CN102245881A - 用于运行内燃机的燃料喷射系统的方法 - Google Patents

Abstract

在内燃机的燃料系统（10）中，由高压泵（16）将燃料输送到燃料轨（18）中。所输送的燃料的量受到一个由电磁的操纵装置（34）操纵的流量控制阀（30）的影响。在此提出，所述电磁的操纵装置（34）的制动脉冲的至少一项参数依赖于所述电磁的操纵装置的效率并且/或者依赖于电源的供电电压并且/或者依赖于燃料喷射系统（10）或者内燃机的尤其一个组件的温度。

Description

用于运行内燃机的燃料喷射系统的方法

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关闭的流量控制阀。在后一种情况中。为打开流量控制阀，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关闭（对于无电流地关闭的阀来说）或者说打开（对于无电流地打开的阀来说）。

为了对于在DE 101 48 218 A1中所展示的无电流地关闭的阀来说防止衔铁在流量控制阀的打开运动过程中全速碰撞到止挡，这可能会导致明显的噪声产生，就在打开运动结束之前还再次以脉冲方式给电磁的操纵装置通电。通过这种电流脉冲还在衔铁接触到止挡之前将制动力施加到所述衔铁上。通过制动力来降低速度，由此减小碰撞噪声。

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。

按本发明已发现，所述磁性的操纵装置可能从一个样件到另一个样件而有区别。这方面的原因一方面是由加工引起的公差，但另一方面也是可能从一个燃料喷射系统到另一个燃料喷射系统并且首先从燃料喷射系统的一种运行状况到另一种运行状况而有区别的环境参数。尤其已经发现，可以在快速吸动的也就是有效力的电磁的操纵装置与缓慢吸动的也就是不太有效力的电磁的操纵装置之间进行区分。由于这种偏差，因而以往可能出现这样的情况，即制动脉冲并不理想。用本发明来杜绝或者至少显著降低这种风险。

此外已经发现，所述制动脉冲比如也可能依赖于电源的供电电压和/或燃料喷射系统或者内燃机的尤其一个组件的温度。这一点也通过本发明比如通过一种组合特性曲线得到考虑，该组合特性曲线可以作为常见的依赖于温度的电阻和电源比如机动车电池的电压的函数确定用于常见的流量控制阀。对温度加以考虑的原因是，用来将所述流量控制阀比如连接到控制仪的输出级上的电线的电阻依赖于这些电线的当前的温度。这一点可以通过按本发明的方法得到考虑。

因此，本发明允许降低阀门元件在止挡上的碰撞速度并且由此降低在流量控制阀运行时的噪声。通过适配方法的使用，在此对于独特的流量控制阀来说成功地做到这一点，由此可以降低对加工公差的要求。由此可以在制造燃料喷射系统时降低成本。在高压泵的使用寿命范围内重复使用按本发明的方法时，也可以对由于磨损和/或老化引起的效应进行补偿，由此在所述流量控制阀的整个使用寿命范围内获得耐用的运行状态。除了降低噪声发射之外，也在给定的抽查范围内测量的情况下将噪声的散射降低到最低限度。因此可以可靠地遵守所规定的噪声上极限。通过碰撞速度的降低来降低作用于止挡上的负荷。由此相应的总负荷下降，从而可以向所述流量控制阀提出较少的磨损及强度要求。这减少了成本。除此以外，降低了失灵的风险。在此不需要额外的用于实现按本发明的方法的硬件，就这一点而言未产生额外的单件费用。

作为制动脉冲的参数，特别适合的是：制动脉冲的开始、PWM阶段的持续时间（“PWM”=脉宽调制）或者制动脉冲的电流调节的阶段的持续时间、在第一PWM阶段之前进行的起动脉冲（Anzugsimpuls）的持续时间、在制动脉冲的保持阶段中的占空比或者电流强度、在制动脉冲的保持阶段结束时的占空比或者电流强度。

此外，在制动脉冲的保持阶段结束时提高占空比或者电流强度，这对制动脉冲有影响。这对于分立的输出级来说可以通过占空比的改变来实现，对于电流调节的输出级来说可以通过电流水平的控制来实现。同样可以设想一些输出级，对于这些输出级来说电流调节的阶段和PWM控制的阶段交替变化。这些用于输出所调整的制动脉冲的干预方案的利用在此可以分段地进行。

总之，为减少噪声而证实有利的是，对于具有较高效率的电磁的操纵装置来说，与具有较低的效率的电磁的操纵装置相比，制动脉冲处于较迟的时刻并且/或者持续较短的时间并且/或者表现得较弱。

为了探测磁阀刚好不再关闭还是刚好才打开，可以考虑使用燃料轨中的实际压力与额定压力之间的偏差。这比如对于无电流地打开的流量控制阀来说以这样的构思为基础，即对于所述适配方法来说在如此降低所述电磁的操纵装置的通电水平使得所述流量控制阀不再关闭时在燃料轨中出现压力降或者甚至出现压瘪，因为而后高压泵不再输送燃料。

制动脉冲的参数也可以是制动脉冲的形状，所述制动脉冲的形状以简单的方式通过多个PWM阶段的次序、多个无PWM的起动脉冲阶段、电流调节的阶段、所定义的多级消弧（Stufenl?schungen）和/齐纳消弧（Zenerl?schungen）来定义。

另一项用于降低噪声发射的措施在于，所述电磁的操纵装置的通电的保持阶段虽然在排流行程中开始，但是就在排流行程结束之后不久才结束。由此减小高压泵的活塞的运动的公差并且由此减小输送阶段与吸入阶段之间的上死点的位置的公差。

为了在使用分立的输出级时也就是在触发具有脉宽调制的电磁的操纵装置时避免通过随机效应引起的不均匀的噪声印象，在此提出，在所定义的比如下降的PWM沿上结束保持阶段。由此以所定义的电流水平开始线圈电流的消弧。所述阀门元件因而以能够再现的方式下降，由此避免制动脉冲的作用的变化。

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是在实施适配方法时的三张图表，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是一张图表，在该图表中关于时间绘出了在实现制动脉冲时图1的流量控制阀的通电水平的变化；

图6是在电流变化的变型方案中与图5相类似的图表；并且

图7是用于运行图1的燃料喷射系统的方法的流程图。

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的通电情况。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，由此将操纵挺杆48从所述阀门元件38上拉开。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打开并且使燃料输送到燃料轨18中。这一点在图3中在最右边示出。就在达到所述输送活塞24的上死点OT之后，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。

在结束所述电磁线圈44的通电状态时，又使所述操纵挺杆48朝所述第一止挡50运动。为了降低在所述第一止挡50上的碰撞速度，产生制动脉冲56，通过所述制动脉冲56就在碰撞到所述第一止挡50之前降低所述操纵挺杆48的运动速度。

对于在图1中示出的燃料喷射系统10来说，所述制动脉冲56的至少一项参数依赖于所述电磁的操纵装置34的效率。这种效率通过适配方法来确定，现在参照图4对所述适配方法进行解释。而后，在所述高压泵16的第一工作循环之后（一个工作循环包括一个吸程和一个排流行程）将脉宽调制的触发电压的占空比在所谓的第一“起动脉冲”58之后调节到第一数值，对于该第一数值为说保证将所述操纵挺杆48从所述阀门元件38上拉开。所述线圈电流的相应的变化在图4中用60a来表示。可以看出，由于所述操纵挺杆48以及所述电磁线圈44中的与该操纵挺杆48相耦合的衔铁46的运动而产生互感，所述互感导致有效的线圈电流的降低。所述操纵挺杆48及阀门元件38的运动也就是其升程H对于这种情况来说在图4中用62a来表示。

在接下来的工作循环中如此调节所述占空比，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。结果获得所述操纵挺杆48和阀门元件38的相应于曲线62b的减速的运动。所述占空比继续逐渐地变化，使得有效的线圈电流进一步下降。对于相应于“极限-占空比”的示范性地作为曲线60c示出的线圈电流来说，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（曲线62c）。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识别相应的占空比，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。现在将独特的电磁的操纵装置34的如此规定的效率用于使所述制动脉冲56参数化。此外，对于制动脉冲的参数化来说，还要使用比如安装有所述内燃机的机动车的电池的供电电压的水平和比如燃料的温度。制动脉冲的开始、脉宽调制的阶段的持续时间或者（对于电流调节的输出级来说）制动脉冲56的电流调节的阶段的持续时间可以用作所述制动脉冲56的参数。在所述脉宽调制的阶段之前进行的起动脉冲58的持续时间也可以是这样的参数，此外，在制动脉冲56之前的保持阶段中的占空比或者电流强度和/或在制动脉冲56之前的保持阶段结束时的占空比或者电流强度也可以是这样的参数。

现在参照图5：在该图5中关于时间绘出了线圈电流60，包括制动脉冲56。可以看出保持阶段64，该保持阶段64超过上死点一直延伸到吸入阶段里面。可以看出，所述保持阶段64在所述脉宽调制的电压信号的下降沿上结束。在此电流在通过反向电流的加载实施快速消弧之前首先自由地下降（“空程”）。空程和快速消弧处于从保持阶段的结束直到制动脉冲56开始所经过的时间间隔66之内。所述制动脉冲56本身又产生脉宽调制的信号，该信号的持续时间在图5中用68来表示。如可以从图6中看出的一样，在所述保持阶段64结束时如此改变所述占空比，从而获得有效的线圈电流60的上升。所述制动脉冲56的形状通过多个脉宽调制的阶段的次序、无脉宽的调制的起动脉冲阶段、电流调节的阶段、所定义的多级消弧（Stufenl?schung）和/或齐纳消弧来定义。总之，为了降低噪声，对于具有较高的效率的电磁的操纵装置34来说，与具有较低的效率的电磁的操纵装置34相比，使制动脉冲56处于较迟的时刻并且/或者持续较短的时间并且/或者表现得较弱。

在图7中示出了一种用于运行燃料喷射系统10的方法。在70中，在所述压力传感器22的信号的基础上将燃料轨18中的实际压力与额定压力进行比较。利用上面结合图4所解释的适配方法，在72中求得所述占空比的终值并且从中求得表征所述电磁的操纵装置34的效率的参量。通过这样的刚好还将所述流量控制阀30关闭的占空比的使用，已经在所述操纵挺杆48碰撞到第二止挡52时达到降低了的速度并且由此降低噪声（方框74）。在76中检测机动车电池的电压和燃料的温度。这些检测到的数值在78中与所述电磁的操纵装置34的从72的方法中求得的效率一起用于使所述制动脉冲56参数化。由此在80中在所述操纵挺杆48碰撞到第一止挡50时降低噪声。

在一种未示出的实施方式中，仅仅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下产生制动脉冲。在另一种未示出的实施方式中，也在这样的转速之上产生制动脉冲，但是在这种转速之上不再对制动脉冲进行调整。

Claims (11)

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）操纵的流量控制阀的影响，其特征在于，所述电磁的操纵装置（34）的制动脉冲（56）的至少一项参数依赖于所述电磁的操纵装置的效率并且/或者依赖于电源的电压并且/或者依赖于燃料喷射系统（10）或者内燃机的尤其一个组件的温度。

2.按权利要求1所述的方法，其特征在于，在适配方法中输送给所述电磁的操纵装置的能量从起始值逐渐变化到这样的终值，对于该终值来说至少间接地不再或者刚好才探测到所述磁控制阀（30）的关闭或者打开，并且所述终值或者基于该终值的参量用于表征所述电磁的操纵装置（34）的效率。

3.按前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述参数是制动脉冲的开始、PWM阶段的持续时间或者制动脉冲的电流调节的阶段的持续时间、在第一PWM阶段之前进行的起动脉冲的持续时间、在制动脉冲之前的保持阶段中的占空比或者电流强度、和/或在制动脉冲之前的保持阶段结束时的占空比或者电流强度。

4.按前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，对于具有较高效率的电磁的操纵装置（34）来说，与具有较低的效率的电磁的操纵装置（34）相比，制动脉冲（56）处于较迟的时刻并且/或者持续较短的时间并且/或者表现得较弱。

5.按前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，探测所述磁阀（30）的打开或者关闭，方法是对燃料轨（18）中的实际压力与额定压力之间的偏差进行监控。

6.按前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述制动脉冲（56）的形状通过多个PWM阶段的次序、无PWM的起动脉冲阶段、电流调节的阶段、所定义的多级消弧和/或齐纳消弧来定义。

7.按前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述电磁的操纵装置（34）的通电的保持阶段（64）在排流行程中开始并且在排流行程结束之后结束。

8.按前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在用PWM触发时在所定义的比如下降的PWM沿上结束保持阶段（64）。

9.计算机程序，其特征在于，对其进行了编程以用在按前述权利要求中任一项所述的方法中。

10.电气的存储介质，用于燃料喷射系统（10）的控制和/或调节装置（54），其特征在于，在其上面保存了用于用在权利要求1到9的方法中的计算机程序。

11.用于燃料喷射系统（10）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9中任一项所述的方法中。

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