CN103835823A - 用于触发压电执行器的方法和设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于触发压电执行器的一种方法和一种设备，其中在执行器放电一规定的时间间隔之后给所述执行器施加一较小的电压。如此规定所述较小的电压的大小，从而使得在喷油嘴针阀和所述执行器之间存在反作用。
Description
技术领域
本发明涉及根据独立权利要求的类型的、用于触发压电执行器的一种方法和一种设备。
背景技术
从文献DE102009000741A1中同样已知用于触发压电执行器的一种方法和一种设备。在那里说明了一种方法和一种设备，其中识别一定的信号出现的时刻，并且为了确定喷射结束并且最终为了调节喷射器的喷射持续时间或者喷射量进行使用。在此利用这样的事实：对于规定的类型的压电执行器来说，喷油嘴针阀在其底座中发生撞击不仅通过物体声音传送也通过压力梯度和力梯度在伺服阀的开关链中引起执行器的机械振动的激励。这在执行器上产生一微小的电压信号，所述电压信号具有主要在所激励的共振频率范围中的分量。
这里的问题是，通过在喷油嘴针阀关闭前不久进行的执行器的放电同样触发执行器电压的显著的振动，通过喷油嘴针阀关闭在后来叠加振动。因此对于在触发结束和喷油嘴针阀关闭之间的较短的间隔来说不可能可靠地检测喷射结束。由此用于识别针阀关闭的功能的工作范围受到强烈限制，更确切说被限制在大喷射量的范围中。
通过执行器和开关链的所激励的振动，在所谓的耦合间隙中产生压力振动进而也在各个的机械部件之间产生压紧力。这导致，在一些时间间隔中耦合间隙中的压力变得过小或者甚至达到燃料的蒸汽压力，或者导致阀活塞短时间地从阀栓升起。这两者都会造成构件之间的压紧力成为零。这些不同的液压的和机械的效果都导致，执行器和喷油嘴针阀之间的开关链在该间隔期间在外面啮合，并且因此不能将信号从喷油嘴针阀传递到执行器。因此在该时间间隔中不能识别喷油嘴针阀的关闭。
根据本发明认识到，执行器和喷油嘴针阀之间的传递链通过以下方式能够可靠地连接：第一，耦合间隙中的压力保持为一个大于零的值；第二，阀活塞与阀栓保持接触。由此还确保了，喷油嘴针阀通过作用到阀栓上的控制腔室压力始终反作用执行器电压。
发明内容
与此相对地，具有独立权利要求的特征的、根据本发明的设备和根据本发明的方法具有以下的优点：从执行器电压出发能够持续地测量不同的参量，因为执行器和喷油嘴针阀之间的传递链持续地连接。
这根据本发明通过如下方式实现：在执行器放电一规定的持续时间之后给所述执行器施加一较小的电压。在这种情况下如此规定所述较小的电压的大小，从而使得执行器和喷油嘴针阀之间的开关链始终保持啮合，从而使得喷油嘴针阀运动并且尤其喷油嘴针阀关闭始终反作用到执行器和其电压上。
这尤其通过以下方式实现：如此规定所述较小的电压，从而在液压地连接所述执行器和所述喷油嘴针阀的耦合器中在规定的时间间隔期间产生超过一定预设值的压力。
特别有利的是，该预设值相当于包围耦合器的燃料的压力。那里存在喷射器的回流背压，该回流背压通过喷射器回流量在压力保持阀处或者在液压节流阀处的节流产生。只要在耦合间隙中的压力超过该回流背压，那么执行器和阀栓之间的传递链就能可靠地连接。
在一种改进的实施方式中规定，在规定的时间间隔期间所述执行器用于检测测量参量。也就是说，仅在检测测量参量的期间才给执行器施加较小的电压。由此能够减小耦合器的能量要求和负荷。在不同的实施方式中规定，一方面在放电之后立即施加所述较小的电压。另一方面也可以规定，在放电之后经过一段时间间隔才施加所述较小的电压。
本发明的另一个优点在于，通过在执行器放电之后立即进行开关链的、由施加较小的电压自动引起的预夹紧，比对于按照现有技术的触发来说显著更快地衰减开关链中通过执行器的放电触发的延时振动过程和缓冲过程。由此以相应的方式显著缩短在使执行器放电之后的时间间隔，在所述时间间隔中这样的延时振动过程和缓冲过程能够影响后续的喷射。对于具有较短的喷射间隔的多次喷射中如此再次显著地提高计量精度。
附图说明
图1是喷射阀的一个实施例的一些重要的元件的示意性的剖面图；
图2是随时间变化的信号的不同示图。
具体实施方式
图1示出了机动车的内燃机的喷射阀，所述喷射阀设有压电的执行器12。
所述压电的执行器12如在图1中通过箭头所示由控制设备20触发。此外所述喷射阀具有阀栓13。通过该阀栓能够影响开关阀腔室21中的压力。取决于开关阀腔室21中的压力地打开或者关闭喷油嘴针阀22。该喷油嘴针阀22在其打开状态下将燃料流释放到燃烧室中，并且在其关闭状态下阻断燃料流。
如果阀栓13从阀座升起，则开关阀腔室21中的压力下降，并且打开喷油嘴针阀22并且喷射燃料。如果阀栓13位于阀座上，则在开关阀腔室中存在一定的控制腔室压力，并且喷油嘴针阀22重新运动返回到其关闭的位置中。如果喷油嘴针阀22到达其关闭位置，则该控制腔室压力随倾斜的梯度上升到蓄压管压力(Raildruck)。该过程适合为了检测喷射结束而激励执行器的共振。阀栓13从其关闭到其打开状态的过渡借助压电的执行器12进行。为此在执行器12上施加电压，该电压引起基本上作为压电堆实现的执行器12的长度变化，该长度变化就其方面来说用于打开或者关闭控制阀的阀栓13。为此执行器的纵向改变通过传递开关链传递到阀栓13上。
此外，在开关链中提供一种液压耦合器15。其基本上由耦合器壳体16组成，其中引导两个活塞17、18。活塞17与执行器12连接，并且活塞18与阀栓13连接。该连接可以通过在两个构件之间的材料配合的连接部引起，但是或者也通过两个在图1中未示出的压力弹簧的预应力引起，所述压力弹簧沿执行器12的方向加载活塞17并且沿阀栓13的方向加载活塞18。在两个活塞17、18之间包围有被称作耦合间隙的体积19，其实现由执行器12施加到阀栓13上的力的传递。所述活塞18接下来也被称为阀活塞。
耦合器15由处于回流压力下的燃料包围。该回流压力通过喷射器在构造为过压阀的压力保持阀上或者在液压的节流阀上的回流量的节流产生。
耦合间隙19的体积同样由燃料填充，所述燃料通过两个活塞17、18与耦合器壳体16之间的引导间隙渗透到耦合间隙19中。由此耦合间隙19的体积在较长的时间间隔中与执行器12相应存在的长度相适配。然而在执行器12的长度短暂变化的情况下耦合间隙19的体积几乎保持不变，并且执行器12的长度的变化或者说由执行器12施加到活塞17上的力传递到阀栓13上。
为了喷射燃料，通过间隙地接通充电开关对执行器充电。由此阀栓13打开。在充电过程后高阻地接通输出级，由此执行器的电荷保持恒定。在触发结束时通过间隙地接通放电开关使执行器放电到电压零。由此阀栓13关闭。在达到电压零之后重新高阻地接通输出级，由此执行器的电荷重新保持恒定。
执行器12的运动在输出级的高阻的状态下影响其电压。但是通过执行器和开关链的延时振动(Nachschwingen)无论阀栓13和阀活塞18之间的压紧力还是耦合间隙19中的压力都叠加成一振动。这导致，在一定时间间隔中耦合间隙19中的压力达到燃料的蒸汽压力，或者阀栓13和阀活塞18之间的压紧力成为零或者说甚至在这两个构件之间出现间隙。
但是两种效应都分别导致喷油嘴针阀22、阀栓13和执行器之间的传递链在该间隔期间断开，因此不能进行从喷油嘴针阀22和／或阀栓13到耦合器和者执行器12的信号传递。
尤其在喷油嘴针阀关闭的时刻在开关阀腔室21中的压力的上升在这些时间间隔中不会影响执行器电压的变化。
如果在这样的时间间隔中喷油嘴针阀关闭，那么因此该关闭过程对于执行器电压的作用由于开关链的暂时中断显著地减小。
目的是，可靠地避免在喷油嘴针阀关闭过程期间在耦合间隙中的回流背压降低，进而使得执行器和阀之间的传递链在该对于测量来说重要的时间间隔中保持恒定地啮合，进而实现喷油嘴针阀的关闭对执行器电压的良好的反作用。
本发明的核心在于，执行器电压在开关阀关闭的情况下或者不完全降低到0或者在执行器放电之后和由此引起的开关阀的关闭之后立即重新升高到一微小的值，从而使得执行器在喷油嘴针阀关闭期间比在喷射之间的静止状态中略微更高地充电。
本发明的优点在于，执行器在感兴趣的时间间隔中相对于其静止状态稍微伸长，进而在液压耦合器的间隙中始终存在压力，所述压力足以保持开关链无松动地啮合。尤其阀活塞始终与阀栓保持机械接触并且在耦合间隙中不形成蒸汽。由此开关链与执行器的延时振动无关地在其放电过程后始终啮合。始终确保在喷油嘴针阀关闭的瞬间将信号传递到执行器。由此能够将关闭时刻识别的工作范围朝向显著更小的触发持续时间和量扩宽。
根据本发明的处理方法不限于压电执行器的这种设计方案。其可以应用在具有液压耦合器的所有压电执行器中。根据本发明的处理方法也可以应用在没有升关阀的喷射器中。在这样的喷射器中阀活塞18直接作用到喷油嘴针阀22上。
在图2中，在分示图a中示出了常规的执行器电压曲线，在分示图b和c中示出了根据本发明的电压曲线的两种变体。
在时刻t1对执行器充电并且开始喷射。在时刻t2使执行器放电并且结束喷射。在这种情况下执行器从电压U0出发充电到电压U1并且接着放电。电压U0优选取值为零。
根据图2b的设计方案，执行器不完全放电到电压U0的值。在放电后从时刻t2起剩余电荷保留在执行器上，所述剩余电荷引起执行器进而活塞17施加一微小的力到耦合间隙19上。在这种情况下如此小地选择电荷或者说电压U2，从而使得阀栓13不打开，由此喷油嘴针阀的运动进而喷射都不受影响。在这种情况下如此大地选择电荷或者说电压U2，从而使得施加足够的力到耦合间隙19上以永久保持开关链啮合。优选电压U2与触发电压U1相比较小，利用所述触发电压触发用于实现喷射的执行器。在这种设计方案的情况下还可以规定，执行器放电，但是在放电后立即通过短时的一次或者多次连接充电开关再次充电到一微小的正电压。
在按照图2c的设计方案中执行器在完全放电之后经过一段时间间隔后才再次充电到一微小的正电压。
在这种情况下，如此选择执行器在放电后再次充电所达到的电压，从而使得在喷油嘴针阀的关闭过程期间耦合间隙中的压力相对于喷射器的回流背压(通常为10bar)升高，但是却位于这样的水平：在该水平下也不发生开关阀的仅仅部分的打开。由此也与这样的事实联系：阀活塞和阀栓现在以比在静止状态中存在的力显著更大的力相互压紧。因此开关链在喷油嘴针阀的整个关闭过程期间功能完好并且啮合并且能够将信号从开关阀腔室或者喷油嘴针阀传递到执行器。在完整的喷射结束之后执行器才再次完全放电。
原则上，本发明也可以应用在没有液压耦合器15的开关链上。在这种情况下要注意的是：开关链的结构元件彼此始终保持机械接触并且其如此保持开关链啮合。
Claims (7)
1.用于触发压电执行器的方法，其中在执行器放电一规定的时间间隔之后给所述执行器施加一较小的电压，其中如此规定所述较小的电压的大小，从而使得在喷油嘴针阀和所述执行器之间存在反作用。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，如此规定所述较小的电压，从而在液压地连接所述执行器和所述喷油嘴针阀的耦合器中，在预先确定的时间间隔期间产生超过一定预设值的压力。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在规定的时间间隔期间所述执行器用于检测测量参量。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述预设值相当于燃料的回流背压。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在放电之后立即施加所述较小的电压。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在放电之后经过一段时间间隔才施加所述较小的电压。
7.用于触发压电执行器的设备，其中在执行器放电一规定的时间间隔之后给所述执行器施加一较小的电压，所述设备具有规定所述较小的电压的大小的器件，从而使得在喷油嘴针阀和执行器之间存在反作用。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20140604 |