)的電壓 -UK，就又增加促動器的長度。這從磁滯曲線20的分支22中是顯而 易見的。然后在負(fù)電壓-Ul中促動器具有它的最大長度伸長xl。此外， 流過磁滯曲線20的分支22導(dǎo)致促動器的極化的交換。假如從現(xiàn)在起 施加在促動器上的電壓又在正方向上提高，就流過磁滯曲線20的分 支23。促動器的長度從長度伸長xl又改變到縮短-x2。促動器在正電 壓UK中具有這種最大縮短-x2。在超出正電壓UK之后重新產(chǎn)生促動 器的轉(zhuǎn)換極化，以致在電壓的繼續(xù)增加時流過分支24。這個分支24 在正電壓U1中結(jié)束，促動器在該電壓中具有最大的長度伸長xl。假 如從現(xiàn)在起又減小施加在促動器上的電壓，就減小促動器的長度伸 長。這從;茲滯曲線20的分支25中產(chǎn)生結(jié)果。然后分支25在零點區(qū) 域中再次過渡到磁滯曲線20的分支21。
圖3顯示了根據(jù)本發(fā)明的再充電序列實施例與時間的關(guān)系圖。描 述了壓電促動器12的電壓U的電壓過程與時間的關(guān)系。通過電壓U 降低到更低的電壓水平U6上識別已停止的噴射，在圖3的例子中描述了主噴射H以及兩個預(yù)噴射VI和V2。在每個噴射之前，即在主噴 射和預(yù)噴射之前產(chǎn)生動態(tài)的中斷DYN.IRQ,其中，控制器在每次中斷 時指示停止噴射。動態(tài)的中斷DYN.IRQ分別從對于確定的曲軸角度 的控制器的靜態(tài)中斷中產(chǎn)生，這里是指產(chǎn)生靜態(tài)中斷Stat. IRQ. PIL和 靜態(tài)中斷Stat. IRQ.M1。靜態(tài)中斷Stat. IRQ.M1用于確定對于主噴射的 動態(tài)中斷DYN.IRQ—H，靜態(tài)中斷Stat. IRQ. PIL用于確定對于停止第 一預(yù)噴射VI的動態(tài)中斷DYN.IRQ一V和對于停止第二預(yù)噴射V2的動 態(tài)中斷DYN.IRQ—V2。附加地應(yīng)用靜態(tài)中斷IRQ.PIL,為了獲得再充 電序列NL的開始。再充電序列NL作為在圖3中的階段"D"在圖4 中放大地示出，并且它包括上升的邊沿FLl以及下降的邊沿FL2。假 定電壓U2比保持電壓Ul更低，通過增加的邊沿使施加在壓電促動器 12上的電壓U提高到保持電壓Ul上。在這種情況下下降的邊沿FL2 沒有作用。假如施加在壓電促動器上的電壓比保持電壓Ul更高，增 加的邊沿FLl就沒有作用，對此用降低的邊沿FL2把電壓降低到保持 電壓Ul的值上。這樣選擇在再充電序列NL結(jié)束與用于停止第一預(yù) 噴射的動態(tài)中斷DYN.IRQ一V1之間的時間段，以致噴射閥ll處于瞬 時狀態(tài)，即，該噴射閥尤其是指聯(lián)接元件不再實施補償運動。
再噴射序列由充電邊沿FLl和放電邊沿FL2組成，它們直接連續(xù) 地實施并且兩者都具有相同的目的電壓，即保持電壓Ul。兩個邊沿 之一根據(jù)初始電壓影響對額定電壓的補償，這里是指保持電壓Ul， 其它的邊沿沒有作用。備選地可以測量和確定壓電促動器12的電壓 U,這個電壓是否低于或高于保持電壓U1。接著選擇充電邊沿FLl或 放電邊沿FL2，為了使電壓U達(dá)到保持電壓U1。假如電壓U低于保 持電壓Ul,就應(yīng)用充電邊沿FLl,假如電壓U高于保持電壓Ul,就 應(yīng)用放電邊沿FL2。
在控制器初始化之后并且在轉(zhuǎn)速閾值riRECHCj之下——在該轉(zhuǎn)速閾
值中沒有觸發(fā)噴射并且因此不產(chǎn)生轉(zhuǎn)速中斷一一，促動器12的再充 電時間同步地在給定的間隔中、例如在10孩t秒間隔中實現(xiàn)。
9在轉(zhuǎn)速閾值riRECHG之上，使用預(yù)噴射的靜態(tài)中斷Stat. IRQ.PIL， 為了編程或者觸發(fā)再充電序列。與預(yù)噴射類似地實現(xiàn)再充電序列的編 程，也就是說，這里也產(chǎn)生動態(tài)中斷DYN.IRQ—NL。根據(jù)運行時刻執(zhí) 行再充電序列的控制開始，并且必需在噴射序列的第一控制之前位于 這個汽缸上。再充電序列對于下次接著控制的距離在充分利用可供使 用的角度范圍的條件下應(yīng)該盡可能地大。由此確保了，在再充電序列 和噴射的第一控制、在圖3中的第一預(yù)噴射VI之間的時間是足夠長 的，以使液壓聯(lián)接元件15起振。
假如在高轉(zhuǎn)速時在預(yù)噴射的靜態(tài)中斷Stat. IRQ.PIL與第一預(yù)噴射 VI之間的時間段不足以編程再充電序列，就已經(jīng)在上述汽缸的上次 噴射結(jié)束之后編程再充電序列。其中，利用主噴射的靜態(tài)中斷Stat. IRQ.MI，用于使上次控制的時刻與各自的汽缸相協(xié)調(diào)。
在控制器隨動中對促動器12在可設(shè)置的時間之內(nèi)在時間同步的 間隔之中逐步地放電。其中，從在促動器上減少的電壓和在所使用的 時間間隔中為此供支配使用的時間中給出電壓級的高度。
圖5顯示了該方法的流程圖。在步驟101中通過開始控制器預(yù)動 SGV開始該方法。接著在步驟102中時間同步地在例如10ms的間隔 中觸發(fā)促動器12的再充電。在步驟103中檢測，轉(zhuǎn)速n是否大于轉(zhuǎn) 速閾值IIrechg。假如不是這種情況，就以選項N("否")分支又返回 到保持恒定時間間隔的步驟102。假如在步驟103中的檢測得到選項 J("是")，那么轉(zhuǎn)速n就大于轉(zhuǎn)速閾值nRECHG。這樣在步驟104中從 正如之前所描述的靜態(tài)中斷中產(chǎn)生動態(tài)中斷。這樣長時間地保留步驟 104有效，直到關(guān)閉內(nèi)燃機，并且過渡到控制器隨動SGNL中，這持 久地通過帶有檢測的循環(huán)在步驟105中檢測。在轉(zhuǎn)變到控制器隨動時 在步驟106中正如之前所描述地發(fā)生促動器的放電(ENTL)。
權(quán)利要求
1.一種用于操作噴射閥(11)、尤其是內(nèi)燃機的噴射裝置的噴射閥(11)的方法，其中，所述噴射閥(11)具有壓電促動器(12)，該壓電促動器(12)經(jīng)由聯(lián)接元件(15)與閥針(13)連接，其中，在該壓電促動器(12)上施加有電壓(U)，該電壓(U)導(dǎo)致所述壓電促動器(12)的長度伸長或者縮短(x)，其中，在關(guān)閉噴射閥(11)時在所述壓電促動器(12)上施加保持電壓(+-U1)，其特征在于，通過再充電序列使所述壓電促動器(12)的電壓(U)達(dá)到所述保持電壓(U1)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述再充電序列 包括所述壓電促動器的至少一次饋電。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述壓電促 動器(12)的電壓(U)在這樣一個時刻達(dá)到所述保持電壓(U1)，其中該時 刻如此久地位于噴射之前，以致所述噴射閥(ll)在噴射開始時處于靜 止?fàn)顟B(tài)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的方法，其特征在于，所 述再充電序列具有至少一個充電邊沿(FLl)和/或至少一個;^文電邊沿 (FL2)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的方法，其特征在于，為 了觸發(fā)預(yù)噴射(Vl, V2)而通過控制器(10)的靜態(tài)中斷(IRQ. PIL)激活所 述再充電序列。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的方法，其特征在于，在 一個工作節(jié)拍期間，直接在上次噴射到汽缸中的動作結(jié)束之后激活所 述再充電序列。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，在高轉(zhuǎn)速情況下， 在一個工作節(jié)拍期間，直接在上次噴射(H)到汽缸中的動作結(jié)束之后激 活所述再充電序列。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項所述的方法，其特征在于，在控制器預(yù)動中對于所述壓電促動器(12)的饋電以恒定的時間間隔實現(xiàn) 所述再充電序列。
9. 一種裝置，尤其是指控制器，其帶有用于操作噴射閥(ll)、尤其是內(nèi)燃機的噴射裝置的噴射閥(ll)的機構(gòu)，其中，所述噴射閥(ll)具有壓電促動器(12),該壓電促動器(12)經(jīng)由聯(lián)接元件(15)與閥針(13) 連接，其中，在該壓電促動器(12)上施加電壓(U)，該電壓(U)導(dǎo)致所述 壓電促動器(12)的長度伸長或者縮短(x)，其中，在關(guān)閉噴射閥(ll)時 在所述壓電促動器(12)上施加保持電壓(+-111),其特征在于，通過再充 電序列使所述壓電促動器(12)的電壓(U)達(dá)到所述保持電壓(U1)。
10. —種計算機程序，帶有程序代碼，當(dāng)在計算機中執(zhí)行該程序 時，用于實施根據(jù)權(quán)利要求1到8中任一項所述的所有步驟。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種方法，用于操作噴射閥(11)、尤其是內(nèi)燃機的噴射裝置的噴射閥(11)，其中，該噴射閥(11)具有壓電促動器(12)，其經(jīng)由聯(lián)接元件(15)與閥針(13)連接，其中，在該壓電促動器(12)上施加電壓(U)，其導(dǎo)致該壓電促動器(12)的長度伸長或者縮短(x)，其中，在關(guān)閉噴射閥(11)時在該壓電促動器(12)上施加保持電壓(+-U1)。通過再充電序列使該壓電促動器(12)的電壓(U)達(dá)到該保持電壓(U1)。
文檔編號F02D41/24GK101568713SQ200780047900
公開日2009年10月28日 申請日期2007年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月20日
發(fā)明者A·施米特, J·-H·巴思, M·克萊因, M·克里格 申請人:羅伯特.博世有限公司