[发明专利]螺线管式燃料喷射器中的枢轴速度确定和控制方法

说明书

技术领域

本发明总体涉及对螺线管式燃料喷射器的控制，更具体地涉及对螺线管式燃料喷射器的枢轴速度的确定，以实现改进的控制。

背景技术

螺线管式燃料喷射器通常用于内燃发动机中。如众所周知的，在螺线管致动的燃料喷射器中，螺线管线圈与枢轴组件相关，该枢轴组件与喷射器末端的出口孔口协作，以打开或关闭该出口孔口。喷射器被配置为使得当螺线管线圈被激励时，螺线管线圈产生允许抬高枢轴使其离开喷射器末端处的密封座的磁场，并因此致使燃料流过出口孔口。当螺线管线圈被除去激励时，枢轴组件在复位弹簧的作用和作用于其上的压力下返回到其座上。

螺线管式燃料喷射器的当今发展已经导致了高切换速度。但其缺点是针组件在阀座上的高撞击速度，这会产生噪声、磨损和疲劳、以及在关闭时枢轴组件的反弹。

枢轴反弹尤其重要，因为所述反弹导致多重寄生喷射，这会降低喷射精确度并劣化排放和效率。这与当前和未来的排放物法规限制以及对低燃料消耗的需求相悖，低燃料消耗因此暗含了现代机动车发动机中更高效的燃烧。

此外，在一些用途中，例如用于气体燃料喷射，主要关注由针撞击引起的阀座磨损。实际上，磨损现象因气体燃料的润滑能力太差而更加重要。

然而，利用电子控制策略借助缩短的打开和关闭时间实现的螺线管喷射器的切换性能的提高展现显著的潜力。因此，已经开发了用以降低反弹的机械和电子解决方案。

通过将液压流阻引入燃料支撑件中可以降低反弹。这会限制单位时间的最大喷射体积并影响最终应用。在抬离之后来自线圈中的制动电流的受控的反力可以补偿过大的弹簧力并且能够几乎完全消除反弹。然而，系统对参数变化敏感，这使得在实践中难以应用该系统。

研究显示，影响制动电流的开环控制的主要参数是燃料压力。关于这一点，已经建议可以将针速度信息用作确定最佳制动电流参数（诸如，触发正时、持续时间、幅值）的参数。这就是说，期望具有在不需要任何专用传感器的情况下确定针速度的可靠手段。

发明目的

本发明的目的是提供确定燃料喷射器中的枢轴速度的方法。此目的通过权利要求1所述的方法来达到。

本发明的另一目的是提供基于所确定的枢轴速度来操作燃料喷射器的方法。

发明内容

本发明涉及确定在枢轴组件的关闭行程期间螺线管式燃料喷射器中的枢轴组件的速度的方法，该关闭行程在将燃料喷射到发动机中的打开行程之后。在关闭行程期间执行制动步骤，以减小朝向枢轴的关闭位置的枢轴速度并由此减小或避免反弹。在制动步骤期间，操作具有电流调节器的喷射器驱动级，以在螺线管线圈中建立制动电流。

作为本方法的基础的原理是，根据在制动步骤期间的电流调节器的工作循环来估计或得到在制动行程期间枢轴组件的速度。

本发明人的优点在于观察到了枢轴相对于螺线管线圈的运动与电流调节器的工作循环相关联，并且可以根据工作循环信息得到枢轴速度。

在本发明的背景下，术语“电流调节器”通常指能够传送一定电流水平并使其保持处于与期望电流水平相对应的操作范围内的装置。这类电流调节器通常基于斩波，即，当电流达到或超过上阈值时例如利用脉宽调制信号来断开负载与电压源的连接。因而，电压源连接到线圈的时间可以被称作“接通时间”，并且电压源与电压源断开的时间被称作“断开时间”。那么，工作循环通常指在制动脉冲的持续时间（即，接通时间+断开时间）内的总接通时间。

特别地，本发明人意外发现了：在调节器断开时间和喷射器枢轴的速度之间存在一定关系。监控电流调节器的断开时间的持续时间因此允许依赖于标定来确定喷射器枢轴的速度。更具体地，已经观察到，在制动脉冲期间，与正常调节相比，在该调节器中产生延长的断开时间段。这可以通过测量喷射器的电压（更确切地说，螺线管线圈上的电压）被容易地观察到，该电压在延长的时间段内崩溃至零。

出现此电压崩溃的原因是在制动脉冲期间枢轴组件相对于螺旋管线圈的位移，所述位移在线圈中产生电动势。

具体地，呈现的是，线圈电压的崩溃持续时间（更确切地说，调节器的断开时间）与喷射器枢轴的关闭速度成反比。如可以理解的，标定工作允许确定数学公式以计算对应于延长的电压崩溃的某一确定的持续时间的枢轴速度。替代性地，可以建立电压崩溃持续时间（更确切地说，断开时间的持续时间）与枢轴速度的关系的对应表。