用于觸發(fā)壓電執(zhí)行器的方法和設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于觸發(fā)壓電執(zhí)行器的一種方法和一種設(shè)備，其中在執(zhí)行器放電一規(guī)定的時間間隔之后給所述執(zhí)行器施加一較小的電壓。如此規(guī)定所述較小的電壓的大小，從而使得在噴油嘴針閥和所述執(zhí)行器之間存在反作用。
【專利說明】用于觸發(fā)壓電執(zhí)行器的方法和設(shè)備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及根據(jù)獨立權(quán)利要求的類型的、用于觸發(fā)壓電執(zhí)行器的一種方法和一種設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]從文獻DE102009000741A1中同樣已知用于觸發(fā)壓電執(zhí)行器的一種方法和一種設(shè)備。在那里說明了一種方法和一種設(shè)備，其中識別一定的信號出現(xiàn)的時刻，并且為了確定噴射結(jié)束并且最終為了調(diào)節(jié)噴射器的噴射持續(xù)時間或者噴射量進行使用。在此利用這樣的事實:對于規(guī)定的類型的壓電執(zhí)行器來說，噴油嘴針閥在其底座中發(fā)生撞擊不僅通過物體聲音傳送也通過壓力梯度和力梯度在伺服閥的開關(guān)鏈中引起執(zhí)行器的機械振動的激勵。這在執(zhí)行器上產(chǎn)生一微小的電壓信號，所述電壓信號具有主要在所激勵的共振頻率范圍中的分量。
[0003]這里的問題是，通過在噴油嘴針閥關(guān)閉前不久進行的執(zhí)行器的放電同樣觸發(fā)執(zhí)行器電壓的顯著的振動，通過噴油嘴針閥關(guān)閉在后來疊加振動。因此對于在觸發(fā)結(jié)束和噴油嘴針閥關(guān)閉之間的較短的間隔來說不可能可靠地檢測噴射結(jié)束。由此用于識別針閥關(guān)閉的功能的工作范圍受到強烈限制，更確切說被限制在大噴射量的范圍中。
[0004]通過執(zhí)行器和開關(guān)鏈的所激勵的振動，在所謂的耦合間隙中產(chǎn)生壓力振動進而也在各個的機械部件之間產(chǎn)生壓緊力。這導(dǎo)致，在一些時間間隔中耦合間隙中的壓力變得過小或者甚至達到燃料的蒸汽壓力，或者導(dǎo)致閥活塞短時間地從閥栓升起。這兩者都會造成構(gòu)件之間的壓緊力成為零。這些不同的液壓的和機械的效果都導(dǎo)致，執(zhí)行器和噴油嘴針閥之間的開關(guān)鏈在該間隔期間在外面嚙合，并且因此不能將信號從噴油嘴針閥傳遞到執(zhí)行器。因此在該時間間隔中不能識別噴油嘴針閥的關(guān)閉。
[0005]根據(jù)本發(fā)明認識到，執(zhí)行器和噴油嘴針閥之間的傳遞鏈通過以下方式能夠可靠地連接:第一，耦合間隙中的壓力保持為一個大于零的值;第二，閥活塞與閥栓保持接觸。由此還確保了，噴油嘴針閥通過作用到閥栓上的控制腔室壓力始終反作用執(zhí)行器電壓。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]與此相對地，具有獨立權(quán)利要求的特征的、根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備和根據(jù)本發(fā)明的方法具有以下的優(yōu)點:從執(zhí)行器電壓出發(fā)能夠持續(xù)地測量不同的參量，因為執(zhí)行器和噴油嘴針閥之間的傳遞鏈持續(xù)地連接。
[0007]這根據(jù)本發(fā)明通過如下方式實現(xiàn):在執(zhí)行器放電一規(guī)定的持續(xù)時間之后給所述執(zhí)行器施加一較小的電壓。在這種情況下如此規(guī)定所述較小的電壓的大小，從而使得執(zhí)行器和噴油嘴針閥之間的開關(guān)鏈始終保持嚙合，從而使得噴油嘴針閥運動并且尤其噴油嘴針閥關(guān)閉始終反作用到執(zhí)行器和其電壓上。
[0008]這尤其通過以下方式實現(xiàn):如此規(guī)定所述較小的電壓，從而在液壓地連接所述執(zhí)行器和所述噴油嘴針閥的耦合器中在規(guī)定的時間間隔期間產(chǎn)生超過一定預(yù)設(shè)值的壓力。[0009]特別有利的是，該預(yù)設(shè)值相當(dāng)于包圍耦合器的燃料的壓力。那里存在噴射器的回流背壓，該回流背壓通過噴射器回流量在壓力保持閥處或者在液壓節(jié)流閥處的節(jié)流產(chǎn)生。只要在耦合間隙中的壓力超過該回流背壓，那么執(zhí)行器和閥栓之間的傳遞鏈就能可靠地連接。
[0010]在一種改進的實施方式中規(guī)定，在規(guī)定的時間間隔期間所述執(zhí)行器用于檢測測量參量。也就是說，僅在檢測測量參量的期間才給執(zhí)行器施加較小的電壓。由此能夠減小耦合器的能量要求和負荷。在不同的實施方式中規(guī)定，一方面在放電之后立即施加所述較小的電壓。另一方面也可以規(guī)定，在放電之后經(jīng)過一段時間間隔才施加所述較小的電壓。
[0011]本發(fā)明的另一個優(yōu)點在于，通過在執(zhí)行器放電之后立即進行開關(guān)鏈的、由施加較小的電壓自動引起的預(yù)夾緊，比對于按照現(xiàn)有技術(shù)的觸發(fā)來說顯著更快地衰減開關(guān)鏈中通過執(zhí)行器的放電觸發(fā)的延時振動過程和緩沖過程。由此以相應(yīng)的方式顯著縮短在使執(zhí)行器放電之后的時間間隔，在所述時間間隔中這樣的延時振動過程和緩沖過程能夠影響后續(xù)的噴射。對于具有較短的噴射間隔的多次噴射中如此再次顯著地提高計量精度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是噴射閥的一個實施例的一些重要的元件的示意性的剖面圖；
[0013]圖2是隨時間變化的信號的不同示圖。
【具體實施方式】
[0014]圖1示出了機動車的內(nèi)燃機的噴射閥，所述噴射閥設(shè)有壓電的執(zhí)行器12。
[0015]所述壓電的執(zhí)行器12如在圖1中通過箭頭所示由控制設(shè)備20觸發(fā)。此外所述噴射閥具有閥栓13。通過該閥栓能夠影響開關(guān)閥腔室21中的壓力。取決于開關(guān)閥腔室21中的壓力地打開或者關(guān)閉噴油嘴針閥22。該噴油嘴針閥22在其打開狀態(tài)下將燃料流釋放到燃燒室中，并且在其關(guān)閉狀態(tài)下阻斷燃料流。
[0016]如果閥栓13從閥座升起，則開關(guān)閥腔室21中的壓力下降，并且打開噴油嘴針閥22并且噴射燃料。如果閥栓13位于閥座上，則在開關(guān)閥腔室中存在一定的控制腔室壓力，并且噴油嘴針閥22重新運動返回到其關(guān)閉的位置中。如果噴油嘴針閥22到達其關(guān)閉位置，則該控制腔室壓力隨傾斜的梯度上升到蓄壓管壓力(Raildruck)。該過程適合為了檢測噴射結(jié)束而激勵執(zhí)行器的共振。閥栓13從其關(guān)閉到其打開狀態(tài)的過渡借助壓電的執(zhí)行器12進行。為此在執(zhí)行器12上施加電壓，該電壓引起基本上作為壓電堆實現(xiàn)的執(zhí)行器12的長度變化，該長度變化就其方面來說用于打開或者關(guān)閉控制閥的閥栓13。為此執(zhí)行器的縱向改變通過傳遞開關(guān)鏈傳遞到閥栓13上。
[0017]此外，在開關(guān)鏈中提供一種液壓稱合器15。其基本上由稱合器殼體16組成,其中引導(dǎo)兩個活塞17、18?；钊?7與執(zhí)行器12連接，并且活塞18與閥栓13連接。該連接可以通過在兩個構(gòu)件之間的材料配合的連接部引起，但是或者也通過兩個在圖1中未示出的壓力彈簧的預(yù)應(yīng)力引起，所述壓力彈簧沿執(zhí)行器12的方向加載活塞17并且沿閥栓13的方向加載活塞18。在兩個活塞17、18之間包圍有被稱作耦合間隙的體積19，其實現(xiàn)由執(zhí)行器12施加到閥栓13上的力的傳遞。所述活塞18接下來也被稱為閥活塞。
[0018]耦合器15由處于回流壓力下的燃料包圍。該回流壓力通過噴射器在構(gòu)造為過壓閥的壓力保持閥上或者在液壓的節(jié)流閥上的回流量的節(jié)流產(chǎn)生。
[0019]耦合間隙19的體積同樣由燃料填充，所述燃料通過兩個活塞17、18與耦合器殼體16之間的引導(dǎo)間隙滲透到耦合間隙19中。由此耦合間隙19的體積在較長的時間間隔中與執(zhí)行器12相應(yīng)存在的長度相適配。然而在執(zhí)行器12的長度短暫變化的情況下耦合間隙19的體積幾乎保持不變，并且執(zhí)行器12的長度的變化或者說由執(zhí)行器12施加到活塞17上的力傳遞到閥栓13上。
[0020]為了噴射燃料，通過間隙地接通充電開關(guān)對執(zhí)行器充電。由此閥栓13打開。在充電過程后高阻地接通輸出級，由此執(zhí)行器的電荷保持恒定。在觸發(fā)結(jié)束時通過間隙地接通放電開關(guān)使執(zhí)行器放電到電壓零。由此閥栓13關(guān)閉。在達到電壓零之后重新高阻地接通輸出級，由此執(zhí)行器的電荷重新保持恒定。
[0021]執(zhí)行器12的運動在輸出級的高阻的狀態(tài)下影響其電壓。但是通過執(zhí)行器和開關(guān)鏈的延時振動(Nachschwingen)無論閥栓13和閥活塞18之間的壓緊力還是稱合間隙19中的壓力都疊加成一振動。這導(dǎo)致，在一定時間間隔中耦合間隙19中的壓力達到燃料的蒸汽壓力，或者閥栓13和閥活塞18之間的壓緊力成為零或者說甚至在這兩個構(gòu)件之間出現(xiàn)間隙。
[0022]但是兩種效應(yīng)都分別導(dǎo)致噴油嘴針閥22、閥栓13和執(zhí)行器之間的傳遞鏈在該間隔期間斷開，因此不能進行從噴油嘴針閥22和/或閥栓13到耦合器和者執(zhí)行器12的信號傳遞。
[0023]尤其在噴油嘴針閥關(guān)閉的時刻在開關(guān)閥腔室21中的壓力的上升在這些時間間隔中不會影響執(zhí)行器電壓的變化。
[0024]如果在這樣的時間間隔中噴油嘴針閥關(guān)閉，那么因此該關(guān)閉過程對于執(zhí)行器電壓的作用由于開關(guān)鏈的暫時中斷顯著地減小。
[0025]目的是，可靠地避免在噴油嘴針閥關(guān)閉過程期間在耦合間隙中的回流背壓降低，進而使得執(zhí)行器和閥之間的傳遞鏈在該對于測量來說重要的時間間隔中保持恒定地嚙合，進而實現(xiàn)噴油嘴針閥的關(guān)閉對執(zhí)行器電壓的良好的反作用。
[0026]本發(fā)明的核心在于，執(zhí)行器電壓在開關(guān)閥關(guān)閉的情況下或者不完全降低到O或者在執(zhí)行器放電之后和由此引起的開關(guān)閥的關(guān)閉之后立即重新升高到一微小的值，從而使得執(zhí)行器在噴油嘴針閥關(guān)閉期間比在噴射之間的靜止狀態(tài)中略微更高地充電。
[0027]本發(fā)明的優(yōu)點在于，執(zhí)行器在感興趣的時間間隔中相對于其靜止狀態(tài)稍微伸長，進而在液壓耦合器的間隙中始終存在壓力，所述壓力足以保持開關(guān)鏈無松動地嚙合。尤其閥活塞始終與閥栓保持機械接觸并且在耦合間隙中不形成蒸汽。由此開關(guān)鏈與執(zhí)行器的延時振動無關(guān)地在其放電過程后始終嚙合。始終確保在噴油嘴針閥關(guān)閉的瞬間將信號傳遞到執(zhí)行器。由此能夠?qū)㈥P(guān)閉時刻識別的工作范圍朝向顯著更小的觸發(fā)持續(xù)時間和量擴寬。
[0028]根據(jù)本發(fā)明的處理方法不限于壓電執(zhí)行器的這種設(shè)計方案。其可以應(yīng)用在具有液壓耦合器的所有壓電執(zhí)行器中。根據(jù)本發(fā)明的處理方法也可以應(yīng)用在沒有升關(guān)閥的噴射器中。在這樣的噴射器中閥活塞18直接作用到噴油嘴針閥22上。
[0029]在圖2中，在分示圖a中示出了常規(guī)的執(zhí)行器電壓曲線，在分示圖b和c中示出了根據(jù)本發(fā)明的電壓曲線的兩種變體。
[0030]在時刻tl對執(zhí)行器充電并且開始噴射。在時刻t2使執(zhí)行器放電并且結(jié)束噴射。在這種情況下執(zhí)行器從電壓UO出發(fā)充電到電壓Ul并且接著放電。電壓UO優(yōu)選取值為零。
[0031]根據(jù)圖2b的設(shè)計方案，執(zhí)行器不完全放電到電壓UO的值。在放電后從時刻t2起剩余電荷保留在執(zhí)行器上，所述剩余電荷引起執(zhí)行器進而活塞17施加一微小的力到耦合間隙19上。在這種情況下如此小地選擇電荷或者說電壓U2，從而使得閥栓13不打開，由此噴油嘴針閥的運動進而噴射都不受影響。在這種情況下如此大地選擇電荷或者說電壓U2，從而使得施加足夠的力到耦合間隙19上以永久保持開關(guān)鏈嚙合。優(yōu)選電壓U2與觸發(fā)電壓Ul相比較小，利用所述觸發(fā)電壓觸發(fā)用于實現(xiàn)噴射的執(zhí)行器。在這種設(shè)計方案的情況下還可以規(guī)定，執(zhí)行器放電，但是在放電后立即通過短時的一次或者多次連接充電開關(guān)再次充電到一微小的正電壓。
[0032]在按照圖2c的設(shè)計方案中執(zhí)行器在完全放電之后經(jīng)過一段時間間隔后才再次充電到一微小的正電壓。
[0033]在這種情況下，如此選擇執(zhí)行器在放電后再次充電所達到的電壓，從而使得在噴油嘴針閥的關(guān)閉過程期間耦合間隙中的壓力相對于噴射器的回流背壓(通常為IObar)升高，但是卻位于這樣的水平:在該水平下也不發(fā)生開關(guān)閥的僅僅部分的打開。由此也與這樣的事實聯(lián)系:閥活塞和閥栓現(xiàn)在以比在靜止狀態(tài)中存在的力顯著更大的力相互壓緊。因此開關(guān)鏈在噴油嘴針閥的整個關(guān)閉過程期間功能完好并且嚙合并且能夠?qū)⑿盘枏拈_關(guān)閥腔室或者嗔油嘴針閥傳遞到執(zhí)彳丁器。在完整的嗔射結(jié)束之后執(zhí)彳丁器才再次完全放電。
[0034]原則上，本發(fā)明也可以應(yīng)用在沒有液壓耦合器15的開關(guān)鏈上。在這種情況下要注意的是:開關(guān)鏈的結(jié)構(gòu)元件彼此始終保持機械接觸并且其如此保持開關(guān)鏈嚙合。
【權(quán)利要求】
1.用于觸發(fā)壓電執(zhí)行器的方法，其中在執(zhí)行器放電一規(guī)定的時間間隔之后給所述執(zhí)行器施加一較小的電壓，其中如此規(guī)定所述較小的電壓的大小，從而使得在噴油嘴針閥和所述執(zhí)行器之間存在反作用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，如此規(guī)定所述較小的電壓，從而在液壓地連接所述執(zhí)行器和所述噴油嘴針閥的耦合器中，在預(yù)先確定的時間間隔期間產(chǎn)生超過一定預(yù)設(shè)值的壓力。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在規(guī)定的時間間隔期間所述執(zhí)行器用于檢測測量參量。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述預(yù)設(shè)值相當(dāng)于燃料的回流背壓。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在放電之后立即施加所述較小的電壓。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在放電之后經(jīng)過一段時間間隔才施加所述較小的電壓。
7.用于觸發(fā)壓電執(zhí)行器的設(shè)備，其中在執(zhí)行器放電一規(guī)定的時間間隔之后給所述執(zhí)行器施加一較小的電壓，所述設(shè)備具有規(guī)定所述較小的電壓的大小的器件，從而使得在噴油嘴針閥和執(zhí)行器之間存在反作用。
【文檔編號】F02D41/20GK103835823SQ201310755524
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2013年11月25日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月26日
【發(fā)明者】H·拉普 申請人:羅伯特·博世有限公司