電流控制內(nèi)燃發(fā)動機燃料噴射器的至少一個壓電致動器的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于控制燃料噴射器的壓電致動器的方法，包括步驟：根據(jù)標稱電流(Icc1)，向壓電致動器施加標稱電氣命令的充電(Qc1)，以便為打開噴射器的閥裝置；以及緊接著所述標稱命令充電(Qc1)，在其施加之后且在由命令噴射器的關(guān)閉所組成的步驟之前，除了所述標稱命令充電(Qc1)之外，向壓電致動器施加至少一個電氣極化充電(Qp1)，以便在噴射器的打開階段期間使所述壓電致動器極化；所述方法還包括將施加到壓電致動器的極化充電電流(Icp1)的值增加至比標稱命令充電(Qc1)的標稱電流(Icc1)的值更高的值的在先步驟。
【專利說明】電流控制內(nèi)燃發(fā)動機燃料噴射器的至少一個壓電致動器的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于控制車輛的內(nèi)燃發(fā)動機的燃料噴射器的至少一個壓電致動器的方法，所述至少一個壓電致動器作用于閥裝置以打開或關(guān)閉所述噴射器，分別允許或防止燃料向發(fā)動機的燃燒室的噴射，所述方法在操作中由車輛車載的發(fā)動機控制單元應(yīng)用并且包括以下步驟:
籲根據(jù)作為所需扭矩和發(fā)動機速度的函數(shù)的標稱電流，向壓電致動器施加稱為標稱控制充電的打開噴射器所需的第一標稱充電，以便為了向燃燒室噴射燃料而打開噴射器的閥裝置，
?在所述標稱控制充電的施加之后且在由命令噴射器關(guān)閉組成的步驟之前，除了所述標稱控制充電之外，在所述標稱控制充電之后向壓電致動器施加稱為極化充電的至少一個第二充電，以便在噴射器的打開階段期間和在燃料向燃燒室的噴射期間使壓電致動器極化，
?通過向壓電致動器施加至少一個放電來命令噴射器關(guān)閉，以便關(guān)閉閥裝置，從而停止燃料的噴射。

【背景技術(shù)】
[0002]已經(jīng)知道使用壓電致動器來控制借助于汽油或柴油燃料操作的內(nèi)燃發(fā)動機中的噴射器的打開和關(guān)閉。
[0003]壓電致動器主要地由限定預(yù)定長度的陶瓷疊堆以已知方式構(gòu)成，該陶瓷疊堆具有在電場的作用下改變其長度并且在機械應(yīng)力的作用下逆向地產(chǎn)生電場的性質(zhì)；該疊堆在止擋件和閥裝置之間布置在噴射器中，并且簡單地說以如下方式操作:在借助于電壓將充電施加到壓電致動器時，致動器的長度增加并且打開噴射器的閥裝置，這會將加壓的燃料釋放到燃燒室中。在休息時，即，在閥裝置處于關(guān)閉位置的情況下，在壓電致動器和閥裝置之間存在間隙，以便確保該閥裝置的關(guān)閉并且避免燃料朝燃燒室的失控泄漏。
[0004]為了穩(wěn)定并且具有可再現(xiàn)的行為，壓電致動器必須被極化至參考值，這種極化稱為初始極化；該極化在發(fā)動機在車輛中使用之前在生產(chǎn)所述致動器時在工廠進行。這樣的極化包括通過稱為極化電壓的確定的電壓將充電在同樣被確定的時間內(nèi)施加到壓電致動器的端子，這樣的影響是使端子的晶體結(jié)構(gòu)根據(jù)施加在壓電疊堆上的電場的方向定向，該方向?qū)?yīng)于其中壓電致動器的尺寸變化為所需的方向。在壓電疊堆的端子處的這種初始極化電壓消除之后，壓電疊堆保持剩余極化狀態(tài)以供后續(xù)使用。
[0005]然而，在于內(nèi)燃發(fā)動機中使用期間，壓電致動器趨于喪失該初始極化，特別是由于車輛的大量城市使用，這種城市使用涉及低的發(fā)動機速度和因此用于在低燃料壓力下控制噴射器的低的標稱電壓，該電壓大大低于極化電壓。
[0006]另外，控制噴射器的打開所需的充電可被調(diào)整，以防止由這種噴射器打開產(chǎn)生的噪音蓋過一般的發(fā)動機噪音而可聽見，即，用于打開噴射器的標稱電壓的映射作為發(fā)動機速度的函數(shù)在工廠中確立。
[0007]其它使用情況，例如發(fā)動機的溫度的增加/減少的反復(fù)循環(huán)或壓電致動器的長時間不使用(該時間對應(yīng)于車輛的長期不動的時間)，也可能隨時間推移而導(dǎo)致壓電致動器的極化的改變。
[0008]在本申請的提交日期未公布的在本 申請人:的名下的提交于2012年5月23日的法國專利申請FR 1254719公開了一種彌補以上所述去極化的缺陷的解決方案。該解決方案允許壓電致動器從離開工廠的時間起在車輛的使用期間自動地保持極化，而不需要發(fā)動機停車，并且因此允許延長所述致動器的使用壽命，同時減少維護操作。該解決方案還通過減少壓電致動器和閥裝置之間的間隙的擴散而允許改善噴射器的性能，并且最終允許更好地控制噴入燃燒室的燃料的量和因此優(yōu)化的燃料消耗和排放。根據(jù)該解決方案的至少一次充電在兩個時間(第一次用于作為噴射校準的函數(shù)的壓電致動器的標稱控制，第二次用于壓電致動器的極化)向致動器的施加避免造成發(fā)動機噪音和特別地噴射咔嗒聲的極化操作。根據(jù)該解決方案的方法可有利地在車輛的發(fā)動機控制單元(ECU)中借助于用于實現(xiàn)該方法的軟件使用，以用于控制所有發(fā)動機噴射器。應(yīng)當(dāng)注意，該方法可借助于用于發(fā)動機噴射器的壓電致動器的控制/調(diào)整的簡單修改的軟件集成在現(xiàn)有車輛的ECU計算機中。
[0009]常規(guī)地，壓電噴射器由發(fā)動機控制單元使用對于給定的發(fā)動機循環(huán)和氣缸來說恒定的最大電流控制電壓，以用于施加用于命令噴射器的打開的標稱充電。噴射器因此通過修改作為供給噴射器的普通燃料軌壓力的函數(shù)的施加在其壓電致動器的端子處的電壓來控制，以便精確地提供致動器克服隨發(fā)動機速度而變化的燃料軌壓力所需的能量。然而，根據(jù)所關(guān)注的發(fā)動機速度，特別地在例如怠速和稍稍靠上時的低速下，噴射器打開時間由于噴入燃燒室的少量燃料而減少，并且可用于在噴射器打開期間施加極化充電的時間可能因此非常短，甚至到不能施加整個極化充電的程度。根據(jù)提交于2012年5月23日的專利申請FR 1254719的極化充電的施加實際上仍然不允許實現(xiàn)顯著的極化電壓，特別是在噴射器打開時間短的情況下。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的目的是彌補這些缺陷并且一般地改進上文所述方法。更準確地講，本發(fā)明由施加所述電氣極化充電的步驟組成，該步驟包括將施加到壓電致動器的極化充電電流的值增加至比標稱充電的標稱電流的值大的值的在先步驟。
[0011 ] 施加到極化充電的充電電流值的增加使得可以減少所述電氣極化充電的施加時間。根據(jù)本發(fā)明的方法允許在較短的時間內(nèi)實現(xiàn)根據(jù)標稱控制充電的電流值用較長的時間將獲得的相同或接近的極化電壓。備選地，如果需要，對于給定的可用時間來說，本發(fā)明允許實現(xiàn)比用較小的電流將實現(xiàn)的極化電壓更高的極化電壓。
[0012]根據(jù)一個有利的特征，根據(jù)本發(fā)明的方法還包括以下步驟:
?限定要實現(xiàn)的極化充電，
?在施加所述標稱控制充電之前，向發(fā)動機控制單元發(fā)送請求以建立噴射器的指定的電氣控制時間，
?選擇用于施加要實現(xiàn)的所述極化充電的標稱或更大的電流值，其為噴射器的指定的電氣控制時間的函數(shù)。
[0013]噴射器的電氣控制時間被定義為用于施加到壓電致動器的充電的保持時間。根據(jù)該特征，提出了用于控制極化充電的附加的管理模式:如果噴射器的電氣控制時間減少并且可用于施加極化充電的時間因此較短，那么可能適合用大于標稱電流的電流來控制該充電，以便在可用的電氣控制時間內(nèi)優(yōu)化極化電壓，并且因此受益于短暫的打開，反而向壓電致動器施加極化充電。
[0014]根據(jù)一個有利的特征，由選擇用于施加要實現(xiàn)的所述極化充電的電流值組成的步驟包括由確定閾值組成的步驟，噴射器的所述指定的電氣控制時間將結(jié)合該閾值進行比較，使得:
?如果噴射器的所述指定的電氣控制時間小于所述預(yù)定的閾值，則通過控制大于標稱控制充電的標稱電流的極化電流來施加所述極化充電，
?如果噴射器的所述指定的電氣控制時間大于所述確定的閾值，則通過控制使用標稱控制充電的電流的值的極化電流來施加所述極化充電。
[0015]該特征對于小于預(yù)定值的噴射器的電氣控制時間來說提供了對極化充電進行電流控制的可能性，低于該預(yù)定值，可用時間不再允許向壓電致動器施加大于標稱電氣控制充電的電壓的(極化)電壓，并且因此不允許施加所謂的極化充電，或至少不允許實現(xiàn)顯著的極化充電。
[0016]根據(jù)一個有利的特征，由施加到壓電致動器的電流的對應(yīng)分布限定的所述極化充電與所述標稱控制充電脫耦。
[0017]由于充電被脫耦，不需要結(jié)合所需發(fā)動機扭矩或發(fā)動機速度修改由發(fā)動機控制單元常規(guī)地施加的壓電致動器的標稱控制充電，并且可以獨立于該標稱控制充電提供極化過充電。
[0018]根據(jù)一個有利的特征，由標稱控制充電的施加導(dǎo)致的電壓和由通過壓電致動器的電流控制施加的極化充電導(dǎo)致的電壓在施加到壓電致動器的電壓的梯度中形成平臺。
[0019]作為時間的函數(shù)的施加到致動器的該電壓平臺允許動作，以便降低噴射器在其打開期間的噪音。事實上，具有有限能量(以便降低可能存在的機械噪音)的第一電壓的施加觸發(fā)噴射器閥裝置的打開，并且第二所謂的極化電壓接著被施加。該平臺可被減小至最小并且實際上不可感知，例如，減小至一秒的非常小的分數(shù)，接近大約一微秒，或者形成更顯著的平臺，其大于或等于幾微秒，例如10至100μ8。該平臺可以有利地作用于將施加到壓電致動器的標稱充電與極化充電分離的時間，例如，作為可用于在噴射器的打開充電和用于噴射器的關(guān)閉的放電之間施加極化充電的時間的函數(shù)。
[0020]根據(jù)一個有利的特征，由命令噴射器的關(guān)閉組成的步驟包括施加降至壓電致動器的標稱控制充電的壓電致動器的第一放電，然后是致動器的第二放電，直到閥裝置的關(guān)閉。
[0021]放電的分割在需要時允許借助于在兩個時間進行的致動器的放電來降低噴射器的關(guān)閉的噪首。
[0022]根據(jù)一個有利的特征，壓電致動器的所述第一和第二放電脫耦。
[0023]根據(jù)一個有利的特征，降至標稱控制充電的壓電致動器的第一放電通過第一放電電流的施加獲得，以將在壓電致動器的端子處的電壓降低至標稱充電電壓，并且致動器的第二放電通過不同于第一放電電流的第二放電電流的施加獲得。
[0024]在施加到壓電致動器的放電期間在電壓中形成平臺的放電的分割允許降低噴射器在必要時關(guān)閉時的噪音，并且有利地允許施加到致動器的放電電流的脫耦。
[0025]根據(jù)一個有利的特征，由所述第一和第二相繼的放電的施加導(dǎo)致的在壓電致動器的端子處的電壓在施加到壓電致動器的放電電壓的梯度中形成平臺。
[0026]作為時間的函數(shù)的施加到致動器的該電壓平臺允許動作，以便降低噴射器在其必要時關(guān)閉期間的噪音。該平臺可被減小至最小并且實際上不可感知，例如，減小至一秒的非常小的分數(shù)，接近大約一微秒，或者形成更顯著的平臺，其大于或等于幾微秒，例如10至100μ8。該平臺有利地允許作用于將為了關(guān)閉噴射器而施加到壓電致動器的放電分離的時間，例如，作為在該噴射器關(guān)閉之前剩余的可用時間的函數(shù)。在放電電壓梯度中，該平臺有利地允許作用于對應(yīng)于施加到致動器的極化放電和標稱控制放電的放電電流的脫耦。
[0027]根據(jù)一個有利的特征，在標稱控制充電和極化充電之間的電流的增加量為一安培的等級。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]另外的特征和優(yōu)點將結(jié)合附圖從根據(jù)本發(fā)明的方法的示例性實施例的以下描述顯而易見，附圖純粹作為示例性而非限制性示例給出。
[0029]圖1a和圖1b示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的用于控制示例性的壓電致動器的方法的示例的兩個同步的示意圖，該方法包括在噴射器打開期間施加極化充電的步驟，這兩幅圖分別涉及:
-作為在致動器打開期間的時間的函數(shù)的在壓電致動器的端子處的電壓的分布的示例，
-作為時間的函數(shù)的穿過壓電致動器的充電/放電電流的強度分布的示例。
[0030]圖2a和圖2b示出了根據(jù)用于所述壓電致動器的根據(jù)本發(fā)明的控制方法的示例性實施例的作為在致動器打開期間的時間的函數(shù)的在壓電致動器的端子處的電壓的分布和穿過該壓電致動器的充電/放電電流的強度分布的兩個同步的示意圖。
[0031]圖3是用于壓電致動器的根據(jù)本發(fā)明的控制方法的示例性實施例的邏輯圖。

【具體實施方式】
[0032]在圖1a和圖1b中的兩個圖上的時間標度被同步地表示，例如，橫跨圖1a和圖1b兩者繪制的四個豎直虛線1、2、3、4分別對應(yīng)于在時間標度上的四個不同的時點t2、t3、t4,這四個時點tp t2、t3、t4對于兩幅圖來說是相同的。
[0033]圖1a顯示,在縱坐標軸上示出的施加的充電電壓Uinj包括從在對應(yīng)于時間標度的橫坐標軸t上示出的時點A直到時點t2的恒定且連續(xù)的梯度，時點h對應(yīng)于用于打開噴射器的命令，時點〖2對應(yīng)于為了打開噴射器(即，為了響應(yīng)于該打開命令而伸展壓電致動器)而施加的壓電致動器的標稱控制電壓Uc。該標稱控制電壓水平Uc由發(fā)動機的噴射映射(未示出)預(yù)定并且對應(yīng)于實現(xiàn)噴射器的打開所需的最小電壓，特別是產(chǎn)生適合所需的發(fā)動機扭矩和發(fā)動機速度的最小的噪音。
[0034]如圖1a和圖1b所示，接著在時點t5和t6之間施加極化充電Qp。橫跨圖1a和圖1b兩者繪制的兩個豎直虛線5和6分別對應(yīng)于在時間標度t上的這兩個不同的時點t5和t6，這兩個時點〖5和t6中的每一個對于圖1a和Ib兩者來說是相同的。電氣極化充電Qp通過為壓電致動器施加大于標稱充電電壓Uc的電氣極化電壓Up而獲得，如圖1a所示。在壓電致動器的端子處的極化電壓Up接著根據(jù)需要保持恒定達一定時間，如果時段t6 -〖5足夠長的話(在圖1a上不是這樣)。由于低于諧振頻率的使用，壓電元件實際上表現(xiàn)為電容元件，并且將施加在其端子處的電壓Uc —直保持到致動器放電的具體命令。
[0035]在圖1a所示示例中可以注意到，第一電壓Uc和第二電壓Up在施加到壓電致動器的端子處的電壓的梯度中形成平臺7。該電壓平臺7表示在用于命令致動器的打開的充電Qc的施加的末尾和極化充電Qp的施加的開始之間的時段，或者等于t5 - t2的時間，其可以在0(不含)和幾微秒之間，或者形成大約很多微秒(例如，10至100μ8)的更顯著的平臺，具體取決于由發(fā)動機控制單元給定的可用于在噴射器的打開期間施加極化充電的常規(guī)時間。最少時間優(yōu)選地被限定為使得充電Qc和Qp被脫耦，即，在時間上分離。
[0036]另外，首先為了命令打開噴射器而在時AtJPt2之間并且然后為了致動器的極化而在時點t2之后施加在壓電致動器的端子處的電壓梯度在圖1a中顯示為具有相同值或基本上相同的值。這些梯度是相同的并且在相同的值處施加，因為根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)對于給定的發(fā)動機循環(huán)和氣缸來說最大充電電流對于控制充電和極化充電是相同的。
[0037]下一步驟由命令噴射器的關(guān)閉組成并且優(yōu)選地包括施加降至壓電致動器的標稱控制充電Qc(或者基本上該標稱充電Qc)的壓電致動器的第一放電Qdp，其限定時點t6，然后是在t6之后的時點t3處致動器的第二放電Qdc的施加，直到閥裝置關(guān)閉，如圖1b所示。
[0038]在該示例中，第一放電Qdp在時點t3之前(即，在噴射器關(guān)閉之前)施加，使得壓電致動器的第一放電Qdp和第二放電Qdc優(yōu)選地脫耦，如圖1b所示。在該示例中，放電Qdp和Qdc的脫稱由在對應(yīng)于極化放電Qdp的末尾的時點t6和對應(yīng)于用于命令關(guān)閉噴射器的放電Qdc的開始的稍后時點&之間不等于零的時段的存在來反映。
[0039]如對應(yīng)于圖1b且與其同步的圖1a所示，降至標稱控制充電Qc的壓電致動器的第一放電Qdp有利地由第一放電電流Idp形成，第一放電電流Idp例如將在壓電致動器的端子處的極化電壓Up降低至標稱充電電壓Uc，致動器的第二放電電流Qdc由第二放電電流Idc組成直到壓電致動器恢復(fù)至其初始長度，這導(dǎo)致噴射器的關(guān)閉。第一放電電流Idp和第二放電電流Idc可以例如通過使壓電致動器的端子短路而獲得。最大極化放電電流Idpmax由必須給出用于關(guān)閉噴射器的命令的時點t3限制，并且可以小于最大控制放電電流Idcmax,如圖所示。放電電流Idcniax通常絕對值大于最大充電電流Icc_。
[0040]在圖1a中可以注意到，由壓電致動器的相繼的放電Qdp和Qdc導(dǎo)致的在致動器的端子處的電壓的分布在施加到壓電致動器的放電電壓的梯度中形成平臺8。該電壓平臺8表示在致動器的電氣極化放電Qdp的施加的末尾處的時點t6和在控制放電Qdc的施加的開始處的稍后的時點t3之間的經(jīng)過的時段，或者等于t3 - t6的時間，根據(jù)由施加用于噴射器的電氣控制時間的發(fā)動機控制單元給定的可用于為了命令關(guān)閉噴射器而施加放電的常規(guī)時間，其可以在0(不含)和幾微秒之間，或者形成大約很多微秒(例如，10至100μ8)的更顯著的平臺。最少時間優(yōu)選地被限定為使得放電Qdp和Qdc被脫耦，即，在時間上分離。
[0041]另外，首先用于極化放電(在時點t3之前)并且用于為了關(guān)閉噴射器的致動器的放電(從時點〖3起)而在圖1a中施加到壓電致動器的電壓降的梯度在圖1a中顯示為具有相同值或基本上相同的值。出于與上文解釋的充電電流的施加相同的原因，這些梯度由單個放電電流施加。
[0042]從時點t4起，壓電致動器恢復(fù)對應(yīng)于噴射器的關(guān)閉的初始收縮長度。
[0043]打開噴射器閥裝置的時段因此基本上在〖2和〖4之間。在所示示例中，在時At3處，在壓電致動器端子處的電壓基本上等于Uc。在不存在極化充電Qp的施加的情況下，由于壓電元件作為電容元件的行為，施加到壓電致動器的標稱控制電壓Uc在t2和t3之間將在該標稱電壓Uc的水平下保持基本上恒定。
[0044]圖1b在對應(yīng)于穿過壓電致動器的充電/放電電流的縱坐標軸I上以圖解方式示出:
?在時點^和〖2之間的充電電流Icc的強度的第一曲線，其對應(yīng)于旨在通過增加致動器長度而打開噴射器的標稱控制電壓Uc的施加，
?用于關(guān)閉噴射器的第二放電電流Idc的強度的第二曲線，其對應(yīng)于在時點丨3和&之間的電壓Uinj的下降，該電壓降由從控制電壓Uc到零或基本上零的電壓的壓電致動器的放電導(dǎo)致，以便獲得所述致動器的快速收縮和因此噴射器的關(guān)閉，
籲在時點&和、之間的充電電流Icp的強度的第三曲線，其對應(yīng)于旨在使壓電致動器極化的極化電壓Up的施加，
?降至打開控制充電Qc的表示壓電致動器的第一放電Qdp的放電電流Idp的強度的第四曲線，其對應(yīng)于電壓Uinj從實現(xiàn)的極化電壓Up至對應(yīng)于時點t6的打開控制電壓Uc的下降，該電壓降由在如上所述施加第二電流放電Qdc之前為了獲得壓電致動器的快速收縮而對壓電致動器的放電導(dǎo)致。
[0045]為了打開噴射器和為了極化而施加到壓電致動器的充電Qc和Qp可以以已知方式從圖1b上的區(qū)域9和11計算，區(qū)域9和11限定在充電電流Icc和Icp的相應(yīng)曲線和橫坐標軸t之間。同樣的情況適用于為了關(guān)閉噴射器而施加到壓電致動器的放電Qdp和Qdc，其可分別從圖1b上的區(qū)域12和10計算，并且例如基本上等于-(Qc+Qp)，區(qū)域12和10限定在用于關(guān)閉噴射器的放電電流Idp和Idc的相應(yīng)的曲線與橫坐標軸t之間。大于Qc+Qp的絕對放電值是優(yōu)選的，以便確保噴射器的關(guān)閉。
[0046]最大可用充電電流Iccniax對于電流Icc和Icp的曲線是相同的，如圖1b所示，并且例如由來自由發(fā)動機控制單元控制的噴射器控制電子器件的單個輸出供應(yīng)并且每個發(fā)動機循環(huán)和每個氣缸供應(yīng)單個最大電流I。從圖1b可清楚看出，最大電流Icp未達到電流Iccmax,因為施加時間短于電流Icc的施加時間。電流Icc和Icp的上升梯度是相同的，相應(yīng)的下降梯度也相同。
[0047]致動器的兩次放電的相應(yīng)的最大放電電流Idpniax和Idcniax可能由于與上文給出的相同的原因而不同。
[0048]現(xiàn)在將描述在圖2a和圖2b中以圖解方式示出的根據(jù)本發(fā)明的方法的示例。
[0049]對于圖2a和圖2b來說，相同的元件使用與圖1a和圖1b中相同的附圖標記。然而，在圖2a和圖2b中，用于電流、電壓和充電/放電的具體附圖標記分配有附加的下標I。上文結(jié)合圖1a和圖1b的描述對于圖2a和圖2b來說大體上保持有效，不同的是極化充電Qpl和放電Qdpl，對于它們來說，相應(yīng)的充電電流Icpl和放電電流Idpl是不同的，如下文將詳細解釋的。因此，應(yīng)結(jié)合在圖2a和圖2b中使用而未描述的相同的附圖標記來參考圖1a和圖lb。
[0050]在圖2a和圖2b中以圖解方式示出的根據(jù)本發(fā)明的方法的示例是用于控制用于在車輛(未示出)的內(nèi)燃發(fā)動機中噴射燃料的壓電致動器的方法的示例，該壓電致動器作用于閥裝置以打開或關(guān)閉噴射器，從而分別允許或防止燃料向發(fā)動機的燃燒室中的噴射。在這里規(guī)定，術(shù)語“噴射器閥裝置的打開和關(guān)閉”與“噴射器的打開和關(guān)閉”被視為等同的。應(yīng)當(dāng)注意，在附圖中僅示出用于施加到和穿過壓電致動器的電壓和充電電流強度的信號，所描述的根據(jù)本發(fā)明的方法能夠應(yīng)用于配有已知類型的噴射器的同樣已知類型的內(nèi)燃發(fā)動機，因此未描繪這些發(fā)動機和噴射器。
[0051]根據(jù)圖2a和圖2b的控制方法例如借助于在發(fā)動機控制單元ECU (未示出)中實現(xiàn)的控制軟件由在操作中車載的已知類型的發(fā)動機控制單元應(yīng)用，并且包括以下步驟:
籲根據(jù)標稱電流Iccl，向壓電致動器施加稱為標稱控制充電Qcl的打開噴射器所需的第一標稱充電Qcl (其作為所需扭矩和發(fā)動機速度的函數(shù))，如圖2b所示，以便為了燃料向燃燒室的噴射而打開噴射器的閥裝置，
?在所述標稱控制充電Qcl的施加之后且在由命令噴射器的關(guān)閉組成的步驟之前，除了所述標稱控制充電Qcl之外，在所述標稱控制充電Qcl之后向壓電致動器施加至少一個第二充電Qpl或極化充電Qpl，如圖2b所示，以便在噴射器的打開階段期間和在燃料向燃燒室的噴射期間使壓電致動器極化，
?通過向壓電致動器施加至少一個放電(在這種情況下，在所示示例中兩個相繼的放電Qdpl、Qdcl)來命令噴射器的關(guān)閉，以便關(guān)閉所述閥裝置，從而停止燃料的噴射，如圖2b所示。
[0052]根據(jù)本發(fā)明，施加電氣極化充電Qpl的步驟包括將施加到壓電致動器的極化充電電流Icpl的值增加至比標稱充電Qcl的標稱電流Iccl的值大的值的在先步驟，以實現(xiàn)比用于打開噴射器的標稱充電的標稱電流Icclniax的最大值大的極化充電電流Icplniax的最大值，如圖2b所示。
[0053]充電電流強度的這種增加可例如借助于以本領(lǐng)域的技術(shù)人員已知的方式在壓電致動器的端子處生成第二最大可用電流而獲得，例如通過構(gòu)成壓電致動器的控制電子器件的發(fā)動機控制單元的ASIC(專用集成電路)的配置，以便管理兩種不同的電流配置。每個電流配置接著將可選地在用于向燃燒室內(nèi)噴射燃料的噴射器的每個命令上應(yīng)用?？梢岳盟鯝SIC提供兩個電流配置:用于充電電流Iccl的第一配置和用于極化電流Icpl的第二配置,第二配置的電流大于第一配置的電流。例如,在標稱控制充電Qcl和極化充電Qpl之間的電流的增加可以為大約至少I安培?？刂圃趬弘娭聞悠鞯亩俗犹幍碾娏髋渲玫倪x擇的根據(jù)本發(fā)明的用于壓電致動器的控制方法可借助于安裝在車輛的發(fā)動機控制單元中的控制軟件來實現(xiàn)。
[0054]如圖2b所示，由施加到壓電致動器的電流Icpl的對應(yīng)分布限定的極化充電Qpl優(yōu)選地從標稱控制充電Qcl脫耦，標稱控制充電Qcl自身由電流Iccl的對應(yīng)分布限定。
[0055]如圖2a所示，由標稱控制充電Qcl的施加導(dǎo)致的電壓Ucl和由通過壓電致動器的電流控制的極化充電Qpl的施加導(dǎo)致的電壓Upl有利地在施加到所述致動器的電壓的梯度中形成平臺7。
[0056]在圖2a上，為打開噴射器施加的電壓Ucl可以有利地等于圖1a和圖1b中示出的現(xiàn)有技術(shù)的電壓Uc。對應(yīng)于在t5和t6之間的時間間隔中獲得的極化電壓并且由大于現(xiàn)有技術(shù)的極化充電Qp的充電Qpl的施加導(dǎo)致的圖2a所示電壓Upl在該示例中大于Up，如對于等于t6 - t5的相同時間間隔所示。增加極化充電電流Icp允許在短的時間間隔內(nèi)實現(xiàn)增加的極化電壓Upl，用于打開噴射器的充電電流Iccl通常在該時間間隔內(nèi)將不允許實現(xiàn)極化電壓水平。
[0057]由命令噴射器的關(guān)閉組成的步驟有利地包括降至壓電致動器的標稱控制充電Qcl的壓電致動器的第一放電Qdpl的施加，然后是致動器的第二放電Qdcl，直到閥裝置關(guān)閉，以便在兩個時間使壓電致動器恢復(fù)至其初始長度并因此關(guān)閉閥裝置，如圖2b所示。
[0058]降至標稱控制充電Qcl的壓電致動器的第一放電Qdpl例如通過第一放電電流Idpl的施加獲得，以將在壓電致動器的端子處的電壓Uinj降低至標稱充電電壓Ucl，并且致動器的第二放電Qdcl例如通過第二放電電流Idcl的施加獲得，以將在壓電致動器的端子處的電壓Uinj降低至零或基本上零的電壓，從而使壓電致動器恢復(fù)至其初始長度以關(guān)閉致動器。
[0059]第一放電Qdpl可借助于大于具有第二放電Qdcl的放電電流Idcl的絕對值的放電電流Idpl來獲得,如圖2b所示。事實上,該圖2b顯示,最大電流Idplniax絕對值大于最大電流Idcl_。壓電致動器的第一 Qdpl和第二 Qdcl放電優(yōu)選地被脫耦，如圖2b所示。
[0060]在圖2a中可以注意到，由第一 Qdpl和第二 Qdcl相繼的放電的施加導(dǎo)致的在壓電致動器的端子處的電壓Uinj有利地在施加到壓電致動器的放電電壓的梯度中形成平臺8。
[0061]應(yīng)當(dāng)注意，極化充電Qpl和隨后的極化放電Qdpl的施加必須在時點t2和t3之間發(fā)生，該時點有利地根據(jù)發(fā)動機的正常操作由常規(guī)的發(fā)動機控制單元。有利地，根據(jù)本發(fā)明的方法的施加不中斷噴射器的正常打開和關(guān)閉并且始終發(fā)生在時點t2和t3之間，這些時點分別表不用于命令噴射器的打開的常規(guī)標稱充電Qcl的施加的末尾和用于命令噴射器的關(guān)閉的常規(guī)放電Qdcl的施加的開始。
[0062]極化電壓Upl在極化充電Qpl的施加的末尾的時點t7處實現(xiàn)，并且在極化放電Qdpl的施加的開始的時點t8處開始下降，如圖2a和圖2b所示。由于壓電致動器的電容行為，極化電壓Upl在這些時點t7和t8之間保持恒定或基本上恒定。在所示示例中，我們注意到，相對于電流Iccl具有增加的強度的電流Icpl的選擇也允許壓電致動器保持在極化電壓Upl達對應(yīng)于t8 - t7的一定時間。
[0063]大于標稱控制充電電流Iccl的極化充電電流Icpl的施加因此允許更快速地實現(xiàn)給定的極化電壓Upl，并且因此更長久地保持所述極化電壓。絕對值也高于標稱控制充電Qcl的電流Iccl的放電電流Idpl (例如，基本上等于極化充電電流Icpl的絕對值)有助于延長在這些時點〖7和〖8之間的極化電壓Upl的施加的這種持續(xù)時間。第二放電Qdcl的電流Idcl本身可以在絕對值上例如接近電流Iccl。
[0064]圖3示出了上文借助于圖2a和圖2b描述的方法的示例的邏輯圖，該方法可以在集成在常規(guī)噴射器管理過程中的發(fā)動機控制單元中應(yīng)用，且具有以下步驟:根據(jù)由發(fā)動機控制單元(未示出)發(fā)送的打開給定的噴射器的請求20限定噴射器的具體的電氣控制時間Telec，該時間對應(yīng)于作為要實現(xiàn)的發(fā)動機扭矩和速度的函數(shù)的待噴射的燃料的具體量:
?步驟21:限定在該噴射器的打開期間要實現(xiàn)的極化充電Qpl，該充電將如上文參照圖2a和圖2b所解釋那樣施加，
?步驟25:在施加標稱控制充電Qcl之前，為了打開噴射器，向發(fā)動機控制單元發(fā)送請求以建立噴射器的指定的電氣控制時間Telec,
?步驟22、23、23a、23b、24a、24b:選擇用于施加要實現(xiàn)的極化充電Qpl的電流值，其為標稱電流Iccl或大于標稱電流Iccl，且為噴射器的指定的電氣控制時間Telec的函數(shù)。
[0065]例如，如圖3所示，由選擇用于施加要實現(xiàn)的極化充電Qpl的電流值Icpl組成的步驟包括由確定閾值Telec 組成的步驟22，噴射器的指定的電氣控制時間Telec在步驟23期間將結(jié)合該閾值進行比較，使得:
?步驟23a:如果噴射器的指定的電氣控制時間Telec小于確定的閾值Telecwe,則通過控制24a大于標稱控制充電Qcl的標稱電流Iccl的極化電流Icpl來施加極化充電Qpl,?步驟23b:如果噴射器的指定的電氣控制時間Telec大于或等于確定的閾值Telec wβ，則通過控制24b使用標稱控制充電Qcl的電流Iccl的值的極化電流Icpl來施加極化充電 Qpl。
[0066]Teleciwt的值可以例如為大約30(^s，類似于如圖2a或圖2b所示在t3和&之間的噴射器的電氣控制時間。該時間準確地位于用于打開的命令和用于關(guān)閉噴射器的命令之間。
[0067]應(yīng)當(dāng)注意，圖2a和圖2b示出了例如主燃料噴射，其中應(yīng)當(dāng)理解，根據(jù)本發(fā)明的方法可應(yīng)用到包括例如在若干個時間執(zhí)行的多次噴射的循環(huán)，其被分成至少一個引燃噴射和至少一個主噴射，極化充電Qpl或電壓Upl優(yōu)選地在這種情況下在主噴射期間施加。
[0068]優(yōu)選地，極化充電在移動的車輛中的發(fā)動機的操作期間永久性地和連續(xù)地施加。使用噴射器打開的時間閾值對極化充電的電流的控制允許將該極化充電的應(yīng)用領(lǐng)域擴大到所有發(fā)動機速度，實際上涵蓋所有噴射器打開時間。然而，備選地，在對應(yīng)于用于控制壓電致動器的標稱電壓值(其接近極化電壓)的發(fā)動機的扭矩/旋轉(zhuǎn)速度值的預(yù)定閾值以上，可以將極化充電停用。
[0069]例如，在標稱充電電壓Ucl和極化電壓Upl之間的電壓的增加可以在0(不含)和40伏之間，實現(xiàn)例如大約140伏的極化電壓Upl的最大值,在該示例中，用于作為發(fā)動機速度和所需的發(fā)動機扭矩的函數(shù)的壓電致動器的控制電壓Ucl的范圍基本上位于100和140伏之間。當(dāng)極化充電的施加由電流控制時，在標稱控制充電Qcl和極化充電Qpl之間的電流I的增加有利地為大約一至幾安培。
[0070]參照圖2a和圖2b所述的極化充電例如有利地在噴射器每次為主燃料噴射打開時連續(xù)地應(yīng)用于車輛的發(fā)動機的所有噴射器。
【權(quán)利要求】
1.一種用于控制車輛的內(nèi)燃發(fā)動機的燃料噴射器的至少一個壓電致動器的方法，所述至少一個壓電致動器作用于閥裝置以打開或關(guān)閉所述噴射器，分別允許或防止燃料噴射到所述發(fā)動機的燃燒室中，所述方法在操作時由所述車輛車載的發(fā)動機控制單元應(yīng)用并且包括以下步驟: 籲根據(jù)作為所需扭矩和發(fā)動機速度的函數(shù)的標稱電流(Iccl)，向所述壓電致動器施加稱為標稱控制充電(Qcl)的打開所述噴射器所需的第一標稱充電(Qcl)，以便打開所述噴射器的所述閥裝置以將燃料噴射到所述燃燒室中， ?在所述標稱控制充電(Qcl)的施加之后且在由命令所述噴射器關(guān)閉所組成的步驟之前，除了所述標稱控制充電(Qcl)之外，在所述標稱控制充電(Qcl)之后向所述壓電致動器施加稱為極化充電(Qpl)的至少一個第二充電(Qpl)，以便在所述噴射器的打開階段期間和在將燃料噴射到所述燃燒室中期間使所述壓電致動器極化， ?通過向所述壓電致動器施加至少一個放電(Qdpl，Qdcl)來命令所述噴射器關(guān)閉以便關(guān)閉所述閥裝置，從而停止噴射燃料， 其特征在于，施加所述電氣極化充電(Qpl)的所述步驟包括將施加到所述壓電致動器的所述極化充電電流(Icpl)的值增加至比所述標稱控制充電(Qcl)的所述標稱電流(Iccl)的值更大的值的在先步驟。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括以下步驟: ?(21):限定要實現(xiàn)的極化充電(Qpl)， ?(25):在施加所述標稱控制充電(Qcl)之前，向所述發(fā)動機控制單元發(fā)送請求以建立所述噴射器的指定的電氣控制時間(Telec), ?(22，23，24):選擇用于施加所述要實現(xiàn)的極化充電(Qpl)的標稱或更大的電流值，這作為所述噴射器的所述指定的電氣控制時間(Telec)的函數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，由選擇用于施加所述要實現(xiàn)的極化充電(Qpl)的電流值所組成的所述步驟包括由確定閾值(Teleciwt)所組成的步驟(22)，所述噴射器的所述指定的電氣控制時間(Telec)將關(guān)于所述閾值被比較(23)，使得: ?(23a):如果所述噴射器的所述指定的電氣控制時間(Telec)小于所述確定的閾值(Telecwtt),通過控制(24a)大于所述標稱控制充電(Qcl)的所述標稱電流(Iccl)的所述極化電流(Icpl)來施加所述極化充電(Qpl)， ?(23b):如果所述噴射器的所述指定的電氣控制時間(Telec)大于所述確定的閾值(Teleciwt),通過使用所述標稱控制充電(Qcl)的所述電流(Iccl)的值控制(24b)所述極化電流(Icpl)來施加所述極化充電(Qpl)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中的任一項所述的方法，其中，由施加到所述壓電致動器的電流的對應(yīng)分布所限定的所述極化充電(Qpl)與所述標稱控制充電(Qcl)脫耦。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中的任一項所述的方法，其中，由所述標稱控制充電(Qcl)的所述施加而導(dǎo)致的所述電壓(Ucl)和由通過控制所述壓電致動器的電流的所述極化充電(Qpl)的施加而導(dǎo)致的所述電壓(Upl)形成在施加到所述壓電致動器的所述電壓(Uinj)的梯度中的平臺(X)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中的任一項所述的方法，其中，由命令所述噴射器的所述關(guān)閉所組成的所述步驟包括施加所述壓電致動器的第一放電(Qdpl)降至所述壓電致動器的所述標稱控制充電(Qcl)，隨后是所述致動器的第二放電(Qdcl)，直到所述閥裝置的關(guān)閉。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述壓電致動器的所述第一(Qdpl)和第二(Qdcl)放電被脫耦。
8.結(jié)合權(quán)利要求3或4的根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的方法，其中，降至所述標稱控制充電(Qcl)的所述壓電致動器的所述第一放電(Qdpl)通過施加第一放電電流(Idpl)獲得，將在所述壓電致動器的端子處的電壓(Uinj)降低至所述標稱充電電壓(Ucl)，并且其中，所述致動器的所述第二放電(Qdcl)通過施加不同于所述第一放電電流的第二放電電流(Idcl)獲得。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，由施加相繼的所述第一(Qdpl)和第二(Qdcl)放電而導(dǎo)致的在所述壓電致動器的所述端子處的電壓(Uinj)形成在施加到所述壓電致動器的所述放電電壓的梯度中的平臺(8)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中的任一項所述的方法，其中，在所述標稱控制充電(Qcl)和所述極化充電(Qpl)之間的電流上的增加量為一安培的等級。
【文檔編號】F02M51/06GK104302899SQ201380026980
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2013年5月21日 優(yōu)先權(quán)日:2012年5月23日
【發(fā)明者】M.勒布隆, A.阿塔納斯揚, J.梅曼 申請人:法國大陸汽車公司, 大陸汽車有限公司