CN103097712A - 用于运行喷射设备的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用来运行用于内燃机（101）的喷射设备（103）的方法，其中在没有由所述内燃机（101）要求燃料的运行情况中，在至少一个时间间隔中如此操纵一种阀（41、61、105），从而由此没有进行燃料的喷射，其中通过所述阀（41、61、105）的操纵来使阀元件相对于至少一个阀体（43）运动。

Description

用于运行喷射设备的方法

本发明涉及用于运行喷射设备的一种方法和一种装置。

背景技术

用于内燃机的喷射设备构造用于将燃料从燃料箱输送到内燃机的燃烧室中。喷射设备一般在燃料箱的附近包括一种具有低压泵、燃料滤清器和燃料管路的低压区域和一种具有高压泵、燃料管路、分配排（Verteilerleisten）和喷射器的高压区域，所述喷射器在时间和空间上按需求将燃料输送给所述内燃机的燃烧室。回流设备也属于所述低压区域，所述回流设备将所述喷射设备的不同的组件的泄漏和回流量又输送给燃料箱和/或预输送系统。

对于现代的时间控制的喷射设备来说，喷射功能的计算以及喷射器和其它用于对喷射设备及内燃机进行调整的调节器的操控由控制仪来承担。

通常，所述喷射设备的组件总是与有待输送的燃料相接触，并且在大多数情况中也通过所述燃料来润滑，由此来避免在活动的与不动的部件的接触面上的磨损。喷射设备的功能及其耐用度和使用寿命因此取决于燃料的性能及其组成部分。如果现在所述化学-物理的燃料性能比如通过对于所述喷射设备来说并非优化的燃料的供给或者通过燃料性能的在连续的运行中的变化而发生变化，那就会由此改变所述喷射设备的功能。

变化的燃料性能的对所述喷射设备的影响比如是沉淀物的形成，所述沉淀物会附着在所述喷射设备的组件或者单个部件的表面上。对于柴油燃料来说沉淀形成就目前所知可能通过金属砂积（Metallseifen）、通过由于燃料中的生物份额引起的老化聚合物组成部分或者通过特定的去垢剂的聚合物组成部分而产生。

导致沉淀形成的产物的反应取决于温度，其中较高的温度支持并且加速所述沉淀物形成。较热的燃料在此比较冷的燃料老化得快，其中较热的燃料会氧化并且形成酸，所述酸助长了用于形成沉淀物的化学反应。

而后在以能够运动的方式得到导引的组件—比如喷嘴针、分配阀、调节器、液压的耦合器等等之上会出现对于运动的不好的影响。这种对于运动的不好的影响可能引起对运动的较小的妨碍、有待运动的组件的沉重性，或者可能引起完全的闭锁，在出现完全的闭锁时，再也不能操纵活动的部件。沉淀物的摩擦力在这种情况下超过用于使所述组件运动的操纵力。这导致对功能的不好的影响，并且导致所述喷射设备的失灵，由此会引起喷射量的较小的变化，不过也会引起持续喷射或者喷射的完全停止。

为了识别出喷射设备中的沉淀形成现象、减小或者完全避免其影响，可以设想若干可行方案。对于喷射设备来说，尤其重要的是，从一开始就通过燃料的性能来避免沉淀形成产物。不过燃料总是会具有一些可能引起形成沉淀物的成分。

文献DE 199 17 711 C2说明了一种用于控制具有高压储存器-喷射设备的内燃机的方法，其中至少一个泵将燃料从低压区域输送到高压区域中，其中所述燃料通过喷射器到达所述内燃机的燃烧室中。在此，所述高压区域中的压力的实际值能够用压力传感器来检测，并且被调整到额定值。在此将所述喷射器用于控制压力，其中所述喷射器能够如此操控，使得燃料不会到达燃烧室中，但是会从所述高压区域到达所述低压区域中。

本发明的公开内容

在这种背景下，介绍具有独立权利要求所述特征的一种方法和一种装置。本发明的其它设计方案由从属权利要求和说明书中获得。

通过在本发明的范围内设置的措施，尤其可以在推进阶段中并且/或者在关掉（停下）马达之后，通过对于至少一个阀的操纵来引起对于所述至少一个阀的冲洗和/或冷却，其中用所述阀在比如构造为高压喷射设备的喷射设备中进行喷射。

在此，如此在所述推进阶段中或者说在推进运行中进行所述阀的操纵，从而不进行意料之外的喷射。这通过对于共轨喷射器的阀的短时操控来实现，所述短时操控如此之短，使得其不会导致所述阀的喷嘴的打开，并且由此不会导致将燃料喷射到内燃机的燃烧室中。

在所述推进阶段中通过所谓的无效出射或者说空白射出（Blank-shot）-激活所引起的短时操控典型地在燃料具有较低的大约300bar的压力时进行，在此将所述燃料输送给所述喷射设备，用于进行冷却和/或冲洗。如此短时间地被输送的燃料的温度水平由此较低，并且所述燃料被减压到在引导件中的以及在阀座上面的回流压力的这种情况仅仅引起所述燃料的较小的升温现象。用于通过对于柴油燃料经过节流点所进行的减压而引起的升温的粗略的估算值大约为每100bar 4.5K。也就是说，在从2000bar减压到环境压力时，燃料中的温度大约提高了90K。如果所述喷射设备的压力水平仅为300bar，那么所述升温就仅仅为14.5K。这意味着，在推进阶段中经过激活的阀流动的燃料凉了70K以上。

“无效出射-激活”在本发明的设计方案中是对于在所述喷射设备或者说燃料喷射系统中的分配阀所进行的操控或者说使其致动，其中所述激活如此短暂，从而由于弹簧和流体以及质量的惯性而没有将燃料喷射到所述燃烧室中。所述内燃机中的典型的喷射阀不是“直接控制的阀”，而是通过磁阀或者压电阀来接通。在此将所述分配阀和真正的喷射阀、喷嘴彼此区分开来。通过对于所述分配阀的操纵，来如此影响所述喷射阀上的力，并且由此影响所述喷嘴上的力，使得所述喷射阀打开，并且燃料可以到达燃烧室中，并且所述喷射阀再次关闭，由此中断所述燃料流。所述分配阀的激活典型地引起这样的结果：即以影响所述喷射阀上的压力为目的来控制或结束（absteuern）处于压力之下的燃料的一定的份额。这个控制量作为损失量典型地返回到燃料箱中。

在进行也可以称为“无影响的激活”的所述无效出射-激活时，操控所述分配阀，而所述喷射阀没有作出反应。这可以通过以下方式来引起，即在所述喷射阀在实际上接通之前，一室中的燃料压力必须下降到特定的数值之下，并且通过对于所述分配阀或者说伺服阀的短暂的操控使得所述压力没有下降到这个数值之下。作为替代方案或者补充方案，延迟时间由于在分配阀与喷射阀之间的活塞-弹簧-系统的机械的惯性所引起，使得所述分配阀的短暂的操控对于所述喷射阀没有影响。

除了冷却之外，对于所述阀的冲洗引起这样的结果，即较热的、容易老化的燃料被较凉的、稳定的燃料所取代。这两种效应都有助于防止或者减缓用于形成沉淀的化学反应。

在本发明的设计方案中引起的冷却和冲洗是所述喷射设备的功能，所述功能也可以通过控制仪的功能可逆地集成到既存的喷射设备中。在此不需要对所述喷射设备的组件进行额外的设计改动，并且也不需要将额外的组件集成到所述喷射设备中。如果存在着代表已被提高的形成沉淀的风险的运行条件，则可以在必要时主动地接通所述功能。

在本发明的另一种设计方案中，在关掉马达之后防止沉淀物在关键的位置上增加，并且由此保证所述马达的重新起动。为此，在关掉马达之后并且在完全消除压力、比如在一种储存喷射设备（共轨）中的轨压之后，通过通电来反复操纵所述阀。所述通电的持续时间在此不局限于短暂的操控间隔，因为由于缺少的轨压就不会进行喷射。同样，对于所述阀的操控也可以在关掉马达之后在停止状态中进行较长的时间。

通过比如由于通电而对于所述阀进行至少一次的和/或者反复的操纵，并且通过所述阀的至少一个阀元件或者组件的由此所引起的相对于所述阀的固定的阀体的运动所进行的操纵，比如通过作为阀元件的阀针或者衔铁相对于作为所述阀的至少一个固定的不能活动的阀体的基体的运动，可以在关掉马达之后干扰性地完全防止或者减弱沉淀物的增加。在此，所述阀的构造为阀针或者衔铁的阀元件以及必要时至少一个另外的组件在一种实施方式中相对于作为所述阀的至少一个阀体的壳体来运动。

通过这项措施，可以在所述内燃机的停止阶段中获得这样的效果，即不会形成沉淀物，所述沉淀物在接下来起动内燃机时会阻碍阀功能。这里也没有为了避免沉淀物而进行构件改动，因为这同样涉及喷射设备的功能。

利用本发明可以保证对于所述喷射设备的受到危害的表面所进行的冷却。这通常在推进阶段中并且在马达停止之后通过所述阀的操纵来进行。在推进阶段中，轨压与常见的喷射运行相比明显地降低。所输送的燃料相对于所述喷射设备的组件的材料是冷的。如果燃料通过所述阀或者沿着引导件来流动，那就将热量从关键的区域中导出，并且降低温度。由此所述阀可以通过这种激活来得到冲洗，并且较热的燃料可以被较凉的燃料所取代。

通过在本发明的范围内设置的措施，可以在总体上减缓或者防止导致形成沉淀的化学反应。

在关掉内燃机之后操纵所述阀，这能够实现这一点，即在喷射设备中存在剩余压力时，较热的、在接下来的静止阶段或者说停止阶段中可能老化的燃料被冲走，并且被已经经历更低的压力和温度水平的且由此不太容易老化的燃料所取代。因为由此在所述静止阶段中防止形成沉淀，所以在重新起动时可以保证所述阀的功能。

所述喷射设备的在本发明的一种实施方式中有待实现的功能可以通过软件功能而被集成在控制仪中，从而可以控制所述喷射设备的用于实现至少一种在所述方法的范围内设置的功能的组件，以便使得易受沉淀影响的组件进行相对运动。

所述至少一种所设置的功能根据工作参数—比如所述内燃机的运行状态、所述喷射设备和/或内燃机的压力以及温度等等来激活，并且触发所述阀的操纵。如此设计这种操纵，使得所述内燃机的运转特性不受干扰。对于所述阀来说这比如意味着，所述操控如此短暂，从而没有出现对于行驶性能和马达排放产生不利影响的喷射。一旦比如通过由驾驶员对加速踏板的操纵来对内燃机提出力矩要求，所描述的短时操控就立即停止，并且由此中断所述冷却及冲洗功能。

在一种实施方式中，所述用于短暂地操纵所述阀的短时操控也可以在切断内燃机之后进行。在这种情况下，所述喷射设备的既存的压力通过对于所述阀的操纵来消除。就像在推进运行中的操纵那样，对于所述阀进行冲洗和冷却。这种功能可以在关掉马达之后在消除轨压之后持久地起作用，或者在时间上有限地起作用。在关掉马达之后来操纵所述阀，这阻碍了沉淀物的增加，并且在马达的停止时间里消除刚刚形成的沉淀物。

所述沉淀物可能不仅在正常的运行中产生，而且也会在当比如关掉内燃发动机或者说内燃机从而不再操纵所述喷射设备的阀和调节器等等时形成。沉淀物的形成可以通过本发明的实施方式来得到防止或者至少得到降低。

所述按本发明的装置构造用于实施所介绍的方法的所有步骤。在此，这种方法的各个步骤也可以由所述装置的各个组件来实施。此外，所述装置的功能或者所述装置的各个组件的功能可以作为所述方法的步骤来实现。此外可以这样安排，即所述方法的步骤作为所述装置的至少一个组件的或者整个装置的功能来实现。

本发明的其它优点和设计方案从说明书和附图中获得。

不言而喻，前面提到的和下面还要解释的特征不仅能够在相应所说明的组合中而且能够在其它的组合中或者单独地使用，而不离开本发明的范围。

附图示出如下：

图1是用于一种用于在所述按本发明的方法的第一种实施方式的范围内在推进阶段中来实施冷却和冲洗的功能的流程图；

图2是在所述按本发明的方法的第二种实施方式的范围内在冷却及冲洗功能的激活之前及过程中工作参数的时间上的特性曲线的图表；

图3是喷射设备的阀的第一种实施例的示意性的结构，对于该喷射设备来说形成较厚的、对阀功能产生不好的影响的沉淀层；

图4是图3的阀的示意图，在该示意图中在实施所述按本发明的方法的第三种实施方式时没有形成沉淀物；

图5是喷射设备的阀的第二种实施例的示意性的结构，对于该喷射设备来说已经形成沉淀层，所述沉淀层通过所述按本发明的方法的第四种实施方式的实施而得以除去；

图6是喷射设备的阀的第三种实施例的示意性的结构，对于该喷射设备来说形成了较厚的、对阀功能产生不好的影响的沉淀层；

图7是按本发明的装置的一种实施方式的示意图。

本发明的实施方式

本发明借助于实施方式在附图中示意性地示出，并且下面参照附图进行详细描述。

连续地并且全面地对附图进行说明，相同的附图标记表示相同的组件。

在图1的用于示出一种在实施所述按本发明的方法的第一种实施方式时执行的功能的流程图中，作为工作参数将内燃机的温度1、有待喷射的燃料的温度3以及停留时间5输送给计算单元7，利用该计算单元来计算朝所述内燃机的燃烧室中喷射的喷射设备的阀的温度9，其中在所述停留时间里进行所述内燃机的负载运行，并且由此进行一种喷射阶段。不过也可以测量所述阀的温度9。

将所述阀的所检测到的温度9以及所述喷射设备内部的燃料的压力11的数值输送给功能控制器13。此外，根据所述内燃机的运行状态来提供关于对于所述内燃机来说是否要求燃料并且由此是否存在推进阶段15的信息。在存在推进阶段15时，在内燃机与机动车的驱动机组之间的动力啮合没有分开时，所述内燃机通过所述机动车来牵引，并且由此保持在旋转运动中。

在所描述的实施方式中，如果所述阀的温度9如此之高，从而由此引起化学反应—由于所述化学反应通过所述燃料会在所述阀中形成沉淀，那就实施所述方法。如果所述燃料的所期望的喷射量是零，尤其在存在推进阶段15时不过也在所述内燃机的停止阶段中就是这种情况，那就满足了另一个用于实施所述方法的条件。此外，所述方法的实施取决于第三个条件，如果所述燃料的压力11低于极限值，那就满足了所述第三个条件。在这种情况下，通过所述功能控制器13来产生用于对所述阀进行操纵的短时操控（Kurzanstreuerung）17。利用这样的这里通过无效出射-激活（Blank-shotAktivierungen）来提供的短时操控17来用一种电流向所述阀通电，并且由此短时间地对其进行操纵，并且相应地短暂地将其打开，其中所述电流的电流分布包括短时间的矩形的脉冲（无效出射）。不过，由此还没有升起所述阀的喷嘴针，因而在使用短时操控17时避免喷射。

在图2的关于所述按本发明的方法的第二种实施方式中的工作参数的特性曲线的图表中，沿着横坐标21绘出了时间。在纵坐标23上绘出了三条用于工作参数、也就是用于燃料的压力25和用于阀的温度27的曲线。第三条曲线代表着用于为进行喷射所要求的燃料量的信号29的曲线。在此直至用于运行内燃机的第一时刻31 t₁要求特定量的燃料。在此根据机动车的加速踏板的操纵来提供所述信号29。在所述方法的所描述的实施方式中规定，所要求的燃料的量自所述第一时刻31 t₁起为零。这通常可以意味着，所述内燃机自所述第一时刻31 t₁起处于推进阶段中。在所述第一时刻31 t₁之后，首先出现这样的情况，即所述阀的温度27增加。不过所述燃料的压力25下降。一旦所述压力25已经低于一种阈值，那就在第二时刻33 t₂提供多次短时操控35，由此短时间地操纵所述阀。在第一次短时操控35之后，所述压力25已经达到了最小值。同时所述阀的温度27也下降。

图3和4分别以示意图示出了喷射设备的构造为针阀的阀41的组件，其中作为组件在此示出了通常固定的阀体43以及能够相对于所述阀体43运动的阀针45。

在图3a中的示意图中，所述阀41处于称为喷射阶段的运行情况中，在该运行情况中，所述作为阀元件的阀针45相对于所述阀体43进行运动47。由于这种通过箭头来表示的运动，防止通过燃料在所述阀针45上形成沉淀。

图3b的示意图示出了所述阀体43及阀针45的在关掉内燃机之后在时刻Δt的情况。在关掉所述内燃机之后在静止阶段中，没有相对于所述阀体43进行运动47（实线的箭头）。在所提到的时间间隔Δt之后，由于在所述阀针45及阀体43上还存在燃料而形成沉淀物49，所述沉淀物49在重新起动内燃机时会妨碍或者至少限制所述阀针45的运动47。

图3由此也示出了沉淀物在阀41（该阀这里被构造为针阀并且没有所述在本发明的范围内所建议的功能）上增加的问题。在这里示意性地示出了所述阀41的在关闭的状态中处于所述阀针41的下面的最终位置中的情况，并且该阀41构造为共轨喷射设备的伺服控制阀。

借助于图4对于所述按本发明的方法的第三种实施方式进行描述。在此，图4a示出了和图3a相同的情况，在图3a中在所述内燃机的喷射阶段中进行所述阀针45的相对于所述阀体43的相对的运动，由此防止沉淀形成。图4b示出了所述阀41的在关掉内燃机之后在所谓的静止阶段中在实施所述按本发明的方法的第三种实施方式时的情况。在此，通过短时间的或者必要时长时间的操控来对于所述阀41操控并且操纵至少一次。通过该措施来干扰形成沉淀，从而在所述阀针45上不会形成较厚的而是仅仅较薄的由沉积的燃料所构成的沉淀层49，但是不会通过所述较薄的沉淀层49妨碍所述阀41的运动47。

图4c示出了所述阀41的在关掉内燃机之后在时间间隔Δt之后的情况。由于所述仅仅较薄的沉淀层49，在重新起动内燃机时所述阀41可以在无阻碍的情况下进行运动。

如果作为替代方案在喷射阶段之后对于所述内燃机来说取代静止阶段而设置一种推进阶段，那就产生一种与借助于图4b示出的情况相类似的情况。在该推进阶段中，不是如在静止阶段的情况中所设置的那样通过长时间的操控而是仅仅通过短时间的操控来操纵所述阀41。当然，由此也引起所述阀针45的运动47，由此至少使得沉淀形成得以减少。

利用在本发明的范围内所建议的功能，在关掉内燃机之后，在沉淀形成阶段中通过反复的操控而不会形成对功能有不好的影响的沉淀物。

在沉淀形成和/或燃料的冷凝的过程中，通过所述阀针45的反复的运动来干扰所述沉淀形成，并且将其限制到对于所述阀的正常工作来说不危险的尺度。

图5以示意图示出了另一种压力平衡的、构造为筒式阀的阀61的实施例，该阀61具有衔铁螺栓63、衔铁65以及阀弹簧调节垫片67。此外在图5中勾画出沉淀物71，所述沉淀物在所述阀61的关闭的状态中沉积在衔铁螺栓63上，并且可能妨碍所述阀61的打开。

在所述按本发明的方法的第四种实施方式中，在所述内燃机的一种运行情况里在至少一个时间间隔里如此操纵所述构造为筒式阀的阀61，从而由此不进行燃料的喷射。通过对于这个筒式阀的操纵，一种阀元件、在这里是所述衔铁65，通过电磁体相对于一种阀体、在这里是不主动运动的衔铁63和/或阀弹簧调节垫片67进行运动。由此除去沉淀物71，并且/或者防止沉淀物71的进一步形成。

图6以示意图示出了用于阀81的第三种实施例，该阀81具有阀针83、阀体85、阀座87、通道89以及线圈芯91。在阀81的这种第三实施例中，在静止阶段中同样会产生沉淀形成物93，但是所述沉淀形成物可以通过所述阀针83的在所述按本发明的方法的范围内设置的运动来消除。

所述按本发明的方法可以对于喷射设备的所有的阀61、81来实施，所述阀61、81的功能可以通过控制指令来受到影响。

图7以示意图示出了内燃机101以及具有多个阀的喷射设备103。此外，图7以示意图示出了用于运行所述喷射设备103的具有控制模块109的装置107，所述控制模块109布置在控制仪111中。所述控制模块109通过馈电线与所述喷射设备103及内燃机101相连接，用于交换所述喷射设备103及内燃机101的工作参数。通过其它的馈电线，所述控制模块109可以操控所述阀105并且由此对其进行操纵。

所述控制模块109在没有由所述内燃机101要求燃料、从而不存在力矩要求并且未设置喷射的运行情况中，在至少一个时间间隔中如此操控至少一个阀105，从而由此不进行燃料的喷射。用于实施所述方法的功能可以作为软件在所述控制模块109中来实现。

所述方法可以在所述内燃机101的推进阶段中来实施，其中所述阀105在至少一个较短的时间间隔中通过短时操控来操纵。作为替代方案或者补充方案，所述方法可以在关掉内燃机101之后实施，其中所述阀105也可以在较长的时间间隔里进行操控。

作为另一个用于实施所述方法的条件，检查在所述喷射设备103中的燃料的压力是否超过阈值，其中所输送的燃料具有比处于所述喷射设备中的燃料小的压力。也可以检查，所述喷射设备中的燃料的温度是否超过一种阈值，其中所输送的燃料具有比处于所述喷射设备中的燃料低的温度。

通过对于所述阀105的操纵，使阀元件相对于所述阀105的至少一个不动的阀体、比如基体和/或壳体运动。此外，通过所输送的、具有比已经存在的燃料小的压力及低的温度的燃料来对所述阀105进行冷却和/或冲洗。

在此，通过对于所述阀105的操纵，使阀元件、比如针阀上的阀针或者筒式阀上的衔铁相对于所述阀105的至少一个阀体、比如通常不能运动的基体和/或壳体实现运动。所述方法可以通过以下方式来结束，即向所述内燃机101提出力矩要求。

Claims (10)

1. 用来运行用于内燃机（101）的喷射设备（103）的方法，其中在没有由所述内燃机（101）要求燃料的运行情况中在至少一个时间间隔中如此地对于阀（41、61、105）进行操纵，从而由此没有进行燃料的喷射，其中通过所述阀（41、61、105）的操纵来使阀元件相对于至少一个阀体（43）运动。

2. 按权利要求1所述的方法，在所述内燃机（101）的推进阶段中实施该方法，其中通过至少一次短时操控（17、15）来激活并且操纵所述阀（41、105）。

3. 按权利要求1或2所述的方法，在关掉所述内燃机（101）之后实施该方法。

4. 按前述权利要求中任一项所述的方法，为构造为针阀的阀（41、61、105）实施所述方法，其中作为所述阀（41、61、105）的阀元件使阀针（45）相对于所述阀体（43）运动，或者为构造为筒式阀的阀（41、61、105）实施所述方法，其中作为所述阀（41、61、105）的阀元件使衔铁（65）相对于所述阀体（43）运动。

5. 按前述权利要求中任一项所述的方法，在向所述内燃机（101）提出力矩要求时结束该方法。

6. 按前述权利要求中任一项所述的方法，在所述喷射设备（103）中的燃料的压力超过一种阈值时实施该方法，其中有待输送的燃料具有比处于所述喷射设备（103）中的燃料小的压力。

7. 按前述权利要求中任一项所述的方法，在所述喷射设备（103）中的燃料的温度超过一种阈值时实施该方法，其中有待输送的燃料具有比处于所述喷射设备（103）中的燃料低的温度。

8. 按前述权利要求中任一项所述的方法，其中通过所输送的燃料对于所述阀（41、61、105）进行冷却和/或冲洗。

9. 用来运行用于内燃机（101）的喷射设备（103）的装置，该装置具有控制模块（109），其中所述控制模块（109）在没有由所述内燃机（101）要求燃料的运行情况中对于阀（41、61、105）进行操控，并且在至少一个时间间隔中如此地操纵所述阀（41、61、105），从而由此不进行燃料的喷射，并且通过对于所述阀（41、61、105）的操纵来使阀元件相对于至少一个阀体（43）运动。

10. 按权利要求9所述的装置，其中所述控制模块（109）构造为控制仪（111）的组件，其中在所述控制模块（109）中实现了一种软件，利用该软件能够实施按权利要求1到8中任一项所述的方法的至少一个步骤。

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