CN101446246A - 用于运行内燃机的燃料系统的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及运行内燃机燃料系统的方法，其中，燃料由第一燃料泵压缩到第一压力(44)并通过第一燃料管路输送到第二燃料泵。第二燃料泵将燃料压缩到第二压力。第一燃料管路中的压力通过压力限制装置限制到极限压力内。第一燃料泵输送功率和第二燃料泵输送功率可变化。在此提出，用一种方法运行该燃料系统，该方法包括以下步骤：(a)这样改变第一燃料泵输送功率，使得第一燃料管路中的压力达到或离开极限压力；(b)检测或求得用于影响第一燃料泵输送功率的第一控制参量的这样的值(AS1)：在该值时，用于影响第二燃料泵输送功率的第二控制参量(46)的变化曲线具有拐点；(c)将第一控制参量的所检测的值(AS1)对应配置给极限压力。

Description

用于运行内燃机的燃料系统的方法

技术领域

本发明涉及一种用于运行内燃机的燃料系统的方法。另外，一种计算机程序、一种控制和/或调节装置以及一种内燃机也是本发明的主题。

背景技术

由DE 101 58 950 A1公知了一种燃料系统，在该燃料系统中，燃料首先由一个电的预输送泵压缩到第一压力并且通过低压燃料管路输送到高压泵。该高压泵将燃料压缩到非常高的第二压力并且将该燃料继续输送到燃料轨中。通过改变电的预输送泵的转速可影响该预输送泵的输送功率。通过排量控制阀又可影响高压泵的输送功率。低压燃料管路中的压力由压力传感器检测。DE 101 58 950 A1中没有示出——但在这种燃料系统中常用——呈压力限制阀或压力调节器的形式的压力限制装置，通过该压力限制装置将低压燃料管路中的压力限制到最大压力、即极限压力。

发明内容

本发明的任务在于，提供开头所述类型的方法，在该方法中可高精度地调节第一燃料管路中的压力，而无需压力传感器。

该任务通过根据本发明的方法来解决。在涉及计算机程序、控制和/或调节装置以及内燃机的并列权利要求中给出了其它解决方案。在下述技术方案中给出了有利的进一步构型。另外，对于本发明重要的特征在下面的说明和附图中得到，其中，这些特征不仅可单独地而且可不同组合地成为本发明的实质，而无需对此再次指出。

根据本发明，提出了一种用于运行内燃机的燃料系统的方法，在该燃料系统中，燃料由第一燃料泵压缩到第一压力并且通过第一燃料管路输送到第二燃料泵，该第二燃料泵将燃料压缩到第二压力，在该燃料系统中，第一燃料管路中的压力通过压力限制装置限制到极限压力内，在该燃料系统中，第一燃料泵的输送功率和第二燃料泵的输送功率可变化，其中，该方法包括以下步骤：(a)这样改变第一燃料泵的输送功率，使得第一燃料管路中的压力达到或离开压力限制装置的极限压力；(b)检测或求得用于影响第一燃料泵的输送功率的第一控制参量的这样的值：在该值时，用于影响第二燃料泵的输送功率的第二控制参量的变化曲线具有拐点；(c)将第一控制参量的所检测或所求得的值对应配置给压力限制装置的极限压力。

本发明可实现高精度地调节第一燃料管路中的最大压力，而无需压力传感器检测第一燃料管路中的压力。由此可高可靠性地避免在第一燃料管路中形成蒸汽泡，这使得内燃机的工作情况良好，而压力限制装置在连续工作中不必打开。此外，第一燃料管路中的期望压力的精确调节与当前温度和所使用的燃料类型完全无关。这与作为基准值使用压力限制装置的极限压力相关联，该极限压力与当前工作温度以及与当前使用的燃料类型无关。

本发明的基本构思在于，第一燃料管路中的压力对第二燃料泵的排量控制装置具有影响。如果这样控制第一燃料泵，使得在第一燃料泵与第二燃料泵之间的第一燃料管路中仅存在相对小的压力，则与当处于第一燃料泵与第二燃料泵之间的第一燃料管路中的压力由于第一燃料泵的输送功率高而相对高时相比，第二燃料泵的排量控制装置必须具有不同的工作位置或者不同地工作。当然，这全部以可比较的工作条件、例如以由第二燃料泵馈给的高压区域中的确定压力和从高压区域流出的确定量为先决条件。

即如果第一燃料泵的输送功率从相对低的水平提高，则第一燃料泵与第二燃料泵之间的第一燃料管路中的压力提高，由此，第二燃料泵的排量控制装置必须相应地变化，以便保持高压区域中的压力恒定。如果第一燃料管路中的压力达到压力限制装置的极限压力，则所述第一燃料管路中的压力尽管第一燃料泵的输送功率逐渐增大却不再升高或至少不再显著升高。相应地，第二燃料泵的排量控制装置的变化中止，这在第二控制参量的变化曲线中导致产生拐点。该拐点可通过合适的分析处理措施、例如通过对第二控制参量的变化曲线的当前斜率的分析处理来识别。不言而喻，概念“拐点”不应在精确的数学的非连续性的意义上来理解，而是包含对于该情况重要的斜率变化的任意方式。

根据本发明的方法的一个第一进一步构型的特征在于：压力限制装置的极限压力和第一控制参量的所检测或所求得的对应配置给该极限压力的值用于适配第一控制参量的控制和/或用于诊断。换句话说：通过将第一控制参量的所检测或所求得的值对应配置给压力限制装置的极限压力可校准控制特性曲线，通过该控制特性曲线来影响第一燃料泵的输送功率。由此，第一燃料管路中的压力在压力限制装置的极限压力以下也可高精度地调节，而在第一燃料管路中不存在压力传感器。尤其是可高精度地防止第一燃料管路中的压力下降到燃料的蒸汽压力以下。第一燃料泵因此可在很多工作情况中以相对低的或者甚至最低的功率工作，由此，该第一燃料泵的寿命提高并且该第一燃料泵的能量需求降低。此外，通过对所求得或者说所检测的值对的分析处理可推断出第一燃料泵的正确工作能力，即诊断该第一燃料泵的功能。由此改善燃料系统的工作可靠性。

当仅在内燃机的确定的、优选稳态的工作状态期间实施根据本发明的方法时，该方法特别精确并且在分析处理方面简单，在该工作状态中不仅内燃机的转速而且负荷或者说转矩稳定并且恒定。内燃机的怠速特别适用于此。

目的相同的是这样的进一步构型，在该进一步构型中，仅当燃料系统的和/或内燃机的实际工作温度至少大致相当于给定工作温度时才实施该方法。

在步骤(a)中，所述输送功率可从低值提高，与此相应，在步骤(b)中，可检测或求得第一控制参量的这样的值：从该值起第二控制参量不再变化。反之也可以是，在步骤(a)中，所述输送功率从高值减小，在步骤(b)中，检测或求得第一控制参量的这样的值：从该值起第二控制参量开始变化。这两个方法在控制技术上易于实现并且允许精确地求得第二控制参量的变化曲线中的“拐点”。

当第一燃料泵由一个电动机电驱动并且第二燃料泵由内燃机机械地驱动时，并且当第一燃料泵的输送功率通过转速来影响并且第二燃料泵的输送功率通过排量控制装置、尤其是排量控制阀或抽吸节流阀来影响时，根据本发明的方法是特别合适的。

根据本发明，提出了一种计算机程序，其中，该计算机程序被编程来在根据本发明的方法中使用。

根据本发明，提出了一种控制和/或调节装置，用于内燃机，其中，该控制和/或调节装置被编程来在根据本发明的方法中使用。

根据本发明，提出了一种内燃机，尤其是用于机动车，该内燃机具有一个控制和/或调节装置，其中，该控制和/或调节装置被编程来在根据本发明的方法中使用。

附图说明

下面参照附图对本发明的实施例进行详细描述。附图表示：

图1内燃机的燃料系统的示意性视图，该燃料系统具有一个第一燃料泵、一个第一燃料管路和一个连接第二燃料泵前面的抽吸节流器；

图2曲线图，在该曲线图中画出了第一燃料泵的控制信号、抽吸节流器的控制信号和第一燃料管路中的压力关于时间的变化曲线；

图3与图2相关联的用于运行图1的燃料系统的方法的流程框图；以及

图4另一个实施形式的与图2类似的曲线图。

具体实施方式

在图1中，一个未示出的内燃机的燃料系统总体上带有参考标号10。该燃料系统包括一个燃料容器12，一个电驱动的第一燃料压力泵14从该燃料容器将燃料输送到第一燃料管路16中。第一燃料泵14也被称为预输送泵，第一燃料管路16也被称为低压管路。在低压管路16上连接着一个压力限制装置18，该压力限制装置在最简单的情况下可涉及溢流阀，该溢流阀在存在于低压管路16中的确定压力下打开。溢流的燃料返回到燃料容器12中。

低压管路16通到一个构造成抽吸节流阀20的排量控制装置，一个通道22从该排量控制装置通到第二燃料泵24。该第二燃料泵涉及由内燃机机械地驱动的高压泵。一个第二燃料管路26从第二燃料泵24通到燃料集流管路28，该第二燃料管路也被称为高压管路，该燃料集流管路也被称为“轨”。在轨28上连接着多个喷射器30，这些喷射器将燃料直接喷射到(未示出的)内燃机的对应配置给这些喷射器的燃烧室中。轨28中的压力由压力传感器32检测。

燃料系统10的工作由一个控制和/或调节装置34控制或者说调节。该控制和/或调节装置主要获得压力传感器32的信号以及燃料系统10和内燃机的其它传感器的信号，因此也获得未示出的温度传感器的信号，该温度传感器检测内燃机的当前工作温度。由控制和/或调节装置34主要控制预输送泵14和抽吸节流阀20。

在燃料系统10的正常工作中，这样控制预输送泵14，使得该预输送泵以最小功率工作并且在第一燃料管路16中仅仅刚好提供高压泵24为了保持轨28中的期望燃料压力所需的压力。由此，安装有燃料系统10和相应内燃机的机动车的整车电路网络的负载降低。此外，仅仅很少燃料或者甚至没有燃料必须通过压力限制装置18返回到燃料容器12中，由此，储备在燃料容器12中的燃料的加热变得较微不足道。此外，由于预输送泵14的能量消耗减少，内燃机的燃料消耗降低。

在本发明的燃料系统10中，预输送泵14通过未示出的时钟模块来电控制，该时钟模块根据由控制和/或调节装置34提供的输入占空比来调节预输送泵14的输送功率。存在于低压管路16中的燃料压力可变并且在典型的燃料系统中可取值直到大约7bar。低压管路16中的实际期望的压力基本上与内燃机的确定的工作条件、例如温度以及当前工作点相关，该当前工作点又通过当前转速和转矩来确定。

下面描述用于运行燃料系统10的方法，该方法可实现非常精确地调节低压管路16中的压力，而存在于那里的压力不必通过设置在低压管路16上的压力传感器来检测。相应的方法作为计算机程序在控制和调节装置34的储存器上被编程。现在参照图2和图3来描述该方法的第一方案：

在36中的开始之后在38中检验：是否在燃料系统10和内燃机中存在稳态条件，例如当内燃机以怠速工作并且内燃机的实际工作温度至少大致相当于给定工作温度时就是这种情况。如果38中的应答为“否”，则返回到38前面。否则，在40中首先这样控制预输送泵14，使得该预输送泵以最大输送功率工作。这意味着，低压管路16中的压力最大并且通过压力限制装置18限制到极限压力内。因为为了在怠速中维持轨28中的确定压力而仅须由高压泵24将相对少的燃料量输送到轨28中，所以，这又意味着，由预输送泵14输送的燃料的一个显著部分首先通过压力限制装置18又流出到燃料容器12中。相应的第一控制参量在图2中用AS1来标记，通过该第一控制参量来调节预输送泵14的输送功率。存在于低压管路16中的压力用P_ND来标记，第二控制参量用AS2标记，通过该第二控制参量来控制用于影响高压泵24的输送功率的抽吸节流阀20。

轨28中的压力借助于抽吸节流阀20和压力传感器32通过闭合的调节通路调节到给定压力。在稳态工作条件下，即当喷射器30在一段时间上将恒定的燃料量喷射到燃烧室中并且轨28中的给定压力恒定时，在预输送泵14的输送功率低的情况下必须将抽吸节流阀20较强地打开，以便维持轨28中的给定压力，如果相反预输送泵14的输送功率高，则抽吸节流阀20必须相应较小地打开。即高压泵24的输送功率可通过抽吸节流阀20影响并且例如当低压管路16中的压力发生变化并且轨28中的压力和燃料流出恒定时保持恒定。利用这种关系来确定第一控制参量AS1的这样的值：在该值时低压管路16中的压力P_ND精确地相当于压力限制装置18的极限压力。借助于该值对于是可校准第一控制信号AS1的特性曲线。

为此，现在在41中使第一控制参量AS1逐渐从高的初始值AS1₀下降(图2中的曲线42)。图2中示出了一个连续的变化曲线，但第一控制参量AS1也可分段地下降。由此，预输送泵14的输送功率降低。但存在于低压管路中的压力P_ND首先仅稍微下降(图2中的曲线44)，相应于打开的压力限制装置18的打开特性曲线。但压力限制装置18的打开特性曲线非常平缓，即低压管路16中的压力P_ND几乎不变化。相应地，通过抽吸节流阀20对高压泵24产生的排量控制可基本上保持不变化，由此，第二控制参量AS2也大致保持恒定(图2中的曲线46)，通过该第二控制参量来控制抽吸节流阀20。在时刻t₁，低压管路16中的压力P_ND从上方到达压力限制装置18的极限压力P_{ND_18}，由此，压力限制装置18现在闭合。

其结果是，预输送泵14的输送功率的进一步下降直接影响存在于低压管路16中的压力P_ND，即所述压力现在也显著下降。这必须由轨压力调节装置通过改变高压泵24的排量控制装置来补偿，即必须对抽吸节流阀20在打开方向上进行操作，以便保持轨28中的压力恒定。在此，抽吸节流阀20必须打开得越强，低压管路16中的压力P_ND就下降得越强，并且所述压力下降得越多，预输送泵14的输送功率就越小，相应于第一控制参量AS1。在打开方向上对抽吸节流阀20的开始的操作由此导致在时刻t₁在第二控制参量AS2的变化曲线46中出现拐点49。

在图3中所示的方法中，在50中监测第一控制参量AS1的变化曲线42是否出现这样的拐点49。如果不存在拐点，则返回到41前面，这就是说，第一控制参量AS1进一步下降。而如果在50中观测到第二控制参量AS2的变化曲线46中的拐点49，则在52中由第一控制参量AS1的在时刻t₁检测到的值AS₁和压力限制装置18的极限压力P_{ND_18}构成一个值对，这就是说，第一控制参量AS1的值AS₁对应配置给压力限制装置18的极限压力P_{ND_18}。借助于该值对在54中适配预输送泵14的控制特性曲线，并且在56中诊断预输送泵14的正确功能。该方法在58中结束。

现在参照图4来描述一个作为替换方案的方法。该作为替换方案的方法与结合图2和图3描述的方法的区别在于，在步骤40中将第一控制参量AS1不是调节到最大值，而是调节到相对小的值AS1₀，通过该第一控制参量来影响预输送泵14的输送功率，在该相对小的值时保证存在于低压管路16中的压力低于压力限制装置18的极限压力P_{ND_18}。通过抽吸节流阀20来影响高压泵24的输送功率，相应地，该抽吸节流阀较早地稍微打开。在步骤41中，现在将第一控制参量AS1或者连续地或者分段地提高(曲线42)，由此，低压管路16中的压力P_ND也上升(曲线44)。又由于低压管路16中的压力P_ND升高，由调节轨28中的压力的调节回路使抽吸节流阀20越来越多地闭合，以便在轨28中保持期望的恒定压力。

当低压管路16中的压力P_ND达到压力限制装置18的极限压力P_{ND_18}(时刻t₁)时，低压管路16中的压力P_ND基本上保持恒定，所述压力仅以微小的程度相应于压力限制装置18的打开特性曲线升高。因此，轨28中的压力的调节使得为了维持轨28中的恒定压力不再进行抽吸节流阀20的调节，即第二控制参量AS2(曲线46)从时刻t₁起基本上恒定。由此，第二控制参量AS2的变化曲线46在时刻t₁具有拐点49，该拐点的出现又可在图3中的50中监测。

通过根据本发明的方法可校准预输送泵14的控制特性曲线，由此，在燃料系统10的正常工作中可高精度地调节低压管路16中的相对低的压力，而不存在低于燃料的蒸汽压力的危险。通过预输送泵14的低的输送功率，预输送泵14的功率消耗降低到最低程度，由此，燃料消耗降低。同时也保证为了对燃料容器12中的抽吸喷射泵进行供给所需的最低压力。一些部件例如过滤器、压力缓冲器、管路连接装置等的一定的最大压力也可非常良好地得到遵循，而不必将压力限制装置18激活。

Claims (10)

1.用于运行内燃机的燃料系统(10)的方法，在该燃料系统中，燃料由第一燃料泵(14)压缩到第一压力并且通过第一燃料管路(16)输送到第二燃料泵(24)，该第二燃料泵将该燃料压缩到第二压力，在该燃料系统中，该第一燃料管路(16)中的压力通过压力限制装置(18)限制到极限压力内，在该燃料系统中，该第一燃料泵(14)的输送功率和该第二燃料泵(24)的输送功率可变化，其特征在于：该方法包括以下步骤：(a)这样改变该第一燃料泵(14)的输送功率，使得该第一燃料管路(16)中的压力达到或离开该压力限制装置(18)的极限压力；(b)检测或求得用于影响该第一燃料泵(14)的输送功率的第一控制参量的这样的值：在该值时，用于影响该第二燃料泵(24)的输送功率的第二控制参量的变化曲线具有拐点；(c)将该第一控制参量的所检测或所求得的值对应配置给该压力限制装置(18)的极限压力。

2.根据权利要求1的方法，其特征在于：该压力限制装置(18)的极限压力和该第一控制参量的所检测或所求得的对应配置给该极限压力的值用于适配该第一控制参量的控制和/或用于诊断。

3.根据权利要求1或2的方法，其特征在于：仅在该内燃机的确定的、优选稳态的工作状态期间、尤其是在怠速中实施该方法。

4.根据上述权利要求中一项的方法，其特征在于：仅当该燃料系统(10)的和/或该内燃机的实际工作温度至少大致相当于给定工作温度时才实施该方法。

5.根据上述权利要求中一项的方法，其特征在于：在步骤(a)中，所述输送功率从低值提高；在步骤(b)中，检测或求得该第一控制参量的这样的值：从该值起该第二控制参量不再变化。

6.根据上述权利要求中一项的方法，其特征在于：在步骤(a)中，所述输送功率从高值减小；在步骤(b)中，检测或求得该第一控制参量的这样的值：从该值起该第二控制参量开始变化。

7.根据上述权利要求中一项的方法，其特征在于：该第一燃料泵(14)由一个电动机电驱动并且该第二燃料泵(24)由该内燃机机械地驱动；该第一燃料泵(14)的输送功率通过转速来影响并且该第二燃料泵(24)的输送功率通过排量控制装置、尤其是排量控制阀或抽吸节流阀(20)来影响。

8.计算机程序，其特征在于：该计算机程序被编程来在根据上述权利要求中一项的方法中使用。

9.控制和/或调节装置(34)，用于内燃机，其特征在于：该控制和/或调节装置被编程来在根据权利要求1至7中一项的方法中使用。

10.内燃机，尤其是用于机动车，该内燃机具有一个控制和/或调节装置(34)，其特征在于：该控制和/或调节装置(34)被编程来在根据权利要求1至7中一项的方法中使用。

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