CN105593500A - 用于驱动内燃机的燃料喷射系统的方法 - Google Patents

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Abstract

介绍一种用于驱动内燃机的燃料喷射系统的方法。该燃料喷射系统包括高压蓄存器(蓄压管)和把燃料输送到高压蓄存器中的燃料高压泵，该燃料高压泵带有数字的输入阀。相比于喷射系统的喷射器的喷射过程的数量，减少用于数字输入阀的控制脉冲数量，进而减少泵输送冲程的数量，以便通过这种方式减小噪声产生和能量消耗。

Description

用于驱动内燃机的燃料喷射系统的方法
本发明涉及一种用于驱动内燃机的燃料喷射系统的方法，该燃料喷射系统具有高压蓄存器(蓄压管)和把燃料输送到高压蓄存器中的燃料高压泵，该燃料高压泵带有数字的输入阀。
这种燃料喷射系统应用在现代汽油或柴油发动机中。它们除了具有喷入喷射器、高压蓄存器(蓄压管)外，还具有用于产生必需的压力的燃料高压泵。在此，燃料从燃料罐被预输送泵输送给高压泵，该高压泵把燃料在高压下输送至高压蓄存器。通过高压蓄存器(蓄压管)来对喷入喷射器予以馈送。
在现代喷射系统中采用带有数字输入阀的燃料高压泵。数字输入阀在此系指，它仅仅处于打开位置或关闭位置，但并不被控制处于中间位置。这种数字输入阀被电磁地操纵。在输入阶段，输入阀打开，从而高压泵的活塞可以把燃料吸入到气缸中。在输送阶段，输入阀关闭，高压泵的活塞把燃料压入到高压系统中。
在其它实施方式中(无电时关闭的阀D/V)，输入阀在抽吸情况下电地被保持打开，而在排出阶段则被去激活，如果希望输送的话。
为了操纵这种数字输入阀，需要电能。此外，由于数字输入阀的打开/关闭，会产生开关噪声。这种噪声的产生是并非所愿的。通常还存在如下兴趣：降低这种喷射系统的能量消耗。
为了减小因控制进而关闭和/或打开数字输入阀而产生的噪声，已知有一些方法。所述方法的一个例子是，采用用来控制数字输入阀的特定的电流曲线。这种方法相当繁琐。
本发明的目的在于，提出一种用于驱动开篇所述类型的燃料喷射系统的方法，该燃料喷射系统利用简单的机构就能实现使得燃料高压泵特别低噪声地工作。
根据本发明，按照所述方法，该目的的实现方式为，相比于喷射系统的喷射器的喷射过程的数量，减少用于数字输入阀的控制脉冲数量，进而减少泵输送冲程的数量。
针对上述燃料喷射系统，燃料高压泵的输送通常与喷射同步地进行，即根据每次喷射来进行，或者在时间上相同地历经泵输送冲程，该泵输送冲程补偿因喷射引起的量损失，并补偿可能存在的泄漏。现在，本发明的方法与此不同。根据本发明，有针对性地进行非喷射同步的泵输送。换句话说，用于在高压泵上的数字输入阀的控制脉冲的数量相比于喷射过程的数量有所减少，这导致由数字输入阀引起的噪声产生减小，并导致因控制引起的能量需求减小。通过开关频繁度的减小，还减小了载荷循环数(在寿命期间的阀运动次数)，这也对高压泵或喷射阀的持久性产生积极影响。采用试验技术已确知，相比于对输入阀的已知的喷射同步式的操纵，通过节省开关过程已经实现了大约4dB(A)的噪声减小。
优选在考虑到根据内燃机的排放极限值而要遵守的蓄压管压力极限值或蓄压管压力范围的情况下，减小控制脉冲的数量。
在本发明的方法的这种变型中，考虑到使得用于数字输入阀的控制脉冲的数量进而使得泵输送冲程的数量相比于喷射过程的数量仅仅减小一定程度，从而由此保持由内燃机的排放极限值产生的蓄压管压力极限值或蓄压管压力范围。例如来自废气法律规定(EU4、EU5、EU6等)的这种排放极限值和由此得到的蓄压管压力极限值或蓄压管压力范围是已知的，或者可以算得，或者可以采用试验技术来求得。例如利用柴油-共轨-喷射系统进行的内燃机研究表明，相比于用来达到当前排放极限(EU6)的压力设定点的、至多16％的与发动机相关的偏差可以是允许的。如果已经求得这种蓄压管压力极限值或蓄压管压力范围，则根据本发明可以这样做，在内燃机的运行中连蓄地提高节省的控制脉冲的数量，直至达到相应的蓄压管压力极限值或蓄压管压力范围的下限，然后又控制输入阀，以便重新以输送开始。
在此，控制脉冲的数量优选根据内燃机的运行状态来减小，进而根据所要求的喷射量和/或可能存在的泄漏而减小。例如，控制脉冲的数量在空载运行或部分负载中减小。
高压泵经过特殊控制，从而在控制脉冲数量减小之后输送相比而言较大的燃料量，以便补偿压力损失。
在本发明的方法的一种特殊的实施方式中，采用试验技术来确定每个内燃机在其研发阶段的要保持的蓄压管压力极限值或蓄压管压力范围。然后在内燃机的后蓄运行中，控制高压泵的数字输入阀，从而节省输入阀的至少一个开关过程，而不会低于或者离开采用试验技术求得的蓄压管压力极限值或相应的蓄压管压力范围。
如已述，本发明的方法优选仅仅在发动机特性曲线族的一定的部分内实施，比如在空载时或者在部分负载情况下实施。
为了规定一种能用来从对喷射阀的喷射同步式的控制切换到非喷射同步式的控制的切换方案，有益地在发动机控制机构中实施相应的发动机特性曲线族。通过这种方式可以执行根据本发明的蓄压管压力控制策略。
在本发明的方法的另一变型中，预先计算由喷射引起的压力下降，由此确定要保持的蓄压管压力极限值或蓄压管压力范围，在其上或其内，偶尔通过减少控制脉冲来使得泵输送去激活。在此，可以利用由发动机控制机构算得的喷射量，通过物理关系式“压力下降＝燃料的压缩模型*高压下的体积变化/整个高压体积”来预先计算因喷射引起的压力下降。在此，可以把相应的发动机特定的数据比如高压体积和燃料特定的数据存储在发动机控制机构中。
通过对数字输入阀的相应的去激活，在相应的关键的工作状态下，主要在空载中，减小噪声产生。此外，由此有助于减小能量需求。在寿命期间阀的切换次数也减少了。
本发明的方法也可以应用于一种喷射系统，这种喷射系统的燃料高压泵除了具有数字输入阀外，还具有数字的输出阀。在此，与数字输入阀类似地控制数字的输出阀。
可以把本发明的方法与已有的噪声减小措施组合起来，例如Whispering函数，用于控制高压泵的数字输入阀。
下面借助实施例详述本发明的方法。唯一的附图示出各个方法步骤的示意性的方框图。
在本发明的方法的步骤1中，采用试验技术来求取蓄压管压力的极限值，蓄压管压力可以下降至该极限值，而并不会由此超过来自例如EU6的废气法律规定的相应的排放极限值。蓄压管压力的相应的极限值或极限范围被存储在发动机控制机构中。此外在步骤2中根据例如发动机转速和喷射量等来实施相应的特性曲线族，以便能够实现根据本发明的蓄压管压力控制策略进行切换。
在燃料喷射系统或相应车辆的工作中，在本发明的方法的步骤3中，如果发动机例如处于空载中，就根据本发明的蓄压管压力控制策略进行切换。在这种情况下，利用高压泵进行的燃料输送，即对高压泵的数字输入阀的控制，中断一段时间，直至达到所存储的蓄压管压力极限值。这里例如涉及到一个、两个或多个输送冲程，从而省去用于喷射阀的一个、两个或多个切换过程。在步骤4中，将输入阀去激活，直至达到蓄压管压力极限值，由此实现本发明的蓄压管压力策略。
如果达到了蓄压管压力的所存储的极限值，就将高压泵的数字输入阀再次激活，并把相比而言比较大的燃料量输送到蓄压管中，以便快速地补偿相应的压力损失。这在步骤5中示出。

Claims (9)

1.一种用于驱动内燃机的燃料喷射系统的方法，该燃料喷射系统具有高压蓄存器(蓄压管)和把燃料输送到高压蓄存器中的燃料高压泵，该燃料高压泵带有数字的输入阀，其特征在于，相比于喷射系统的喷射器的喷射过程的数量，减少用于数字输入阀的控制脉冲数量，进而减少泵输送冲程的数量。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在考虑到根据内燃机的排放极限值而要遵守的蓄压管压力极限值或蓄压管压力范围的情况下，减小控制脉冲的数量。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，根据内燃机的运行状态，进而根据所要求的喷射量和/或可能存在的泄漏，减小控制脉冲的数量。
4.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，高压泵经过适当控制，从而在控制脉冲数量减小之后输送相比而言较大的燃料量，以便补偿压力损失。
5.如权利要求2-4中任一项所述的方法，其特征在于，采用试验技术来确定所述内燃机或每个内燃机在其研发阶段的要保持的蓄压管压力极限值或蓄压管压力范围。
6.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，该方法仅仅在发动机特性曲线族的一定的部分内实施，比如在空载时或者在部分负载情况下实施。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，在发动机控制机构中实施相应的发动机特性曲线族，用来把蓄压管压力控制策略从喷射同步切换到非喷射同步。
8.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，预先计算由喷射引起的压力下降，由此确定要保持的蓄压管压力极限值或蓄压管压力范围，在其上或其内，偶尔通过减少控制脉冲来使得泵输送去激活。
9.如前述权利要求中任一项所述的用于一种喷射系统的方法，这种喷射系统的燃料高压泵除了具有数字输入阀外，还具有数字的输出阀，其特征在于，与数字输入阀类似地控制数字的输出阀。
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