CN106460762A - 用于机动车辆燃料喷射系统的蓄压器装置，及用于操作所述类型的蓄压器装置的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种蓄压器装置并涉及一种用于操作用于流体尤其是用于机动车辆燃料喷射系统的蓄压器装置的方法，在所述方法中，通过供给装置（6、7、8、9）在高压下将流体供应到蓄压器（1），在所述方法中，通过至少一个提取装置（2、3、4、5）将流体从蓄压器（1）中取出，并且在所述方法中，可控压力消散阀（10）用于流体从蓄压器的提取以便实现压力控制，其中，蓄压器中的压力被调节到目标压力，其中，压力消散阀在蓄压器（1）中的预定临界压力被超过的情况下自动打开，并且其中，为检查蓄压器的压力调节，增大压力消散阀的临界压力，并且检测在蓄压器（1）中的流体压力随时间的随后改变。能够通过分析蓄压器中的流体压力相对于时间的变化来执行故障识别。

Description

用于机动车辆燃料喷射系统的蓄压器装置，及用于操作所述 类型的蓄压器装置的方法

本发明在机械和电气工程行业内，并且更具体地涉及监视用于蓄压器的压力调节系统。

在本领域中，用于流体的蓄压器在大且广泛的应用中使用，例如，在饮用水和工艺用水输送中，在增压润滑中以及尤其在用于与内燃发动机（尤其是在机动车辆行业中的）有关的燃料的喷射系统中。

在共轨发动机喷射的领域中，例如，使用在数百巴和数千巴之间的压力下操作的用于燃料的蓄压器。根据要求，对应地在蓄压器中提供并设置高压。

为了将流体（尤其是液体）供应到这样的蓄压器，一方面，可考虑自身能够控制的高压泵，但另一方面，可考虑通过控制供给到泵的流体的量来控制设定压力。

通常，在蓄压器中设置至少一个压力传感器，所述传感器允许检测实际压力并将该信息传输到压力调节系统。

而且，在很多情况下，不仅设置用于使用流体的移除装置，而且还设置能够至少在压力调节系统失效的情况下排出流体的降压阀。然而，该类型的降压阀还能够以下述方式被控制使得，当蓄压器中的压力水平太高时，调节系统能够依靠降压阀并且能够通过该装置实现压力降低。为此，在很多情况下，能控制该类型的降压阀。

同样在蓄压器中的高压传感器失效的情况下，对机动车辆或包括蓄压器的一些其他系统的可靠性的高要求意味着必须可以进行持续操作。为此，在机动车辆行业中设置“前馈”系统，所述系统独立于来自压力传感器的任何反馈经由供给装置将某燃料量输送到蓄压器。

然而，故障不仅能够出现在压力传感器中，而且还出现在具有蓄压器的系统的其他部件（例如，泵、阀、密封件以及蓄压器的壳体壁）中。因此，所期望的是形成在所描述类型的蓄压器的情况下检查压力调节的方法。

本目标就方法而言借助于根据权利要求1的本发明的特征实现。从属权利要求2到8呈现本发明的值得做的有利实施例。权利要求9和10涉及根据本发明的蓄压器装置。

因此，本发明涉及一种用于操作机动车辆燃料喷射系统的蓄压器装置的方法，在所述方法中，借助于供给装置在高压下将流体供给到蓄压器，在所述方法中，借助于至少一个移除装置将流体从所述蓄压器移除，并且在所述方法中，使用可控降压阀以将流体从所述蓄压器移除以便实现压力控制，其中，将所述蓄压器中的压力调节到设定压力，其中，所述降压阀在所述蓄压器中的预定临界压力被超过的情况下自动打开，并且其中，为检查所述蓄压器中的压力调节，增大所述降压阀的临界压力，并且然后检测所述蓄压器中的流体压力相对于时间的变化。

尤其在用于机动车辆燃料喷射系统的蓄压器的情况下，调节通常以下述方式实施，使得根据驱动情况要求随着时间变化的设定压力，尤其是通过发动机管理单元，并且使得然后将蓄压器中的压力连续地调节到该设定压力。可能存在蓄压器中的压力调节未正常工作的指示，例如，内燃发动机的非最佳运行或蓄压器中未根据要求的压力特性。

设定行为的这样的偏离可能由于各种原因，例如在密封件或泵区域中的泄露，或泵的非最佳运行以及阀中的故障等等。然而，可还发生的是，所需要的设定压力高于蓄压器的操作范围，这不仅是不期望的而且还是危险的并且在所有情况下都应避免会设置这样的压力。

这样的过高压力通常经由降压阀消散，虽然通常对于驾驶员来说降压阀是否打开或已被打开并不明显。对于此的原因之一在于降压阀通常转换非常快速并且可还仅打开非常短的时间用于压力降低。因此对驾驶员来说降压阀在此期间是否被打开/已被打开相对长的时间或相对短的时间是不明显的。

根据本发明，有利地，现在暂时增大降压阀的临界压力。

如果降压阀先前已经被关闭，则当增大临界压力时在所有情况下其保持关闭。由检查操作所引起的蓄压器的压力调节系统中的系统偏差然后将继续存在，但将可以断定的是这不是由于降压阀的行为导致并且不是由于超过设定压力导致。

如果降压阀已被打开，则这已经确保，蓄压器中的压力不可能增大到超过降压阀的所设置的临界压力。如果降压阀的临界压力增大，则所述阀然后关闭。这导致蓄压器中的压力条件的变化。通常，即当存在泄漏或泵的低效操作时，在降压阀中的压力临界值升高并且降压阀的随后关闭之后，蓄压器中的压力将不会上升。从而可以限制压力调节中的故障，即由于泄漏或高压泵的低效操作导致的压力损耗。

在已进行故障的该分类之后，能够使降压阀的临界压力回到原始值。

整个方法能够以自动方式来运行，其中，自动检测与根据设定值在蓄压器中所测量的值（尤其是压力）的偏差、自动致动降压阀并且改变阀的压力临界值以及随后检测压力行为。

因此，本发明的有利实施例设想：监视蓄压器中的实际压力并与预定的设定压力进行比较，并且将实际压力和设定压力之间的差异与差异临界值进行比较，即，如果超过差异临界值，则增大降压阀的临界压力，并且检测蓄压器中的压力相对于时间的特性。

如果在降压阀的临界压力增大之后蓄压器中的压力增大，则通过推断超过蓄压器中的原始临界压力，有利地分类存在的故障。该分类此外设想如果在降压阀的临界压力增大之后蓄压器中的压力未增大，则推断压力调节中有故障（由于泄漏或高压泵的低效操作导致压力损耗）。

关于降压阀的控制，根据本发明的方法有利地设想，通过对螺线管线圈通电来控制降压阀，在螺线管线圈的场中驱动螺线管电枢，所述电枢向降压阀的关闭元件施加由磁场确定的力，并且能够借助于通电来控制作用在关闭元件上的力并因此控制用于降压阀的自动打开的临界压力。

例如，螺旋管电枢能够连接到挺杆，该挺杆直接固定在关闭元件上或与其相接触以便向关闭元件施加拉伸力或压缩力。作为示例，关闭元件位于阀的开口的正前方，该阀将蓄压器的压力室连接到低压室，尤其是处于大气压力的流体贮存器。因此，在操作期间通过对应于蓄压器和外侧的压力之间的差异的压差作用在关闭元件上。

通过螺旋管线圈的电流通常被调节并且在螺旋管电枢上产生设定力。在该情况下，取决于对于降压阀的自动打开而言被设置的临界压力，螺旋管电枢由于在螺旋管线圈中被驱动能够在关闭方向上或替代地在打开方向上按压在关闭元件上。

为此，能够有利地作出以下规定：弹簧的力在关闭方向上作用在降压阀的关闭元件上，并且在对螺线管线圈通电时通过螺线管电枢在打开方向上向关闭元件施加力。在该情况下，通过螺旋管电枢作用在关闭元件上的力大体与弹簧的弹簧力相对。因此，将尤其简单的是，通过适当选择通过螺旋管线圈的电流来补偿弹簧和降压阀中的公差。

在根据本发明的方法中，此外有利地可能是规定在蓄压器的操作期间对螺旋管线圈持续通电并且切断电流以检查蓄压器中的压力调节。借助于对螺旋管线圈持续通电的事实，在操作期间弹簧作用在降压阀的关闭元件上的关闭力得以减小，从而降低蓄压器中的设定压力。如果切断电流，则弹簧的所有压力作用在关闭元件上，结果是阀仅在更高流体压力下才打开并且能够因此建立更高的流体压力。如果在切断电流之前降压阀已被打开，则其通过在切断电流时增大临界压力被关闭，这根据蓄压器中的压力增大的倾向是显而易见的。如果在切断电流之后蓄压器中的压力未增加，则这表示降压阀未打开并且因此蓄压器中的压力在正常操作期间未超过降压阀的临界压力。然后阀甚至在切断电流之后仍保持关闭。已检测到的所有故障然后可归因于蓄压器的其他元件。

本发明的另一有利实施例设想，为确定对螺线管线圈通电的电流，首先在大气压力下确定为克服弹簧力和通过磁性电枢打开降压阀的其他机械阻力所需的电流，磁性电枢能够在螺线管线圈中被驱动，并且从以该方式所确定的电流减去根据期望临界压力所确定的电流差。

通过所描述的方法，首先能够确定已用于克服弹簧力和阀机构中的机械阻力的电流的量，其中对应力作用在螺旋管电枢上。然后某量从以该方式所确定的力减去并且其被转换为电流，螺旋管线圈将以该电流被持续通电。例如，能够根据期望临界压力借助于参照表或转换公式来确定在操作期间待被使用的电流。

本发明不仅涉及上述类型的方法，而且还涉及一种机动车辆燃料喷射系统的蓄压器装置，其用于在高压下将流体供给到蓄压器的供给装置，具有用于在高压下将流体选择性移除的移除装置，具有用于将蓄压器中的压力调节到设定压力的调节装置，以及具有可控降压阀，其允许独立于移除装置将流体从蓄压器排出，其中，降压阀在预定临界压力被超过的情况下自动打开，并且其中，降压阀的临界压力可控制，尤其是可选择性地变化。

为实施根据本发明的方法，存在具有可控降压阀的蓄压器装置的需要，其结果是，能够选择性地改变降压阀自动打开时所处的临界压力。因此，能够提高临界压力以检查压力调节，从而降压阀可预测地关闭或被保持关闭。借助于蓄压器中的压力相对于时间的发展的随后检测，然后能够更具体地分类存在的故障。

根据本发明的蓄压器装置的尤其有利的实施例在于，降压阀具有借助于弹簧力按压抵靠阀座的关闭元件并且具有螺线管电枢，所述螺线管电枢能够借助于能通电的螺线管线圈驱动并且在打开方向上作用在关闭元件上。借助于降压阀的这样的螺旋管驱动器，能够以尤其简单且能高效重现的方式来设置或改变临界压力。

本发明借助于在图的图形中的示例性实施例被示出并在下面被解释。在附图中：

图1示出蓄压器装置的示意图，

图2示出降压阀的示意图，

图3示出图表，其示出用于补偿降压阀的弹簧力的平衡电流的设置，

图4示出图表，其示出取决于各种故障事件的蓄压器中的压力特性，以及

图5示出根据本发明的方法序列的示意图。

图1示出用于四缸内燃发动机（其未具体示出）的高压喷射系统。喷射系统具有蓄压器1，其连接到四个喷射器2、3、4、5。各个喷射器2、3、4、5每个均具有仅在图1中示意性地指出的喷射阀。

借助于高压泵6在数百巴到数千巴范围内的高压下将燃料从燃料贮存器7供给至蓄压器1。燃料经由燃料管线8和过滤器9被供给到高压泵6。通过调节在低压侧被供给到高压泵的燃料量以未更详细地具体示出的方式对高压贮存器1中的液压进行调节。

为了允许对蓄压器中的压力进行更好地调节（尤其是在燃料需求下降的情况下），设置将蓄压器1连接到低压系统（尤其是燃料贮存器7）的降压阀10。在降压阀打开时，蓄压器1中的压力能够因此有效且快速地降低。

降压阀10和控制到高压泵6的燃料供应的元件，连同链接到蓄压器1的内部的压力传感器25，有利地连接到公共调节装置11。

图2示意性地并作为示例示出降压阀10的结构。在该情况下，蓄压器在左手侧以参考标记1示出并连接到降压阀10的开口12。开口12能够借助于关闭元件13关闭。关闭元件13连接到螺旋管驱动器的螺线管电枢14，其中，螺线管电枢14作为螺旋管驱动器的部分与围绕其的螺线管线圈15相互作用。在静止状态下，即在螺线管线圈15未被供应电流时，螺线管电枢14以及，与螺线管线圈15，关闭元件13借助于在弹簧引导件17中引导的弹簧16并且借助于对应起作用的弹簧力27被按压抵靠在开口12上的阀座，并且因此关闭降压阀抵抗在蓄压器1中的液压26。因此，没有燃料能够从蓄压器1中出来。

如果螺线管线圈15被供应足够强的电信号（所产生的是强电流流动），则电枢14被牵拉到线圈15中，并且关闭元件13因此运动远离开口12抵抗弹簧16的力。然后燃料能够从蓄压器1通过开口12被排出到阀室18中，并且从阀室18经由流出管线19被排出到燃料贮存器7中。如果降压阀10被设计成使得其能够被操作为“数字阀”，则将是有利的。这意味着阀基本仅在打开位置和关闭位置中操作，其中开口12能够通过关闭元件13的运动非常快速地关闭和打开。

可利用来自螺旋管驱动器的作用在电枢14上力抵消弹簧力27的事实，以便设置用于操作螺线管驱动器的电流以进行连续操作，使得弹簧常数中的离散的各种情况和其他生产和组装公差得以补偿。为此，能够首先在大气条件下（即，在蓄压器以及流体贮存器7在大气压力下时，或在降压阀的两侧处于大气压力之外的相同压力下时）对降压阀进行校准。为此，用实验方法设置电流使得作用在关闭元件13上的磁力恰好克服弹簧力27。

然后从因此通过螺线管线圈确定的电流减小电流的某量，结果是：降压阀在减小的力的情况下首先保持关闭。电流的所减少量被选择成以便降压阀仅在对应于阀的临界压力的某液压力26通过蓄压器1中的液压力添加到螺线管驱动器的力时才打开。

该设置的目的在于使得降压阀能够自动打开，例如，如果例如在未对螺线管线圈进行通电的情况下临界压力是3000巴的话，则在蓄压器1中的临界压力是2200巴时自动打开。

例如，能够在存储于调节装置11中的参照表中找到必须从最初确定的电流减少的电流的量，磁力和弹簧力在最初确定的电流下在阀中相抵。然而，还能够借助于取决于阀的期望触发/临界压力的有利线性特性来确定该电流的量。

为了更好地操作降压阀10，在高压积蓄器1的侧面上在阀的开口12的区域中设置限制器30。通过限制器30的流阻明显大于打开的降压阀10的流阻。降压阀的打开和关闭过程的影响因此被降低，并且从而降压阀接近数字阀的理想形式。图3在图表中示意性示出设置降压阀的过程。

在图表的下部部分中，时间t在横轴上绘制，并且螺线管线圈15中的电流在纵轴上绘制。电流随着时间从t₀增加到在时间t₁时获得的电流I₁。电流I₁指的是下述电流，在该电流下，当两侧都处于大气压力下并且阀打开时，压缩弹簧的弹簧力和额外机械阻力通过降压阀中的螺线管线圈和螺线管电枢的磁性驱动力相抵。该电流I₁首先被记录。此后，电流能够进一步增大，其中阀保持打开。在时间t₂时，假设将蓄压器1放置在高压下。在操作期间，降压阀现在再次关闭，并且然后电流被设置为值I₂，值I₂通过从所确定的电流I₁减去电流的某量获得，该电流的某量取决于阀的期望临界压力。在该电流I₂时，能够然后持续地操作阀。

在图3的图表的上部部分中，时间t在横轴上以与下部部分中相同的刻度绘制，同时降压阀的关闭元件13的打开路径s在此在纵轴上示出。可看到，最初，在时间t=0时，阀是关闭的并且由弹簧力保持关闭。在螺线管驱动器中的电流随着时间增大的同时，磁力增加直到其在时间t₁时抵消弹簧力并且打开阀，这在图3中的图表的上部部分中通过由阀挺杆/关闭元件13行进的路径s₁示出。在时间t₂时，在电流从高于I₁的电流下降到0时阀关闭。降压阀保持关闭直到蓄压器中普遍存在的压力低于期望临界压力。如果将电流I₂继续施加在阀的螺旋管驱动器中，则关闭元件13借助于弹簧17的力关闭开口12直到蓄压器1中的压力再次上升到临界值之上为止。

在图4中，一方面，时间特性绘制在横轴上，而另一方面，电流和压力特性同时绘制在纵轴上。首先，蓄压器中的压力特性在设定压力曲线31中示出，其始于第一压力p₁和水平压力特性。在该阶段，压力p₁普遍存在于蓄压器1中，并且降压阀10未通电。从时间t₄开始，一方面，降压阀10以设定电流通电，该设定电流设置在降压阀处例如2200巴的期望临界压力。对蓄压器的压力需求在时间的进程中上升，并且压力在此增大，这由压力的线性上升直到时间t₅示出。通常，一旦已设置设定压力，就确保水平压力特性，即，在蓄压器中维持恒定压力，其能够在最大值处对应于降压阀的临界压力，其中，该压力在图4中所示的示例中处于p₄。

在没有故障的情况下，通过调节高压泵6来确保该压力，并且因此降压阀10并不干涉并可保持关闭。

如果系统中存在故障，则常常不能达到期望压力p₄。可从示例曲线32（第一故障曲线）和33（第二故障曲线）看出，蓄压器中的压力达到低于设想的值，即压力水平p₃或p₂。然而，常常难以确定压力调节系统的故障行为的原因。借助于根据本发明的方法，通过切断到降压阀的电流能够获得对于故障原因的更深刻理解。如果在时间t₆切断电流时随后存在压力上升，例如如借助于第一故障曲线32所示，则这表示降压阀通过切断电流被关闭并且因此其在切断电流之前是打开的。这表示蓄压器1中的压力太高并且通过降压阀自动降低。该观察表明压力调节是故障的并且系统处于过高系统压力下。

如果在关闭降压阀后获得根据第二故障曲线33的压力特性，则明显的是，通过切断到降压阀的电流并未改变阀位置。由于临界压力通过切断电流得以上升，故可得出以下结论：甚至在切断电流并且阀因此被关闭之前也未到达可适用的临界压力。根据第二故障曲线33所确定的压力水平p₃然后与系统中的过高压力毫无关系，但非常有可能归因于泄露和/或高压泵的低效操作。因此，可能的是借助于根据本发明的方法通过切断到降压阀的电流来执行蓄压器的压力调节系统中的故障识别。

参考图5将再次简要概述利用可控降压阀来操作蓄压器的所描述的方法。在第一方法步骤35中，操作蓄压器1上的降压阀10，其中，蓄压器1如流体贮存器7那样处于大气压力下。在第二方法步骤36中，然后在降压阀处设置电流，该电流恰好导致阀打开并因此抵消阀的弹簧力并且补偿由此造成的所有公差和额外力。

在第三步骤37中，根据在第二步骤36中所确定的电流水平和根据降压阀的期望临界压力来确定从补偿机械公差和弹簧力所需的电流减少的电流的量。在第四步骤38中，在蓄压器的操作期间设置用于降压阀10的连续通电的在第三步骤37中确定的电流。

如果有需要检查系统中的压力调节，无论是在常规周期性检查的背景下或是由于某异常行为或传感器指示而引起的故障怀疑，则在第五步骤39中切断到降压阀10的电流，并且在第六步骤40中，检测所测量的压力的进展。在第七步骤41中，基于对压力行为的分析进行故障识别和故障确定。

Claims (10)

1.一种操作用于机动车辆燃料喷射系统的蓄压器装置的方法，在所述方法中，借助于供给装置（6、7、8、9）在高压下将流体供给到蓄压器（1），在所述方法中，借助于至少一个移除装置（2、3、4、5）将流体从所述蓄压器（1）中移除，并且在所述方法中，使用可控降压阀（10）以将流体从所述蓄压器（1）中移除以便实现压力控制，其中，将所述蓄压器（1）中的压力调节至设定压力，其中，所述降压阀（10）在所述蓄压器中的预定临界压力被超过的情况下自动打开，并且其中，为检查所述蓄压器的压力调节，增大所述降压阀（10）的所述临界压力，并且然后检测所述蓄压器（1）中的流体压力相对于时间的变化。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，监视所述蓄压器（1）中的实际压力并将其与预定设定压力相比较，并且在于，将所述实际压力和所述设定压力之间的差异与差异临界值相比较，特征在于，如果差异临界值被超过，则增大所述降压阀（10）的所述临界压力，并且检测所述蓄压器（1）中的压力相对于时间的特性。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，如果在所述降压阀（10）的所述临界压力的所述增大之后所述蓄压器中的压力增大，则推断超过所述蓄压器（1）的原始临界压力。

4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，如果在所述降压阀（10）的所述临界压力的所述增大之后所述蓄压器（1）中的压力未增大，则推断所述压力调节有故障。

5.如权利要求1或随后权利要求中的一项中所述的方法，其特征在于，通过对螺线管线圈（15）通电来控制所述降压阀（10），在所述螺线管线圈（15）的场中驱动螺线管电枢（14），所述电枢在所述降压阀（10）的关闭元件（13）上施加由所述磁场确定的力，并且在于，能够借助于通电来控制作用在所述关闭元件（13）上的所述力并因此控制用于所述降压阀的自动打开的所述临界压力。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，在所述蓄压器的操作期间对所述螺线管线圈（15）持续通电，并且在于切断所述电流以检查所述蓄压器（1）中的所述压力调节。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，弹簧（17）的力在关闭方向上作用在所述降压阀的所述关闭元件（13）上，并且在于当对所述螺线管线圈（15）通电时通过所述螺线管电枢（14）在打开方向上在所述关闭元件上施加力。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，为确定所述螺线管线圈（15）的通电电流，首先在大气压力下确定为克服所述弹簧力（27）和通过所述磁性电枢（14）打开所述降压阀（10）的其他机械阻力所需的电流，所述磁性电枢（14）能够在所述螺线管线圈（15）中被驱动，并且在于，从以该方式确定的所述电流减去根据预期临界压力确定的电流差。

9.一种用于机动车辆燃料喷射系统的蓄压器装置，其具有蓄压器，用于将流体在高压下供给到所述蓄压器（1）的供给装置（6、7、8、9），具有用于在高压下选择性移除流体的移除装置（2、3、4、5），具有用于将所述蓄压器（1）中的压力调节到设定压力的调节装置（11），以及具有可控降压阀（10），所述可控降压阀允许独立于所述移除装置将流体从所述蓄压器（1）中排出，其中，所述降压阀（10）在预定临界压力被超过的情况下自动打开，并且其中，所述降压阀的所述临界压力是可控的，尤其是能选择性地变化。

10.如权利要求9所述的蓄压器装置，其特征在于，所述降压阀（10）具有借助于弹簧力（27）按压抵靠阀座的关闭元件（13）并且具有螺线管电枢（14），所述螺线管电枢能够借助于能通电螺线管线圈（15）被驱动并且在所述打开方向上作用在所述关闭元件（13）上。