CN102245880B - 用于运行内燃机的燃料喷射系统的方法 - Google Patents
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Abstract
内燃机的燃料喷射系统（10）借助于高压泵（16）将燃料输送到燃料轨（18）中。所输送的燃料的量受到由电磁的操纵装置（34）操纵的流量控制阀（30）的影响。输送给所述电磁的操纵装置（34）的触发信号通过至少两个参数来定义。在此提出，a）在适配方法中输送给所述电磁的操纵装置（34）的触发信号的至少一个第一参数在确定了第二参数的情况下从起始值逐渐地变化到终值，对于所述终值来说至少间接地不再或者刚好才探测到所述流量控制阀（30）的关闭或者打开，b）而后在所述终值的基础上至少暂时地确定所述第一参数并且c）在所述燃料喷射系统（10）的至少一个当前的运行参量的基础上调整所述暂时地确定的第一参数或者在所述燃料喷射系统（10）的至少一个当前的运行参量以及所述暂时地确定的第一参数的基础上调整所述第二参数。
Description
技术领域
本发明涉及一种按权利要求1的前序部分所述的用于运行内燃机的燃料系统的方法。此外，本发明的主题是一种计算机程序、一种电气的存储介质以及一种控制及调节装置。
背景技术
DE 101 48 218 A1描述了一种用于在利用流量控制阀的情况下来运行燃料喷射系统的方法。已知的流量控制阀作为通过电磁线圈以电磁方式来操纵的具有衔铁和所配属的位移限制止挡的磁阀来实现。已知的磁阀在线圈的通电的状态中是打开的。但是，从市场上也已知的这样的在电磁线圈的无电流的状态中打开的流量控制阀。在后一种情况中。为关闭流量控制阀，用恒定的电压或者脉冲激发的电压（脉宽调制-“PWM”）来触发电磁线圈，由此电磁线圈中的电流以表示特征的方式上升。在切断电压之后，电流又以表示特征的方式下降，由此所述流量控制阀打开。
发明内容
本发明的任务是，提供一种用于运行内燃机的燃料喷射系统的方法，对于该方法来说以简单的手段实现了燃料喷射系统的尽可能噪声少的运行。
该任务通过一种具有权利要求1所述特征的方法得到解决。按本发明的方法的有利的改进方案在从属权利要求中得到说明。除此以外，其它解决方案在并列的权利要求中列举出来。此外，对于本发明来说重要的特征可以在以下说明中并且在附图中找到，其中这些特征不仅单独地而且以不同的组合对本发明来说都可能是重要的，而没有相应明确地指出这一点。
在运用按本发明的方法时，将所述电磁的操纵装置的操纵元件的在止挡上的碰撞速度降低到最低限度，由此降低流量控制阀的运行噪声。这样做的基础一方面是一种适配方法，利用该适配方法来如此对所述电磁的操纵装置的触发信号的参数进行优化，使得所述电磁的操纵装置的操纵元件在通电时刚好还运动其最终位置中，但是这以极小的速度来进行。最后通过这种适配方法来考虑到，存在着具有不同效率的电磁的操纵装置，也就是说不仅有快速吸动的即有效力的系统，而且有缓慢吸动的即无效力的系统。通过这种方式也对从一个流量控制阀到另一个流量控制阀的容许偏差加以考虑。
另一方面本发明基于这一点，即在定义所述电磁的操纵装置的触发信号时对燃料喷射系统的当前的运行参量加以考虑。通过这种方式来保证，在具有燃料喷射系统的相应不同的运行参量的完全不同的运行状况中使用触发信号，所述触发信号引起所述操纵元件的在止挡上的尽可能小的碰撞速度。
除了降低噪声发射之外，也将在给定的抽查范围内测量的噪声的散射降低到最低限度。因此还可以可靠地遵守所规定的噪声上极限，降低各个高压泵或者说流量控制阀的投诉的风险。通过碰撞速度的降低也降低了分配给所述电磁的操纵装置的操纵元件的止挡的负荷。由此降低相应的总负荷，并且减小对所述流量控制阀的机械部件的磨损及强度要求。由磨损引起的失灵的风险也相应减小。除此以外，通过所述适配方法，可以在所述流量控制阀的整个使用寿命期间获得上述的优点。这些优点在此可以在没有显著的额外费用的情况下获得，因为本发明可以通过简单的软件技术上的措施来实现，而不需要额外的构件。
特别有利的是，所述两个参数属于以下组别：在保持阶段中的占空比或者等效的参量；起动脉冲（Anzugsimpuls）的持续时间或者等效的参量。最后因此为完全特定的由起动脉冲持续时间和占空比构成的组合寻找一种最小的噪声。今天常见的电磁的操纵装置中的许多操纵装置用脉宽调制（PWM）功能来工作，对于所述脉宽调制功能来说输送给所述电磁的操纵装置的能量通过占空比来调节。不过，对于电流调节的输出级来说，所述参数也可以是连续的电流值。“起动脉冲”是指在触发信号的一开始脉冲方式的通电，利用所述脉冲方式的通电应该尽可能快地形成作用到所述电磁的操纵装置的衔铁上的力。
一个重要的对在触发所述电磁的操纵装置时产生的力有影响的影响量尤其是所谓的“电缆束电阻”。在此是指比如输出级与所述电磁的操纵装置之间的输入线路的电阻以及触点上的接触电阻。这个电阻可以根据温度而变化，除此以外，它带有较大的制造公差或者说老化效应。因此如果在调整参数时对燃料的温度或者燃料喷射系统的组件的温度或者等效的参量加以考虑，则以特别有效力的方式方法对所述触发信号进行优化。所述电磁的操纵装置至少间接地连接到电源（比如机动车电池）上，所述电源的电压或者等效的参量对所述施加到所述电磁的操纵装置的操纵元件上的力并且由此对该操纵元件的速度有直接的影响。因此，对所述电压或等效的参量的考虑以十分有效力的方式有助于对所述触发信号进行优化。
此外，特别有利的是，在步骤c）之后在步骤d）中再次在适配方法中使所述两个参数中的那个在步骤c）中未调整的参数从起始值逐渐地变化到这样的终值，对于该终值来说至少间接地不再或者刚好才探测到所述流量控制阀的关闭或者打开，并且而后在所述终值的基础上确定这个参数。因此，按本发明实施第二适应处理。该方法因而提供特别好的结果并且保证所述操纵元件的在止挡上的速度也真正地在所述装置的整个使用寿命范围内为最小速度。
为获得再次更好的方法结果，可以在迭代的方法的意义上重复实施所述步骤c）和d）。
为了节省计算能力，可以仅仅在内燃机的转速处于极限转速之下时才实施步骤a）到c）或者说a）到d）。由此将开头所提到的噪声问题通常仅仅在内燃机空转时并且在内燃机的转速稍许高于空转时存在这个事实考虑在内，因为仅仅在这个转速范围内内燃机的运行噪声才如此之低，使得所述电磁的操纵装置的操纵元件的碰撞噪声根本没有关系。
所述按本发明的方法引起所述操纵元件的较低的速度。这可能导致所述操纵元件有时候虽然以很低的止挡速度到达止挡处，但是随后由于太小的磁力而再次跳回。这可能导致燃料输送的不受欢迎的中断。为避免这一点，按本发明提出，至少大致在相应的时刻提高输送给所述电磁的操纵装置的电能，在该时刻所述流量控制阀的操纵元件抵靠在止挡上。
附图说明
下面参照附图对本发明的实施方式进行详细解释。附图示出如下：
图1是内燃机的具有高压泵及流量控制阀的燃料喷射系统的示意图；
图2是图1的流量控制阀的部分剖面；
图3是图1的高压泵和流量控制阀的不同的功能状态的示意图连同所属的时间图；
图4是在实施对触发信号进行优化的方法时的三张图表，在这三张图表中关于时间绘出了触发电压、电磁线圈的通电水平和图1的流量控制阀的阀门元件的升程；
图5是用于运行图1的燃料喷射系统的方法的第一种实施方式的流程图；
图6是第二种实施方式的与图5相类似的流程图；并且
图7是第三种实施方式的与图5相类似的流程图。
具体实施方式
燃料喷射系统在图1中在总体上拥有附图标记10。该燃料喷射系统包括电气的燃料泵12，利用该燃料泵12来将燃料从燃料箱14输送给高压泵16。所述高压泵16将燃料压缩到很高的压力并且将其继续输送到燃料轨18中。在该燃料轨18上连接着多个喷射器20，所述喷射器20将燃料喷射到为其分配的燃烧室中。所述燃料轨18中的压力由压力传感器22来检测。
所述高压泵16是具有输送活塞24的活塞泵，所述输送活塞24可以被未示出的凸轮轴置于往复运动之中（双箭头26）。所述输送活塞24限定了输送腔28，该输送腔28可以通过流量控制阀30与所述电气的燃料泵12的出口相连接。此外，所述输送腔28可以通过排出阀32与所述燃料轨18相连接。
所述流量控制阀30包括电磁的操纵装置34，该电磁的操纵装置34在通电的状态中克服弹簧36的力进行工作。在无电流的状态中，所述流量控制阀30是打开的，在通电的状态中该流量控制阀30拥有常见的入口止回阀的功能。所述流量控制阀30的精确的构造可以从图2中看出：
该流量控制阀30包括盘形的阀门元件38，该阀门元件38由阀门弹簧40朝阀座42加载负荷。最后提到的三个元件形成上面提到的入口止回阀。
所述电磁的操纵装置34包括电磁线圈44，该电磁线圈44与操纵挺杆48的衔铁46协同工作。所述弹簧36在电磁线圈44无电流时朝所述阀门元件38向操纵挺杆48加载负荷并且迫使其进入到其打开的位置中。所述操纵挺杆48的相应的最终位置通过第一止挡50来定义。在向电磁线圈通电时，所述操纵挺杆48克服弹簧36的力离开所述阀门元件38朝第二止挡52运动。
所述高压泵16和流量控制阀30按照以下方式来工作（参见图3）：
在图3中关于时间t在上面绘出了活塞34的升程并且在下面绘出了电磁线圈44的通电水平I。此外，示意性地示出了所述高压泵16处于不同的运行状态中的情况。在吸程中（图3中的左边的示意图），所述电磁线圈44无电流，由此所述操纵挺杆48被弹簧36朝阀门元件38挤压并且使该挺杆48运动到其打开的位置中。通过这种方式，燃料可以从所述电气的燃料泵12流到输送腔28中。在到达下死点UT之后开始所述输送活塞24的排流行程。这在图2中在当中示出。所述电磁线圈44继续为无电流的状态，由此所述流量控制阀30继续强制打开。燃料由所述输送活塞24通过打开的流量控制阀30排出给所述电气的燃料泵12。所述排出阀32保持关闭的状态。在此没有朝燃料轨18中输送燃料。
在时刻t1给电磁线圈44通电，由此将所述阀门元件38上的操纵挺杆48拉开。在运动结束时，所述操纵挺杆48与第二止挡52相接触（图2）。在此要指出，在图3中仅仅示意性地示出了所述电磁线圈44的通电水平的变化。如下面还要解释的一样，实际的线圈电流并不恒定，而是由于互感效应有时候会下降。对于脉宽调制的触发电压来说，除此以外，线圈电流为波浪状或者说锯齿状。
由于输送腔28中的压力，所述阀门元件38抵靠到阀座42上，因而所述流量控制阀30是关闭的。现在可以在所述输送腔28中形成压力，该压力使所述排出阀32打开并且将燃料输送到燃料轨18中。这个过程在图3中在最右边示出。就在到达所述输送活塞24的上死点OT之后不久，结束电磁线圈44的通电状态，由此所述流量控制阀30又到达其强制打开的位置中。通过所述时刻t1的变化来影响由所述高压泵16输送给燃料轨18的燃料量。所述时刻t1如此由控制及调节装置54（图1）来确定，使得燃料轨18中的实际压力尽可能精确地相当于额定压力。此外，在所述控制及调节装置54中对由压力传感器22提供的信号进行处理。
为了在所述操纵挺杆48在通电情况下碰撞到所述第二止挡时52降低该操纵挺杆48的碰撞噪声，在此运用一种方法，利用该方法将相关的速度保持在尽可能小的程度上，所述操纵挺杆48以所述速度朝所述第二止挡52运动。首先第一适配方法属于这种方法，现在参照图4对所述第一适配方法进行解释：
在图4中在上面的图表中关于时间t绘出了加载在电磁线圈44上的触发电压U的变化。可以看出，这种触发电压U在脉宽调制的意义上得到脉冲激发。图4的当中的图表示出了相应的线圈电流I，该线圈电流I的强度从电压信号U的占空比中获得。在图4的下面的图表中，关于时间绘出了所述操纵挺杆48的相应的升程H。
从图4中可以看出，所述电压信号U以及从中获得的线圈电流I首先具有所谓的“起动脉冲”56。该起动脉冲56用于尽快地形成作用于所述衔铁46的磁力。在所述起动脉冲56上连接着保持阶段58，该保持阶段58的有效的触发电压U通过脉宽调制的电压信号的占空比来定义。相应地获得在图4中用附图标记60a表示的线圈电流I。相应的升程曲线H则用62a来表示。可以看出，由于所述操纵挺杆48和所述电磁线圈44中的与该操纵挺杆48相耦合的衔铁46的运动而产生了互感，所述互感在此用于降低有效的线圈电流I。曲线60a和62a适用于所述高压泵16的第一工作循环，其中一个工作循环包括一个吸程和一个排流行程。
在接下来的工作循环中在保持阶段58中如此调节所述脉宽调制的电压信号U的占空比，从而获得所述电磁线圈44的与图4中的曲线60b相对应的较低的有效的通电水平I。结果获得所述操纵挺杆48的相应于曲线62b的减速的运动。现在所述占空比继续逐渐地变化，使得有效的线圈电流I进一步下降。对于未在图4中示出的相应于“极限-占空比”的线圈电流I来说，所述操纵挺杆48不再以足够的程度离开所述阀门元件38，因而所述流量控制阀30保持打开的状态。由此未将燃料输送到燃料轨18中。这又由于借助于喷射器20使燃料从燃料轨18中流出而在燃料轨18中导致剧烈的压力降，因而导致燃料轨18中的实际压力与额定压力之间的巨大而突然的偏差，这一点被控制及调节仪54所识别。因而利用该适配方法可以检测相应的占空比，对于所述占空比来说所述流量控制阀30刚好不再打开或者说刚好还打开着。
这种也称为“终值”的极限占空比用于表征所述电磁的操纵装置34的效率。也就是说，具有更为有效力的电磁的操纵装置34的流量控制阀30拥有比具有不太有效力的电磁的操纵装置34的流量控制阀30低的终值。
现在在另一个方法步骤中对起动脉冲56进行调整。为此将燃料喷射系统的组件的通过（未示出的）传感器检测的温度以及电源（比如机动车电池，未示出）的电压馈入到适用于此前所确定的占空比（“标准占空比”）的特定的终值的组合特性曲线中，其中所述电磁的操纵装置34连接到所述电源上。在此获得用于这种特殊的占空比的起动脉冲56的持续时间。如果在第一适配方法中求得的占空比的终值偏离所述标准占空比，那么这一点就通过相应的校正因数来加以考虑。通过这种方式得到所述起动脉冲56的经过调整的持续时间。这在图4中在上面的图表中通过电压信号U的划虚线的变化曲线来示出，在图4的当中的图表中通过具有附图标记60c的线圈电流I来示出。在此获得相应的升程曲线62c。因而通过所介绍的方法，不仅所述起动脉冲56的长度而且所述保持阶段58中的占空比都如此得到优化，使得所述操纵挺杆48的在第二止挡52上的碰撞速度为最小程度。
为了进一步进行优化，在这里所介绍的方法中再次因而更确切地说在所述起动脉冲56的所调整的持续时间的基础上实施上面所提到的并且所描述的适配方法，用于对保持阶段58中的占空比进行优化。刚刚所描述的方法作为流程图在图5中示出。
而后首先在64中在方框66中对燃料轨18中的实际压力Pr进行监控的情况下实施所述第一适配方法。然后在68中作为温度T、电源的电压UB和在64中求得的占空比TV的函数来调整所述起动脉冲56的持续时间dtA，其中在70中提供所述电源的供电电压UB和温度T。在使用所述起动脉冲56的如此得到的持续时间dtA的情况下，现在在72中在对在66中提供的系统压力Pr进行监控的情况下实施所述占空比TV的第二适应处理。在72中进行这种适应处理时的处理方式与在64中或者说在上面结合图4所说明的处理方式相同。因而在72中对所述触发信号U或者说I的在前面的调整步骤68中未调整而在那里用作输入参量的参数进行适应处理。在74中得到在给定的边界条件下最小的碰撞速度。
现在参照图6对用于对电磁的操纵装置34的触发信号U或者说I的参数进行优化的方法的一种作为替代方案的实施方式进行解释。在此如下面一样适用这一点，即这样的与已经结合前面的附图得到解释的元件、区域和功能框具有等效的功能的元件、区域和功能框拥有相同的附图标记并且不再详细描述。
在图6所示的方法中，所述两个功能框68和72的输入参量和输出参量得到了交换。这意味着，在功能框68中在考虑到温度T和供电电压UB的情况下调整保持阶段58中的占空比TV，并且而后将这个经过调整的占空比TV馈入到所述适应框72中，在该适应框72中对起动脉冲56的持续时间dtA进行适应处理。为此使所述起动脉冲56的持续时间dtA从起始值逐渐地也就是从一个工作循环到而后进行的工作循环变化到这样的终值，对于该终值来说通过在功能框66中对燃料轨中的压力Pr的监控不再探测到所述流量控制阀30的关闭。然后在这个终值的基础上比如从将该终值加上安全间距这种方式中确定所述起动脉冲56的持续时间dtA。利用在68中调整的占空比TV和所述起动脉冲56的在72中经过适应处理的持续时间dtA来如此定义所述电磁的操纵装置的触发信号U，从而在吸动所述衔铁46并且由此使所述操纵挺杆48碰撞到第二止挡52时实现最小的噪声。
图7示出了一种再次作为替代方案的实施方式。该实施方式与图5和6的实施方式的区别在于，多次交替地在迭代的方法的意义上实施步骤68和72。在具有i=1、2、3、…的方框68i中的调整因而总是与具有i=1、2、3、…的适应处理72i交替地得到实施。如果在68i中调整所述起动脉冲56的持续时间，那就在72i中进行占空比的适应处理。如果相反在68i中调整占空比，则在72i中进行所述起动脉冲56的持续时间的适应处理。在占空比或者说起动脉冲56的持续时间的变化低于特定的尺度时可以结束所述迭代。也可以考虑其它的收敛标准。这些收敛标准可以从前面的适应处理结果和/或已知的组合特性曲线数据中来计算。
上面结合图5到7所描述的方法步骤如此在所述控制及调节装置54中得到实现，从而不是在所述内燃机的曲轴或者高压泵16的驱动轴的特定的转速之上来实施所述方法步骤。有利的是，上述的方法步骤仅仅在所述内燃机的这样的运行状态中实施，在所述运行状态中所述转速比较低比如处于空转的范围内。
通过上面所提到的64和72中的适应处理，来实现所述保持阶段58中的较小的占空比。这可能在未采取应对措施的情况下导致这一点，即所述操纵挺杆48虽然抵靠在第二止挡52上，但是这以如此微小的速度来进行，使得所述操纵挺杆48由于非常小的磁力而再次跳回。在这样的情况下，所述流量控制阀30不会关闭，所述高压泵16因而不会输送燃料。为了避免这种故障情况，对于当前的方法来说在所述操纵挺杆48与第二止挡52相接触的事先经过计算的时刻（在图4中是时刻t2）提高所述保持阶段58中的占空比，由此放大作用于衔铁46的力并且防止所述操纵挺杆48从第二止挡52上再次提起。所述脉宽调制的电压信号U的占空比因而在保持阶段58中被转换。
Claims (7)
1.用于运行内燃机的燃料喷射系统（10）的方法，其中由高压泵（16）将燃料输送到燃料轨（18）中，并且其中所输送的燃料的量受到由电磁的操纵装置（34）操纵的流量控制阀（30）的影响，其中输送给所述电磁的操纵装置（34）的触发信号通过至少两个参数来定义，其特征在于，
a. 在适配方法中输送给所述电磁的操纵装置（34）的触发信号的至少一个第一参数在确定了第二参数的情况下从起始值逐渐地变化到这样的终值，对于所述终值来说至少间接地不再或者刚好才探测到所述流量控制阀（30）的关闭或者打开，
b. 而后在所述终值的基础上至少暂时地确定所述第一参数，并且
c. 在所述燃料喷射系统（10）的至少一个当前的运行参量的基础上调整所述暂时地确定的第一参数或者在所述燃料喷射系统（10）的至少一个当前的运行参量以及所述暂时地确定的第一参数的基础上调整所述第二参数，
其中在步骤c）之后在步骤d）中再次在适配方法中使这两个参数中的那个在步骤c）中未调整的参数从起始值逐渐地变化到这样的终值，对于该终值来说至少间接地不再或者刚好才探测到所述流量控制阀（30）的关闭或者打开，并且而后在所述终值的基础上确定这个参数。
2.按权利要求1所述的方法，其特征在于，这两个参数属于以下组别：在保持阶段中的占空比或者等效的参量；起动脉冲的持续时间或者等效的参量。
3.按权利要求1或2中任一项所述的方法，其特征在于，所述当前的运行参量（n）属于以下组别：燃料或者燃料喷射系统（10）的组件的温度或者等效的参量；电源的电压或者等效的参量，其中所述电磁的操纵装置（34）至少间接地连接到所述电源上。
4.按权利要求1所述的方法，其特征在于，在迭代的方法的意义上重复地实施所述步骤c）和d）。
5.按权利要求1所述的方法，其特征在于，只有在所述内燃机的转速处于极限转速之下时才实施所述步骤a）到c）或者说a）到d）。
6.按权利要求1所述的方法，其特征在于，至少大致在相应的时刻提高输送给所述电磁的操纵装置（34）的电能，在该时刻所述流量控制阀（30）的操纵元件（48）抵靠在止挡（52）上。
7.用于燃料喷射系统的控制和/或调节装置（54），其特征在于，对其进行了编程以用在按权利要求1到6中任一项所述的方法中。
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