[发明专利]内燃机的燃油喷射系统的工作方法和燃油喷射系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种内燃机燃油喷射系统的工作方法，该燃油喷射系统具有蓄压器（蓄压管）、至少一个喷射阀和控制与调节单元，就所述喷射阀而言，压电促动器克服关闭弹簧的力操控布置在伺服阀腔内的伺服阀，由此，封闭件打开通过燃油管路而与蓄压器相连接的喷入口。

背景技术

燃油喷射系统早已被公知，使用这些燃油喷射系统将燃油喷射到内燃机的燃烧室内。这类喷射系统包括至少一个喷射阀（喷射器）和至少一个与喷射阀相连接的用于控制喷射过程的控制与调节单元。喷射阀在此具有一腔室，燃油可以从该腔室出来通过喷入口注射到燃烧室内。借助于封闭件（喷嘴针）来打开和关闭喷入口，所述封闭件可以由促动器操控（运动）。通过高压蓄存器和燃油管路为所述腔室提供燃油。

所述促动器是一种用于移动封闭件的元件。由此借助于促动器控制喷射过程。在此，促动器与封闭件并非直接地传动连接，而是操控伺服阀，以便将处于高压下的燃油从伺服阀腔中引出，并且以该种方式来引起操控封闭件并打开相关的喷入口。

促动器是一种压电促动器，在施加电能时，它根据压电效应进行延伸（其长度变长），并且通过该种方式使得伺服阀从其阀座提起，以便由此来操控封闭件。

为了调节喷射过程，现有技术的喷射系统利用压电伺服驱动机构来确定和调节封闭件的关闭时间点。其前提是，压电促动器的空行程是已知的。因此同时调整空行程（通过在控制期间压电促动器的压降或频率/幅度变化）。但这种调整方法相当缓慢，而且精度和鲁棒性要取决于喷射阀的设计。视工作条件而定，可能发生量误差较大的现象。

发明内容

本发明基于的目标是，针对具有压电伺服驱动机构的燃油喷射系统，无论伺服阀运动过程还是封闭件（喷嘴针）的运动过程，都得到精确的调节。本发明的目的在于提出一种开篇所述类型的方法，采用该方法可以通过简单而耐用的方式特别精确且快速地进行喷射调节。

根据本发明，就所述类型的方法而言，该目的通过以下方式来实现：

使用压电促动器，其除了具有用于操控伺服阀的有源的压电区之外，还具有用作力传感器的无源的压电区；

借助于该力传感器获知在打开伺服阀时作用到无源的压电区上的力；和

把由力传感器获知的力与取决于蓄压器内压力（蓄压管压力）的给定值比较，并将相应的偏差用来矫正对压电促动器的控制。

本发明的方法使用压电促动器，其附加地具有力传感器，利用该力传感器来测量施加到力传感器上的力。力传感器的相应信号于是用于喷射调节。在这里把测得的力与给定值比较，通过对压电促动器控制的矫正来喷射过程进行相应的调节。

本发明的方法具有多种实施方式。按照第一种实施方式，在喷射阶段期间对伺服阀进行调节。在这里，在喷射阶段期间把从压电促动器充电到放电的力信号曲线与取决于蓄压器内压力（蓄压管压力）的给定曲线比较，并将偏差用来矫正对压电促动器的控制。具体而言，这里为了实现喷射而利用电流曲线来控制压电促动器（有源区）。同时，通过力传感器进行力测量，其中，可以确定传感器的电压，由此例如通过特性曲线确定出施加到传感器上的力F_s。

特别地，在喷射阶段期间通过力测量来探测伺服阀的打开时间点和/或关闭时间点，并将其与相应的给定时间点比较。相应的偏差用来矫正对压电促动器的控制。

根据本发明的方法的另一实施方式，在喷射间歇期间对伺服阀进行调节。在这里，在喷射间歇期间利用平缓的电流曲线来控制有源的压电区，并利用力传感器来测量力，其中，求取与伺服阀的打开时间点相应的力信号最大值F_s_max，并将其与取决于蓄压器内压力的给定值比较。偏差用来矫正对压电促动器的控制，用于在相应的蓄压管压力下进行喷射。

在利用相应的电流曲线控制压电促动器时，力信号首先上升，直至达到最大值。然后力信号又下降。一旦力信号下降，压电促动器就又以负的电流曲线放电。

按照本发明的方法的又一其它的实施方式，在喷射阶段期间利用力传感器来测量力信号的与封闭件的返程时间点相应的最大值和与封闭件的关闭时间点相应的最小值。由两个时间点的差求取实际喷射时间，并将其与给定喷射时间比较。偏差用来矫正对压电促动器的控制。

利用力传感器可以识别出伺服阀关闭时间点。在关闭时间点之后才对压电促动器进行再充电。充电在此经过调节，使得作用到力传感器上的力保持在伺服阀的关闭力以下。伺服阀的关闭力F_schliess按下述计算：

F_schliess = A_st * P_v + F_fed，

其中，

F_schliess = 伺服阀的关闭力；