CN102076953B - 用于控制高压燃料泵的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于控制高压燃料泵的方法，该高压燃料泵具有出口阀（5a）、挤压器（6）和可电控制的机电的入口阀（2a），该入口阀在不通电状态下关闭，且通过弹簧（2b）的力保持关闭状态。入口阀在存在起动指令之后按照自我控制的工作方式工作。在自我控制的工作方式中，在不识别挤压器的相位置的情况下，建立起轨压力。在这种自我控制的工作方式期间求取挤压器的相位置。在求得活塞或挤压器的相位置之后，切换至入口阀的非自我控制的工作方式。

Description

用于控制高压燃料泵的方法

技术领域

本发明涉及一种用于控制高压燃料泵的方法，高压燃料泵例如与共轨喷射系统结合使用。

背景技术

共轨喷射系统是已知的。这种喷射系统是用于内燃机的喷射系统，其中高压泵使得燃料处于较高的压力水平。处于低压下的燃料装填管路系统，该管路系统在发动机运行时持续地处于低压下。

这种共轨喷射系统由DE 10 2006 023 470 A1已知。那里所记载的系统具有：用于输送燃料的高压燃料泵；与高压燃料泵连接的用于储存燃料的燃料储存器，所述燃料相对于共轨喷射系统的环境处于喷射压力下；至少一个与高压燃料储存器连接的用于将燃料输出到至少一个燃烧室中的喷射器；用于将燃料从喷射器导回至高压燃料泵的导回管路，所述燃料相对于共轨喷射系统的环境处于导回压力下；用于调节导回压力的调节机构。

由DE 10 2006 026 928 A1已知另一种共轨喷射系统。那里所记载的系统具有燃料罐、高压燃料泵、轨管路、蓄压器、喷射器和数字控制机构。在燃料罐和高压燃料泵之间的输送管路上设置有体积流调节阀，数字控制机构通过体积流调节阀控制线路来控制体积流调节阀。高压燃料泵具有至少一个挤压单元。在喷射系统工作时，该挤压单元提供在轨管路中施加在喷射器上的喷射压力。

现有技术还包括配备有电操纵的入口阀的相位控制的泵，其中在无电流的状态下打开入口阀。

此外已知配备有电操纵的入口阀的相位控制的泵，其中在无电流的状态下关闭入口阀。在这里，入口阀被弹簧保持关闭。这种泵在无电控制的情况下，由于弹簧设计和入口阀之前与之后的压力比而自我控制。这种泵不适合作为高压泵，因为所述自我控制在控制失灵的情况下，会以并非所愿的方式导致泵被满载供给（Vollförderung），所述控制失灵例如可能因为插头脱落而引起。对于这种泵来说，已知使用一种过压阀，以便防止由于所述泵满载供给而致使液压系统破裂。

就配备有电操纵的入口阀的相位控制的泵而言，阀在无电流的情况下关闭，且弹性力大于由压力差（阀之前和之后的压力）引起的力，在入口阀未被电控制的情况下，泵不能抽吸。其导致的结果是，在内燃机启动之后，即在存在起动信号之后，首先必须识别出泵的柱塞的相位置，以便使得对入口阀的电控制与曲轴的旋转同步。这又致使压力建立延迟，进而也使得发动机起动延迟。

发明内容

本发明的目的在于，提出一种方法，其例如能消除前述缺点。

采用具有在权利要求1中说明的特征的方法，即可实现该目的。根据本发明，就用于控制高压燃料泵的方法而言，该高压燃料泵具有可电控制的机电的入口阀、出口阀和挤压器（Verdränger），入口阀在不通电状态下关闭，且通过弹簧的力保持关闭状态，入口阀在存在起动指令之后按照自我控制的工作方式工作，在自我控制的工作方式期间求取挤压器的相位置，在求得挤压器的相位置之后，将入口阀切换至非自我控制的工作方式。

在自我控制的工作方式中，根据在低压管道中产生的压力和在高压燃料泵的压力建立腔中产生的压力之间的压力差来控制入口阀。这种压力差以有利的方式通过挤压器的移动而产生，或者通过由预输送泵引起的压力而产生。

为了在存在起动指令之后使得入口阀处于自我控制的工作方式，通过作用到促动器上的力来控制入口阀，从而补偿将入口阀保持关闭状态的弹性力。这导致的结果是，已经比较小的压力差足以将入口阀从关闭状态切换至打开状态，反之亦然。

在入口阀按照自我控制的工作方式工作期间，在输入起动指令时求取挤压器的仍未知的相位置。这优选通过分析在挤压运动期间产生的在高压燃料泵的压力建立腔中的压力变化情况来实现。这里以有利的方式探测压力特性曲线的从上升段过渡至平坦段的过渡部分和从平坦段过渡至上升段的过渡部分。

按照有利的方式，通过在系统（例如轨）的高压区域中的压力传感器来检查那里所产生的压力是否超过预先给定的最大压力。如果情况如此，则关闭入口阀。

在非自我控制的工作方式中，根据挤压器的相位置来电控制入口阀。在此，当挤压器向下移动时，优选打开入口阀。若挤压器向上移动，则入口阀优选关闭，而出口阀打开。

采用本发明的方法，以有利的方式实现一旦曲轴由于操纵起动器（Anlasser）而转动，就使得高压燃料泵输送燃料。此时已经无需识别曲轴角度即泵相位。由此有利于满载供给，因而能实现尽快地建立压力。这在未识别泵相位的情况下也是如此，因为在这种情况下，在超过可设定的压力阈值时，可以对入口阀进行控制，从而禁止燃料输送。如果识别出泵相位，则切换至非自我控制的工作，在这种工作中，纯电地控制入口阀，且在没有电控制的情况下，通过弹簧的力使得入口阀保持关闭的状态，即不会由于在低压管道中的压力与在压力建立腔中的压力之间的压力差而打开。如此设计弹簧力是有利的，因为在由于缺陷致使控制失灵的情况下，当转速较高时能防止系统破裂，或者因为节省可能的附加的过压阀。

当建立的高压燃料泵与曲轴的传动比不等于1:1时，本发明的方法也是特别有利的。在这种情况下，压力建立延迟更为严重，因为在这种情况下为了识别泵相位置，必须测量和分析轨压力情况，但当能适当地控制入口阀时，即在泵相位置合适时才会建立压力。

在某些系统中，尽管高压燃料泵与曲轴的比为1:1，但这种比例并不是按照相位建立的，可以在生产线末端（Produktionsbandende）第一次起动时，采用自吸模式，通过分析轨压力建立情况来探测泵相位。在这种情况下，压力建立特性曲线的鞍点，即压力特性曲线的上升段与平坦段之间的过渡部分等同于（gleichsetzen）泵活塞运动的上止点。所求得的相位置被存储起来，且在以后每次起动时作为适配值被调用。

在某些系统中，所建立的高压燃料泵与曲轴的比不等于1:1，则在每次重新起动时需要识别泵相位置。这种识别可以在自吸模式开始时，即在自我控制的工作方式开始时进行。

附图说明

本发明的其他特征和优点可由借助附图对本发明的示范性说明得到。图中示出：

图1为用于实施本发明的方法的装置的第一说明草图；

图2为用于实施本发明的方法的装置的第二说明草图；

图3为用于实施本发明的方法的装置的第三说明草图；和

图4为用于说明柱塞（Plunger）的相位置探测的曲线图。

图1为用于实施本发明的方法的装置的第一说明草图。

具体实施方式

所示的装置具有控制单元9。该控制单元在其输出端提供被设置用于控制开关器8的控制信号s。控制单元9根据输入信号来求得控制信号s，作为该输入信号，控制单元9接收关于泵曲轴的曲轴角度ω的信息。开关器8的优选实现形式为场效应晶体管。开关器8的接头与地连接。开关器8的远离地的接头与执行器线圈7连接。开关器8的远离地的接头还通过齐纳二极管10与地连接。

所示的装置还具有高压燃料泵1。该高压燃料泵设有入口阀2、低压管道3、气缸4、出口阀5和挤压器6。该挤压器6优选是柱塞。

入口阀2是机电阀，其包括连接件2a、弹簧2b和促动器2c。促动器2c与执行器线圈7配合作用，并在电流流经执行器线圈7时，在图1中被向右压迫，从而打开入口阀2。如果没有电流流经执行器线圈7，则入口阀2处于关闭状态。弹簧2b的特性曲线和/或其弹性预应力经过适当选择，使得入口阀在没有电流流经执行器线圈7时保持在关闭状态，更确切地说，独立于在高压燃料泵1的低压管道3和压力建立腔4a中的压力状况。低压管道3的入口3a与未示出的燃料罐连接，通过预输送泵从燃料罐将燃料输送给高压燃料泵。低压管道3的出口3b例如与压力限制阀连接。

气缸4具有压力建立腔4a和高压腔4b。在压力建立腔4a和高压腔4b之间设置有出口阀5，从而在出口阀5打开时将燃料从压力建立腔4a输送到高压腔4b中。在压力建立腔4a中可移动地安置有柱塞6。通过柱塞6的向下移动，使得压力建立腔4a中的压力降低。在柱塞6向上即沿着输送方向移动时，压力建立腔4a中的压力升高。柱塞6以公知的方式与泵曲轴配合作用。柱塞6的即时位置，即其相位置，通过曲轴角度ω来描述。关于即时的曲轴角度的信息作为输入信号被输送给控制单元9。

出口阀5是机械阀，其具有连接件5a和弹簧5b。当在气缸4的压力建立腔4a中的压力大于出口阀5的由弹簧5b引起的关闭力和由在高压腔4b中产生的压力引起的力的总和时，则该阀打开，当在压力建立腔4a中的压力又小于所述总和时，则该阀又关闭。

在图1中示出入口阀2处于打开状态，其中这种打开状态由控制单元9通过输出控制信号s而引起。在这种打开状态下―这种状态如用在压力建立腔4a中所示的箭头表示―，燃料被从低压管道3输送到压力建立腔4a中。在这种情况下，―如用在柱塞6下方的箭头所示―柱塞6向下移动，使得压力建立腔4a中的压力降低，燃料被从低压管道吸入到压力建立腔4a中。

如果柱塞6已到达其下止点，则将此点通报给控制单元9，然后该控制单元结束对控制信号s的输出。这导致的结果是，开关器8处于其关闭的状态，从而流经执行器线圈7的电流也结束。这又使得促动器3向左移动，从而入口阀2处于其关闭的状态，所述促动器例如是螺线管（Solenoid）。

通过使得开关器8的远离地的接头与齐纳二极管10连接，以有利的方式实现在从“通电”的执行器线圈状态切换至“未通电”的执行器线圈状态时，通过齐纳二极管10的雪崩电压使得促动器2c的电压电势逆转。其导致的结果是，电磁场快速地崩溃。

图2为用于说明根据本发明的装置的第二草图。

所示的装置与图1中所示的装置的区别在于，入口阀2处于关闭的状态，而出口阀5处于打开的状态。此外，柱塞6处于其向上运动中，即沿着输送方向运动。这种情况在图2中用柱塞6下方的箭头示出。通过向上移动的柱塞6，提高了压力建立腔4a中的压力。如果该压力大于由弹簧5b引起的关闭力和由在高压腔4b中产生的压力引起的力的总和，则出口阀5打开，燃料从压力建立腔4a被压入到气缸4的高压腔4b中，如用压力建立腔4a中的箭头所示。

对照图1和2所述的装置具有的优点是，入口阀并非在自我控制的意义下通过低压管道3和压力建立腔4a中的压力状况而打开和关闭，而是仅仅通过基于控制单元9的电控制而打开和关闭。控制单元9根据柱塞6的即时位置，即根据泵曲轴角度来打开和关闭入口阀2。该控制单元可以在最大可能的输送量和所述泵曲轴角度的极限内，根据每次存在的要求来控制所输送的燃料量。该控制单元特别是可以通过对开关器8的适当控制，根据每次存在的要求来改变输送开始和输送结束，由此控制燃料输送量和系统中的压力。

通常，通过关闭入口阀2来结束燃料从低压管道3吸入到压力建立腔4中。于是，如果在压力建立腔中产生的压力被提高至一定程度，使得该压力大于由弹簧5b引起的关闭力和由在高压腔4b中产生的压力引起的力的总和，则出口阀5打开，以便将燃料从压力建立腔4a压迫到高压腔4b中。

为了能对入口阀进行电控制，需要在存在起动指令之后首先探测柱塞6的相位置，即检测曲轴角度ω，以便能在适当的柱塞相位置进行上述电控制。

为了防止由于检测曲轴角度而引起压力建立时间延迟，进而引起发动机起动时间延迟，根据本发明，在存在起动指令之后，首先使得入口阀按照自我控制的运行方式工作一定时间，直至求得曲轴角度ω，即求得柱塞6的相位置。然后才将入口阀切换至非自我控制的工作方式，在非自我控制的工作方式中，按照如上所述，仅仅根据曲轴角度对入口阀进行电控制。

为了能够在存在启动指令之后执行自我控制的工作方式，对入口阀进行适当地电控制，从而入口阀2的促动器2c克服弹簧2b的将入口阀2保持关闭的力进行工作所凭借的力与弹簧的力平衡。这种情况在图3中示出，其中用F1表示促动器的力，用F2表示弹簧的力。

上述电控制的结果是，在存在启动指令之后，根据在低压管道3中的压力与在压力建立腔4a中的压力之间所产生的压力差⊿p打开和关闭入口阀2。如果低压管道3中的压力大于压力建立腔4a中的压力，则通过这种压力差打开入口阀2。引起上述压力差⊿p的方式可以为，从未示出的燃料罐，以由同样未示出的预输送泵引起的高压，将燃料压入到低压管道中。引起所述压力差⊿p的方式也可以为，使得柱塞6在压力建立腔4a中向下移动，如在图1中用柱塞6下方的箭头所示。

如果压力建立腔4a中的压力大于低压管道3中的压力，则关闭入口阀2。

因此，在存在起动指令之后，使得入口阀首先按照自我控制的工作方式工作。在这种自我控制的工作方式期间，求取柱塞6的相位置。在结束求取柱塞6的相位置时，入口阀就切换至非自我控制的工作方式，在这种工作方式中，仅仅根据柱塞的相位置对入口阀进行电控制。

图4为用于说明柱塞6的相位置探测的曲线图，这种探测例如在输入起动指令之后首先进行。在上面的曲线中，沿着纵坐标示出在压力建立腔4a中建立起来的压力p，沿着横坐标示出时间t，在下面的曲线中，根据活塞角度示出柱塞6的运动情况。由上面的曲线可以看出，通过未示出的压力传感器测得的压力特性曲线首先具有直线上升的区域B1，然后具有从直线上升的区域B1过渡至平坦的区域B2的过渡部分Ü1，之后又具有从平坦的区域B2过渡至同样直线上升的区域B3的过渡部分Ü2。柱塞运动的上止点位于过渡部分Ü1的区域中。柱塞运动的下止点位于过渡部分Ü2的区域中。通过测量压力特性曲线和识别过渡部分Ü1和Ü2，可以探测柱塞6的相位置，进而探测曲轴角度ω。

Claims (8)

1.一种用于控制共轨喷射系统的高压燃料泵的方法，该高压燃料泵具有出口阀（5）、挤压器（6）、低压管道（3）、压力建立腔（4a）和可电控制的机电的入口阀（2），其特征在于，

－ 该入口阀（2）在不通电状态下关闭，且通过弹簧（2b）的力保持关闭状态，而独立于在高压燃料泵（1）的低压管道（3）和压力建立腔（4a）中的压力状况；

－ 入口阀（2）在存在起动指令之后按照自我控制的工作方式工作；

－ 在自我控制的工作方式期间求取挤压器（6）的相位置，其中通过对在喷射系统的共轨中的在挤压器运动期间所产生的压力情况的分析来求取相位置；

－ 在求得挤压器的相位置之后，将入口阀（2）切换至非自我控制的工作方式。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在自我控制的工作方式中，通过作用到促动器（2c）上的力来控制入口阀（2），从而补偿弹簧（2b）的将入口阀（2）保持关闭状态的力。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，在自我控制的工作方式中，根据在低压管道（3）中产生的压力和在高压燃料泵（1）的压力建立腔（4a）中产生的压力之间的压力差（⊿p）来控制入口阀（2）。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述压力差（⊿p）通过挤压器（6）的移动而产生，或者通过由预输送泵引起的压力而产生。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在分析压力情况的范围内，探测压力特性曲线的从上升段（B1）过渡至平坦段（B2）的过渡部分（Ü1）。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在分析压力情况的范围内，探测压力特性曲线的从平坦段（B2）过渡至上升段（B3）的过渡部分（Ü2）。

7.如权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于，在自我控制的工作方式中，如果在喷射系统的共轨中的压力传感器检测出超过预先给定的最大压力的压力值，则关闭入口阀（2）。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在非自我控制的工作方式中，根据挤压器的相位置来控制入口阀（2）。

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