用于操作噴射閥的方法
【專利摘要】本發明涉及一種用于操作噴射閥的方法，該噴射閥的噴嘴針閥通過壓電致動器被致動，其中，該噴嘴針閥的動態提升輪廓被確定并被控制。包括致動器電流或致動器負載和/或致動器電壓的變量在噴射過程期間被連續檢測并且該噴嘴針閥的動態提升輪廓借助于針對噴射閥的噴嘴針閥運動的模型結構被重建，由此導出致動器電流、或致動器負載、和/或致動器電壓的目標變量。所述目標變量與實際值相對比，并且所述兩個值之間的偏差被最小化。
【專利說明】用于操作噴射閥的方法
[0001]本發明涉及用于操作噴射閥的方法，該噴射閥的噴嘴針閥通過壓電致動器驅動。
[0002]關于內燃機的這樣的噴射閥，在所有操作條件下以及在相關機動車輛的整個使用壽命期間對噴射量的精度和穩健性都有非常高的要求。為了實現這些目標，已經開發了用于噴射閥的控制方法。在一些情況下，現有的控制理念將來自壓電致動器的反饋信號用于在實際噴射過程期間識別噴嘴針閥位置的每個靜態點的目的。就此而論，壓電致動器充當傳感器。但是，該信息受到相當多的的干擾變量影響，因為壓電致動器同時被用作致動器和傳感器。此外，這些所謂的基于信號的方法無法給出關于噴嘴針閥的動態行為的陳述-也就是說，不能表征針閥行程的運動路徑。因此不可能生成絕對的位置值。但是，嚴格來說在不具有機械停止點(例如，由于機械阻塞對噴嘴針閥行程的限制)的噴射閥的情況下，對于噴射閥的精確致動重要的是知曉噴嘴針閥的絕對位置。這對于所需噴射量的精確實現是決定性的。
[0003]因此，目前僅能夠通過利用壓電效應(例如，在關閉針閥時在噴嘴針閥和壓電驅動器之間力的耦合)靜態地捕捉噴嘴針閥的位置值。然而，這些方法都受到相當多的干擾變量影響，該影響僅能被抑制到有限程度。就此而論，精細的真實性檢查方法得到應用，但是，其在某些情況下無法濾除所有可能的特性情況和誤差情況并且因此導致剩余不允許的殘留物差。
[0004]影響反饋信號的干擾變量尤其通過最后一級的驅動輪廓，通過在壓電致動器和噴嘴針閥之間的力傳遞中的空行程，通過噴嘴針閥區域中的摩擦作用，以及還通過壓電致動器的實際行程行為被生成。所述影響降低導出的受控變量的穩健性，并且因此還影響控制性能的質量并最終影響噴射量的質量。
[0005]本發明的基本目的在于提供一種可用于操作如在引言中所述的類型的噴射閥的方法，利用該方法，噴嘴針閥行程的進度能夠尤其容易且精確地被確定。
[0006]根據本發明，該目的利用通過使用以下步驟確定和控制噴嘴針閥行程的動態進度的特定類型的方法被實現:
在噴射過程期間連續捕捉由致動器電流或致動器負載(charge)和/或致動器電壓組成的實際量；
在針對噴射閥的噴嘴針閥運動的模型結構基礎上，重建噴射閥的噴嘴針閥行程的動態進度，以及由此確定由致動器電流或致動器負載和/或致動器電壓組成的期望量，其中，噴嘴針閥行程的動態進度通過將關于個別噴射閥的至少一個離散測量值引入至噴嘴針閥運動的基礎模型中經由簡化(約化)模型被重建；以及比較期望量與實際量，并最小化兩個量之間的差值。
[0007]在根據本發明的解決方案的情況下，與現有技術相對比，關于壓電致動器的某些量連續被捕捉并與從針對噴射閥的噴嘴針閥的運動的模型結構得到的量相對比。這兩個量之間的差值被確定并被最小化，以便控制噴嘴針閥行程的進度。
[0008]就此而論，在噴射過程期間特別是由致動器電流或致動器負載和/或致動器電壓組成的物理量在控制裝置上被捕捉，例如通過集成測量系統。此外，噴射閥的噴嘴針閥行程的動態進度基于針對噴射閥的噴嘴針閥的運動的模型結構被重建。從傳感器模型獲得的信息在這種情況下以上文所述的方式被使用以校正實際針閥行程并且因此保證噴射閥的精確致動。
[0009]噴嘴針閥行程的動態進度通過將關于個別噴射閥的至少一個離散測量值引入至噴嘴針閥運動的基礎模型中經由簡化(約化)模型結構被重建。因此，起點是對應于這樣類型的噴射閥的針閥運動的基礎功能的基礎模型。這個基礎模型通過弓I入關于個別噴射閥的至少一個離散測量值被修改。通過這種方式，對噴射閥的對應模型做出調整。就此以離散測量值的方式，優選地利用噴嘴針閥的打開時間和/或閉合時間。
[0010]在根據本發明的方法的情況下，對于致動器/針閥行程和/或作用在致動器上的力的內部狀態變量，尤其是致動器速度和/或致動器行進，優選地通過模型結構被確定。根據這些狀態變量，然后能夠確定針對簡化模型公式的針閥行程。
[0011 ]期望量與實際量之間差值的最小化能夠例如通過合適的優化算法進行，例如，通過最小化在測量的量之間的誤差區域或與導出量和與模型輸出的對應量的加權組合進行。
[0012]根據本發明的方法優選地適用于操作帶有通過壓電致動器直接驅動的噴嘴針閥的噴射閥。但是，原則上，該方法也能被應用在帶有間接驅動器的閥的情況下，例如被應用在帶有線圈致動的致動元件的噴射閥和帶有伺服噴射器的噴射閥的情況下。
[0013]下面將結合附圖基于實施例對本發明進行詳細闡述。被示出的是:
圖1重現噴射閥的壓電/針閥行程隨時間變化的圖解；
圖2用于操作噴射閥的方法的流程圖；以及圖3圖2中所示方法的框圖。
[0014]圖1以圖解示出示例性噴射閥的壓電/針閥行程隨時間變化的進度。隨著開始供給電流，針閥行程到達操作點tQPP—0(空行程XtcippfL1(針閥模量(彈性)的開始)以及tQPP1(針閥的打開)。在tQPP2，已經達到最大針閥行程。在tQPP3，關閉針閥的過程開始，然后在tQPP4針閥已經完全關閉。在tQPPU，已經克服空行程。壓電行程的進度對應于針閥行程的進度直到標記開始放電的所示箭頭。從這點開始，壓電行程的進度不同于針閥行程的進度。這兩個進度在點?0ΡΡ4處再次匯合O
[00?5 ]在此示出的點toppi (針閥打開點)和點t0PP4 (針閥完全閉合)在根據本發明的方法的過程中被檢測到并且其作為離散測量值被引入至噴嘴針閥運動的基礎模型中。
[0016]下文所述的實施例涉及一種用于操作噴射閥的方法，該噴射閥的噴嘴針閥通過壓電致動器被驅動，其中，噴嘴針閥行程的動態進度被確定并被控制。在第一步驟I中，通過致動器電壓利用集成到控制設備的測量系統被測量，壓電致動器的致動器電壓在噴射操作期間連續地被捕捉。例如，對應的測量值被存儲。
[0017]在另一步驟(步驟2)中，噴射閥的噴嘴針閥行程的動態進度在針對噴射閥的噴嘴針閥的運動的模型結構的基礎上被重建。在這種情況下，噴嘴針閥行程的動態進度通過將噴嘴針閥的針對當前噴射閥檢測到的打開時間和閉合時間引入到噴嘴針閥運動的基礎模型中經由簡化(約化)模型結構被重建。由此，致動器電壓被確定為期望量(步驟2)。對應值同樣能夠被存儲在控制設備中。
[0018]然后，將當前測量的致動器電壓(實際值)與從模型結構導出的存儲致動器電壓相比較(期望/實際比較)(見步驟3)，并為了動態控制噴嘴針閥行程的進度的目的，在步驟4中最小化這兩個量之間的差值。
[0019]利用上述方法非常有助于噴射過程的穩健表現并提高噴射量的質量。借助于精確確定的針閥運動，能夠構造擴展的控制結構并顯著提高控制性能的質量。
[0020]圖2示出上述方法的框圖。借助于在6處指示的簡化模型以及在5處指示的在噴射閥上測量的致動器電壓，得到模型壓電致動器電壓—y(t)和測量壓電致動器電壓y(t)。這兩個電壓在7處彼此相比較，并且計算電壓差Ay = y - —y。根據差動電壓，對應的內部狀態變量被確定，比如壓電運動和針閥運動、慣性力、速度，如在9處所示。對這些值進行優化策略(步驟8)，并且然后輸入到該系統中以用于最小化電壓差的目的。噴嘴針閥行程的進度能夠以這種方式被精確地控制。
【主權項】
1.一種用于操作噴射閥的方法，所述噴射閥的噴嘴針閥通過壓電致動器被驅動，其特征在于，由以下步驟確定并控制噴嘴針閥行程的動態進度: 在噴射過程期間連續捕捉由致動器電流或致動器負載和/或致動器電壓組成的實際量； 基于針對所述噴射閥的所述噴嘴針閥的運動的模型結構，重建所述噴射閥的所述噴嘴針閥行程的動態進度，以及由此確定由致動器電流或致動器負載和/或致動器電壓組成的期望量，其中，所述噴嘴針閥行程的所述動態進度通過將關于個別噴射閥的至少一個離散測量值引入至所述噴嘴針閥運動的基礎模型中經由簡化(約化)模型結構被重建；以及比較所述期望量和所述實際量，并最小化所述兩個量之間的差值。2.如在權利要求1中所述的方法，其特征在于，所述噴嘴針閥的打開時間和/或閉合時間被用作離散測量值。3.如在前述權利要求的任一項中所述的方法，其特征在于，對于所述致動器/針閥行程和/或作用在所述致動器上的力的內部狀態變量通過所述模型結構被確定。4.如在權利要求3中所述的方法，其特征在于，所述致動器速度和/或致動器行進被確定為內部狀態變量。5.如在前述權利要求的任一項中所述的方法，其特征在于，最小化所述期望量和實際量之間的差值通過優化算法進行。6.如在前述權利要求中的任一項中所述的方法，其特征在于，該方法被用于操作帶有通過所述壓電致動器直接驅動的噴嘴針閥的噴射閥的目的。
【文檔編號】F02M65/00GK105934577SQ201480069866
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2014年11月25日
【發明人】H-J.魏霍夫
【申請人】大陸汽車有限公司