DE102012204286B4 - Method for operating a fuel injection system and fuel injection system with an injector with controlled pressure reduction - Google Patents
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Abstract
Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffeinspritzsystems einer Brennkraftmaschine, das einen Druckspeicher (Rail), mindestens ein Einspritzventil mit Piezo-Direktantrieb, bei dem ein Piezo-Aktuator über ein Betätigungselement in direkter Antriebsverbindung mit einem Verschlusselement des Einspritzventils steht und sich das Betätigungselement beweglich durch eine Führungsöffnung einer einen das Verschlusselement aufnehmenden Raum abschließenden Wand erstreckt und eine Steuer- und Regeleinheit aufweist, dadurch gekennzeichnet, dassein Piezo-Aktuator verwendet wird, der zusätzlich zum aktiven, für die Betätigung des Verschlusselementes verwendeten Piezobereich einen passiven Piezobereich als Kraftsensor aufweist,mithilfe dieses Kraftsensors die auf den passiven Piezobereich einwirkende Kraft ermittelt wirdund bei einem erforderlichen Druckabbau des Systems der aktive Piezobereich so angesteuert wird, dass ein Druckabbau durch Schaltleckage des Betätigungselementes erfolgt, ohne dass dabei eine dem Öffnen des Verschlusselementes entsprechende Kraftschwelle erreicht wird.Method for operating a fuel injection system of an internal combustion engine, which has a pressure accumulator (rail), at least one injection valve with a piezo direct drive, in which a piezo actuator is in direct drive connection with a closing element of the injection valve via an actuating element and the actuating element can be moved through a guide opening of a a wall enclosing the space accommodating the closure element and has a control and regulation unit, characterized in that a piezo actuator is used which, in addition to the active piezo area used for actuating the closure element, has a passive piezo area as a force sensor, using this force sensor to the force acting on the passive piezo area is determined, and when a pressure reduction in the system is required, the active piezo area is controlled in such a way that a pressure reduction occurs through switching leakage of the actuating element, without this a force threshold corresponding to the opening of the closure element is reached.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffeinspritzsystems einer Brennkraftmaschine, das einen Druckspeicher (Rail), mindestens ein Einspritzventil mit Piezo-Direktantrieb, bei dem ein Piezo-Aktuator über ein Betätigungselement in direkter Antriebsverbindung mit einem Verschlusselement des Einspritzventils steht und sich das Betätigungselement beweglich durch eine Führungsöffnung einer einen das Verschlusselement aufnehmenden Raum abschließenden Wand erstreckt, und eine Steuer- und Regeleinheit aufweist.The present invention relates to a method for operating a fuel injection system of an internal combustion engine, which has a pressure accumulator (rail), at least one injection valve with a piezo direct drive, in which a piezo actuator is in direct drive connection with a closing element of the injection valve via an actuating element and the actuating element movably extends through a guide opening of a wall closing off a space accommodating the closure element, and has a control and regulation unit.
Kraftstoffeinspritzsysteme, mit denen die Einspritzung von Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine vorgenommen wird, sind seit langem bekannt. Derartige Einspritzsysteme umfassen mindestens ein Einspritzventil (Injektor) und mindestens eine mit dem Einspritzventil verbundene Steuer- und Regeleinheit zur Steuerung des Einspritzvorganges. Das Einspritzventil besitzt dabei einen Raum, aus welchem heraus Kraftstoff durch eine Einspritzöffnung in den Brennraum injizierbar ist. Das Öffnen und Schließen der Einspritzöffnung wird mittels eines Verschlusselementes (Düsennadel) vorgenommen, das von einem Aktuator betätigt (bewegt) werden kann. Der Raum wird über einen Hochdruckspeicher und eine Kraftstoffleitung mit Kraftstoff versorgt.Fuel injection systems, with which fuel is injected into a combustion chamber of an internal combustion engine, have been known for a long time. Such injection systems include at least one injection valve (injector) and at least one control and regulating unit connected to the injection valve for controlling the injection process. The injection valve has a space from which fuel can be injected through an injection opening into the combustion chamber. The injection opening is opened and closed by means of a closing element (nozzle needle) that can be actuated (moved) by an actuator. The space is supplied with fuel via a high-pressure accumulator and a fuel line.
Bei dem Aktuator handelt es sich um ein Element zum Bewegen des Verschlusselementes. Damit wird ein Einspritzvorgang mithilfe des Aktuators gesteuert. Der Aktuator steht hierbei in direkter Antriebsverbindung mit dem Verschlusselement, was bedeutet, dass der Aktuator und das Verschlusselement über ein zwischengeschaltetes Betätigungselement in mechanischem Kontakt miteinander stehen. Normalerweise sind hierbei mehrere Betätigungselemente vorgesehen, die beispielsweise in der Form eines Pins, einer Glocke und von Hebeln ausgebildet sind. Wesentlich ist hierbei, dass keine hydraulische oder pneumatische Kopplung zwischen dem Aktuator und dem Verschlusselement vorliegt.The actuator is an element for moving the closure element. This controls an injection process using the actuator. In this case, the actuator is in direct driving connection with the closure element, which means that the actuator and the closure element are in mechanical contact with one another via an interposed actuating element. Normally, several actuating elements are provided here, which are designed, for example, in the form of a pin, a bell and levers. It is essential here that there is no hydraulic or pneumatic coupling between the actuator and the closure element.
Bei dem Aktuator handelt es sich um einen Piezo-Aktuator, der aufgrund des piezoelektrischen Effektes bei Beaufschlagung mit elektrischer Energie sich ausdehnt (seine Länge vergrößert) und auf diese Weise das Verschlusselement über das Betätigungselement direkt bewegt.The actuator is a piezo actuator which, due to the piezoelectric effect, expands (increases its length) when subjected to electrical energy and in this way moves the closure element directly via the actuating element.
Aus der Patentschrift
Aus der Offenlegungsschrift
Um bei derartigen Kraftstoffeinspritzsystemen mit Piezo-Direktantrieb einen Druckabbau im Druckspeicher (Raildruckabbau) durchzuführen, finden bei den Systemen des Standes der Technik spezielle Druckregelventile (PCV/PDV) Verwendung.In order to carry out a pressure reduction in the pressure accumulator (rail pressure reduction) in such fuel injection systems with a piezo direct drive, special pressure control valves (PCV/PDV) are used in the systems of the prior art.
Anders als bei den aus den Patentschriften
Durch den Einsatz von derartigen zusätzlichen Ventilen steigen die Kosten des Gesamtsystems. Ferner tritt während eines Stopps im Start-Stopp-Betrieb eine Dauerleckage auf, so dass der erforderliche Druck im Druckspeicher (Raildruck) für den nächsten Start nicht eingehalten werden kann.The use of such additional valves increases the costs of the overall system. Furthermore, a permanent leakage occurs during a stop in start-stop operation, so that the pressure required in the pressure accumulator (rail pressure) for the next start cannot be maintained.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs wiedergegebenen Art zur Verfügung zu stellen, das sich besonders kostengünstig durchführen lässt.The object of the present invention is to provide a method of the type described at the outset that can be carried out particularly cost-effectively.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Verfahren der angegebenen Art dadurch gelöst,
dass ein Piezo-Aktuator verwendet wird, der zusätzlich zum aktiven, für die Betätigung des Verschlusselementes verwendeten Piezobereich einen passiven Piezobereich als Kraftsensor aufweist, mithilfe dieses Kraftsensors die auf den passiven Piezobereich einwirkende Kraft ermittelt wird und bei einem erforderlichen Druckabbau des Systems der aktive Piezobereich so angesteuert wird, dass ein Druckabbau durch Schaltleckage des Betätigungselementes erfolgt, ohne dass dabei eine dem Öffnen des Verschlusselementes entsprechende Kraftschwelle erreicht wird.According to the invention, this object is achieved in a method of the specified type in that
that a piezo actuator is used which, in addition to the active piezo area used for actuating the closure element, has a passive piezo area as a force sensor, using this force sensor to determine the force acting on the passive piezo area and, if the pressure in the system needs to be reduced, the active piezo area so is controlled that a pressure reduction by switching leakage of the actuating element without a force threshold corresponding to the opening of the closure element being reached.
Mit der erfindungsgemäßen Lösung wird das Signal eines seriell zum Piezo-Aktuator angeordneten und integrierten Kraftsensors genutzt, um mit dem Einspritzventil selbst ohne zusätzliches Druckregelventil (PCT/PDV) einen Druckabbau durchzuführen, ohne dass dabei die Leckage im normalen Betrieb gegenüber den Einspritzventilen des Standes der Technik erhöht wird. Mithilfe des erfindungsgemäß vorgesehenen Kraftsensors wird die auf den passiven Piezobereich einwirkende Kraft ermittelt. Ist ein Druckabbau des Systems erforderlich, wird der aktive Piezobereich so angesteuert, dass ein Druckabbau durch Schaltleckage des Betätigungselementes erfolgt, wobei dies so durchgeführt wird, dass die mithilfe des Kraftsensors ermittelte Kraft die entsprechende Kraftschwelle zum Öffnen des Verschlusselementes nicht erreicht.With the solution according to the invention, the signal of a force sensor arranged and integrated in series with the piezo actuator is used to carry out a pressure reduction with the injection valve itself without an additional pressure control valve (PCT/PDV), without the leakage during normal operation compared to the injection valves of the prior art technology is increased. The force acting on the passive piezo area is determined with the aid of the force sensor provided according to the invention. If a pressure reduction of the system is required, the active piezo area is controlled in such a way that the pressure is reduced by switching leakage of the actuating element, this being carried out in such a way that the force determined using the force sensor does not reach the corresponding force threshold for opening the closure element.
Insbesondere wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren mit einem Piezo-Direktantrieb gearbeitet, bei dem im geschlossenen Zustand des Verschlusselementes ohne Betätigung des Piezo-Aktuators das Betätigungselement keine Leckage durch die Führungsöffnung zulässt. Um dies zu erreichen, findet insbesondere ein Betätigungselement Verwendung, das einen in der Führungsöffnung geführten Schaft und einen die Führungsöffnung überdeckenden und damit schließenden Kopf aufweist. Dabei wird vorzugsweise ein solches Betätigungselement verwendet, so dass bereits durch einen geringen Hub des Betätigungselementes eine relativ große Leckage erreicht wird.In particular, a piezo direct drive is used in the method according to the invention, in which, in the closed state of the closure element, the actuating element does not allow any leakage through the guide opening without actuating the piezo actuator. In order to achieve this, an actuating element is used in particular, which has a shaft guided in the guide opening and a head that covers and thus closes the guide opening. In this case, such an actuating element is preferably used, so that a relatively large leakage is already achieved by a small stroke of the actuating element.
Bei den Einspritzsystemen des Standes der Technik findet als Betätigungselement ein sogenannter Pin Verwendung, bei dem es sich um ein stiftförmiges Element handelt, das in einer Führungsöffnung einer Wand beweglich geführt ist, welche einen das Verschlusselement (die Düsennadel) aufnehmenden Raum verschließt. Erfindungsgemäß wird nunmehr dieser Pin durch einen Pin mit Kopf ersetzt, welcher durch Anlage des Kopfes an die die Führungsöffnung aufweisende Wand und damit durch Überdeckung der Führungsöffnung diese vollständig verschließen kann, so dass ohne Betätigung des Piezo-Aktuators keine Leckage durch die Führungsöffnung auftritt. Das Betätigungselement (der Pin) wird daher erfindungsgemäß als Steuerelement verwendet, um die das Betätigungselement aufnehmende Führungsöffnung zur Abführung von unter hohem Druck stehendem Kraftstoff aus dem das Verschlusselement aufnehmenden Raum zu benutzen. Die entsprechende Führungsöffnung kann hierbei vollständig geschlossen und/oder bereits mit einem geringen Hub des Betätigungselementes (Pins) für eine relativ große Leckage geöffnet werden.In the injection systems of the prior art, a so-called pin is used as the actuating element, which is a pin-shaped element that is movably guided in a guide opening in a wall that closes a space accommodating the closure element (the nozzle needle). According to the invention, this pin is now replaced by a pin with a head, which can be completely closed by contacting the head against the wall having the guide opening and thus covering the guide opening, so that no leakage through the guide opening occurs without actuation of the piezo actuator. The actuating element (the pin) is therefore used according to the invention as a control element in order to use the guide opening accommodating the actuating element for discharging fuel under high pressure from the space accommodating the closure element. The corresponding guide opening can be completely closed and/or opened with a small stroke of the actuating element (pin) for a relatively large leakage.
Der erfindungsgemäß verwendete Pin mit Kopf steht mit seinem Schaftende mit dem Piezo-Aktuator in Kontakt und wird durch Dehnung bzw. Auslängung desselben bewegt. Über seinen Kopf steht der Pin über weitere Betätigungselemente, insbesondere eine Glocke und damit zusammenwirkende Hebel, mit dem Verschlusselement in mechanischem Kontakt, um dieses zu betätigen und damit eine Einspritzöffnung zur Durchführung eines Einspritzvorganges zu öffnen und zu schließen.The headed pin used according to the invention is in contact with the piezoelectric actuator with its shaft end and is moved by stretching or elongating the same. Above its head, the pin is in mechanical contact with the closure element via further actuating elements, in particular a bell and levers that interact with it, in order to actuate it and thus open and close an injection opening for carrying out an injection process.
Vorzugsweise wird daher bei dem erfindungsgemäßen Verfahren, um einen Druckabbau bei einem Einspritzventil mit Piezo-Direktantrieb ohne Verwendung eines speziellen Druckregelventils zu ermöglichen, neben der Nutzung des Signals des seriell zum Piezo-Aktuator angeordneten Kraftsensors (passiven Piezobereichs) von einer speziellen Konstruktion des Betätigungselementes Gebrauch gemacht, die eine entsprechende Leckagesteuerung ermöglicht.In order to enable a pressure reduction in an injection valve with a piezo direct drive without using a special pressure control valve, the method according to the invention preferably uses a special construction of the actuating element in addition to using the signal from the force sensor (passive piezo area) arranged in series with the piezo actuator made, which enables a corresponding leakage control.
Vorzugsweise wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die dem Öffnen des Verschlusselementes entsprechende Kraftschwelle des Aktuators in Abhängigkeit vom IST-Raildruck berechnet. Speziell wird der Hub des Piezo-Aktuators und somit der Hub des Betätigungselementes (Pins) über die dem Piezo-Aktuator zugeführte elektrische Energie abhängig vom Druckgradienten eingestellt. Dabei wird insbesondere der IST-Hub des Betätigungselementes und damit die Dehnung des Piezo-Aktuators ermittelt, mit einem SOLL-Hub verglichen und die entsprechende Abweichung zur Korrektur der dem Piezo-Aktuator zugeführten elektrischen Energie verwendet, um den SOLL-Hub zu realisieren.In the method according to the invention, the force threshold of the actuator corresponding to the opening of the closure element is preferably calculated as a function of the actual rail pressure. In particular, the stroke of the piezo actuator and thus the stroke of the actuating element (pin) is adjusted via the electrical energy supplied to the piezo actuator as a function of the pressure gradient. In particular, the ACTUAL stroke of the actuating element and thus the stretching of the piezo actuator is determined, compared with a TARGET stroke and the corresponding deviation is used to correct the electrical energy supplied to the piezo actuator in order to implement the TARGET stroke.
Der Hub des Betätigungselementes (Pins) und damit die Dehnung des Piezo-Aktuators wird insbesondere aus der nachfolgenden Gleichung ermittelt:
- d_l
- = Dehnung Piezo-Aktuator
- l
- = Länge des Aktuators
- s_33
- = Kehrwert Aktuatorsteifigkeit
- F_s
- = Kraft Piezo-Aktuator
- A_a
- = Aktuatorfläche
- d_33
- = Piezokonstante
- U
- = Spannung am Piezo-Aktuator
- d
- = Schichtdicke Piezo-Aktuator
- d_l
- = strain piezo actuator
- l
- = length of the actuator
- s_33
- = reciprocal of actuator stiffness
- F_s
- = force piezo actuator
- A_a
- = actuator area
- d_33
- = piezo constant
- u
- = voltage at the piezo actuator
- i.e
- = layer thickness of piezo actuator
Bei einer speziellen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens findet als Betätigungselement zur Ansteuerung eines weiteren Betätigungselementes, das als Glocke ausgebildet ist, ein Pin mit Kopf Verwendung. Der Pin mit Kopf und die Führungsöffnung für diesen sind dabei so ausgebildet, dass eine definierte Leckagemenge durchfließen kann. Ferner ist der Pinkopf so ausgebildet, dass er die Führungsöffnung ohne Leckagedurchfluss schließen kann. Im geschlossenen Zustand ohne Betätigung des Piezo-Aktuators gibt es daher keine Leckage durch die Führungsöffnung für den Pin. Andererseits kann bereits durch einen geringen Hub des Pinkopfes von seinem Sitz eine Entdrosselung erfolgen.In a special embodiment of the method according to the invention, a pin with a head is used as the actuating element for controlling a further actuating element, which is designed as a bell. The pin with the head and the guide opening for this are designed in such a way that a defined amount of leakage can flow through. Furthermore, the pin head is designed in such a way that it can close the guide opening without leakage flow. In the closed state without actuation of the piezo actuator, there is therefore no leakage through the guide opening for the pin. On the other hand, even a slight lift of the pin head from its seat can result in dethrottling.
Wenn nunmehr ein Druckabbau erforderlich ist, wird für das Einspritzventil in der Phase, wo keine Einspritzung stattfindet (Druckabbauphase), der Pinkopf durch Aufladen des Piezo-Aktuators über eine Ladungsrampe angesteuert. Gleichzeitig wird die vom Pin auf den passiven Piezobereich (Kraftsensor) ausgeübte Kraft und die hierdurch erzeugte Spannung gemessen. Die Kraft am Kraftsensor steigt zunächst an, bis ein Maximum erreicht ist. Danach fällt das Kraftsignal. Die Aufladung des Piezo-Aktuators wird dabei so gesteuert, dass der gewünschte Druckabbau durch Schaltleckage des Pinkopfes erfolgt, ohne das Verschlusselement zu öffnen.If a pressure reduction is now required, the pin head for the injection valve in the phase where no injection takes place (pressure reduction phase) is controlled by charging the piezo actuator via a charging ramp. At the same time, the force exerted by the pin on the passive piezo area (force sensor) and the resulting voltage are measured. The force at the force sensor initially increases until a maximum is reached. After that, the power signal falls. The charging of the piezo actuator is controlled in such a way that the desired pressure reduction occurs through switching leakage of the pin head without opening the closure element.
Konkret wird abhängig vom IST-Raildruck eine Kraftschwelle des Aktuators für das Öffnen des Verschlusselementes berechnet. Der Hub des Aktuators und somit der Hub des Pinkopfes wird über die Ladung abhängig vom Druckabbaugradienten eingestellt. Der IST-Hub des Pinkopfes wird aus der vorstehend wiedergegebenen Gleichung ermittelt. Der IST-Hub wird mit dem SOLL-Hub verglichen, und die Abweichung wird zur Korrektur der Ladungshöhe verwendet, um den SOLL-Hub zu realisieren. Über den Kraftsensor wird die Kraft überwacht und der SOLL-Hub so begrenzt, dass die Kraftschwelle nicht überschritten wird.In concrete terms, a force threshold of the actuator for opening the closure element is calculated as a function of the actual rail pressure. The stroke of the actuator and thus the stroke of the pin head is adjusted via the charge depending on the pressure reduction gradient. The ACTUAL stroke of the pin head is determined from the equation given above. The ACTUAL lift is compared to the TARGET lift and the deviation is used to correct the charge height in order to achieve the TARGET lift. The force is monitored via the force sensor and the TARGET stroke is limited so that the force threshold is not exceeded.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der Vorgang des Druckabbaus vorzugsweise so lange fortgesetzt, bis der Raildruck den Sollwert erreicht. Danach wird das Betätigungselement (Pinkopf) durch Entladen des Piezo-Aktuators wieder geschlossen.In the method according to the invention, the pressure reduction process is preferably continued until the rail pressure reaches the desired value. The actuating element (pin head) is then closed again by discharging the piezo actuator.
Bei einer weiteren besonderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird in dem Fall, in dem das gerade in der Druckabbauphase befindliche Einspritzventil demnächst in die Einspritzphase eintreten soll, der Piezo-Aktuator weiter aufgeladen, um das Verschlusselement zur Durchführung des Einspritzvorganges zu betätigen, wonach der Druckabbau nach der Einspritzung fortgesetzt wird, bis der SOLL-Druck erreicht wird.In a further special embodiment of the method according to the invention, in the case in which the injection valve currently in the pressure reduction phase is about to enter the injection phase, the piezo actuator is further charged in order to actuate the closure element to carry out the injection process, after which the pressure reduction continues injection is continued until the TARGET pressure is reached.
Bei Mehrfach-Einspritzungen, insbesondere wenn der Spritzabstand zwischen den einzelnen Einspritzungen klein ist, wird vorzugsweise zum Beenden der ersten Einspritzung der Piezo-Aktuator so entladen, dass das Verschlusselement geschlossen wird, aber das Betätigungselement mit definierter Kraft und Hub offenbleibt, wonach der Piezo-Aktuator weiter aufgeladen wird, um die zweite Einspritzung durchzuführen. Somit kann ein kleiner Spritzabstand realisiert werden.In the case of multiple injections, particularly when the injection distance between the individual injections is small, the piezo actuator is preferably discharged to end the first injection in such a way that the closure element is closed, but the actuating element remains open with a defined force and stroke, after which the piezo Actuator is further charged to perform the second injection. This means that a small spray distance can be achieved.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Kraftstoffeinspritzsystem einer Brennkraftmaschine mit einem Druckspeicher (Rail), mindestens einem Einspritzventil mit Piezo-Direkt-antrieb, bei dem ein Piezo-Aktuator über ein Betätigungselement in direkter Antriebsverbindung mit einem Verschlusselement des Einspritzventils steht und sich das Betätigungselement beweglich durch eine Führungsöffnung einer einen das Verschlusselement aufnehmenden Raum abschließenden Wand erstreckt, und einer Steuer- und Regeleinheit. Dieses System ist zur Durchführung eines Verfahrens der vorstehend beschriebenen Art eingerichtet.The present invention also relates to a fuel injection system of an internal combustion engine with a pressure accumulator (rail), at least one injection valve with a piezo direct drive, in which a piezo actuator is in direct drive connection with a closing element of the injection valve via an actuating element and the actuating element is movable a guide opening of a wall enclosing a space accommodating the closure element, and a control and regulation unit. This system is set up to carry out a method of the type described above.
Der passive Piezobereich, der als Kraftsensor wirkt, wird insbesondere durch eine zusätzliche seriell angeordnete passive Piezoschicht gebildet. Wie bereits beschrieben, weist der Piezo-Direktantrieb vorzugsweise ein Betätigungselement auf, das einen in der Führungsöffnung geführten Schaft und einen die Führungsöffnung überdeckenden und damit schließenden Kopf besitzt. Der Piezo-Direktantrieb umfasst insbesondere ein als Pin mit Kopf ausgebildetes Betätigungselement und ein hiermit zusammenwirkendes, als Glocke ausgebildetes weiteres Betätigungselement.The passive piezo area, which acts as a force sensor, is formed in particular by an additional serially arranged passive piezo layer. As already described, the piezo direct drive preferably has an actuating element that has a shaft guided in the guide opening and a head that covers and thus closes the guide opening. The piezo direct drive comprises, in particular, an actuating element designed as a pin with a head and a further actuating element designed as a bell that interacts with it.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles in Verbindung mit der Zeichnung im Einzelnen erläutert. Es zeigen:
-
1 einen schematischen Teillängsschnitt durch ein Einspritzventil mit Druckabbaufunktion, wobei Teile des Ventils weggelassen worden sind; -
2 einen schematischen Teillängsschnitt durch einen Piezo-Aktuator mit Kraftsensor; -
3 das Prinzip zur Ansteuerung und Regelung des Druckabbaus in einem Zeit-Diagramm; und -
4 ein Ablaufdiagramm, das die Regelung des Druckabbaus zeigt.
-
1 a schematic partial longitudinal section through an injection valve with pressure reduction function, wherein parts of the valve have been omitted; -
2 a schematic partial longitudinal section through a piezo actuator with force sensor; -
3 the principle for controlling and regulating the pressure reduction in a time diagram; and -
4 a flow chart showing the regulation of the pressure reduction.
Die Düsennadel wird mittels eines diese direkt betätigenden Piezo-Aktuators 1 gesteuert. Abhängig von einer Ansteuerung kann der Piezo-Aktuator 1 seine Länge verändern und eine Kraft auf die Düsennadel ausüben, wobei die Kraft über einen Pin 4, eine Glocke 5 und über Hebel (nicht gezeigt) auf die Düsennadel übertragbar ist. Über den Pin 4, die Glocke 5 und die Hebel sind somit der Piezo-Aktuator 1 und die Düsennadel unmittelbar mechanisch gekoppelt. Eine vom Piezo-Aktuator 1 ausgeübte Kraft wird daher direkt auf die Düsennadel übertragen. Umgekehrt wird eine von der Düsennadel ausgeübte mechanische Kraft direkt auf den Piezo-Aktuator 1 übertragen. Wird der Piezo-Aktuator 1 nicht mit elektrischer Energie beaufschlagt, drückt eine nicht gezeigte Schließfeder die Düsennadel in
Der in
Der Pin 4 ist als Pin mit Kopf ausgebildet, der in einer Führungsöffnung innerhalb einer Wand 6 beweglich geführt ist. Die Wand 6 schließt den das Verschlusselement aufnehmenden Hochdruckraum 7 ab. Über diese Führungsöffnung erfolgt der gewünschte Druckabbau durch eine entsprechende Schaltleckage, indem Kraftstoff aus dem Raum 7 durch die Wand 6 bzw. Platte in
Der Pin 4 mit Kopf ist so ausgebildet, dass der Kopf die Führungsöffnung überdeckt und im an der Wand 6 anliegenden Zustand verschließt. In diesem Zustand tritt daher keine Leckage auf. Wird der Piezo-Aktuator 1 mit elektrischer Energie beaufschlagt, vergrößert er seine Länge, so dass der Kopf des Pins 4 von seinem Sitz an der Wand abgehoben wird und eine entsprechende Leckage durch die Führungsöffnung auftreten kann. Dieser Effekt wird in einer Druckabbauphase außerhalb de eigentlichen Einspritzphase genutzt.The
In dieser Druckabbauphase wird dabei der Piezo-Aktuator 1 so mit elektrischer Energie beaufschlagt, dass der Pin 4 nur so weit bewegt wird, dass eine Leckage zum Druckabbau erfolgt, ohne hierdurch das Verschlusselement zu öffnen. Gleichzeitig wird dabei die vom Pin 4 auf den Piezo-Aktuator 1 ausgeübte Kraft vom Kraftsensor 2 ermittelt. Die ausgeübte Kraft wird fortlaufend überwacht und der SOLL-Hub des Pins 4 wird so begrenzt, dass eine Kraftschwelle nicht erreicht wird, die zu einem Öffnen des Verschlusselementes führt.In this pressure reduction phase, electrical energy is applied to the piezo actuator 1 in such a way that the
Das entsprechende Prinzip zur Ansteuerung und Regelung des Druckabbaus ist im Zeitdiagramm der
Ferner sind in
Das entsprechende Verfahren zur Ansteuerung und Regelung des Druckabbaus läuft in der im allgemeinen Beschreibungsteil geschilderten Art und Weise ab.The corresponding method for controlling and regulating the pressure reduction runs in the manner described in the general part of the description.
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Citations (4)
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DE102005012998B3 (en) | 2005-03-21 | 2006-09-21 | Siemens Ag | Common rail injection system for e.g. diesel engine, has injectors comprising injection nozzles for injecting fuel into combustion chamber, where one of injectors or part of injectors serves for pressure reduction in high pressure area |
DE102005001499B4 (en) | 2005-01-12 | 2009-12-10 | Continental Automotive Gmbh | Method and device for controlling an internal combustion engine |
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-
2012
- 2012-03-19 DE DE102012204286.5A patent/DE102012204286B4/en active Active
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