CN101676540A - 用于压力调节的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于压力调节的方法，具体而言，提出了一种用于V形布置内燃机(1)的A侧上的共轨系统及B侧上的共轨系统的压力调节的方法，其中，A侧上的共轨系统的轨压(pCR(A))通过A侧的压力调节回路且B侧上的共轨系统的轨压(pCR(B))通过B侧的压力调节回路而相应地相对彼此独立地被调节，并且，定义共同的理论轨压作为用于两个压力调节回路的参考量，并且，通过转速调节器依赖于实际转速对理论转速而计算理论喷射量，依赖于理论喷射量计算共同的干扰量，并且通过共同的干扰量来修正A侧压力调节器的调整量及B侧压力调节器的调整量。

Description

用于压力调节的方法
技术领域
本发明涉及一种V形布置内燃机的A侧上的共轨系统的及B侧上的共轨系统的压力调节(Druckregelung)的方法。
背景技术
V形布置的内燃机在A侧和B侧上具有用于燃料的中间存储的轨道。喷射器联结在轨道处，燃料通过其而被喷射入燃烧室中。在共轨系统的第一种结构形式中，高压泵在压力增加的情况下将燃料并行地输送到两个轨道中。因此，在两个轨道中存在着相同的轨压。第二种共轨系统的结构形式的不同在于，第一高压泵进行至第一轨道的输送而第二高压泵进行至第二轨道的输送。两种结构形式均例如从文件DE 43 35 171C1中已知。
因为燃烧的质量决定性地依赖于轨道中的压力水平(Druckniveau)，所以对压力水平进行调节。典型地，压力调节回路(Druckregelkreis)包括压力调节器，带有高压泵的吸取节流阀(Saugdrossel)和作为调节对象(Regelstrecke)的轨道以及在反馈支路中的滤波器。在该压力调节回路中，轨道中的压力水平对应于调节量(Regelgroesse)。通过滤波器而将所测量的轨压的未处理值(Rohwerte)转化为实际轨压并将其与理论轨压相比较。然后，由此产生的调节偏差随后通过压力调节器而转化为用于吸取节流阀的调整信号(Stellsignal)。调整信号对应于以升/分钟为单位的体积流量，其以电的方式实施成PWM信号(脉冲宽度调制)。相应的压力调节回路从文件DE 10 2006 049 266B3中为人所知。
设置作为发电机驱动装置的内燃机在转速调节回路中运行以获得恒定的50Hz电源频率。作为调节量，曲轴处的转速的未处理值被获取、滤波且作为实际转速而与参考量(理论转速)相比较。然后，由此产生的调节偏差通过转速调节器而被转变为调整量(Stellgroesse)(理论喷射量)。通过调整量来调整待喷射的燃料量。
在带有压力调节和转速调节的内燃机中负荷跌落(Lastabwurf)是难以控制的(schwer beherrschbar)过程。一方面归因于其动态性而另一方面则归因于两个调节回路的不同的阶跃响应时间。已知的用于改善在负荷跌落时的反应时间的措施是喷射起始调节(文件DE 199 37 139C1)，切换到更快的转速滤波器(文件DE 10 253 739B3)或压力滤波器(DE 10 2004 023 365A1)或暂时地提高PWM信号(文件DE 10 2005029 138B3)。此外，由文件DE 101 12 702A1中已知，在大的动态变化下通过预控制量来改善压力调节回路的反应时间。通过预控制量来控制高压泵。基于理论燃料量、高压泵转速和轨压来计算预控制量。
前述方法的共同特征是其被应用在带有压力调节回路的第一种结构形式的共轨系统中。
发明内容
本发明的目的在于，提出一种用于V形布置内燃机的A侧上的共轨系统及B侧上的共轨系统的独立的压力调节的设计。
本发明通过这样的用于压力调节的方法来实现该目的，在该方法中，A侧上的共轨系统的轨压通过A侧的压力调节回路且B侧上的共轨系统的轨压通过B侧的压力调节回路而分别地彼此独立地被调节，并且，共同的理论轨压(gemeinsamer Soll-Raildruck)作为用于该两个压力调节回路的参考量(Fuehrungsgroesse)而被定义。此外该方法还包括，通过转速调节器依赖于实际转速相对理论转速(einer Ist-Drehzahl zueiner Soll-Drehzahl)而计算理论喷射量并且依赖于理论喷射量而计算共同的干扰量。然后，通过该共同的干扰量，不仅A侧压力调节器的调整量而且B侧压力调节器的调整量都被修正。
在本发明的又一方面，在用于呈V形布置的内燃机(1)的A侧上的共轨系统及B侧上的共轨系统的压力调节的方法中，A侧上的共轨系统的轨压通过A侧的压力调节回路且B侧上的共轨系统的轨压通过B侧的压力调节回路而分别彼此独立地被调节，并且，定义共同的理论轨压作为用于该两个压力调节回路的参考量，并且，依赖于实际转速相对理论转速的偏差通过转速调节器而计算理论喷射量，依赖于理论喷射量而计算共同的干扰量，并且通过该共同的干扰量来修正A侧压力调节器的调整量及B侧压力调节器的调整量。
本发明的基础思想是利用由系统所定的(systembedingt)转速调节回路的较高的动态性以便在负荷跌落时缩短压力调节回路的阶跃响应时间。根据本发明，使用转速调节器的调整量(这里为理论喷射量)，随后基于该调整量而确定用于对压力调节回路施加影响的共同的干扰量。
此外，在第一实施例中，共同的干扰量对应于静态的干扰量(statischen Stoergroesse)，其基于理论喷射量、实际转速、内燃机的缸数和因子的乘积而算得。在第二实施例中，共同的干扰量对应于动态的干扰量，其又基于该静态的干扰量通过PDT1-环节(PDT1-Glied)而算得。
用于A侧上的共轨系统和B侧上的共轨系统的分开的压力调节使得对两个吸取节流阀的单独的诊断和影响成为可能。例如，如果两个轨压中的一个不稳定，则可通过PWM基本频率(Grundfrequenz)或压力调节器参数(P-、I-、DT1-部分(Anteil))的单独的改变来实现对各调节回路的影响。由此，适宜的诊断和适宜的反应的相互作用是有利的。
在本发明的又一方面，A侧的压力调节回路和B侧的压力调节回路均以流量调节回路为基础，吸取节流阀的调整流通过这些流量调节回路而被调节。
附图说明
在附图中示出了一种优选的实施例。其中：
图1显示了系统图解，
图2显示了两个压力调节回路的方框图，
图3显示了时间上的不同的特征值，而
图4显示了程序流程图。
参考标号
1         内燃机
2         油箱
3A，3B    低压泵
4A，4B    吸取节流阀
5A，5B    高压泵
6A，6B    轨道
7A，7B    喷射器
8         电子式发动机控制器(ECU)
9A，9B    压力调节回路
10A，10B  压力调节器
11A，11B  限制模块(Begrenzung)
12A，12B  泵特性曲线
13A，13B  计算PWM信号
14A       调节对象A侧
14B       调节对象B侧
15A，15B  滤波器
16        功能块
17        PDT1-环节
18A，18B  点
19A，19B  点
20        点
具体实施方式
图1显示了带有A侧上的共轨系统和B侧上的共轨系统的电子控制式内燃机1的系统图解。作为机械部件，A侧上的共轨系统包括用于从油箱2输送出燃料的低压泵3A，用于影响体积流量的吸取节流阀4A，高压泵5A，轨道6A和用于将燃料喷射到内燃机1的燃烧室中的喷射器7A。B侧上的共轨系统包括同样的机械部件，其通过参考标号处的附注B而被标识。
内燃机1通过电子式发动机控制器8(ECU)而被控制。在图1中，作为电子式发动机控制器8的输入量，示例性地示出了A侧轨压pCR(A)，B侧轨压pCR(B)以及参量EIN。参量EIN代表其它的输入信号，例如代表发动机转速或代表操作员的功率需求。所示的电子式发动机控制器8的输出量是用于控制A侧的吸取节流阀4A的PWM信号PWM(A)，用于控制A侧的喷射器7A的功率决定式(leistungsbestimmend)信号ve(A)，用于控制B侧的吸取节流阀4B的PWM信号PWM(B)，用于控制B侧的喷射器7B的决定功率的信号ve(B)，以及参量AUS。后者代表其它的用于控制内燃机1的调整信号，例如用于控制AGR阀的调整信号。不言而喻，所示共轨系统也可实施为带有单储存器(Einzelspeichern)的共轨系统。所示实施例的典型的特征在于相对彼此而言独立的A侧轨压pCR(A)调节和独立的B侧轨压pCR(B)调节。
图2显示了两个压力调节回路的方框图。A侧的压力调节回路9A的部件通过参考标号处的附注A来标识而B侧的压力调节回路9B的部件通过附注B来标识。两个调节回路以相同的方式设计。接下来描述A侧的压力调节回路9A，在此，其描述也可类推地应用到B侧压力调节回路9B上。参考量对于两个压力调节回路而言是相同的，在此为：共同的理论轨压pSL。
A侧压力调节回路9A的输入量是理论轨压pSL，以“升/分钟”为单位的共同的干扰量VSRG，实际转速nIST，用于PWM信号的基本频率fPWM，电池电压UBAT，以及包括供应线在内的吸取节流阀(图1：4A)的欧姆电阻(ohmsche Widerstand)R。A侧压力调节回路的输出量是轨压pCR(A)的未处理值。基于该轨压pCR(A)的未处理值借助滤波器15A而确定实际轨压pIST(A)。其与理论轨压pSL在点18A处相比较。由此产生调节偏差ep(A)，基于该调节偏差，压力调节器10A至少利用PID特性(PID-Verhalten)而计算出调整量V(A)。调整量V(A)对应于带物理单位“升/分钟”的体积流量。在点19A处，调整量V(A)和共同的干扰量VSRG相加并且作为输入信号V1(A)被引导到限制模块11A上。通过限制模块11A，输入信号V1(A)的值依赖于实际转速nIST而被加以限制。如果输入信号V1(A)的值位于边界值之下，则输出信号V2(A)的值对应于值V1(A)。理论电流(elektrischerSoll-Strom)iSL通过泵特性曲线12A而与输出信号V2(A)相关联。此后，理论电流iSL在计算模块13A中被换算为PWM信号PWM(A)。PWM信号PWM(A)是接通时间，并且频率fPWM对应于基本频率。此外，在换算时，吸取节流阀(包括供电线)的欧姆阻值R和运行电压UBAT的波动也被考虑。然后，以PWM信号PWM(A)来作用吸取节流阀的电磁线圈。以此，磁心的行程(Weg)被改变，由此，高压泵的输送流自由地被影响。高压泵5A，吸取节流阀4A和轨道6A对应于A侧的调节对象14A。消耗体积流量V3(A)经由喷射器7A而从轨道6A被导出。由此，A侧的调节回路9A封闭。
基于实际转速nIST、理论喷射量QSL、内燃机1的缸数ZYL以及第一因子F1，通过功能块16而计算理论消耗(Soll-Verbrauch)VSL。理论喷射量QSL对应于未示出的转速调节器的输出量，也即其调整量。通过将输入量彼此相乘来计算理论消耗VSL。然后，在点20处，理论消耗VSL与第二因子F2(例如0.5)相乘。所算得信号对应于静态的干扰量VSTAT。在未示出的第一实施例中，其直接地被引导到点19A和19B上，这就是说，共同的干扰量VSRG与静态的干扰量VSTAT相同。在所示出的第二实施例中，基于静态的干扰量VSTAT通过PDT1-环节17而形成动态的干扰量，其对应于共同的干扰量VSRG。然后，共同的干扰量VSRG被引导到点19A和19B上并在那里与A侧压力调节器10A的调整量V(A)及B侧压力调节器10B的调整量V(B)相加。
在未示出的设计方案中作如下设置，即，A侧的压力调节回路9A和B侧的压力调节回路9B都以电流调节回路为基础(einStromregelkreis unterlagert)，吸取节流阀(图1：4A，4B)的调整电流(Einstellstrom)通过其而被调节。举例来说，相应的带有预控制的电流调节回路从文件DE 10 2004 061 474A1已知。
如在图2的方框图中所示的那样，负荷跌落时压力调节回路的更高的动态性如此地实现，即，共同的干扰量VSRG以修正的方式作用到压力调节器的调整量上。共同的干扰量VSRG又决定性地由转速调节器的调整量、即理论喷射量QSL所确定，其由系统所定地具有相当高的动态性。用于A侧上的共轨系统和B侧上的共轨系统的分开的压力调节使得对该两个吸取节流阀的单独的诊断和影响成为可能。例如，如果两个轨压中的一个不稳定，则可以通过单独地改变压力调节器参数(P-、I-、DT1-部分)或PWM基本频率fPWM来实现对各调节回路的影响。由此，针对性的诊断和针对性的反应的相互作用是有利的。
图3包括分图3A至3E，其显示了负荷跌落时的不同的状态量。以与时间有关的方式，于图3A中显示了表征负荷的信号PL，于图3B中显示了实际转速nIST，于图3C中显示了理论喷射量QSL，于图3D中显示了理论消耗VSL，并显示了A侧的实际轨压pIST(A)。在图3D和3E中，在静态干扰量接入(图2：VSTAT)情况下的曲线作为实线被示出且在动态干扰量接入情况下的曲线作为点划线而被示出。在图3E中，示例性地示出了A侧的实际轨压pIST(A)，在此，B侧的实际轨压pIST(B)呈现为与此类似的曲线。
在时间点t1，消耗功率突然地减小。因此，在图3中，信号PL从初值P1下降到零。作为该负荷跌落的结果，内燃机的实际转速nIST从时间点t1起上升。转速调节器通过转速调节偏差(理论转速＝常数)识别出实际转速nIST的升高。由此，转速调节器通过使其调整量(在此为理论喷射量QSL)从时间点t1起变小的方式而作出反应。实际转速nIST在时间点t3到达其最大值。由于该强烈地上升的实际转速nIST，转速调节器将理论喷射量QSL首先减小直至低于怠速理论喷射量QLL且然后减小到零(时间点t4)。通过如下方式基于实际转速nIST和理论喷射量QSL计算理论燃料消耗(Soll-Kraftstoffverbrauch)VSL，即，将它们与内燃机缸数相乘(VSL～nIST·QSL·ZYL)。与理论喷射量QSL相对应地，理论燃料消耗VSL同样也具有下降的曲线，首先下降直至低于理论燃料消耗VLL且随后在时间点t4下降至零(图3D)。在所示的示例中假定，在时间段t4/t5中，理论喷射量QSL保持为零且由此理论燃料消耗VSL也保持为零。
减小的理论喷射量QSL意味着从轨道取出更少的燃料。但同时，由于高压泵以机械的方式由内燃机所驱动且增高的实际转速nIST造成了更高的输送功率，所以高压泵输送更多的燃料至轨道中。更小的理论喷射量QSL和更高的高压泵输送功率引起轨道中的压力升高。在图3E中，自A侧的实际轨压pIST(A)上的第一压力水平p1开始的该压力升高明显可见。在静态的干扰量接通的情况下在时间点t5达到A侧的实际轨压的最大值。
如果采用动态的干扰量接通，则理论燃料消耗VSL的下降被加强，见图3D，点划线和时间点t2。更快地下降的理论燃料消耗VSL导致A侧的实际轨压pIST(A)上升得更缓慢且其最大值比在静态的干扰量接通情况下的最大值小(时间点t6)。在图3E中，该压力差以dp来标识。
在图4中以程序流程图示出了根据本发明的方法。在S1处，A侧轨压pCR(A)的未处理值被获取并滤波。然后，经滤波的值对应于A侧的实际轨压pIST(A)。在S2处以类似的方式确定B侧的实际轨压pIST(B)。此后，在S3处确定共同的理论轨压pSL。共同的理论轨压pSL可或者作为常值而被给定或者通过特征曲线族依赖于理论力矩、备选地依赖于理论喷射量QSL和实际转速nIST而被算得。在S4处，A侧的调节偏差ep(A)从A侧实际轨压pIST(A)对共同的理论轨压pSL的偏差中被算得。以类似的方式在S5处计算B侧的调节偏差ep(B)。此后，在S6处通过A侧压力调节器计算A侧的调整量V(A)(典型地为带有单位“升/分钟”的体积流量)。通过B侧压力调节器，借助B侧的调节偏差ep(B)确定B侧的调整量V(B)，见S7。在S8处，共同的干扰量VSRG或者作为静态的干扰量或者作为动态的干扰量(该动态的干扰量基于静态的干扰量通过PDT1-环节而被算得)而被算得。接着在S9处，A侧压力调节器的调整量V(A)和共同的干扰量VSRG相加。结果对应于这样的体积流量，该体积流量为用于限制模块的输入信号V1(A)。以相应的方式，从B侧压力调节器的调整量V(B)与共同的干扰量VSRG的和中算出输入信号V1(B)(S10)。此后，在S11处计算用于控制A侧的吸取节流阀的相应的PWM信号PWM(A)，并且在S12处计算用于控制B侧的吸取节流阀的PWM信号PWM(B)。由此，程序流程图结束。

Claims (6)

1.一种用于呈V形布置的内燃机(1)的A侧上的共轨系统及B侧上的共轨系统的压力调节的方法，其中，所述A侧上的共轨系统的轨压(pCR(A))通过A侧的压力调节回路(9A)且所述B侧上的共轨系统的轨压(pCR(B))通过B侧的压力调节回路(9B)而分别彼此独立地被调节，并且，定义共同的理论轨压(pSL)作为用于该两个压力调节回路(9A，9B)的参考量，并且，依赖于实际转速(nIST)相对理论转速(nSL)通过转速调节器而计算理论喷射量(QSL)，依赖于所述理论喷射量(QSL)而计算共同的干扰量(VSRG)，并且通过所述共同的干扰量(VSRG)来修正A侧压力调节器(10A)的调整量(V(A))及B侧压力调节器(10B)的调整量(V(B))。
2.根据权利要求1所述的方法，
其特征在于，
所述共同的干扰量(VSRG)对应于基于理论喷射量(QSL)、实际转速(nIST)、缸数(ZYL)和因子(F1，F2)的乘积而计算的静态的干扰量(VSTAT)。
3.根据权利要求2所述的方法，
其特征在于，
所述共同的干扰量(VSRG)对应于基于所述静态的干扰量(VSTAT)通过PDT1-环节(17)而计算的动态的干扰量。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，
其特征在于，
所述A侧的压力调节回路(9A)和所述B侧的压力调节回路(9B)都以电流调节回路为基础，吸取节流阀(4A，4B)的调整电流通过这些电流调节回路而被调节。
5.根据权利要求1所述的方法，
其特征在于，
所述共同的理论轨压(pSL)作为恒定值而给定。
6.根据权利要求1所述的方法，
其特征在于，
依赖于理论力矩或者依赖于所述理论喷射量(QSL)和所述实际转速(nIST)而计算所述共同的理论轨压(pSL)。
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