CN105102795B - 用于操控量控阀的方法和设备 - Google Patents

Abstract

在内燃机的燃料系统（10）中，燃料被高压泵（16）输送到燃料轨（18）中。所输送的燃料的量受到一种由电磁的操纵装置（34）操纵的量控阀（30）的影响。求出一个极值的保持电流，在该保持电流下，量控阀仍被保持在其关闭的状态中或正好被打开。

Description

用于操控量控阀的方法和设备

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操控高压泵的量控阀的方法。本发明的主题还在于一种计算机程序、一种电的存储介质以及一种控制和调节装置。

背景技术

DE 101 48 218 A1说明了一种使用量控阀来运行燃料喷射系统的方法。公知的量控阀被实现为一种被磁线圈电磁地操纵的磁阀，带有电枢和所配属的行程限制止挡。这种在磁线圈无电流的状态下被关闭的量控阀在市面上是公知的。在这种情况下，为了打开量控阀，磁线圈被用恒定不变的电压或脉冲的电压（脉宽调制 -“PWM”）触发，因此在磁线圈中的电流以独特的方式上升。在切断电压后，电流又以独特的方式下降，量控阀因此关闭。同样公知若干磁阀，它们在线圈的通电的状态下是打开的。在这种磁阀中作相应地处理，其中，在切断电压且电流独特地下降时，磁阀打开。

为了在DE 101 48 218 A1所示的不通电关闭的阀中防止电枢在量控阀的打开运动期间以完全的速度撞到止挡上而可能引起明显的噪音，电磁的操纵装置在打开运动结束前不久被再一次脉冲地通电。通过这种电流脉冲在电枢接触止挡之前就向电枢施加一个制动力。通过制动力减小了速度，由此减少了撞击噪音。

在有按需调节的燃料输送的现代的直喷式发动机系统中，高压泵被用来产生所需的燃料压力。高压泵在此经流量调节地被运行，为此，泵的输送量通过量控阀可以从0调整至100%。这种量控阀的操控特别重要，因为量控阀（MSV）的开关过程基于高转速和与之相关的高操控频率必须在很短的时间内发生，尽管磁力很大，而不会使冲程到冲程的波动以及因此输送量波动变得过大。这会导致缺乏共轨压力质量。另一方面，在很小的发动机转速下对高压泵产生的噪音提出了很高的要求。出于这个原因，已经发展出了大量用于减小撞击动力以及因此减小声学的水平的操控方案。在此，无论是牵引运动还是开关磁铁的下降的运动都变慢。

由DE 10 2009 046 825 A1说明了一种针对量控阀的操控方案，其也被称为“电流软停止”（Current Soft Stop，CSS）。

通常量控阀越过上止点通过在高压泵的输送室内的压力被保持关闭。当输送室压力下降时，量控阀经弹簧力驱动且未加制动地重新倒退回到最初的无电流地打开的位置中。在CSS方法中，量控阀越过上止点被供以保持电流，因而量控阀还没直接下降。在输送室内压力下降之后，电流才以独特的方式下降，因而量控阀在这种微弱的通电期间下降以及倒退回到不通电的打开的位置中。通过互感和流过量控阀的电流，运动在此被制动以及到止挡的碰撞发生得要更慢以及因此更轻。保持电流应当尽可能准确地公知，因此用于保持和用于开始运动的电流能被尽可能精确地调整。通电必须在接下来的下止点之前再次结束，因此不会干扰下一个输送过程。

问题在于，在过小的电流下，CSS方法仅带来很小的声学方面的改进，而过高的电流则无法促成改进或甚至在声学上变得更糟糕以及造成轨道压力上升。这基于此，即，过高的电流下，量控阀保持被关闭以及不打开。

因为必须考虑到了电流的数据输入中的样本偏差，所以在这些前提条件下限制了效果，因为通常这样输入数据，使量控阀安全地打开。这就是说，选择一个更低的电流。在这种更低的电流下，可能仅取得了很小的声学上的改进。

发明内容

本发明涉及一种量控阀，其在用第一操控值操控时占据关闭的状态，以及用第二操控值的操控使量控阀能占据一个被打开的状态。

通过求出一个量控阀在该保持电流下仍被保持在其关闭的状态中或正好被打开的极值的保持电流，实现了一种有重大改进的操控，此时明显改善了声学特性。

因为量控阀的特性每一个样本都不一样，所以当通电时考虑到了样本特性，如极值的保持电流时，就有效减少了撞击噪音。

通过按本发明的操控和适应，电流水平或量控阀的通过PWM信号预控的通电被这样与样本公差相适应，使得方法CSS为了声学上的改进而最佳地运行。

特别有利的是，极值的保持电流从燃料压力信号出发来求出。因为对燃料压力信号作了估计，所以不需要另外的传感器。此外还提供了这个有足够的精确度的信号。

因此当延长对量控阀的通电超过下止点时，可以简单地识别到压力上升。

特别有利的是，将操控值从一启动值出发提高至实现了燃料压力信号的上升，量控阀在该启动值下保持打开，从操控信号出发确定极值的保持电流，在该操控信号下实现压力上升。在这种情况下，对运行的干扰无关紧要且行驶行为未受到妨碍。

在一种备选的设计方案中，将操控值从一启动值出发减小至燃料压力信号下降，量控阀在该启动值下保持关闭，从操控信号确定极值的保持电流，在该操控信号下实现压力下降。

附图说明

接下来参考附图详细阐释本发明的实施形式。附图中：

图1是内燃机的燃料喷射系统的示意图，带有高压泵和量控阀；

图2是在操控信号和量控阀的状态之间的相互关系的示意图；

图3是操控信号的时间变化曲线和量控阀的状态的时间变化曲线的第二示意图；

图4是说明按本发明的做法的流程图。

具体实施方式

燃料喷射系统在图1中总体用附图标记10标注。它包括一个电的燃料泵12，用该燃料泵将燃料从燃料箱14输送到高压泵16。高压泵16将燃料压缩到极高的压力且将其输送到燃料轨18中。多个喷射器20连接在这个燃料轨上，这些喷射器将燃料喷入分配给它们的燃烧室。在燃料轨18中的压力由压力传感器22检测。

高压泵16是一种带有输送活塞24的活塞泵，输送活塞可以被一个未示出的凸轮轴置于往复运动中（双箭头26）。输送活塞24限定了输送室28的边界，输送室可以通过量控阀30与电的燃料泵12的出口连接。输送室28此外还可以通过出口阀32与燃料轨18连接。

量控阀30包括例如一个电磁的操纵装置34，其在被通电的状态下克服弹簧36的力工作。在一种实施例的形式中，量控阀30在无电流的状态下是打开的，在被通电的状态下则具有通常的入口止回阀的功能。

高压泵16和量控阀30如下那样工作（参看图2）：

在图2中上方示出了活塞34的冲程，其下则示出了操控信号和时间的关系。操控信号用附图标记“A”标注。操控信号的值处在图2中用“0”标注的第一操控值和图2中用“1”标注的第二操控值之间。第一操控值例如对应电磁的操纵装置34的未被通电的状态，以及第二值对应被通电的状态。下文中以这个实施例为出发点。

此外，示意性地示出了在不同的运行工况中的高压泵16。在吸油冲程期间（图2左图），磁线圈44是无电流的，因此操纵杆48被弹簧36压向阀元件38以及这个阀元件运动进入其被打开的位置。以这种方式可以使燃料从电的燃料泵12流入输送室28。在到达下止点UT后，开始了输送活塞24的输送冲程。这在图2中被居中示出。磁线圈44继续是无电流的，因此量控阀30被进一步强制性地打开。燃料被输送活塞24通过已打开的量控阀30射出到电的燃料泵12中。出口阀32保持关闭。到燃料轨18内的输送没有发生。在时间点t1上，磁线圈44被通电，因此操纵杆48被拉离阀元件38。在此处要指出的是，在图2中仅示意性示出了磁线圈44的通电的变化过程。要注意的是，真实的线圈电流并不是恒定不变的，而是基于互感效应而可能模仿典型的起振过程的变化过程。此外，在脉宽调制的操控电压中，线圈电流是波形或锯齿形的。

由高压泵16输送到燃料轨18的燃料量由于时间点t1的变动而受到影响。时间点t1由控制和调节装置54（图1）这样确定，使得在燃料轨18中的实际压力尽可能精确地对应额定压力。为此，在控制和调节装置54中处理由压力传感器22提供的信号。

基于在输送室28中的压力，阀元件38贴靠在阀座42上，量控阀30因此被关闭。现在可以在输送室28内建立起一个压力，该压力会导致出口阀32打开以及造成到燃料轨18内的输送。这在图2中完全在右边被示出。在达到输送活塞24的上止点OT前不久，就结束对磁线圈44的通电，由此使量控阀30再次到达其强制性被打开的位置。

在结束磁线圈44的通电之后，操纵杆48朝着第一止挡50运动。为了减小在第一止挡50上的碰撞速度，产生了一条暂时下降的信号变化曲线56，通过其减小了操纵杆48在撞击到第一止挡50前的运动速度。在第二条下降信号变化曲线58中，操控信号被设到第一操控值。这条下降的第二信号变化曲线58可以例如通过电磁的操纵装置34的线圈电流的快速灭弧得出。

图3示出了用“A”标注的操控信号的示例性选择的时间变化曲线100和用“Z”标注的量控阀30的状态的时间变化曲线102。在时间点t1上，操控信号的值从第二操控值64被提高到第一操控值66。由此量控阀30从打开的状态60转化到关闭的状态62以及在时间点104上关闭。在保持阶段106期间，量控阀30保持关闭。受输送室28内使量控阀30保持关闭的压力的制约，操控信号可以在时间段108期间采纳第二操控值64，亦即例如未被通电。在所述方法的另一种变型中，保持电流也可以在时间段108期间进一步被第一操控值的设备保持。在到达120输送活塞24的上止点之前或在打开122出口阀32之前，操控信号的值再次被提高到第一操控值66。从时间点82起进行重新的操控。为了明显减少噪音排放，按照本发明，操控信号的值在输送室28内的压力下降使得它不再能将量控阀30保持在关闭状态62下的时间点上从极值的保持电流出发来预定。

极值的保持电流是这样一种保持电流，在该保持电流下，量控阀在先前通电时被保持在其关闭的状态中。若选择更大的电流作为极值的保持电流，那么量控阀保持关闭。若选择更小的电流，那么量控阀打开。

为了探测是否正好给出的电流处在极值的保持电流之上或之下，电流被延长直至超过高压泵的下止点。倘若量控阀因为电流处在极值的保持电流之上还被拉紧，那么进行高压泵的全输送。这种全输送可以通过在轨道内的压力上升用轨道压力传感器轻易地探测到。若低于极值的保持电流，那么就不会出现输送和压力上升。

在按本发明的方法中，从量控阀安全地打开的电流水平起，经延长的电流连续地在一次次输送中始终被继续提高直至探测到了压力上升。由此在各边缘条件下检测属于当前存在的量控阀样本的极值的保持电流。

作为备选，也可以规定，延长的电流从量控阀保持关闭的一个电流水平起连续地在一次次输送中始终继续下降，直至识别到压力下降。

按本发明的做法的一种实施形式例如借助图4说明。

在第一步骤300中开始启动适应方法。接下来的询问305检验，是否满足针对适应的接通条件。

接通条件应当确保针对适应过程的尽可能相同的边缘条件。因此适应仅在特定的转速范围、车速范围、电池电压范围、轨道压力范围、负荷范围、温度范围内被执行，优选在发动机空转时但也在均匀的慢速行驶下被执行。轨道压力的额定压力预定值也不应当改变。

在紧接着的步骤310中，为保持电流设置一个启动值。此外，通电超过高压泵的下止点被延长。由此达到了将量控阀在相应被通电直至下一个在下止点之后开始的输送冲程时都保持关闭。若量控阀被用一个在极值的保持电流之上的电流值通电，那么它在这种情况下都被关闭且完成了压力建立。若量控阀被用一个在极值的保持电流之下的电流值通电，那么量控阀可以在压力下降时打开。优选这样来预定启动值，使量控阀在压力下降时打开。

在步骤315中，电流值被增加了一个特定的值。在紧接着的步骤320中，检测在高压泵之后的高压区域内的轨道压力。

紧接着的询问325检验，轨道压力是否上升。为此例如检验，轨道压力的梯度是否大于一个阈值。或检验，从最后一次检测起，轨道压力是否已上升了大于一个的阈值。

若不是，也就是说，没有完成压力上升，那么在步骤315中电流值被增加了一个特定的值。若在步骤325中识别到了轨道压力上升，那么接着进行步骤330。

在步骤330中结束了适应。当前的电流值，或在最后一次增值前的电流值，被用作极值的保持电流。作为备选，一个从这两个值中计算得出的值，特别是这两个值的平均值，也可以被用作极值的保持电流。

在步骤335中，从极值的保持电流出发求出用于CSS的通电的参数。此外，通电的持续时间被设回到正常的值。

在紧接着的步骤340中结束所述方法。

这个极值的保持电流然后由此被用于正确的CSS操控，即，根据这个识别到的极值的保持电流来计算或修正CSS方法的通电。

在对应输送室压力下降之前的时间段的CSS阶段之前的保持电流，伴随着相对所求出的极值的保持电流的恰当地提高而被选择，因此量控阀被可靠地保持关闭。用于期望地下降到量控阀的打开的位置的电流值例如伴随一个相对所求出的极值的保持电流减小了恰当的量的电流而被选择。因此一方面应当达到的是，可靠地保持量控阀直至应当导入运动开始，以及另一方面在量控阀运动期间达到电流的最大的制动作用。在这个阶段中，电流选择成将近低于样本所需的保持电流。

用使用方法达到的各量控阀样本的特征化可以不仅仅被用于改进CSS方法。一个附加的应用在正常操控的框架内是确定极值的保持电流以减小有效的电流水平以及损失功率。

Claims (6)

1.用于操控高压泵的量控阀（30）的方法，其中所述量控阀（30）在用第一操控值（66）操控时占据关闭的状态（62）并且用第二操控值（64）的操控能使所述量控阀（30）占据打开的状态（60），其特征在于，求出极值的保持电流，在该极值的保持电流下所述量控阀仍保持在其关闭的状态中或正好打开，其中，延长对所述量控阀的通电超过所述高压泵的下止点并且从燃料压力信号出发求出所述极值的保持电流。

2.按权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述操控值从一启动值出发提高至实现燃料压力信号的上升，其中所述量控阀在该启动值下保持打开，从操控信号出发确定所述极值的保持电流，在这个操控信号下实现压力上升。

3.按权利要求1或2所述的方法，其特征在于，将所述操控值从一启动值出发减小至实现燃料压力信号的下降，所述量控阀在该启动值下保持关闭，从操控信号出发确定所述极值的保持电流，在该操控信号下实现压力下降。

4.按权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在下止点之后用来加载所述量控阀（30）的操控值从所述极值的保持电流出发来预定。

5.用于燃料喷射系统（10）的控制和/或调节装置（54）的电的存储介质，其特征在于，在其上储存有用于使用在按权利要求1至4中任一项所述的方法中的计算机程序。

6.用于燃料喷射系统（10）的控制和/或调节装置（54），其特征在于，它为了使用在按权利要求1至4中任一项所述的方法中而被编程。