CN101175916B - 用于直接喷油的汽油机的高压泵的两点调节 - Google Patents

用于直接喷油的汽油机的高压泵的两点调节 Download PDF

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Abstract

在具有一个作为高压泵(18)的活塞泵的内燃机(10)的运行方法中，其中，所述高压泵由内燃机(10)的一个驱动轴(28)驱动，其中，燃料由高压泵(18)从一个低压区域(16)输送到一个高压侧(38)，并且由高压泵(18)所输送的燃料量通过一个油量控制阀(44)进行调节，通过下述方法减少高压泵的声音辐射，即在两点运行时高压泵(18)交替地以用于单个的或者连续的活塞冲程的满负载供油和以用于单个的或者连续的活塞冲程的空供油运行，并且在低于压力下限时启动满负载供油，直到达到压力上限。

Description

用于直接喷油的汽油机的高压泵的两点调节
技术领域
本发明涉及一种具有一个活塞泵作为高压泵的内燃机的运行方法，所述高压泵由内燃机的一个驱动轴驱动，其中，燃料由高压泵从一个低压区域输送到高压侧，并且由高压泵输送的燃料量通过一个油量控制阀调节。
背景技术
在直接喷油的汽油机(BDE＝Benzin-Direkt-Einspritzung-汽油直接喷射)中，为了将压力以预供油泵(EKP＝elektrischekraftstoffpumpe-电燃料泵)的预压力提高到直接喷油所需的压力(50至200巴)采用的是单缸高压泵。这些单缸泵是按照发动机的燃料需求以凸轮轴每转动一次2、3或者4个泵行程运行。其传动通常是通过凸轮轴上的一个凸轮完成的。在正常运行中利用每一个泵行程，在这种情况中所需的燃料量例如通过一个油量控制阀调节。也就是说在空运行和部分负载运行时每个输行程只输送可能油量的一部分。
EP-1327766-A2公开了一种方法，使用此方法在小输油量时只利用供油行程的一部分。在很小供油时激发是一种更好的调节。在该方法中，针对凸轮轴的转动调节出利用和不利用的供油冲程的一个固定的模式，例如在四个供油冲程中只利用两个。
现有技术的问题
在供油时高压泵产生固体声振动。这种固体声振动导致空气声音，并且使人感到一种声音的压力。这种方法应该减少HDP的声音辐射或者改变它，即它不使人感到烦扰。
发明内容
这个问题通过一种用于具有一个活塞泵作为高压泵的内燃机的运行方法得以解决。该高压泵由内燃机的一个驱动轴驱动，其中，由高压泵将燃料从一个低压区域输送到一个高压侧，并且由高压泵所输送的燃料通过一个油量控制阀调节，其中，在两点运行时高压泵交替地以用于单个的或者连续的活塞冲程的满负载供油运行和以用于单个的或者连续的活塞冲程的空供油运行，并且设置于内燃机中的总导管中的压力低于压力下限时启动满负载供油，直到所述压力达到压力上限。
在此应如此地理解满负载供油，即高压泵输送最大油量，也就是说在整个活塞冲程期间油量控制阀保持关闭。空供油则理解为完全相反的情况，在整个活塞冲程期间高压泵不输送燃料，也就是说油量控制阀持续地打开。部分供油理解为空供油和满负载供油之间的供应量。在此，在活塞泵的活塞冲程期间油量控制阀暂时打开，这样，可以达到零和最大供油量之间的供油量。压力上限以及压力下限与在总导管中为了保证喷油所需的压力。两者可以是相同的，并且可以和高压侧的额定压力相对应，或者只和额定压力向上或者向下稍有差别。
本方法的一个基本观点是将高压泵的输油频率限制到一个绝对必要的程度。这可办到，其办法是在空运行时转换到两点调节，并且以最大的输油量转换每个启动的输油。在这种情况中附加地出现了这样一种效果，即高压泵的满负载的输油比部分输油时声音要小。这两种效果的贡献是在本致动方法中的声音辐射要比现在所使用的方法明显低得多。
优选地当发动机转速降到低于最小转速和/或喷油量降到低于最小油量时启动两点运行。低于最小转速例如可能是达到空转转速。在本方法的一个方案中还规定，在空转之外时高压泵以部分供油运行。
在此，空转一方面通过内燃机的典型的转速范围确定，另一方面是通过在行驶中司机对转速的要求而定，例如当汽车的油门踏板进入空转位置时。操作者的另一些使空转的转速要求信号化的要求例如是在自动变速器或者自动化的变速器中变速杆已处于停车位置时的情况。
在本方法的另一方案中规定，当达到压力上限后将高压泵转换到空供油，直到重新达到低于压力下限。当油量控制阀关闭时高压泵按满负载供油运行方式运行，并且当油量控制阀暂时或者持续地打开时以部分供油运行方式运行。控制阀一直保持是打开的直到下压力阈，并且当达到下压力阈时关闭油量控制阀，直到达到上压力阈。
在本方法的另一方案中规定，当达到上压力阈时打开油量控制阀。
本文开头所述问题也通过一个具有一个作为高压泵的活塞泵的内燃机得以解决。该高压泵由内燃机的一个输出轴驱动，其中，燃料由燃料泵从一个低压区域输送到一个高压侧，并且由燃料泵输送到总导管的燃料的量由一个油量控制阀调节，在空转时高压泵可以满负载供油以及以空供油运行，设置于内燃机中的总导管中的压力低于压力下限时启动满负载供油，直到所述压力达到压力上限。
本文开头所述问题也通过一个用于内燃机的控制器得以解决，其特征在于，这个内燃机可执行按照前述权利要求的任一项所述的一种方法。
本文开头所述的问题也通过一个用于内燃机的一个可编程控制器的软件得以解决，其特征在于，该内燃机可执行按照前述权利要求的任一项所述的一种方法。
附图说明
下面借助附图对本发明的一个实施例进行详细的说明。这些附图是：
图1：具有一个燃料泵和油量控制阀的内燃机的原理图。
图2：在吸气冲程时图1的燃料泵和油量控制阀的详图。
图3：在供油冲程开始时的类似图2的图。
图4：供油冲程接近结束时的类似图2的图。
图5：本方法的时间流程图。
按照图1的内燃机10-这种内燃机特别是可以是一种直接喷油的汽油机-包括一个燃料箱12，一个电驱动的预输油泵通过一个低压导管16将燃料从该燃料箱12输送到一个高压泵18。通过一个高压导管20燃料继续到达一个总导管22(也叫做Common-Rail)。燃料以高压存储在这个总导管中。多个将燃料直接喷射到燃烧室26中的喷射装置24和这个总导管22连接。通过燃料在燃烧室26中的燃烧使曲轴28产生转动。通过在图1中简图所示的机械的联接器30高压泵18被作为驱动轴的曲轴28驱动。该高压泵18为一个单缸活塞泵。在该活塞泵中，活塞34被一个设置在轴33上的传动凸轮32驱动作往复运动。该活塞34在一个壳体36中被导向。它限制一个输送腔室38。通过一个进入阀40输送室38可和一个低压燃料导管16连接。进入阀40设计为弹簧加载的止回阀。通过出口阀42输送室38可和高压导管20连接。出口阀42也是一种弹簧加载的止回阀。此外，输送腔室38也可通过油量控制阀44和低压导管16连接。油量控制阀44是一种2/2换挡阀。它被一个弹簧46加载到一个打开的静止位置。它被一个电磁操作装置48置入到一个关闭的位置。这个电磁操作装置包括一个与阀门元件50相连接的磁衔铁52。该磁衔铁被一个磁线圈54包围。磁线圈54由一个控制装置56的一个未示出的末端级通入电流。控制装置56从一个转速传感器58获得信号。该转速传感器检测内燃机10的曲轴23的转速。此外，控制装置56在进入侧和一个压力传感器60连接。该压力传感器检测在总导管22中存在的压力，并且将相应的信号传输给控制装置56。现在参考图2至4对由高压泵18输送的燃料量的调节原理加以说明。在图2中所示的抽吸冲程中活塞34向下运动，这样，燃料通过进入阀40流入输送室38。在达到下死点后活塞34又向上运动(图3)。在活塞34的抽吸冲程期间给油量控制阀44的电磁线圈54通以电流，这样，至迟随着活塞34到达下死点这个油量控制阀关闭。进入阀40也关闭。当活塞34在作输油冲程时超过输送室38中的出口阀42的打开压力，于是打开该出口阀。这样才能将燃料压入到总导管22中。若在活塞34的输油冲程期间应该结束往总导管22中输送燃料，则结束给油量控制阀44的电磁线圈54提供电流，这样，这个油量控制阀又重新接通到它的打开的静止位置。在图4中示出了这一点。这样，燃料可从输送室38通过打开的油量控制阀44流入到低压导管16中。出口阀42也相应地关闭。在活塞34的输油冲程期间可输送的最大燃料量基本上与曲轴28的转速无关，并且与输油冲程的与此有关的时间段无关。在每个ci-ten输油冲程期间输送室38可通过油量控制阀44与低压导管16分开一段确定的时间。
在空转以外运行时对油量控制阀44进行如此的控制，即利用泵的每个输油冲程。对油量的调节是通过如前面所述的通过暂时地打开油量控制阀44利用部分冲程完成的。在空转时则相反地转换到具有满负载供油的两点调节。其意思是，只有当在高压侧低于压力阈时才启动输油和因此对油量控制阀44进行致动。在这种运行状态供油总是作为满负载供油进行，这样，在高压系统中的压力提高一个比较大的数量。通过随后的喷油，压力又不断地降低。因为在空转时喷油量很小，所以直到低于起动下一次供油的低压阈的持续时间比较长。
图5示出本方法的时间曲线。示出了总导管22中的压力pHd-这是在高压轨(Hochdruck rail)中的压力-与时间t的关系图。压力曲线在随意选择的时间点t0和随意选择的时间点t4之间。在时间点t0时压力pHd在一个下压力阈pU的数值上。在这一时间点油量控制阀44关闭，这样，高压泵在整个活塞冲程中输油，并且以一种在下面叫做满负载供油的运行方式运行。油量控制阀44保持关闭，直到达到一个上压力阈p0，这是时间点t1时的情况。在时间点t1时油量控制阀44完全打开，这样，高压泵18不再给高压侧输送燃料。在下面这种运行方式叫做空供油。通过喷油装置24继续进行(absetzen)喷油，随着每次喷油总导管22(高压轨)中的压力pHd降低。为了简化起见这在图5中作为连续的线表示。实际上这并非是连续的，而是在时间上或多或少是阶梯式的。在时间点t2又达到下压力阈pU，这样，通过关闭油量控制阀44高压泵18又转换到满负载供油模式。随着在时间点t3达到上压力阈p0高压泵18又重新转换到空供油，这样，压力pHd又下降。在时间间隔t0至t1或者t2至t3按照高压泵18的最大输油量作一次或者多次活塞冲程。空供油的持续时间，也就是例如在时间点t1和t2之间，主要和总导管22中的存储能力和当时的喷射的量有关。借助在图5中所示的运行模式仅是在内燃机的空转时选择的。在空转之外高压泵18的运行是按部分供油的运行方式完成的。在这种运行方式中在燃料泵18的每个活塞冲程时都将燃料输送到高压侧。燃料量用油量控制阀44进行调节，其办法是当燃料泵18的活塞冲程中若有必要(例如局部负载)这个油量控制阀暂时打开。在图5中附加地标上了一个额定压力PS0。在相应的运行区域该额定压力应作为轨压力(Raidruck)(在高压侧)调节。下压力阈pU和上压力阈p0都位于额定压力的附近。例如发动机转速降低到低于最小转速(例如达到空转转速)，或者喷油量降低到低于最小量可以选择为前述的两点调节的启动条件。在此，进气量(λ)调节应是启动的，发动机温度应位于允许的区间(正常温度)之内，并且发动机起动足够长时间，这样进入起动。

Claims (8)

1.具有作为高压泵(18)的活塞泵的内燃机(10)的运行方法，该高压泵由内燃机(10)的驱动轴(28)驱动，其中，燃料由高压泵(18)从低压区域(16)输送到高压侧(38)，并且由高压泵(18)所输送的燃料量由油量控制阀(44)调节，其特征在于，高压泵(18)以两点运行交替地以用于单个的或者连续的高压泵的活塞冲程的满负载供油和以用于单个的或者连续的高压泵的活塞冲程的空供油运行，并且当设置于内燃机(10)中的总导管(22)中的压力低于压力下限时启动满负载供油，直到所述压力达到压力上限，在此应如此地理解满负载供油，即高压泵输送最大油量，也就是说在整个活塞冲程期间油量控制阀保持关闭，空供油则理解为完全相反的情况，在整个活塞冲程期间高压泵不输送燃料，也就是说油量控制阀持续地打开。
2.按照前述权利要求的方法，其特征在于，当发动机转速降到低于最小转速和/或喷油量降到低于最小油量时启动两点运行。
3.按照权利要求2所述的方法，其特征在于，当在最小转速以上时高压泵(18)以部分供油运行，部分供油理解为空供油和满负载供油之间的供应量。
4.按照前述权利要求的任一项所述的方法，其特征在于，达到压力上限以后高压泵(18)转换到空供油，直到重新低于压力下限。
5.按照权利要求1-3的任一项所述的方法，其特征在于，油量控制阀(44)保持打开直到压力下限，并且当达到压力下限时关闭油量控制阀(44)，直到达到压力上限。
6.按照权利要求1-3的任一项所述的方法，其特征在于，在达到压力上限时打开油量控制阀(44)。
7.具有作为高压泵(18)的活塞泵的内燃机(10)，该高压泵由内燃机(10)的输出轴(28)驱动，其中，燃料由高压泵(18)从低压区域(16)输送到高压侧(38)，并且由高压泵(18)输送到总导管(22)中的燃料量由油量控制阀(44)调节，其特征在于，在空转时高压泵(18)可以满负载供油以及以空供油运行，设置于内燃机(10)中的总导管(22)中的压力低于压力下限时启动满负载供油，直到所述压力达到压力上限，在此应如此地理解满负载供油，即高压泵输送最大油量，也就是说在整个活塞冲程期间油量控制阀保持关闭，空供油则理解为完全相反的情况，在整个活塞冲程期间高压泵不输送燃料，也就是说油量控制阀持续地打开。
8.用于内燃机的控制器，其特征在于，其可以执行按照权利要求1-6的任一项所述的方法。
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