專利名稱：采用燃料噴射閥定量配給燃油的方法
技術(shù)水平本發(fā)明涉及到按照獨(dú)立權(quán)利要求種類的燃料噴射閥。
從DE 19642653C1中知道了一種采用具有獨(dú)立權(quán)利要求前序部分所述特征的燃料噴射閥定量配給燃油的方法。在這里，為由轉(zhuǎn)速和負(fù)荷決定的每個(gè)內(nèi)燃機(jī)工作點(diǎn)在噴油特性曲線族(Einspritzkennefeld)中存儲閥封閉體行程和噴油持續(xù)時(shí)間的當(dāng)時(shí)最佳調(diào)節(jié)參數(shù)。在內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行到任意工作點(diǎn)時(shí)，從噴油特性曲線族中獲得相應(yīng)的調(diào)節(jié)參數(shù)，而且這些調(diào)節(jié)參數(shù)成為控制電路為了運(yùn)行內(nèi)燃機(jī)調(diào)節(jié)閥行程和噴油持續(xù)時(shí)間的基礎(chǔ)。然后，測量內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性并且與工作點(diǎn)特有的額定值相對比。在與額定值有偏差時(shí)，調(diào)節(jié)裝置使得調(diào)節(jié)參數(shù)變化，一直到將內(nèi)燃機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性補(bǔ)償達(dá)到額定值為止。然后，作為實(shí)現(xiàn)額定值基礎(chǔ)的調(diào)節(jié)參數(shù)作為噴油特性曲線族的新的最佳值存儲在工作點(diǎn)中并且代替迄今的調(diào)節(jié)參數(shù)。
從DE 19642653C1中知道的采用燃料噴射閥定量配給燃油方法的缺點(diǎn)是，為了求出噴油特性曲線族必須首先對內(nèi)燃機(jī)試運(yùn)行。在此，閥行程和噴油持續(xù)時(shí)間的最佳化主要取決于調(diào)節(jié)裝置的額定值，這樣也許就不能達(dá)到理想的工作點(diǎn)。此外，在例如由于老化內(nèi)燃機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性下降時(shí)，根據(jù)測量的、但是不是以調(diào)節(jié)參數(shù)為基礎(chǔ)的內(nèi)燃機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性與額定值的偏差會導(dǎo)致內(nèi)燃機(jī)工作點(diǎn)中的調(diào)節(jié)參數(shù)不調(diào)節(jié)。此外，內(nèi)燃機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性取決于許多因素，比如輸入空氣的成分和溫度或者內(nèi)燃機(jī)溫度，使得預(yù)先給定歸于噴油特性曲線族的額定值有問題。
另一個(gè)缺點(diǎn)是，為了轉(zhuǎn)速和負(fù)荷的每個(gè)組合，不僅要存儲閥行程，而且也存儲噴油時(shí)間，這在非易失存儲器中需要大的存儲容量。
從DE 4005455A1中知道了具有壓電式執(zhí)行元件和可由執(zhí)行元件以閥行程操作的、與在閥座架上設(shè)置的閥座面配合作用形成閥座密封面的閥封閉體的燃料噴射閥。在這里，為了打開密封面，要對執(zhí)行元件施加電壓，為了關(guān)閉閥密封面要切斷這個(gè)電壓。燃料噴射閥具有一個(gè)進(jìn)油管，燃油通過進(jìn)油管進(jìn)入燃料噴射閥。用一個(gè)燃油泵對進(jìn)入燃料噴射閥的燃油施加燃油入口壓力。
從DE 4005455A1中知道的燃料噴射閥有下列缺點(diǎn)為了噴射發(fā)動機(jī)滿負(fù)荷運(yùn)行所需要的最大油量，在給定閥針行程和給定最大開關(guān)時(shí)間時(shí)，需要高的燃油入口壓力。為了減小從燃料噴射閥噴射的燃油量，首先可以縮短燃料噴射閥開關(guān)時(shí)間。因?yàn)樵诖蜷_和關(guān)閉過程期間同樣從燃料噴射閥噴射燃油，所以在短的處于燃料噴射閥打開和關(guān)閉時(shí)間范圍內(nèi)的開關(guān)時(shí)間中，會導(dǎo)致不能重復(fù)的燃油排出。因此，對于例如在怠速時(shí)所需要的最小燃油量，排出的燃油量不再能通過開關(guān)時(shí)間調(diào)節(jié)。因此，為了能夠輸出所需要的最小油量，必須降低燃油入口壓力。特別是在增壓的發(fā)動機(jī)中會產(chǎn)生問題，因?yàn)橛捎谧畲髧娪蜁r(shí)間短，要求極小的開關(guān)時(shí)間，盡管如此也許還必須降低壓力。
另一個(gè)缺點(diǎn)是，噴射的噴油射束的張開角由座的幾何參數(shù)決定并且在燃料噴射閥工作期間不能被改變。
本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)相比而言，按照本發(fā)明的采用具有獨(dú)立權(quán)利要求所述特征的燃料噴射閥定量配給燃油的方法的優(yōu)點(diǎn)是，通過根據(jù)調(diào)節(jié)控制信號測定燃油流量得出一條表明該燃料噴射閥結(jié)構(gòu)類型特點(diǎn)的補(bǔ)償曲線，這樣，采用該補(bǔ)償曲線可以用控制信號調(diào)節(jié)任意的燃油流量。通過燃油流量在噴油持續(xù)時(shí)間上的積分求出由燃料噴射閥噴射的燃油量。因此，在內(nèi)燃機(jī)的每個(gè)工作點(diǎn)中通過控制信號可調(diào)節(jié)預(yù)先給定的燃油流量。因此不需要特殊調(diào)節(jié)，可直接調(diào)節(jié)出一個(gè)額定值。除此之外，可以簡單地平衡發(fā)動機(jī)波動。
通過在從屬權(quán)利要求中介紹的措施可以有利地進(jìn)一步構(gòu)造在獨(dú)立權(quán)利要求中說明的方法。
有利的是，通過變化控制信號可以改變由燃料噴射閥噴射的噴油射束的張開角。通過此可以預(yù)定一個(gè)用于燃油與燃燒空氣混勻的空間范圍。
有利的是，根據(jù)控制信號測量由燃料噴射閥噴射的噴油射束張開角，用來產(chǎn)生一個(gè)特性曲線，并且采用該特性曲線用控制信號調(diào)節(jié)預(yù)先給定的噴油射束張開角。通過此直接調(diào)節(jié)出張開角的額定值，不需要特殊調(diào)節(jié)，除此之外，可以簡單地平衡發(fā)動機(jī)波動。
采用有利的方式，輸入到燃料噴射閥的燃油被施加在時(shí)間上至少幾乎不變的燃油入口壓力。通過此簡化燃料噴射閥的控制。
除此之外，如果燃油直接噴入內(nèi)燃機(jī)的燃燒室并且控制信號受內(nèi)燃機(jī)的至少一個(gè)調(diào)節(jié)參數(shù)影響，則是有利的。在這里，例如，調(diào)節(jié)參數(shù)可以是內(nèi)燃機(jī)的扭矩或者轉(zhuǎn)速，或者，調(diào)節(jié)參數(shù)可以與內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)生的廢氣成分有關(guān)，由此達(dá)到缸補(bǔ)償和發(fā)動機(jī)特性的最佳化，同樣也可以平衡燃料噴射閥的長時(shí)間漂移(Langzeitdrift)。如果單獨(dú)求出用于內(nèi)燃機(jī)每個(gè)缸的調(diào)節(jié)參數(shù)，通過此可以快速采集各個(gè)缸的不同情況，則是特別有利的。
附圖在附圖中簡單示出了本發(fā)明的實(shí)施例并且在下面說明中進(jìn)行了詳細(xì)介紹。圖中示出

圖1為說明本發(fā)明方法的實(shí)施例示意圖；圖2為在第一個(gè)工作位置時(shí)圖1中局部II；圖3為在第二個(gè)工作位置時(shí)圖1中局部II；圖4為用來說明本發(fā)明方法的曲線圖。
燃料噴射閥1通過一條電纜4與一個(gè)控制裝置5連接。除此之外，燃料噴射閥1通過一個(gè)燃油管6與一個(gè)燃油泵7連接。
燃料噴射閥1的殼體10一端具有一個(gè)閥座體11；另一端用閥蓋12封閉閥殼體10。在閥座體11中構(gòu)造了一個(gè)閥座面13，閥座面與一個(gè)截錐形的、在噴油方向收窄的閥封閉體14配合作用形成一個(gè)閥座密封面，閥封閉體由閥針15操作，在所示出的實(shí)施例中與閥針一體構(gòu)成。
用一個(gè)壓電式或者磁致伸縮的執(zhí)行元件16操作燃料噴射閥1。執(zhí)行元件16具有一個(gè)中間的空槽，閥針15穿過這個(gè)空槽，這樣，執(zhí)行元件16至少成段地包圍閥針15。執(zhí)行元件16位于執(zhí)行元件腔17中，它通過一個(gè)密封板18與燃油腔19隔開。閥針15與一個(gè)壓板20連接。執(zhí)行元件16在一側(cè)支撐在壓板20上，在另一側(cè)支撐在密封板18上。除此之外，密封板18給出了閥針15的導(dǎo)向結(jié)構(gòu)。閥封閉體14通過閥針15和壓板20被一個(gè)壓力彈簧21壓入閥座體11的閥座面13里，通過此封閉閥座密封面。
采用由控制裝置5產(chǎn)生的控制信號操作燃料噴射閥1，控制信號通過一條電纜4和一個(gè)引線25被傳送給執(zhí)行元件16。在操作執(zhí)行元件16時(shí)，它逆著壓力彈簧21的力伸長，通過此產(chǎn)生閥針15的行程并且使閥封閉體14從閥座面13上抬起。通過閥封閉體14和閥座面13之間形成的縫隙，使燃油從燃油腔19出來進(jìn)入噴油通道26，通過此將燃油噴入內(nèi)燃機(jī)3的燃燒室2。
通過燃油管6和燃油泵7將燃油輸入燃油腔19。燃油泵7用來可變地調(diào)節(jié)在燃油腔19內(nèi)的燃油入口壓力。燃油管6借助一個(gè)連接元件27通過螺紋28與燃料噴射閥1殼體10連接。燃油泵7與沒有示出的油箱連接，由該油箱通過燃油泵將燃油泵入燃油腔19。
通過用控制裝置5操作執(zhí)行元件16產(chǎn)生閥針15的行程，這樣，在閥封閉體14和閥座面13之間形成了一條縫隙，其橫截面積取決于閥針行程的大小。通過形成的縫隙，從燃料噴射閥1噴射出噴油射束。噴射的噴油射束用燃油流量說明，它由燃油量對時(shí)間求導(dǎo)得出。因此，在噴油循環(huán)中對燃油流量積分得出了在燃料噴射閥1一個(gè)操作循環(huán)期間所噴射的燃油量。
為了使內(nèi)燃機(jī)3以均質(zhì)運(yùn)行方式運(yùn)行，對于噴射的燃油量需要一定的、正好足夠用于使現(xiàn)有燃油量完全燃燒的必要空氣量。然而，對于內(nèi)燃機(jī)3均質(zhì)運(yùn)行，需要理想的燃油和空氣均勻混合，因此常常更有利的是，內(nèi)燃機(jī)3在稀薄混合氣運(yùn)行方式中運(yùn)行，也就是說，在內(nèi)燃機(jī)3燃燒室2中存在的空氣量大于必要的空氣量。特別是在只有很小的現(xiàn)存空氣量可供使用時(shí)，才可以這樣控制燃料噴射閥1，即只噴出很小的燃油量。
為了在燃油腔19內(nèi)的燃油入口壓力沒有變化時(shí)將較小的燃油量噴入內(nèi)燃機(jī)3的燃燒室2，用可變化的控制信號控制執(zhí)行元件16，使燃料噴射閥1只部分打開。緊接著，通過此在閥封閉體14和閥座體11的閥座面13之間產(chǎn)生的開啟橫截面可以不變地保持一定時(shí)間，這段時(shí)間之后，閥座密封面又通過控制信號關(guān)閉。采用這種方式也可以向燃燒室2噴射最小的燃油量。在這里，在由燃油泵7在燃油腔19中產(chǎn)生的燃油入口壓力穩(wěn)定不變時(shí)，也可以定量配給這種小的燃油量。因此，只通過改變由控制裝置5產(chǎn)生的控制信號就可以產(chǎn)生連續(xù)地從零至最大值變化的燃油流量，通過此可再現(xiàn)地調(diào)節(jié)噴入燃燒室2的燃油量。在此，最大燃油流量由燃油入口壓力、閥座幾何參數(shù)和最大閥行程給出。
為了通過內(nèi)燃機(jī)3調(diào)節(jié)參數(shù)影響噴射到內(nèi)燃機(jī)3燃燒室2內(nèi)的燃油控制，控制裝置5與一個(gè)驅(qū)動軸測量裝置30和一個(gè)廢氣測量裝置31連接，為此，設(shè)置了有連接部件32、33。驅(qū)動軸測量裝置30與一個(gè)驅(qū)動軸傳感器34連接，它測量內(nèi)燃機(jī)扭矩和/或者轉(zhuǎn)速。通過與轉(zhuǎn)速有關(guān)的扭矩波動，可以獲取有關(guān)內(nèi)燃機(jī)3各個(gè)缸中燃燒條件的結(jié)論。驅(qū)動軸傳感器34可以作用在驅(qū)動軸38上或者也可以安裝到其他的、適合于確定內(nèi)燃機(jī)扭矩或者轉(zhuǎn)速的裝置上。廢氣測量裝置31具有一個(gè)廢氣傳感器35，它裝入內(nèi)燃機(jī)3的排氣管36里。廢氣傳感器35通過一個(gè)連接件37與廢氣測量裝置31連接。廢氣傳感器35可以位于由內(nèi)燃機(jī)3各個(gè)缸產(chǎn)生的廢氣聚集處之前或者位于由內(nèi)燃機(jī)3各個(gè)缸產(chǎn)生的燃燒廢氣聚集處之后。
由驅(qū)動軸測量裝置30和廢氣測量裝置31產(chǎn)生的調(diào)節(jié)參數(shù)通過連接部件32、33傳送給控制裝置5，并且在發(fā)動機(jī)控制裝置范圍內(nèi)繼續(xù)處理。通過此，可以通過單缸控制相互調(diào)節(jié)各個(gè)缸；同樣也可以校正燃料噴射閥1噴油特性的長時(shí)間漂移。
圖2和3示出了圖1中用II標(biāo)明的局部，在這里，可以不同地控制燃料噴射閥1。已經(jīng)介紹的元件用相同的參考標(biāo)號標(biāo)明。在燃料噴射閥1的閥行程中，在由閥封閉體14和閥座面13構(gòu)成的閥座密封面上產(chǎn)生了燃油流量，通過此從燃料噴射閥1的噴油通道26噴射出截錐形的噴油射束40。在這里，噴油射束40具有一個(gè)與燃油流量大小有關(guān)的張開角α。
在圖3中，通過控制信號調(diào)節(jié)比圖2中大的閥針行程，通過此加大燃油流量和達(dá)到錐形噴油射束40的更大的張開角α。因此，通過變化控制信號可以改變由燃料噴射閥1噴射的噴油射束40的張開角α。
圖4示出了測量順序，它描述了燃油流量Q和噴油射束40的張開角α與燃料噴射閥1行程h的關(guān)系。在這里，閥行程h由執(zhí)行元件16根據(jù)控制裝置5的控制信號而產(chǎn)生的伸長形成。在橫坐標(biāo)上，代替閥行程h，也可以示出物理量，例如控制信號的電壓。通過控制信號變化改變閥行程h，在這里，在閥行程h固定時(shí)不久之后得出一個(gè)靜態(tài)燃油流量Q。在所示出的曲線圖中，靜態(tài)燃油流量Q由涂黑的方塊說明。在這里，在閥行程h＝0時(shí)，燃油流量Q不存在。在閥行程h＝82μm時(shí)，達(dá)到了本實(shí)施例的最大燃油流量Q。由測量點(diǎn)45a-45e得出一條補(bǔ)償曲線，它例如可以用2次多項(xiàng)式給出。但是，補(bǔ)償曲線也可以通過用直線段連接每兩個(gè)相鄰的測量點(diǎn)、例如45b和45c給出。然后，對于一定的燃油流量Q可以借助于補(bǔ)償曲線46求出的所需要的閥行程h或者所需要的控制信號的大小。為了在燃料噴射閥1上調(diào)節(jié)出預(yù)定的燃油流量Q，被這樣求出大小的控制信號傳送給燃料噴射閥1，通過此在燃料噴射閥1上調(diào)節(jié)出所要求的燃油流量Q。例如，這個(gè)校準(zhǔn)控制算法可以采用控制裝置5的微處理機(jī)實(shí)現(xiàn)。
采用相同的方式，根據(jù)閥行程h或者控制信號大小求出張開角α。在所示出的實(shí)施例中得出了測量點(diǎn)47a-47d。每兩個(gè)相鄰的測量點(diǎn)、例如47b、47c用一條直線段、例如48b連接，通過此得出特性曲線48a-48c。同樣與在燃油流量Q情況下一樣，對于所希望的張開角α，借助于特性曲線48a-48c求出所需要的閥行程h或者所需要的控制信號大小，在這里，通過用相應(yīng)的控制信號控制燃料噴射閥1得出所要求的張開角α。也可以采用其他的方式、特別是通過插補(bǔ)法或者近似法求出補(bǔ)償曲線46和特性曲線48a-48c。
除此之外，為了在燃油流量Q固定時(shí)改變張開角α，可以通過燃油泵7改變?nèi)加腿肟趬毫?。然后，得出二?zweidimensional)特性曲線族，其中描述了燃油流量Q和張開角α與閥行程或者控制信號大小以及燃油入口壓力的關(guān)系。然后，為了達(dá)到所要求的燃油流量和張開角(Q，α)配合，求出所需要的閥行程h或者控制信號大小以及所需要的燃油入口壓力。然后，通過控制燃料噴射閥1和燃油泵7相互獨(dú)立地調(diào)節(jié)燃油流量Q和張開角α。對于這個(gè)實(shí)施方案，控制裝置5用一個(gè)連接部件(50，圖1)與燃油泵7連接。
本發(fā)明不只局限于所介紹的實(shí)施例。本發(fā)明特別適用于可以變化地控制閥行程的任意燃料噴射閥1。
權(quán)利要求
1.采用燃料噴射閥(1)定量配給燃油的方法，特別是采用用于內(nèi)燃機(jī)燃料噴射裝置的噴射閥，具有一個(gè)壓電式或者磁致伸縮式執(zhí)行元件(16)和一個(gè)可由執(zhí)行元件(16)以閥行程(h)操作的閥封閉體(14)，該閥封閉體與在閥座體(11)上設(shè)置的閥座面(13)配合作用形成一個(gè)閥座密封面，在這里，為了在閥座密封面上產(chǎn)生可變化的燃油流量(Q)，根據(jù)由執(zhí)行元件(16)控制的可變化的控制信號可變地調(diào)節(jié)閥行程(h)，其特征為，根據(jù)控制信號測量由燃料噴射閥(1)噴射的噴油射束(40)的燃油流量(Q)用以產(chǎn)生一個(gè)補(bǔ)償曲線(46)，并且采用該補(bǔ)償曲線(46)借助控制信號調(diào)節(jié)預(yù)先給定的燃油流量(Q)。
2.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征為，通過變化控制信號改變由燃料噴射閥(1)噴射的噴油射束(40)的張開角(α)。
3.按照權(quán)利要求2所述的方法，其特征為，根據(jù)控制信號測量由燃料噴射閥(1)噴射的噴油射束(40)的張開角(α)用于產(chǎn)生一個(gè)特性曲線(48a-48c)，并且采用該特性曲線(48a-48c)借助控制信號調(diào)節(jié)預(yù)先給定的噴油射束(40)張開角(α)。
4.按照權(quán)利要求1至3之一所述的方法，其特征為，輸入給燃料噴射閥(1)的燃油被施加在時(shí)間上至少近似恒定的燃油入口壓力。
5.按照權(quán)利要求1至4之一所述的方法，其特征為，燃油被直接噴入內(nèi)燃機(jī)(3)的燃燒室(2)中，控制信號與內(nèi)燃機(jī)(3)的至少一個(gè)調(diào)節(jié)參數(shù)有關(guān)。
6.按照權(quán)利要求5所述的方法，其特征為，所述調(diào)節(jié)參數(shù)是內(nèi)燃機(jī)(3)的扭矩和/或者轉(zhuǎn)速。
7.按照權(quán)利要求5所述的方法，其特征為，所述調(diào)節(jié)參數(shù)與由內(nèi)燃機(jī)(3)產(chǎn)生的廢氣成分有關(guān)。
8.按照權(quán)利要求5至7之一所述的方法，其特征為，求出單獨(dú)用于內(nèi)燃機(jī)(3)每個(gè)缸的調(diào)節(jié)參數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明涉及到采用燃料噴射閥(1)定量配給燃油的方法,特別是采用用于內(nèi)燃機(jī)(3)燃料噴射裝置的噴射閥,具有一個(gè)壓電式或者磁致伸縮式執(zhí)行元件(16)和一個(gè)由執(zhí)行元件(16)以一個(gè)閥行程(h)操作的閥封閉體(14),閥封閉體與在閥座體(11)上設(shè)置的閥座面(13)配合作用形成一個(gè)閥座密封面。在這里,為了在閥座密封面上產(chǎn)生可變化的燃油流量(Q),根據(jù)由執(zhí)行元件(16)控制的可變化的控制信號可變地調(diào)節(jié)閥行程(h)。為了產(chǎn)生一個(gè)補(bǔ)償曲線,根據(jù)控制信號測量由燃料噴射閥(1)噴射的噴油射束(40)的燃油流量(Q),并且采用該補(bǔ)償曲線(46)用控制信號調(diào)節(jié)預(yù)先給定的燃油流量(Q)。
文檔編號F02D41/24GK1369035SQ00811333
公開日2002年9月11日 申請日期2000年8月3日 優(yōu)先權(quán)日1999年8月5日
發(fā)明者羅爾夫·賴施爾, 沃爾夫?qū)卫? 胡貝特·施蒂爾, 馬蒂亞斯·博, 諾貝特·凱姆, 京特·霍爾 申請人:羅伯特·博施有限公司