CN110832186B - 喷射器闭环控制 - Google Patents

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Abstract

电连接器具有两个横向的安装衬套，其中，在其中一个安装衬套中一体地二次成型有适于传送代表燃料喷射器的操作的数据的撞击传感器(60)，所述撞击传感器包括布置在基础构件(64)和冲击构件(66)之间的压电构件(62)。

Description

喷射器闭环控制
技术领域
本发明涉及具有闭环控制的燃料喷射器，更明确地，涉及集成有撞击传感器的电连接器。
背景技术
闭环控制是燃料喷射设备中的重大改进，其中，电子指令单元根据从喷射器接收到的且代表喷射器的实际操作的传感器信号不断地调整它发送给所述喷射器的指令信号。已经提出了用于将传感器布置在喷射器上的几个实施方案，并且EP1961952提出了将燃料喷射器主体的顶端上的几个传感器分组的传感器模块的构思，而没有具体细节。
更明确地，测量燃料喷射器的入口HP导管上的压力波动是经常出现的建议。在DE102010016424中提出了将压力传感器布置在喷射器主体的横向面上且靠近燃料入口，所述传感器通过薄壁与HP导管分隔，并且因此，压力传感器适于测量所述HP入口导管中的压力波动。US2010096480、EP2058510、US2012149242和US2010252002也提出通过将压力传感器布置在封闭从主HP导管向喷射器主体的顶部延伸的HP分支的端部的插塞来测量HP导管中的压力，因此该压力传感器也适于测量HP导管中的压力波动。接收代表HP导管中的压力波动的信号的电子控制单元可以确定喷射事件的开始和持续时间并且可以调整它发送的指令信号。
DE102007045642中给出的另一个概念性建议(没有详细描述实施方式)是将加速度传感器集成在喷射器的壳体的头部中，以便在阀元件关闭或打开时检测阀元件的停止。实际上，当到达关闭位置时，针阀构件与布置在喷射器主体中的阀座面进行互补密封接触，所述接触撞击产生声波，该声波在喷射器主体中传播并被所述加速度传感器检测到。更明确地，WO2016180562A1提出将撞击传感器布置在喷射器的电连接器的固定衬套中。撞击传感器包括压电垫圈，该压电垫圈被夹在和压缩在基础垫圈和弹簧垫圈之间，所有所述垫圈都堆叠在管状保持构件上，压电垫圈被布置在所述保持管的端部处的夹子构件压缩并保持在所述管状保持构件上。在组装之后，将传感器布置在电连接器的安装衬套中，并且为了将连接器固定在喷射器上，固定螺钉接合在安装衬套的延伸穿过传感器的保持管的孔中，并且所述螺钉被拧紧在喷射器主体的互补的螺纹孔中。这种传感器布置需要许多复制的制造作业来制成各个垫圈和保持管，然后组装和压缩所述元件。
需要一种集成度更高、更简单、成本更低以及更好集成的实施方式来满足燃油喷射性能中的最新需要。
发明内容
因此，本发明的目的是解决在提供电连接器中的上述问题，该电连接器具有：塑料成型的主体，该主体限定用于接合互补连接器的中央主构件；以及两个横向的安装衬套，每个安装衬套设置有用于接合被拧紧在燃料喷射器的一个面中的固定螺钉的孔，并且其中，在其中一个安装衬套中一体地二次成型有适于传送代表所述燃料喷射器的操作的数据的撞击传感器。
有利地，所述撞击传感器包括布置在基础构件和冲击构件之间的压电构件。
此外，所述压电构件、所述基础构件以及所述冲击构件具有垫圈状形状，该垫圈状形状限定贯穿所述传感器延伸并且与所述衬套孔对齐布置的孔，从而在使用中，所述固定螺钉延伸穿过所述传感器。
此外，当被拧紧时，所述固定螺钉在所述压电构件中产生压缩力。
此外，所述基础构件被布置为抵靠所述燃料喷射器的所述面，并且所述冲击构件被布置成位于所述固定螺钉的头部下面。
此外，其中，所述电连接器包括连接至所述传感器并适于处理来自所述传感器的数据的处理电路。
所述电连接器进一步包括用于存储表征所述燃料喷射器的数据、原始的传感器数据以及处理过的传感器数据的记忆存储装置。
所述电连接器还包括将处理过的传感器数据或原始的传感器数据提供给发动机控制或诊断单元的连接装置。
本发明延伸到一种燃料喷射器，该燃料喷射器具有沿着主轴线从顶端延伸到喷射尖端的细长主体，所述喷射器主体容纳针阀构件，在使用中，所述针阀构件在由电子阀的移位所产生的压差的影响下轴向移动，从而打开或关闭泄漏孔，所述针阀构件在关闭位置和全开位置之间移动，在所述关闭位置，所述针阀构件的关闭面抵靠所述喷射器主体的阀座，在所述全开位置，所述关闭面从所述阀座抬升。
所述燃料喷射器进一步包括前述的电连接器，所述电连接器被固定地拧紧在所述细长主体的面上，并且具有电连接至所述电子阀的端子，集成在所述电连接器的安装衬套中的所述撞击传感器联接至电子单元，所述传感器在使用中传送信号，该信号代表当所述针阀构件进入关闭位置时因所述关闭面抵靠在所述阀座上而产生的撞击。此外，当进入所述全开位置时，所述针阀构件撞击所述喷射器主体的面，从而产生由所述撞击传感器检测到的另一撞击。
所述连接器布置成使得所述固定螺钉平行于所述主轴线延伸。
确切地，所述燃料喷射器布置在所述喷射器主体的顶端面上，所述连接器的所述中央主构件与所述主轴线对齐。
所述喷射器是柴油喷射器。
本发明延伸到一种布置在内燃机上的燃料喷射设备，所述设备包括燃料喷射器以及电子单元，所述电子单元被布置成接收由所述撞击传感器传送的传感器信号并且传送指令信号给所述电子阀。
本发明延伸到一种用于控制燃料喷射设备的闭环控制方法，所述方法包括如下步骤：根据从所述撞击传感器接收到的所述传感器信号来计算发送给所述电子阀的所述指令信号。
本发明延伸到一种适于执行该方法的电子单元。
附图说明
现在参照附图通过举例的方式描述本发明，其中：
图1是具有闭环控制的燃料喷射设备的示意图。
图2是图1的设备的燃料喷射器的示意图，在所述喷射器的顶部固定有根据本发明的集成有撞击传感器的电连接器。
图3是电连接器的轴向剖视图，该图给出了传感器集成到电连接器中的细节。
图4是示出撞击传感器的总体构思的略图。
图5是所述传感器的特定实施方式的轴向剖视图。
图6是电连接器的3D图。
图7公开了嵌入所述电连接器中的连接布线。
具体实施方式
在图1中示出了内燃机的柴油燃料喷射设备10的示意图，液压回路用虚线表示并且控制用实线表示。
设备10具有六个燃料喷射器12，并且在遵循液压流流动方向时，燃料F由供应泵16从燃料箱14抽吸并传送到高压泵18，在高压泵18中，所述燃料被加压并发送到共轨20。共轨20中的压力由关联至压力传感器24的阀22控制，并且根据测量到的压力，阀22关闭或打开返回管线，在所述返回管线中，多余的燃料返回到燃料箱14，从而降低共轨内部压力。留在共轨20中的燃料F被传送到六个喷射器12，一部分燃料被喷射以满足发动机转矩和动力要求，其余部分的燃料用于操作喷射器并且之后通过另一返回管线返回到燃料箱14。
许多其他液压构架是已知的，其中取决于发动机，具有更多或更少的喷射器，或者没有共轨，在无共轨的设备中喷射器直接由泵供应燃料。
设备10由下文称为ECU的电子控制单元26控制，ECU执行闭环方法100。
除了发动机操作数据和要求之外，ECU 26还从喷射器12和从压力传感器24接收信号，并且接收到的所述信号被整合在指令信号的计算中，该指令信号被发送到阀22和喷射器12。
例如，如果由传感器24测量到的并被发送到ECU 26的共轨内部压力小于发动机所需的压力，则ECU 26发送指令信号给阀22以关闭返回管线，从而内部压力可以升高到所需的水平。相反，如果由传感器24测量到的共轨内部压力太高，则ECU发送指令信号给所述阀以打开所述返回管线，从而使多余的燃料返回到燃料箱而使共轨内部压力下降。
柴油燃料喷射器12在图2中示出并且它包括沿着主轴线X延伸并适于***设置在发动机气缸体的孔眼中的细长主体28。所述主体28在顶端30和尖端32之间延伸，顶端30在使用中保留在孔眼外部，尖端32在孔眼内部并且燃料从尖端32喷射。在所述主体28中布置有针阀构件34，针阀构件34在孔中在关闭位置CP和全开位置OP之间沿轴线X被引导，在该关闭位置CP，防止燃料喷射，而在该全开位置OP，能够喷射。所述针阀构件34在限定有停止面36的头部和限定关闭面38的尖端之间延伸。
在关闭位置CP，阀针构件的关闭面38受迫以密封接触在主体中限定的阀座40上，从而防止通过喷射孔喷射燃料，该喷射孔在所述阀座下游敞开。当打开时，关闭面38从阀座40抬升，从而能够喷射燃料，并且当进入全开位置OP时，停止面36抵靠主体的互补的停止面42，该互补的停止面42阻止针阀构件移动。
为了将针阀构件从一个位置移动到另一个位置，电子阀44打开或关闭泄漏孔，从而使得或阻止被捕获在控制室46(针阀构件的头部延伸在该控制室中)中的燃料排出并返回到燃料箱。当所述电子阀44关闭所述泄漏孔时，在控制室中的压力上升，从而朝向关闭位置CP推动针阀构件，而当电子阀44打开泄漏孔时，控制室46中的压力下降并且针阀构件朝向打开位置OP抬升。
在移位的两个极端，针阀构件的面碰撞主体的面。在关闭位置CP，关闭面38撞击在阀座40上，并且在全开位置OP，针阀构件的停止面36撞击在主体的互补的停止面42上。在这两种情况下，所述撞击K产生声波，该声波在主体中沿着轴向方向X传播。
燃料喷射器还包括布置在其主体的顶端30上的电连接器48，所述连接器48具有至少两个端子49、塑料成型的主体(该主体一体地限定了主中央构件50)以及用于将连接器固定在喷射器主体上的两个横向的安装衬套52。中央构件50包括用于在内部连接在喷射器主体中从电子阀44延伸的电引线和用于在外部与来自ECU 26的连接器进行互补连接的电端子。
每个安装衬套52限定轴向X延伸的相对主中央构件50的横向凸起，该凸起具有通孔54，固定螺钉56在通孔54中延伸，固定螺钉56栓接在设置在喷射器主体28的螺纹孔中。当螺钉被拧紧时，衬套52被轴向压缩在喷射器主体和螺钉头58之间。
此外，在其中一个安装衬套52中一体地二次成型有撞击传感器60，所述传感器60被压缩在喷射器主体和螺钉头58之间并且它产生与到达关闭位置CP或打开位置OP的针阀构件的撞击K相关的信号S60。所述撞击K声波在主体中极其快地行进，并且与针阀构件在所述极端位置中的一个处碰撞主体几乎同时地产生信号S60。
在图6中示出的电子电路板76可以容纳在电连接器的隔室78中，所述电路板76接收并处理来自撞击传感器60的原始信号，然后传送预处理好的信号以供ECU处理。
作为闭环控制方法100的一部分，由于ECU 26发送到电子阀44的第一指令信号S44之后是后续的第二液压放大，控制室46中的压力上升或下降，因此间接地指示了针阀构件的移动。针阀构件运动的控制根据由ECU 26接收到的传感器信号S60而循环，传感器信号S60通知针阀构件的实际打开或关闭，并且因此，ECU考虑到所述传感器信号S60计算电子阀指令信号S44(方法100的步骤110)。
撞击传感器60包括夹在钢制基础构件64和钢制冲击构件66之间的有源压电构件62。基础构件64抵靠喷射器主体，而在压电构件的相反侧的冲击构件66刚好在螺钉头58下面。所述三个构件是中心开孔的垫圈，从而固定螺钉56在所述传感器中间延伸。
在压电构件62和基础构件64之间插有抵靠基础构件64布置的电气隔离垫圈68以及抵靠压电构件62布置的电接触垫圈70，电接触垫圈70适于连接至ECU或连接至所述预处理电路板。在另一侧，接地接触垫圈72布置在压电垫圈62和冲击构件66之间。此外，管状径向绝缘器构件74布置在贯穿传感器60轴向延伸的通孔中，所述绝缘器74允许固定螺钉56穿过并且防止固定螺钉56与压电构件62的物理接触。
图5中示出了撞击传感器60的实际实施方式，其中，组装方法遵循以下顺序：
a)将保持管状构件74接合在基础垫圈64的中心孔中；
b)围绕保持构件74接合隔离垫圈68、电接触垫圈70、压电垫圈62、接地垫圈72和最后的冲击构件66。
如在图中可见的，冲击构件66包括：主外环形部，该主外环形部与接地垫圈72表面接触；以及中央部，该中央部在保持构件上方延伸而未与保持构件接触并且在二者之间限定间隙G，从而固定螺钉的力从冲击块66传输到压电垫圈而未传输到保持构件。
在如图所示堆叠之后，传感器60被二次成型在塑料连接器的安装衬套中。
为了进行操作并传送重要的撞击信号，压电垫圈必须被预压缩，不是在组装垫圈元件之后或者在二次成型之后进行预压缩。所述必要的压缩仅通过固定螺钉56产生，该固定螺钉56被拧紧在喷射器主体中，从而将安装衬套和传感器60轴向压缩在所述喷射器主体和螺钉头58之间。
如图7中所示，四个端子80、82、84、86(从图的左边到右边)布置并二次成型在所述电连接器48中，从而使得由传感器的压电构件62产生的原始信号能够被发送到所述电路板76，并且在发送到ECU 26之前在此处进行预处理。
所述端子80至86中的每个端子都在具有环形垫圈形状的端部和形成销的相反端部之间延伸，所有四个销都对齐并相互平行，从而形成连接所述电路板76的四销插头。
在图7的左边示出的端子80是接地端子，它的环形垫圈端部是传感器的接地垫圈72部分。
紧邻所述接地端子的是原始信号端子82，原始信号端子82的环形垫圈端部是传感器的电接触垫圈70部分并且接收所述原始信号。
第三端子84和第四端子86将电路板76连结至连接器48的主端子49，从而使得经预处理的信号能够被发送到ECU 26。
由于该布置，使制造变容易，这是因为传感器60集成了产生和传送原始信号所必需的所有装置：压电构件；冲击垫圈；基础构件；接地端子72、80；以及接触端子70、82。不需要从另一安装衬套的连接。
由于所述布置，相对于现有技术，传感器60得以简化，它需要更少部件并且更少制造作业，组装更容易而不需要任何预压缩步骤。
在操作中，连接器48固定至喷射器并且传感器60被固定螺钉56预压缩，当撞击K出现时，相关的声波行进穿过传感器的垫圈并且被传感器60感测到。在端部，冲击构件66没有移动并且压电构件62被进一步压缩，从而产生相关的清晰的信号S60。冲击构件66没有移动，这是因为它具有产生惯性动能的质量，该质量足够大而不被声波的能量移位。
在以下情况下，已获得确定性的结果：传感器60被二次成型在安装衬套52中，传感器60具有12mm的外径D54以及11mm的高度H54；冲击构件66由不锈钢制成且具有3g的质量，固定螺钉56是标准M4且用2Nm的转矩拧紧，从而在压电构件62中产生大约2kN的压缩力。
附图标记列表
F燃料
X主轴线
OP打开位置
CP关闭位置
S44发送到电子阀的指令信号
S60由传感器产生的信号
K撞击
G间隙
10燃油喷射设备
12喷射器
14燃料箱
16供给泵
18高压泵
20共轨
22阀
24压力创拿起
26电子控制单元-ECU
28喷射器主体
30主体的顶端
32主体的尖端
34针阀构件
36针阀构件的停止面
38针阀构件的关闭面
40主体的阀座
42主体的互补的停止面
44电子阀
46控制室
48电连接器
49主端子
50中央构件
52安装衬套
54中心孔
56固定螺钉
58螺钉头
60撞击传感器
62压电构件
64基础构件
66冲击构件
68隔离垫圈
70电接触垫圈
72接地接触垫圈
74管状绝缘器构件
76电子电路板
78隔室
80,82,84,86端子
100方法
110计算步骤

Claims (13)

1.一种电连接器(48)，该电连接器(48)具有：塑料成型的主体，该主体限定用于接合互补连接器的中央主构件(50)；以及两个横向的安装衬套(52)，每个安装衬套(52)设置有用于接合被拧紧在燃料喷射器(12)的一个面中的固定螺钉(56)的衬套孔(54)，并且其中，在其中一个所述安装衬套(52)中一体地二次成型有适于传送代表所述燃料喷射器(12)的操作的数据的撞击传感器(60)，所述撞击传感器(60)包括布置在基础构件(64)和冲击构件(66)之间的压电构件(62)，
其中，所述压电构件(62)、所述基础构件(64)以及所述冲击构件(66)具有垫圈状形状，该垫圈状形状限定贯穿所述撞击传感器(60)延伸并且与所述衬套孔(54)对齐布置的孔，从而在使用中，所述固定螺钉(56)延伸穿过所述撞击传感器(60)，并且
其中，所述压电构件(62)只有在所述固定螺钉(56)被拧紧时才被所述固定螺钉(56)预压缩，并且所述冲击构件(66)被构造成不会被所述燃料喷射器(12)的针阀构件(34)到达完全打开位置或关闭位置时产生的撞击引起的声波的能量移位。
2.根据权利要求1所述的电连接器(48)，其中，所述基础构件(64)被布置为抵靠所述燃料喷射器的所述面，并且所述冲击构件(66)被布置成位于所述固定螺钉的头部(58)下面。
3.根据权利要求1或2所述的电连接器(48)，其中，所述电连接器包括连接至所述撞击传感器(60)并适于处理来自所述撞击传感器的数据的处理电路。
4.根据权利要求1或2所述的电连接器(48)，所述电连接器(48)还包括用于存储表征所述燃料喷射器(12)的数据、原始的传感器数据以及处理过的传感器数据的记忆存储装置。
5.根据权利要求1或2所述的电连接器(48)，所述电连接器(48)进一步包括将处理过的传感器数据或原始的传感器数据提供给发动机控制或诊断单元(26)的连接装置。
6.一种燃料喷射器(12)，该燃料喷射器(12)具有沿着主轴线(X)从顶端(30)延伸到喷射尖端(32)的细长喷射器主体(28)，所述细长喷射器主体(28)容纳针阀构件(34)，在使用中，所述针阀构件(34)在由电子阀(44)的移位所产生的压差的影响下轴向移动，从而打开或关闭泄漏孔，所述针阀构件(34)在关闭位置(CP)和全开位置(OP)之间移动，在所述关闭位置(CP)，所述针阀构件的关闭面(38)抵靠所述细长喷射器主体的阀座(40)，在所述全开位置(OP)，所述关闭面(38)从所述阀座(40)抬升，并且其中，
所述燃料喷射器(12)还包括根据权利要求1至5中任一项所述的电连接器(48)，所述电连接器(48)被固定地拧紧在所述细长喷射器主体(28)的一个面上，并且具有电连接至所述电子阀(44)的端子，集成在所述电连接器(48)的安装衬套中的所述撞击传感器(60)联接至电子单元(26)，所述撞击传感器(60)在使用中传送信号(60)，该信号(60)代表当所述针阀构件(34)进入关闭位置(CP)时因所述关闭面(38)抵靠在所述阀座(40)上而产生的撞击(K)。
7.根据权利要求6所述的燃料喷射器(12)，其中，当进入所述全开位置(OP)时，所述针阀构件(34)撞击所述细长喷射器主体的面，从而产生由所述撞击传感器(60)检测到的另一撞击(K)。
8.根据权利要求6或7所述的燃料喷射器(12)，其中，所述电连接器(48)布置成使得所述固定螺钉(56)平行于所述主轴线(X)延伸。
9.根据权利要求6或7所述的燃料喷射器(12)，其中，所述电连接器(48)布置在所述细长喷射器主体的顶端面上，所述电连接器的所述中央主构件(50)与所述主轴线(X)对齐。
10.根据权利要求6或7所述的燃料喷射器(12)，其中，所述燃料喷射器是柴油喷射器。
11.一种布置在内燃机上的燃料喷射设备(10)，所述燃料喷射设备包括电子单元(26)和根据权利要求6至10中任一项所述的燃料喷射器(12)，所述电子单元(26)被布置成接收由所述撞击传感器(60)传送的传感器信号(S60)并且传送指令信号给所述电子阀。
12.一种用于控制根据权利要求11所述的燃料喷射设备(10)的闭环控制方法(100)，所述方法(100)包括步骤(110)，该步骤(110)根据从所述撞击传感器(60)接收到的所述传感器信号(S60)来计算发送给所述电子阀的所述指令信号(S44)。
13.一种适于执行根据权利要求12所述的方法(100)的电子单元(26)。
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