专利名称：用于确定带有一个压电致动器喷油嘴的供油管压力的方法
技术领域：
本发明涉及一种如独立权利要求所述类的用于确定一个喷油嘴供油管压力的方法，此喷油嘴具有一个受电压控制的压电致动器。
背景技术：
已知在一个带有压电致动器的喷油嘴中，喷油嘴针阀不是直接地而是间接地由一个液压耦合器所控制。该耦合器的一个任务是，加强调节阀的升程。为了得到正确的功能，液压耦合器必须被完全充满，因为在压电致动器的每一个控制中，流体的一部分经过泄漏缝隙从液压耦合器中被压出。再一次的填充在两次喷射之间的间隔中完成。为了在高压通道中释放预先规定的流体量，需要得知在高压通道中的压力。这个压力通常用一个相应的传感器测量，这个传感器安装在高压管路系统(公共供油管系统)中的合适的阀座上。在此会出现这样的问题，即在压力传感器失效时导致一个错误的供油管压力测量。由于这个错误的供油管压力测量而不能再保证实际地释放预先规定的喷射量。当不能喷射所预先规定的燃料量时，尤其对于一辆具有一台内燃机的汽车是危险的。这样可以导致突然的功能故障，有时会导致内燃机停止运转。另一方面可能出现所不希望的大喷射量。
发明内容
根据本发明的、具有独立权利要求的特征部分特征的、用于确定一个带有受电压控制的压电致动器喷油嘴供油管压力的方法具有如下优点在喷油嘴的高压通道中的压力通过对于所感应的压电电压的测量而得以附加地测量。这样得到一个冗余的压力测量，以此，压力传感器的测量值可以得以监控。
通过在从属权利要求中所列出的措施，给出了独立权利要求中所述方法有利的进一步方案和改进。特别有利地是借助于一种简单的算法，例如以一种线性方程或者一种表格的形式，由测量的压电电压可推出充满的供油管压力。这样可以得到一个属于供油管压力的电的特征值，它可以由电子学容易地被进一步处理。
通过对于计算的供油管压力与压力传感器的测量值相比较，压力传感器按照规定的功能以简单的方式被监控。如果例如由于管路中断或者故障而引起的压力传感器失灵，冗余的测量值对于故障状态可以用于维护内燃机的功能。
在故障情况时，存储所测量的应力值或者压力值是有优点的，因为这样，这个过程在后面的时刻可以重新建立。为了保证操作的可靠性，这尤其对于一台具有一个公共供油管喷射系统的内燃机是重要的。
本发明的一个实施例在附图中示出并在下面的描述中作进一步的说明。
图1所示的是一个具有压电致动器的喷油嘴的示意图，图2所示的是一个对应曲线，图3所示的是电压曲线，和图4所示的是方框图。
具体实施例方式
图1所示的是在示意图的描述中的一个具有中心孔的喷油嘴1。在该孔的上部安装有压电致动器2，在其下端部固定一个伺服活塞3。伺服活塞3封闭朝向上面的一个液压耦合器4，这个耦合器向下具有一个开口，并带有通到第一阀座的连接通道，并且在连接通道中安装具有闭合元件12的控制阀5。这个闭合元件12在此处如此设计，当致动器2处于静止阶段，也就是在致动器上没有施加控制电压Ua时，闭合元件封闭第一阀座6。当通过在+、-接线柱上施加控制电压Ua而操纵致动器2时，致动器2操纵伺服活塞3，通过液压耦合器4，将具有闭合元件12的控制阀5朝向第二阀座7的方向挤压。在第二阀座7的下面，在一个相应的通道中安装有一个喷油嘴针阀11。根据在高压部位上施加控制电压Ua和压力P1，关闭或者开启对于高压通道13例如一个公共供油管系统的流出。此高压通过待喷射的介质，例如用于内燃机的燃料，经过进口9被输送。该介质的流入量经过一个进口节流阀8和一个出口节流阀10沿喷油嘴针阀11和液压耦合器4的方向被控制。在此处液压耦合器4有这样的任务一方面加强活塞5的升程，另一方面使控制阀5由致动器2的静态的温度膨胀去除耦合。
液压耦合器4的尺寸确定如此来设计其用从供油管压力排出的压力重新填充，然后闭合元件12位于第一阀座6。这可以实现例如恒定的传动比。例如该传动比为1∶10，这样在液压耦合器4中的压力仅为供油管压力的1/10。
在下面将对喷油嘴1的工作原理做进一步的说明。在控制每一个致动器2的时候，伺服活塞3向液压耦合器4的方向运动。此时，控制阀5与闭合元件12也向第二阀座7的方向运动。处于在液压耦合器4中的介质，例如燃料的一部分，经过泄漏缝隙被压出。为了保证其功能，因此在两次喷射之间液压耦合器4必须被重新填充。一个仅仅部分被填充的或者部分空的耦合器4致使喷油嘴针阀11不能开通用于喷射预先规定的流体量的高压通道13，这样会造成喷射停止。
如同已经提到的，在进口通道9中存在一较高的压力，其值在公共供油管系统中例如在200至1600巴之间。这个压力作用在喷油嘴针阀11上，并使它克服没有示出的弹簧的压力而保持闭合，这样不会有燃料溢出。如果因为控制电压Ua而致动器2被操作并且因此封闭元件12向第二阀座的方向运动，则在高压部位的压力就会减少，喷油嘴针阀11开通喷射通道。在取消控制电压Ua之后，液压耦合器4被重新填充。
对于内燃机中的燃料喷射，尤其是在直接喷射时，待喷射的燃料量由汽车的发动机条件和行驶条件决定。为了实现考虑到废气要求、油耗值以及功率频谱的在内燃机的汽缸中的优化燃烧，对于喷射量的确定必须在每一次操纵喷油嘴针阀11时尽可能精确地实现。因此通常真实的压力用一个压力传感器来测量并且作为测量值提供给一个相应的控制单元，其中该压力传感器安装在公共供油管管路的合适的阀座上。因为这个压力传感器必须特别可靠地工作，根据本发明进行一个另外的压力测量，该测量对于压力传感器的测量是冗余的。这二次压力测量通过在压电致动器2中感应的压电电压而得以实现，这个压电电压通过在液压耦合器4中的压力而形成，并且可以在致动器2上测量。由于这个事实，即耦合器压力在完全填充时有供油管压力的功能，由这个所感应的电压推断出瞬时供油管压力。这个所感应的电压Ui在此处用作另外的(冗余的)测量信号，用于测量在高压通道13内存在的压力。对于压力测量而言，控制仪得到两个测量值，通过这两个测量值，压力传感器的测量信号一方面受到监控。另一方面，为了确保内燃机的应急状态，可以在压力传感器失效时应用该感应的电压Ui。
图2所示的是一个对应曲线，其中在Y轴上描绘了在致动器2中感应的电压Ui，在X轴上描绘了对于高压管路系统而言由压力传感器D所测量的压力P1。曲线Ui＝f(P1)显示出在两个上述数值之间的关系。所显示的是一个线性方程P1＝a*Ui+b其中a是作为比例系数的斜率，b是一个偏移量。这条曲线可以采用替代的一个表格作为算法，这个表格最好靠经验获得。
图3显示的是一个由一典型的电压示意图得出的示图，其中连接在致动器接线柱+、-上的电压Ui与时间有关地描述。首先耦合器4直至时刻t1才被填充，所测量的电压相应于通过该耦合器所感应的电压Ui。
在时刻t1之后获得一个控制，其中致动器首先被充电，并且在稍后的时刻被重新全部放电。此时耦合器4相应地被清空。由于耦合器压力而感应产生一个电压Ui。这个电压上升到某一梯度，因为在这个时间段中耦合器4被重新填充，直至它达到它的额定填充程度，也就是直至建立稳定的耦合器压力。
为了确定该高压，测量在时刻t1处所感应的电压Ui，这显示出了优点。由这个测量值，然后根据前述的算法得到相应的高压P1，它与压力传感器D的测量值相比较。检验所测量的高压P1与比较值Ui之间的偏差对于一个预先规定的阈值，是否在高压系统中自身地存在一个故障，或者存在压力传感器D的一个故障。在压力传感器D存在故障的情况下作如此布置将所感应的电压Ui应用于形成控制电压Ua的压力值。因此应用这个冗余的测量对于维护一个在一台内燃机中用于燃料喷射的应急操作是可能的。
图4所示的是用于形成压力值的方框图，此压力值是在时刻t1测量的压电电压Ui的数值。用于换算的算法被存储在一个转换装置40中。这种算法可以包括根据图2的函数P1＝f(Ui(t1))或者一个合适的表格。对于压力P1的输出信号可以用于所测量的供油管压力的可信度(边缘)检查，或者用作在故障情况下对于供油管压力的代替值。
权利要求
1.用于确定一个喷油嘴(1)的供油管压力(P1)的方法，此喷油嘴具有受电压控制的压电致动器(2)，其中压电致动器(2)借助一个液压耦合器(4)操作一个喷油嘴针阀(11)，以便释放在一个高压通道(13)中承受供油管压力(P1)的流体量，其特征在于，供油管压力(P1)经过液压耦合器(4)作用在压电致动器(2)上，并且在致动器(2)中产生一个压电电压(Ui)，由这个压电电压(Ui)借助于一个预先规定的算法计算出供油管压力(P1)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所计算出的供油管压力大体上按照线性方程P1＝a*Ui+b确定，其中a是一个比例系数，b是一个偏移量。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，比较值存放在一个表格中。
4.根据前面的权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，压电电压(Ui)在耦合器(4)的随后的加载过程之前按时间直接测量。
5.根据前面的权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，布置一个压力传感器(D)，它安装在高压系统中一个合适的位置，所测量出的供油管压力与所计算出的供油管压力相比较。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在超过或者未超过一个预先规定的阈值时，对于该压力值的偏差发出一个误差信号。
7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，该误差信号被存储。
8.根据前面的权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，该用于燃料喷射的喷油嘴应用于一台内燃机的一个公共供油管系统中。
9.根据权利要求5至8所述的方法，其特征在于，在超过预先规定的阈值时，识别一个应急功能。
全文摘要
根据本发明，在此建议一种确定喷油嘴的供油管压力的方法，此喷油嘴具有受电压控制的压电致动器，其中压电致动器(2)借助一个液压耦合器(4)操作一个喷油嘴针阀(11)。高压通道(13)内的压力通过液压耦合器(4)一个耦合器压力(P
文档编号F02D41/20GK1419630SQ01807083
公开日2003年5月21日 申请日期2001年1月17日 优先权日2000年3月24日
发明者J·-J·吕格尔 申请人:罗伯特-博希股份公司