CN105378254B - 用于在喷射系统的高压区域中调节压力的方法 - Google Patents

用于在喷射系统的高压区域中调节压力的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于在内燃机中在喷射系统的高压区域中调节压力的方法和组件。比较理论高压(70)与实际高压(72)以测定调节偏差(74)，其中，调节偏差(74)是调节器(76)的输入参数，其中，高压泵(96)经由电磁阀来控制并且应通过该至少一个高压泵(96)开始输送燃料的角度(92)被用作高压调节回路的调整参数。

Description

用于在喷射系统的高压区域中调节压力的方法
技术领域
本发明涉及一种用于在内燃机中在喷射系统的高压区域中调节压力的方法和一种用于执行所介绍的方法的组件。
背景技术
在内燃机中使用喷射系统以将燃料引入燃烧室中。以术语共轨喷射部已知一种喷射系统，其也被称为存储器喷射部(Speichereinspritzung)。
在共轨喷射部中，高压泵将燃料从低压区域输送到蓄压器(Druckspeicher)、所谓的轨中。在此，进入横截面(Zulaufquerschnitt)典型地经由抽吸节流部(Saugdrossel)来确定。喷射器(利用其将燃料喷入燃烧室、气缸中)联接到轨处。
需要将轨中的压力保持在一定的水平上，以确保燃烧的足够品质。对此设置有压力调节部。其例如包括压力调节器、带有高压泵的抽吸节流部以及轨。轨中的压力因此是调节参数。测得的压力值典型地经由过滤器被转化成实际-轨压力且与理论-轨压力比较。由此产生的偏差经由压力调节器被转化成用于抽吸节流部的调整信号。压力调节器、带有抽吸节流部的高压泵以及轨形成高压调节回路。
已知一种高压调节回路，在其中借助于抽吸节流部来调节燃料高压。在此借助于唯一的高压泵来输送燃料。
此外已知一种燃料高压的调节部，又借助于抽吸节流部(当存在带有分开的轨的共轨系统时)。
文件DE 103 42 130 A1说明了一种用于运行带有直接燃料喷射的内燃机的方法。在此检测在燃料存储器中或在轨中的燃料压力且基于所检测的值来计算喷射持续时间。
此外已知在其中燃烧多于一种燃料的喷射系统。在其中使用两个不同的燃料种类或类型的喷射系统被称作双燃料喷射系统。在双燃料喷射系统中可将不仅柴油燃料而且汽油喷射到发动机的燃烧室中。
发明内容
在该背景下介绍一种根据权利要求1所述的方法和一种带有权利要求11的特征的组件。实施方案由从属权利要求和说明书得出。
所介绍的方法用于在内燃机(其包括至少一个高压泵)中调节在喷射系统的高压区域中的压力，在该方法中比较理论高压与实际高压以测定调节偏差(Regelabweichung)，其中，调节偏差是调节器的输入参数，其中，该至少一个高压泵经由电磁阀来控制并且应通过该至少一个高压泵开始输送燃料的角度被用作高压调节回路的调整参数。
在设计方案中从理论体积流量(Sollvolumenstrom)来测定该角度。此外，该角度可利用特性场(Kennfeld)来测定，特性场的输入参数是发动机转速和理论体积流量。
可使用PI(DT1)-高压调节器作为调节器。
在另一设计方案中设置一定数量的高压泵，其中，在计算理论体积流量时考虑该数量。
此外可在多种燃料在其中燃烧的喷射系统的高压区域中来执行该方法。
此外介绍一种用于在内燃机(其包括至少一个高压泵)中在喷射系统的高压区域中调节压力的组件，其尤其构造用于实施前述方法。在此比较理论高压与实际高压以测定调节偏差，其中，调节偏差是调节器的输入参数，其中，该至少一个高压泵经由电磁阀来控制并且应通过该至少一个高压泵开始输送燃料的角度被用作高压调节回路的调整参数。
PI(DT1)-高压调节器可用作调节器。
此外可设置用于多种燃料在其中燃烧的喷射系统的组件。
在所介绍的方法中在设计方案中一个或多个高压泵因此将燃料、例如柴油燃料输送到燃料轨中。在此通常借助于抽吸节流部将柴油高压调节到柴油理论高压上。另外的一个或多个高压泵在双燃料喷射系统中将汽油输送到分开的第二燃料轨中。在此借助于电磁阀控制的高压泵将汽油高压调节到汽油理论高压上。汽油高压泵由凸轮轴来驱动。通过相应的变速，汽油-高压泵的转速与发动机转速相同。
应注意的是，通过受电磁阀控制的高压泵的输送过程包括四个阶段。在阶段1中使汽油高压泵的活塞向下运动。电磁阀未通电，也就是说，抽吸通道(Ansaugkanal)敞开。由此在该情况中从燃料箱中抽吸汽油。
在阶段2中高压泵的活塞向上运动。电磁阀首先仍然未通电，从而此外汽油可流到高压泵的缸体内部中。
在阶段3中以电流信号来加载电磁阀，这导致抽吸通道被封闭。因为高压泵的活塞此外是在向上运动中，现在在缸体的内部中建立压力。如果最后缸体内部压力超过轨压力，则汽油被输送到轨中。
电流信号(以其来加载电磁阀)如喷射器的电流信号那样来建立，即具有上升阶段、保持阶段和电流下降的阶段。应注意的是，如果上升阶段(pull-in time)结束而保持阶段开始，那么开始燃料的输送。
在阶段4中通电不再激活。活塞此外处于向上运动中。电磁阀通过缸体内部压力保持闭合。如果活塞达到上死点，则全部燃料量被喷出。接着，活塞又向下运动。
所介绍的方法至少在一些实施方案中具有以下特征：
-汽油高压泵受电磁阀控制；
-汽油理论高压与理论力矩和发动机转速有关；
-汽油高压调节回路的调整参数是供油起始(Förderbeginn)；以该角度来加载汽油高压泵中的每个；
-当发动机运转时，供油起始是汽油-泵特性场的输出参数。该特性场的输入参数是发动机转速和理论体积流量；
-理论体积流量是单个汽油高压泵的理论燃料体积流量；
-总燃料理论体积流量是PI(DT1)-高压调节器-输出与理论汽油消耗作为干扰量(Störgröße)的受限制的和；
-总燃料理论体积流量除以汽油高压泵的数量，结果是汽油-泵特性场的输入参数；
-由恒定的且动态的与汽油高压相关的部分来计算高压调节器的比例系数(Proportionalbeiwert)；
-如果发动机还在起动阶段且尚未达到可规定的初始化高压，将汽油高压调节器的积分部分(integrierende Anteil)置于值零；
-如果发动机离开起动阶段或达到初始化高压，则将高压调节器的积分部分向下限制到负的干扰量上而向上根据发动机转速来限制(当超过可规定的极限转速时)。
要考虑的是，所述方法在不仅可应用于单个轨而且可应用于分开的多轨。
本发明的另外的优点和设计方案由说明书和附图得出。
应理解的是，前述的和下面还将阐述的特征不仅能够以相应说明的组合而且能够以其它组合或者单独应用，而不离开本发明的范围。
附图说明
本发明根据实施形式在附图中示意性示出且接着参考附图来详细说明。其中：
图1显示了理论高压的计算。
图2显示了汽油理论消耗的计算。
图3显示了闭合的汽油高压调节回路。
图4显示了汽油高压调节器的算法。
图5显示了动态比例系数的计算。
图6显示了汽油理论体积流量的限制。
图7显示了汽油高压调节的流程图。
具体实施方式
图1示出了如何来计算汽油高压调节器的理论高压。在此，首先从带有输入参数发动机转速14和理论力矩16的3维特性场12来测定理论高压10。接着还借助于PT1-过滤器18实现过滤。同样可设置过滤器常数20。在特性场12中，描绘了在纵坐标22处的理论力矩关于在横坐标24处的发动机转速的曲线。
图2显示了汽油理论消耗50的计算，汽油理论消耗是汽油高压调节器的干扰量。对于该计算应用参考标号43，见图3。
如果发动机还未同步化，则不进行喷射。在该情况中，逻辑信号46具有值“真”，且开关44占据上面位置。这意味着，汽油理论消耗50在该情况中等于0。在实现同步化的情况下，开关44占据下面位置，也就是说，在该情况中汽油理论消耗50与计算单元42的输出信号40相同。该计算单元是带有输入信号发动机转速14、活动的气缸数量32、喷射理论量34和常数36的乘法器(Multiplikator)。
图3示出了闭合的汽油高压调节回路，其整体以参考标号100来表示。理论高压70与测得的实际高压72的差是调节偏差74。其是PI(DT1)-调节器76的输入参数。将PI(DT1)-调节器76的输出参数78与干扰量50相加，得到未受限制的汽油理论体积流量82。其根据发动机转速14来限制(块86)。
因为燃料通过多个输送泵来输送，接着将受限制的理论体积流量88除以泵90的数量。由此，得到的理论体积流量16是关于单个泵。借助于带有输入参数发动机转速14和理论体积流量16的3维特性场、汽油-泵特性场12来测定应开始输送燃料的角度92。
在发动机停止时不能输送燃料。在该情况中，逻辑信号94具有值“真”且开关93占据上面位置，由此将输送角度置于值0°。
以得出的输送角度95来加载每个单个汽油高压泵96。该角度是汽油高压回路100的调整参数，汽油高压回路此外包括压力过滤器(Druckfilter)98。此外，该示图显示了轨102，由高压泵96将燃料输送到其中。
图4显示了汽油高压调节器的PI(DT1)-算法。在图3中对于该算法使用参考标号76。
比例系数403由可规定的恒定的值402和动态的与汽油高压相关的值401相加地组成。将比例系数403与高压调节偏差74相乘，由此得到PI(DT1)-算法的比例部分404。在此作为汽油理论高压70与汽油实际高压72的差来计算高压调节偏差74。
为了计算PI(DT1)-算法的积分部分(I部分)，首先将当前的高压调节偏差74与滞后了一探测步(Abtastschritt)的高压调节偏差406相加。将该和407与因子408相乘，由此得到积409。将该积409与滞后了一探测步的I部分411相加。和412是功能块413的输入信号。功能块413的另外的输入信号此外是发动机实际转速14。当开关415在下面位置中时，功能块413向下和向上限制PI(DT1)-算法的积分部分。下极限在此与汽油高压调节器的负的干扰量50(参见图2和3)相同。上极限与理论体积流量82的上限相同。如果发动机实际转速84小于或等于可规定的极限转速，上极限是恒定的。如果发动机转速大于该极限转速，则上极限与发动机转速成比例，参见图6。
如果开关415是在上面位置中，则积分部分等于0。如果逻辑信号416显现值“真”，那么是该情况。如果实际高压72小于可规定的极限值428且发动机同时还在起动阶段中、也就是说还未达到在发动机起动之后的空载转速，那么信号416显现值“真”。在该情况中，信号429显现值1。还将PI(DT1)-算法的I部分417与因子418相乘。结果419最后被加至比例部分404。
在计算DT1部分时，从当前的高压调节偏差74中减去滞后了一探测步的当前的高压调节偏差406。接着将差420与因子421相乘，由此得到积422。将滞后了一探测步的且与因子425相乘的DT1部分426加至该积，由此得到当前的DT1部分427。最后，比例部分404、I部分419与DT1部分427的和得到PI(DT1)部分78。
功能块405,410和423是死时间元件(Totzeitglied)，其将相应的输入信号延迟一探测步。
在图5中示出动态的比例系数401的计算。该值在纵坐标200处关于在横坐标202处的汽油高压来描绘。
如果汽油高压小于极限值204，则动态的比例系数与恒定的、可规定的值206相同。
如果汽油高压大于极限值208，则动态的比例系数与恒定的、同样可规定的值210相同。
如果汽油高压小于或等于上极限值208且大于或等于下极限值204，则动态的比例系数与汽油高压线性相关。
图6示出了汽油理论体积流量的限制82。在图3中为此使用参考标号86。
如果存在发动机停止，则信号510与值“真”相同且开关509占据上面位置。因此，被限制的汽油理论体积流量88等于0。
反转如果不存在发动机停止，则被限制的汽油理论体积流量88与开关504的输出、信号508相同。
汽油理论体积流量的上极限值与信号507、功能块505的输出值相同。如果未受限制的汽油理论体积流量82大于上极限值507，则开关504占据下面位置，也就是说，在该情况中信号508与信号507相同。因此，如果不存在发动机停止且超过上极限值，被限制的汽油理论体积流量88那么总是与汽油理论体积流量的上极限值507相同。在此作为功能块505的输出根据发动机转速14来计算上极限值507。如果发动机转速小于或等于可规定的极限转速506，则信号507显现恒定的值。如果发动机转速大于极限转速506，则上极限值507随发动机转速线性上升。
如果未受限制的汽油理论体积流量82小于或等于上极限值507，则开关504占据上面位置。在该情况中，信号508与开关502的输出相同。如果未受限制的汽油理论体积流量82显现负值，则激活开关502的上面位置，也就是说，在该情况中开关502的输出与值0相同。反之如果未受限制的汽油理论体积流量82大于或等于0，则开关502占据下面位置，由此其输出与未受限制的汽油理论体积流量82相同。
图7以流程图示出了汽油高压调节的运行。在步骤S1中读入汽油高压72。在步骤S2中作为汽油理论高压70与汽油实际高压72的差来计算汽油高压调节偏差74。
利用步骤S3来计算PI(DT1)-高压调节器的输出参数。利用步骤S4作为PI(DT1)-高压调节器-输出参数与汽油理论消耗的和(干扰量接入)来计算未受限制的理论体积流量。利用步骤S5来限制汽油理论体积流量。
在步骤S6中将被限制的理论体积流量除以汽油高压泵的数量。在步骤S7中作为汽油-泵特性场的输出参数来计算输送角度95。在步骤S8中询问发动机是否停止。如果是的话，则将输送角度置于值0°(步骤10)。如果发动机未停止，则输送角度与汽油-泵特性场的输出参数相同(步骤9)。接下来又以步骤S1来继续该程序流程。

Claims (9)

1.一种用于在内燃机中在喷射系统的高压区域中调节压力的方法，所述内燃机包括至少一个高压泵，在该方法中比较理论高压与实际高压以测定调节偏差，其中，所述调节偏差是调节器的输入参数，其中，所述至少一个高压泵经由电磁阀来控制并且应通过所述至少一个高压泵开始输送燃料的角度被用作高压调节回路的调整参数；
使用PI(DT1)-高压调节器作为调节器；
在燃烧多种燃料的喷射系统的高压区域中执行所述方法。
2.根据权利要求1所述的方法，在其中从理论体积流量来测定所述角度。
3.根据权利要求2所述的方法，在其中利用特性场来测定所述角度，所述特性场的输入参数是内燃机转速和理论体积流量。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，在其中根据实际高压来计算比例系数。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，在其中只要所述内燃机还是在起动阶段中且所述实际高压小于可规定的极限值，以值0使所述PI(DT1)-高压调节器的积分部分初始化。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，在其中当超过可规定的极限转速时，向上根据内燃机转速来限制所述PI(DT1)-高压调节器的积分部分。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，在其中向下将所述PI(DT1)-高压调节器的积分部分限制到负的燃料-理论消耗上。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，在其中设置一定数量的高压泵，其中，在计算理论体积流量时考虑所述数量。
9.一种用于在内燃机中在喷射系统的高压区域中调节压力的组件，所述内燃机包括至少一个高压泵，所述组件用于执行根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中，比较理论高压与实际高压以测定调节偏差，其中，所述调节偏差是调节器的输入参数，其中，所述至少一个高压泵经由电磁阀来控制并且应通过所述至少一个高压泵开始输送燃料的角度被用作高压调节回路的调整参数。
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