CN103109065A - 用于调节燃料喷射***的压电喷射器的喷射量的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于调节燃料喷射***的具有压电致动器和由压电致动器可移动的喷嘴针的压电喷射器的喷射量的方法。根据瞬时喷射量在各种调节方法之间切换。在弹道喷射器运行中实施第一调节方法，其中不仅实施针闭合时刻均衡而且实施针飞行时间均衡。在全行程喷射器运行中实施第二调节方法，其中实施针闭合时刻均衡，但不实施针飞行时间均衡。

Description

用于调节燃料喷射***的压电喷射器的喷射量的方法
技术领域
本发明涉及一种用于调节燃料喷射***的具有压电致动器和由压电致动器可移动的喷嘴针的压电喷射器的喷射量的方法。
背景技术
已经公知利用直接驱动的喷射器工作的共轨燃料喷射***。在这种喷射器中，具有根据压电原理的驱动装置的主要致动器以机械的方式直接作用于相应的压电喷射器的喷嘴针。基于喷嘴针对致动器的机械力反作用，所述致动器也可以用作传感器。由此能够精确地探测喷嘴针的闭合时刻并且用作压电喷射器的喷射量的调节参量。
为能够确保高的喷射量精度，需要调节喷射量，所述喷射量检测和校正或者补偿压电喷射器的组件容差、磨损参量和干扰参量、尤其是组件温度。
发明内容
本发明的任务在于，说明一种用于调节燃料喷射***的压电喷射器的喷射量的方法，在所述方法中提高喷射量的精度。
所述任务通过具有在权利要求1中说明的特征的方法解决。本发明的有利的扩展方案和改进方案在从属权利要求中说明。
在权利要求1中说明的切换允许根据瞬时喷射量使用不同的调节方法并且这样设计所述不同的调节方法，使得喷射量精度与公知的方法相比得以提高。所要求保护的方法以有利的方式在存在小喷射量的弹道喷射器运行和存在大喷射量的全行程喷射器运行之间区分。在弹道喷射器运行中实施第一调节方法并且在全行程喷射器运行中实施第二调节方法。所述第一调节方法的特征在于，不仅进行针闭合时刻均衡而且进行针飞行时间均衡（Nadelflugzeit-Gleichstellung）。针飞行时间在此对应于致动器的电操控信号的释放开始时刻和喷射结束时刻之间的持续时间。所述第二调节方法的特征在于，实施针闭合时刻均衡，但不实施针飞行时间均衡。
调节器结构的该切换导致喷射量的精度的显著提高。尤其通过根据本发明的方法实现了：对于小喷射量，在弹道针运动情况下，大大降低了所述喷射量与分别所要求的喷射量的偏差。因为具有小喷射量的喷射的次数在多重喷射的情况下是大的，所以在弹道喷射器运行中喷射量与所要求的喷射量的偏差的该大大降低对于实践非常重要。
附图说明
本发明的其他有利的特征根据附图从其后续示例性的解释中得出。其中
图1示出根据本发明的调节装置的方框图，
图2示出操控持续时间TI上的针飞行时间T_OPP4的图表用于说明调节装置的调节段的行为的原则性变化过程，
图3示出用于说明具有喷射开始和喷射时间的同时校正的调节以及仅仅进行喷射时间的校正的调节的图表，以及
图4示出用于说明调节原理的图表，所述调节原理用于在弹道喷射器运行情况下均衡针闭合时刻和针飞行时间。
具体实施方式
图1示出根据本发明的调节装置的方框图。所述调节装置具有第一输入端E1、第二输入端E2、输出端A、第一调节器1、第二调节器2、减法器3和开关4，所述开关具有开关位置a和b。
给调节装置的输入端E1输送用于压电喷射器的喷射器针的针飞行时间的额定值T_OPP4S，其由上级的控制设备提供并且取决于分别存在的驾驶员愿望。在调节装置的输出端A处提供压电喷射器的喷射器针的针飞行时间的实际值T_OPP4I，其例如可以用于车载（Onboard）诊断的目的或者用于显示器上显示的目的。此外，所述实际值T_OPP4I被引回到减法器3并且在该减法器中从额定值T_OPP4S中被减去。在此获得的差信号被输送给开关4。
开关4借助于给在图1中所示的装置通过其输入端E2所输送的开关控制信号可转换到开关位置a或者开关位置b。所述开关控制信号也由上级控制设备提供。如果瞬时存在小喷射量，则所述开关控制信号将所述开关4转换到所述开关的开关位置a。如果瞬时存在大喷射量，则所述开关控制信号将所述开关4转换到所述开关的开关位置b。
小喷射量存在于弹道喷射器运行中，其中如此给压电致动器通电，使得喷射器针不飞到直至其针止挡（Nadelanschlag）处。在所述弹道喷射器运行中，压电喷射器的喷射喷嘴仅仅部分打开，从而小的燃料量被喷射到机动车的所属气缸中。这在燃料喷射***处于分行程运行方式（Teilhubbetriebsart）时是这种情况。在所述弹道喷射器运行中，开关4位于其开关位置a，从而调节器1被激活。调节器1实施第一调节方法，其中进行针闭合时刻的时间改变，并且其中还实施压电致动器的电操控的开始时刻的时间改变。
所述第一调节方法借助PI调节器进行。优选地，在第一调节方法中如此进行开始时刻的时间改变连同压电致动器的电操控的操控持续时间的相应改变，使得针飞行时间与参考针飞行时间一致。所述参考针飞行时间由压电喷射器的制造商在使用参考压电喷射器的情况下确定。描述所述参考时刻的数据以特性曲线族的形式非易失性地存储在存储器中，从而所述数据在燃料喷射***的运行中可供使用。
大喷射量存在于燃料喷射***的全行程运行方式中，其中压电喷射器的喷射喷嘴完全打开并且喷射器针位于其打开的针止挡处。在全行程运行方式下，开关4位于其开关位置b，从而调节器2被激活。所述调节器2实施第二调节方法，其中进行针闭合时刻的时间改变，而所述针飞行时间不被改变。所述第二调节方法借助于P调节器进行。优选地，在第二调节方法中如此进行针闭合时刻的时间改变，使得针闭合时刻与参考针闭合时刻一致。所述参考针闭合时刻由压电喷射器的制造商在使用参考压电喷射器的情况下确定。描述所述参考针闭合时刻的数据非易失性地存储在存储器中，从而所述数据在燃料喷射***的运行中可供使用。
图2示出用于说明调节装置的调节段（Regelstrecke）的行为的原则性变化过程的图表。在此，沿着横坐标绘出执行器的电操控的持续时间TI并且沿着纵坐标绘出针飞行时间T_OPP_4。根据所示的图表，设置了弹道区域I和全行程区域II。对于小于虚线表示的极限值TI-G的操控持续时间存在弹道区域。对于大于极限值TI-G的操控持续时间存在全行程区域。
在弹道区域I中针飞行时间随着操控持续时间增加至少基本上线性升高。在全行程区域II中喷射器针位于其止挡处并且针飞行时间不再增高或者保持恒定。
根据本发明，在弹道区域中、也就是说在微小的瞬时喷射量时，不仅在针闭合时刻均衡意义上而且在针飞行时间均衡意义上进行调节，而在全行程区域中、也就是说在大的瞬时喷射量时，在针闭合时刻均衡意义上进行调节，其中当超过操控持续时间的值TI-G时，从弹道调节器运行切换到全行程调节器运行。
图3示出用于说明具有喷射开始和喷射时间的同时校正的调节以及仅仅进行喷射时间的校正的调节的图表。在此图表中，沿着纵坐标绘出输送给喷射器的压电致动器的电流。
在图3的左侧说明弹道调节器运行。在此，曲线K1表示参考电流变化过程，其对应于传统调节方法的电流特性曲线。曲线K2说明压电致动器的电操控的开始时刻在所述开始时刻前移意义上的校正。在此，下列关系适用：
TI_OFS_CTL_SOI_COR[cyl,inj]=I控制+K(TI,PFU)·P控制。
曲线K3说明针闭合时刻在针闭合时刻的时间偏移（Zeitverschiebung）意义上的校正。在此，下列关系适用：
TI_OFS_CTL_TI_CTL[cyl,inj]=1·P控制
                                                    O,对于稳态。
在图3的右侧说明全行程调节器运行。在此，曲线K4表示参考电流变化过程。在此，下列关系适用：
TI_OFS_CTL_SOI_COR[cyl,inj]=0。
曲线K5说明针闭合时刻在针闭合时刻的时间偏移意义上的校正。在此，下列关系适用：
TI_OFS_CTL_TI_CTL_[cyl,inj]=1·P控制。
在图3的两个图示中，借助虚线表示参考值。SOI-ref是用于喷射开始的参考值，EOI-ref是用于喷射结束的参考值。
图4示出用于说明调节原理的图表，所述调节原理用于均衡针闭合时刻和针飞行时间。
在此，在根据图4a的图表中绘出压电喷射器的致动器在时间t上的操控电压U。在根据图4b的图表中绘出所述致动器在时间上的操控电流I。在根据图4c的图表中绘出压电喷射器在时间t上的喷射速率IR。
在根据图4a的图表中示出总共四个电压变化过程，其中电压变化过程U1属于参考喷射，电压变化过程U2属于开环调节回路的应用，电压变化过程U3属于传统调节并且电压变化过程U4属于根据本发明的调节。可以看出，电压变化过程U4在时间上在其他的电压变化过程之前开始并且在时间上作为最后一个结束。
在根据图4b的图表中示出总共四个电流变化过程，其中电流变化过程I1描述参考电流变化过程，电流变化过程I2描述开环调节回路的应用，电流变化过程I3描述在针闭合时刻唯一偏移的情况下的电流变化过程并且电流变化过程I4描述根据本发明的电流变化过程。
在根据图4c的图表中示出总共四个喷射速率变化过程，其中变化过程IR1对应参考变化过程，变化过程IR2对应在应用开环调节回路时的变化过程，变化过程IR3对应具有针闭合时刻的时间偏移的调节并且变化过程IR4对应具有压电致动器的电操控的开始时刻的提前和具有针闭合时刻的时间偏移的调节。
在下面的图表中，沿着时间轴t说明用于针闭合时刻OPP1的参考值OPPl-ref、用于针闭合时刻OPP4的参考值OPP4-ref以及用于喷射结束的参考值EOI-ref。
通过在本发明中进行的针闭合时刻均衡和针飞行时间均衡实现了相应的压电喷射器的喷射量单独与预先给定的参考值匹配，所述参考值由压电喷射器的制造商根据参考压电喷射器确定并且非易失性地存储在存储器中并且因此在机动车的运行中可供使用用于实施根据本发明的方法。通过压电喷射器的针闭合时刻和针飞行时间与分别预先给定的参考值的所述单独匹配，校正或者补偿压电喷射器（Oiezoinjektor）的组件容差、磨损参量和干扰参量、尤其是也校正或者补偿组件温度变化。

Claims (10)

1.用于调节燃料喷射***的具有压电致动器和由压电致动器可移动的喷嘴针的压电喷射器的喷射量的方法，其特征在于，根据瞬时喷射量在各种调节方法之间切换。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在弹道喷射器运行中实施第一调节方法，并且在全行程喷射器运行中实施第二调节方法，在所述弹道喷射器运行中存在小喷射量，在所述在全行程喷射器运行中存在大喷射量。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在实施所述第一调节方法时不仅实施针闭合时刻均衡而且实施针飞行时间均衡，而在实施所述第二调节方法时，实施针闭合时刻均衡，但不实施针飞行时间均衡。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在实施所述第一调节方法时使用PI调节器而在实施所述第二调节方法时使用P调节器。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的方法，其特征在于，在实施所述第一调节方法时，实施所述压电致动器的电操控的开始时刻的时间改变。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，实施所述压电致动器的电操控的开始时刻的时间改变，使得所述针飞行时间与参考针飞行时间一致。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述参考针飞行时间在使用参考压电喷射器的情况下被确定并且描述所述参考针飞行时间的数据非易失性地被存储在存储器中。
8.根据权利要求2至7中任一项所述的方法，其特征在于，在实施所述第二调节方法时实施所述针闭合时刻的时间改变。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，实施所述针闭合时刻的时间改变，使得所述针闭合时刻与参考针闭合时刻一致。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述参考针闭合时刻在使用参考压电喷射器的情况下被确定并且描述所述参考针闭合时刻的数据非易失性地被存储在存储器中。
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