CN106536903A - 用于操作喷射系统的高压泵的方法和喷射系统 - Google Patents

Abstract

公开了一种用于操作喷射系统的高压泵的方法和一种喷射系统。所述方法涉及在所确定的阀的线圈温度超过极限值的情况下关闭附加的脉冲，所述附加的脉冲被施加于所述高压泵的所述阀。例如，如果附加的脉冲被施加于所述阀以降低噪声（"whisper function"），则随后执行所述方法。使用来自所述高压泵的阀的控制信号的电流信息和电压信息，以便测量所述阀的温度，并且如果存在所述阀过热的风险，则通过该信息关闭附加的电流脉冲。本发明还公开了一种内燃机的喷射系统，其中，所述喷射系统包括具有阀和相对应的控制单元的高压泵。

Description

用于操作喷射系统的高压泵的方法和喷射系统

本发明涉及一种用于操作内燃机的喷射系统的高压泵的方法，其中，高压泵中的阀借助于通过控制脉冲来影响阀的线圈通过控制单元来打开和/或关闭。

在内燃机中的喷射系统的情况下，所需的燃料压力借助于机械驱动的高压泵来产生。作为示例，这类高压泵被实施为径向活塞泵，并且包括泵壳体，泵活塞被可移动地安装在所述泵壳体中。压力室在泵壳体中位于泵活塞的一端处。为了能够利用流体来填充压力室，所述压力室包括供应管道，在所述供应管道中布置有实施为入口阀的阀。该阀优选地被实施为数字控制的阀。此外，所述压力室还包括排放管道，在所述排放管道中，布置有实施为出口阀的另一阀。因此，流体能够从所述压力室排出。

这类阀经受沉重的负荷，特别是在它们暴露于持久负荷（permanent loading）的情况下，例如在高压泵中。因为高压泵经受例如2,000巴或更高的压力，所以对这类泵中的阀具有很高的要求。噪声能够随着这些阀关闭以及同样随着它们打开这两种情况而出现。

在这类阀的情况下，已知除了打开脉冲和/或关闭脉冲之外，还提供附加的制动脉冲（braking pulse），以便减少噪声形成。由于借助于这类制动脉冲或“耳语脉冲（whispering pulse）”的附加的影响，可以按照如下方式来缓慢地关闭阀或缓慢地打开阀，即：能够使阀所形成的噪声的大小保持较小，同时仍能够实现阀的可靠的和足够迅速的关闭或打开。此外，阀上的磨损能够被保持在最低限度。作为示例，DE 10 2011 075 269 A1中描述了制动脉冲或“耳语脉冲”的细节。

高压泵所消耗的电功率的量取决于高压泵的控制。因此，借助上面提及的附加的制动脉冲或“耳语脉冲”增加了所消耗的电功率的量。然而，如果作为示例借助于发动机余热和/或高外部温度，外部影响已在泵上产生了较高热负荷，则可能有必要减少所供应的电能的量，使得相对应的阀不会“烧掉（burn out）”。这能够使相关联的线圈的绝缘材料因过高的温度而失效，并且在绕组之间能够发生短路。由此产生的降低的线圈电阻导致更高的电气短路，这又导致更高的温度。因此产生了因果回路（causal circuit），其使阀在非常短的时间段内就失效。作为结果，还存在火灾的风险。

为了解决这个问题，已经降低了高压泵上的电负荷。在这样做时，一旦实现了特定的旋转速度并且实际上无论关闭是否必要，例如作为示例上面提及的制动脉冲或“耳语脉冲”之类的高压泵的附加功能就被盲目地关闭。高压泵的这种运作模式的缺点、特别是相对应的噪声在阀中的形成已被接受。然而，由于附加的“耳语脉冲”在高压泵中引起的噪声借助于最小化泵的移动部分上的力而被降低，因此高压泵的耐久性、特别是阀自身的耐久性作为早早地关闭“耳语脉冲”的结果也被降低。因此，作为在实际上不必要的情况下关闭“耳语脉冲”的已知方法的结果，降低了高压泵的可使用寿命。

本发明的目的在于提供一种在介绍中所提及类型的方法，其中，可以以特别简单和有效的方式来抵消喷射系统中的高压泵过热的任何风险。

该目的根据本发明借助于所提及类型的方法来实现，所述方法包括以下步骤：

测量所述阀用来打开和/或关闭的电流，

测量施加在所述阀处的电压，

计算所述线圈的电阻，

由所计算的线圈电阻来确定线圈温度，以及

如果所确定的线圈温度超过极限值，则关闭影响所述阀所利用的附加的脉冲。

根据本发明，附加的脉冲、特别是“耳语脉冲”不是被盲目地关闭，而是在所确定的线圈温度超过极限值的情况下，所述附加的脉冲以目的性的方式来关闭。如果确定了能够对线圈产生损害的温度，则关闭所述附加的脉冲。然而，因此，这仅当存在损害的实际风险时发生，而不仅作为预防措施发生。作为关闭所述附加的脉冲的结果，泵上的电负荷变小，并且线圈温度降低。

为了确定线圈温度，测量所述阀用来打开和/或关闭的电流，并且还测量施加在所述阀处的电压，以及由所确定的值来计算线圈的电阻。该值依赖于标称温度（20℃）下的线圈电阻和线圈温度。因此，在特定线圈的情况下，线圈温度被无歧义地分配给能够借助于简单的计算操作来确定的温度。如果所确定的线圈温度超过极限值，则附加的脉冲被关闭，使得以简单和有效的方式防止了过载。

如介绍中所提及的，施加附加的脉冲特别是为了最小化高压泵或相对应的阀中的噪声形成。根据本发明，影响所述阀以便减少噪声形成所利用的附加的脉冲因此被关闭。因此，如果确定了能够对线圈产生损害的温度，则关闭相关的“耳语脉冲”。因此，根据本发明，特别是在“耳语脉冲”的情况下，避免了因过高的温度而引起的对线圈的损害。这也导致“耳语脉冲”的操作范围扩展（与盲目地关闭所述脉冲相比）。总的来说，泵因此在扩展的操作范围中是安静的，并且其寿命预期增加。

优选的是，所述阀用来打开和/或关闭的电流通过所述控制单元中的分流电阻器来测量。因为这类分流电阻器由于上述耳语功能（whispering function）已是所述控制单元的一部分，所以在此实施例的情况下根据本发明所提供的针对过载的保护不与附加的成本相关联。

利用线圈电阻的知识，可以按照便利的方式来测量正常温度下的电阻，并且所述电阻为了计算当前的线圈温度将被存储。因此，作为示例，有可能能够测量20℃下的电阻（R20）。如果相关联的马达已空闲超过12小时，则这能够最佳地实现。这能够借助于“发动机关闭计时器”和/或借助于冷却水温度（TCO）和环境温度（TAM）的相同的温度测量值来确定。

但是，所述电阻也能够在与20℃不同的温度下测量。计算则以简单的方式与R20的值相关。

特别地，入口阀按照与所述高压泵中的阀相同的方式来控制。

根据本发明，电流和电压信息因此被高压泵中的阀的激活信号使用，以便测量其温度（线圈温度），并且随后，基于该信息，在存在阀过热的风险的情况下关闭附加的电流脉冲，特别是“耳语脉冲”。

此外，本发明还涉及一种包括高压泵的内燃机的喷射系统，所述高压泵具有阀和控制单元，所述控制单元用于借助于通过电流脉冲影响所述阀的线圈来打开和/或关闭所述阀。

此外，根据本发明，这类喷射系统包括：

用于测量所述阀用来打开和/或关闭的电流的装置，

用于测量施加在所述阀处的电压的装置，

用于计算所述线圈的电阻的装置，

用于由所计算的线圈电阻来确定线圈温度的装置，

用于通过附加的脉冲来影响所述阀的装置，以及

用于在所确定的线圈温度超过极限值的情况下关闭用于通过附加的脉冲来影响所述阀的所述装置的装置。

根据本发明所提供的装置能够被整合（或集成）到内燃机的控制单元中。

用于通过附加的脉冲来影响所述阀的所述装置优选为是用于通过减少噪声形成的脉冲（“whispering pulse”）来影响所述阀的装置。

用于测量所述阀用来打开和/或关闭的电流的所述装置优选为是所述控制单元中的分流电阻器。如果提供了用于产生“耳语脉冲”的装置，则已可获得这样的分流电阻器。

此外，所述喷射系统还能够包括用于测量正常温度下的线圈电阻的装置。

所述高压泵中的所述阀优选为是入口阀。

在下文中参考示例性实施例结合附图来详细地解释本发明，附图中：

图1图示了具有阀的高压泵的示意性纵向剖视图；以及

图2图示了根据本发明的方法的流程图。

图1图示了内燃机的喷射系统的高压泵10的示意图。泵10包括泵壳体12，并且在示例性实施例的情况下被实施为径向活塞泵。泵活塞14被可移动地安装在泵壳体12中。压力室16被定位在泵壳体12中泵活塞14的一端处。为了能够利用流体来填充压力室16，所述压力室包括供应管道18，在所述供应管道18中布置有实施为入口阀的阀20。实施为入口阀的阀20在这种情况下被实施为数字控制的阀。阀20促进填充压力室16的过程，并且防止流体在填充过程期间从供应管道18中向外回流。此外，压力室16还包括排放管道22，在所述排放管道22中，布置有实施为出口阀的另一阀24。作为结果，流体能够从压力室16排出。

此外，泵10还包括驱动轴26，其被操作性地连接到偏心凸轮28，并且能够沿顺时针方向上的旋转方向D旋转。

所述阀包括阀壳体，所述阀壳体具有腔，在所述腔中布置有弹簧32、杆34和密封元件36。弹簧32借助于杆34预张（pretension）密封元件36，原因在于所述弹簧被支撑在腔的壁上。此外，与阀壳体29相对地固定布置的密封座38位于所述腔中，并且所述密封座包括贯通的开口。如果密封元件36未抵靠密封座38，则流体能够通过所述贯通的开口流动。

此外，阀20还包括促动器42。促动器42被实施为磁性线圈。杆34被部分地布置在促动器42内，并且能够通过促动器42来促动。

已在介绍中提及的文献DE 10 2011 075 269 A1中描述了这类阀的确切构造。所述阀按照如下方式来设计和运转，即：借助于施加附加的电流脉冲来减少在打开阀期间的噪声形成（noise development）。

在上面提及的公开中详细地描述了这种所谓的“耳语功能（whisperingfunction）”。

在根据本发明的方法的情况下，如果所确定的阀的线圈温度超过极限值，则影响所述阀以便减少噪声形成所利用的这些附加的脉冲现在被关闭（“whisperingfunction”）。在这样做时，“耳语脉冲”不是一旦实现特定的旋转速度就盲目地关闭，而是如图2中所示，在步骤1中测量阀用来打开的电流。在步骤2中，测量施加在所述阀处的电压。根据公式R = U/I由这两个值来计算阀线圈的电阻（步骤3）。该值依赖于标称温度（20℃）下的线圈电阻和线圈温度。因此，线圈温度被无歧义地分配给在特定线圈的情况下的温度。然后，所述线圈温度能够如下来计算（步骤4）：

Rt=R20*(1+a20*(t-20℃)) ―›

t=20℃+(Rt/R20-1)/a20。

如果在这样做时确定了能够对线圈产生损害的温度，则关闭“耳语脉冲”（步骤5）。然而，因此，这仅当存在损害的实际风险时发生，而不仅作为预防措施发生。作为关闭脉冲的结果，泵上的电负荷变小。

上式中所包括的参数具有以下含义：

Rt = 在温度t下的电阻

R20 = 在20℃下的电阻

t = 所确定的温度

a20 = 温度系数。

Claims (10)

1.一种用于操作内燃机的喷射系统的高压泵的方法，其中，所述高压泵中的阀借助于通过所提及类型的控制脉冲来影响所述阀的线圈通过控制单元来打开和/或关闭，所述方法包括以下步骤：

测量所述阀用来打开和/或关闭的电流，

测量施加在所述阀处的电压，

计算所述线圈的电阻，

由所计算的线圈电阻来确定线圈温度，以及

如果所确定的线圈温度超过极限值，则关闭影响所述阀所利用的附加的脉冲。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，影响所述阀以便减少噪声形成所利用的附加的脉冲被关闭。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述阀用来打开和/或关闭的电流通过所述控制单元中的分流电阻器来测量。

4.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，利用线圈电阻的知识，电阻在正常温度下测量，并且被存储，用于计算当前的线圈温度值。

5.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，入口阀以与所述高压泵中的阀相同的方式来控制。

6.一种内燃机的喷射系统，包括高压泵（10），所述高压泵（10）具有阀（20）和控制单元，所述控制单元用于借助于通过电流脉冲影响所述阀（20）的线圈（42）来打开和/或关闭所述阀（20），其中，所述喷射系统还包括：

用于测量所述阀（20）用来打开和/或关闭的电流的装置，

用于测量施加在所述阀（20）处的电压的装置，

用于计算所述线圈（42）的电阻的装置，

用于由所计算的线圈电阻来确定线圈温度的装置，

用于通过附加的脉冲来影响所述阀（20）的装置，以及

用于在所确定的线圈温度超过极限值的情况下关闭用于通过附加的脉冲来影响所述阀（20）的所述装置的装置。

7.如权利要求6所述的喷射系统，其特征在于，用于通过附加的脉冲来影响所述阀（20）的所述装置是用于通过脉冲来影响所述阀（20）以便减少噪声形成的装置。

8.如权利要求6或7所述的喷射系统，其特征在于，用于测量所述阀（20）用来打开和/或关闭的电流的所述装置是所述控制单元中的分流电阻器。

9.如权利要求6至8中任一项所述的喷射系统，其特征在于，所述喷射系统包括用于测量正常温度下的线圈电阻的装置。

10.如权利要求6至9中任一项所述的喷射系统，其特征在于，所述高压泵（10）中的阀（20）为所述高压泵中的入口阀。