CN106795829A - 操作用于内燃机的燃料供应系统的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及操作用于内燃机的燃料供应系统（1）的方法，所述燃料供应系统（1）包括高压泵（3）、具有至少一个燃料喷射阀（17）的高压流体储蓄器（15）以及高压传感器（19），该高压传感器的测量信号表示高压流体储蓄器（15）内的压力（P）。根据本发明，高压泵（3）在出口侧上流体连接至高压流体储蓄器（15），至少一个喷射阀（17）的相应的最大喷射量取决于高压传感器（19）的测量信号而被确定，所述喷射量还取决于效率特性而被确定，该效率特性表示高艳燃料泵的效率（η），该效率特性取决于高压传感器（19）的测量信号。至少一个燃料喷射阀（17）被致动使得待由至少一个燃料喷射阀（17）计量的相应喷射量（Vo）被限制至相应的最大喷射量。

Description

操作用于内燃机的燃料供应系统的方法

技术领域

本发明涉及操作用于内燃机的燃料供应系统的方法以及对应的设备。

背景技术

内燃机通常被设计用于产生高扭矩，该高转矩需要大的喷射量。相反地，与来自内燃机的有害物质的可允许排放有关的法律规定要求采取各种措施从而减少有害物质的排放。

文献DE 100 14 223 A1描述了用于控制内燃机的设备和方法。待喷射的燃料量被限制至最大值。该最大值取决于表征燃料泵的当前流率的变量至少是可限定的。

文献DE 10 2011 082 459 A1描述了分析燃料喷射系统的高压泵的效率的方法，在该方法中，关于高压泵的各个泵冲程而对高压泵的效率进行分析，对于各个泵冲程分别记录并分析压力增加和压力释放，并且通过分析该压力增加和压力释放而得出高压泵的各个部件的状态的结论。

发明内容

本发明的目标是创建一种方法以及一种对应的设备，该方法有助于对用于内燃机的燃料供应系统进行高效操作，并且使得其能够成本有效地制造。

本发明的目标通过独立权利要求的特征而实现。本发明的有利的另外的改进方案在从属权利要求中被说明特征。

根据本发明的第一方面，本发明的特征在于操作用于内燃机的燃料供应系统的方法。该燃料供应系统包括高压泵、具有至少一个喷射阀的高压流体储蓄器以及高压传感器，该高压传感器的测量信号表示高压流体储蓄器内的压力。高压泵在出口侧上流体连接至高压流体储蓄器，取决于高压传感器的测量信号，至少一个喷射阀的相应的最大喷射量被确定。取决于高压传感器的测量信号，效率特性被确定。该效率特性表示高压泵的效率。取决于该效率特性，至少一个喷射阀的相应的最大喷射量被确定。

至少一个喷射阀被控制使得待计量的相应喷射量被限制至相应的最大喷射量。

限制至少一个喷射阀的待计量的相应喷射量有助于高压泵的冲程体积能够特别小的事实。这能够归因于下述事实：通过限制待计量的相应喷射量，这有助于抵抗高压流体储蓄器中的压力下降，更具体地说是防止该压力降低。特别地如果在内燃机的操作循环内的高压泵的最大流率小于所有喷射阀的总喷射量，则能够发生压力下降。特别地，避免了增加的有害物质的排放并且有助于内燃机的高效操作。

高压泵的最大流率例如取决于该高压泵的冲程体积。高压泵的最大流率例如还取决于该高压泵的效率。特别地，限制待计量的相应喷射量有助于方式高压流体储蓄器中的压力降低，该压力降低是由于例如在高压泵的使用寿命期间的该高压泵的磨损相关的效率的降低。额外地，限制待计量的相应喷射量例如有助于防止由于内燃机要求的过度输出而引起的高压流体储蓄器的压力降低。

有利地，高压泵的尺寸能够被设计成特别地小。额外地，通过高压泵所需的减少的空间，高压泵的结合位置变得灵活。与此相关地还存在高压泵的重量的减小以及用于操作高压泵所需的扭矩的降低，使得有助于燃料供应系统的高效操作和该燃料供应系统的成本有效的制造。

相应的最大喷射量特别地被规定成使得在高压流体储蓄器中的压力能够被保持在相应的预定压力水平上。特别地，在至少一个喷射阀的最大可能的打开持续时间内能够在内燃机的工作循环期间计量的相应的极限喷射量大于相应的最大喷射量。

高压泵与压力限制阀和高压流体储蓄器的流体连接特别地是液压连接。高压泵的出口侧的区域也能够被称为高压区域。

在根据第一方面的有利实施例中，取决于高压传感器的测量信号，流率特性被确定。该流率特性表示高压泵的流率。取决于该流率特性，相应的最大喷射量被确定。

通过确定流率特性，例如能够得出关于高压泵的最大流率的结论。此外，例如能够可靠地确定相应的最大喷射量，使得特别有利地对燃料供应系统的高效操作和该燃料供应系统的成本有效的制造作出贡献。在这方面，该流率特性特别地表示流至燃料供应系统的高压区域的流体的量。

有利地，通过确定效率特性，能够得出关于高压泵的最大流率的结论。例如，仅在燃料供应系统的初次起动时确定效率特性。替代地，例如在燃料供应系统的每次起动时确定效率特性。

特别地，该效率特性表示该高压泵的被确定的最大流率与理论上的最大流率的比较。该效率特性也能够被称为高压泵的体积效率。

例如，流率特性取决于效率特性而被确定。替代地，例如，效率特性取决于流率特性而被确定。

在根据第一方面的另外的有利实施例中，至少一个燃料特性被提供。该燃料特性在每种情况中表示相应的燃料类型的弹性模量。相应的最大喷射量取决于至少一个燃料特性而被确定。

相应的最大喷射量因此能够被准确地确定。在燃料供应系统不包括用于确定相应燃料类型的燃料传感器的情况中，相应的最大喷射量例如取决于对应于相应燃料类型的燃料特性而被确定，在该燃料特性下，待计量的相应燃料的相应喷射量是最大的。

相应的燃料特性例如取决于高压流体储蓄器内的压力。相应的燃料特性例如替代地或额外地取决于高压流体储蓄器内的温度。

作为确定相应的最大喷射量的一部分，相应的燃料特性被提供为燃料特性图。

在根据第一方面的另外的有利实施例中，燃料供应系统包括燃料传感器。屈居于该燃料供应系统的测量信号，存在于燃料供应系统中的燃料的燃料类型被确定。

以此方式，相应的最大喷射量能够被准确地确定。

在根据第一方面的另外的有利实施例中，至少一个压力特性被提供。该至少一个压力特性在每种情况中表示高压流体储蓄器内的压力在时间上的变化过程。相应的最大喷射量取决于至少一个压力特性而被确定。

相应的最大喷射量因此能够仅通过比较压力传感器的测量信号与至少一个压力特性而被确定，使得在与该比较相关联的数据处理的低的功率要求的基础上有助于燃料供应系统的成本有效的制造。

例如，相应的压力特性取决于高压泵的效率。替代地或额外地，相应的压力特性例如取决于高压泵的流率。相应的压力特性例如还取决于高压流体储蓄器内的温度。

作为确定相应的最大喷射量的一部分，压力特性例如被提供为压力特性图。

在根据第一方面的另外的有利实施例中，温度特性被提供。该温度特性表示高压流体储蓄器内的温度。相应的最大喷射量取决于该温度特性而被确定。

这允许准确地确定相应的最大喷射量。温度特性例如能够取决于内燃机的排放输出而被确定，使得不需要额外的温度传感器。

在根据第一方面的另外的有利实施例中，燃料供应系统包括温度传感器。温度特性取决于温度传感器的测量信号而被确定。

以此方式，温度特性能够被准确地确定。

在根据第一方面的另外的有利实施例中，在将内燃机切换至开启的操作模式之后，相应的最大喷射量取决于在预定的时间间隔中的高压流体储蓄器内压力的增加而被确定。

这允许相应的最大喷射量的特别可靠的确定。

根据第二方面，本发明的特征在于用于操作燃料供应系统的设备，该设备被设计成实施根据第一方面的方法。

附图说明

下面通过示意性附图的方式对本发明的实施例进行解释。

在附图中：

图1示出用于内燃机的燃料供应系统的实施例的第一示例；

图2示出用于内燃机的燃料供应系统的实施例的第二示例；

图3a示出用于操作根据图1和图2的燃料供应系统的第一流程图；

图3b示出用于操作根据图1和图2的燃料供应系统的第二流程图；

图4示出根据图1和图2的燃料供应系统的高压泵的效率；

图5示出根据图1和图2的燃料供应系统的高压泵的流动流以及燃料供应系统的喷射阀的喷射量，以及

图6示出根据图1和图2的燃料供应系统的压力的变化过程。

在整个附图中，具有相同结构或功能的元件设有相同的附图标记。

具体实施方式

用于内燃机的燃料供应系统1（图1）包括高压泵3以及高压流体储蓄器5和高压传感器7。高压泵3在出口侧流体连接至高压流体储蓄器5。为了这个目的，例如燃料供应系统1具有供应管线9。

高压流体储蓄器5包括用于将流体（特别是燃料）分配至内燃机的燃烧室中的多个喷射阀11。

供应管线9、具有喷射阀11的高压流体储蓄器5以及高压传感器7特别地设置在燃料供应系统1的高压区域中。高压传感器7的测量信号特别地表示该高压区域内的压力P。

燃料供应系统1例如包括流体贮存器13，该流体贮存器为内燃机的燃烧过程提供流体（特别是燃料）。流体贮存器13在入口侧上流体连接至高压泵3。在流体贮存器13和高压泵3之间例如设置有流体过滤器15。例如，进料泵17也被分配给流体贮存器13。例如，进料泵17被设计为电预进料泵。燃料供应系统1例如被设置在机动车中。

具有进料泵17的流体贮存器13以及流体过滤器15特别地被设置在燃料供应系统1的低压区域中。

高压泵3特比地是可控制的以用于提高在高压泵3的出口侧上（特别地在高压区域中）的流体的压力P。更具体地，在高压泵3的出口侧上，压力P被提高至相应的预定压力水平，例如在该预定压力水平下进行喷射。

例如，高压泵3包括入口阀19。例如，入口阀19被设计为数字入口阀。例如，高压泵3还包括活塞泵21和出口阀23。在实施例的其他示例中，例如，高压泵3被设计为摆式滑动机（Pendelschiebermaschine）。

还分配给燃料供应系统1的是例如用于操作燃料供应系统1的控制设备25，该控制设备特别地包括数据和程序存储器。控制设备25还能够被称为用于操作燃料供应系统1的设备。

在实施例的第一示例的燃料供应系统1中使用的流体优选地是汽油。

在实施例的第一示例中，高压泵3例如包括阻尼器27。该阻尼器特别地是低压阻尼器。阻尼器27被设计成在低压区域中提供体积以用于平衡压力波动。

在实施例的第一示例中，例如高压泵3还包括压力限制阀29。特别地该压力限制阀有助于限制高压区域内的最大压力，使得能够将与高压区域中的一个或多个部件的耐压性有关的要求保持得低。

高压泵3的循环例如包括吸入阶段和传送阶段。特别地在高压泵3的吸入阶段期间，高压泵3是可控制的以便将流体从流体贮存器13吸入至高压泵3的位移体积中，从而使其可用于传送阶段。通过活塞泵21和入口阀19的相互作用，例如被吸入的流体被向前传输。在高压泵3的传送阶段中，流体在高压泵3的出口侧处被提供。流率Vi在此表示在内燃机的工作循环期间在高压泵3的出口侧处提供的流体的量。

在喷射期间（特别是在内燃机的工作循环期间）通过喷射阀11排出的流体的总量能够被称为总喷射量Vo。在本文中，喷射阀11的每一个排出待计量的相应喷射量。

在实施例的第二示例（图2）的燃料供应系统1中使用的流体优选地是柴油。

在实施例的第二示例中的燃料供应系统1与实施例的第一示例的燃料供应系统的区别至少在于：代替压力限制阀29，压力调节阀31流体连接至高压流体储蓄器5。

额外地，燃料供应系统1例如包括温度传感器33，温度传感器33的测量信号表示高压流体储蓄器内的温度T1、T2、T3。

特别地存储在控制设备25中的数据和程序存储器中的是第一程序，下面通过图3a的第一流程图的方式来更详细地解释该第一程序。

第一程序在步骤A1中开始，例如当将内燃机开启时。在内燃机开启期间，高压泵3特别地被控制以便提高高压区域内的压力P。

在内燃机被开启的时间点处，高压区域中的压力P通常小于燃料供应系统1的相应的预定压力水平。第一程序在步骤A3中继续。

在步骤A3中，在预定的时间间隔中，取决于高压传感器5的测量信号，压力P的梯度（特别是燃料供应系统1的液压体积内的压力增加ΔP）被确定。该液压体积例如包括高压泵3的位移体积、高压流体储蓄器5、供应管线9以及喷射阀11。第一程序在步骤A5中继续。

在步骤A5中，至少一个燃料特性K_E被提供，该燃料特性表示了相应燃料类型的弹性模量。

例如，与该燃料特性关联的燃料传感器被分配给燃料供应系统1，该燃料传感器的测量信号表示存在于燃料供应系统1中的燃料的燃料类型。例如，取决于该燃料传感器的测量信号，相应的燃料特性K_E被确定，该燃料特性对应于存在于燃料供应系统1中的燃料的燃料类型。

替代地，例如，相应的燃料特性K_E被确定，该燃料特性对应于使内燃机的排放输出最小化的燃料类型。

此外，例如，温度特性K_T被提供，该温度特性表示高压流体储蓄器5内的温度T1、T2、T3。例如，温度特性K_T能够取决于内燃机的排放输出而被确定。作为替代方案，取决于温度传感器33的测量信号来确定温度特性K_T。

例如，取决于温度特性K_T来确定至少一个燃料特性K_E。额外地或替代地，取决于高压流体储蓄器5内的压力P来确定至少一个燃料特性K_E。特别地，在这个背景下，至少一个燃料特性K_E被提供作为相应的燃料特性图。例如，相应的燃料类型能够是EN228、E20、E85、E100中的一个或柴油燃料。

额外地，总体积特性K_Vg被提供，该总体积特性表示液压体积。额外地，喷射量特性K_Vo被提供，该喷射量特性表示总喷射量Vo。第一程序在步骤A7中继续。

在步骤A7中，取决于压力增加ΔP、总体积特性K_Vg、喷射量特性K_Vo和燃料特性K_E，流率特性K_Vi被确定，该流率特性表示高压泵3的流率Vi。高压泵3的流率Vi特别地取决于高压泵3的位移体积以及高压泵3的效率η。

此外，效率特性被确定，该效率特性表示高压泵3的效率η。更具体地，该效率特性表示高压泵3的体积效率。例如，在这个背景下，表示高压泵3的位移体积的位移体积特性被提供。特别地，效率特性取决于位移体积特性和流率特性K_Vo而被确定。

例如，该效率特性还取决于压力P而被确定（参见图4）。例如，该效率特性还取决于泵速V而被确定。第一程序随后在步骤A9中继续。

在步骤A9中，喷射阀11的相应的最大喷射量取决于效率特性而被确定。例如，为此首先确定在内燃机的工作循环中的高压泵3的最大流率Vimax，取决于该最大流率来确定相应的最大喷射量。

例如，相应的最大喷射量取决于喷射阀11的数量而被确定。例如，相应的最大喷射量取决于泵速与内燃机速度的传动比而被确定。第一程序随后在步骤A11中继续。

在步骤A11中，喷射阀11被控制以便将待计量的相应喷射量限制至相应的最大喷射量。特别地，仅在高压泵3的最大流率Vimax小于总喷射量Vo（参见图5）时限制待计量的相应喷射量。该程序随后结束。

更具体地，替代地和/或除第一程序以外，控制设备25的数据和程序存储器中存储有第二程序，下面借助于图3b的第二流程图来更详细地解释该第二程序。

第二程序以类似于A1的方式在步骤B1中开始并且在步骤B3中继续。

在步骤B3中，至少一个压力特性K_P1、K_P2、 K_P3被提供，该压力特性表示高压流体储蓄器5内的压力P在时间上的变化过程（参见图6）。特别地，至少一个压力特性K_P1、K_P2、 K_P3表示根据高压泵3的效率η的压力P在时间上的变化过程。替代地，至少一个压力特性K_P1、K_P2、 K_P3例如表示根据高压泵3的流率Vi的压力P在时间上的变化过程。

取决于至少一个压力特性K_P1、K_P2、 K_P3与高压传感器7的测量信号的比较，效率特性被确定。例如，在预定的时间间隔之后实施该比较。替代地或者额外地，例如在高压泵3的预定的循环数量之后实施该比较。

例如，在这个背景下，温度特性K_T也被提供，取决于该温度特性，效率特性被确定。例如，该效率特性还取决于压力P而被确定（参见图4）。例如，该效率特性还取决于泵速v而被确定。第二程序在步骤B5中继续。

在步骤B5中，相应的最大喷射量取决于效率特性而以类似于步骤A9的方式被确定。第二程序类似于A11而在步骤B7中继续并且随后结束。

第一程序和第二程序特别地能够单独地执行或者被组合成单个程序执行。有利地，借此防止即使在高压泵3的小的位移体积的情况中的喷射期间的压力降低。

图4示出取决于在高压泵3的使用寿命开始时的预定温度T1、T2、T3下的泵转速v和压力P的效率η。

图5示出取决于泵速v以及总喷射量Vo的高压泵3的最大流率Vimax。由此待计量的相应喷射量被限制使得总喷射量Vo不超过最大流率Vimax。

图6示出多个示例性压力特性K_P1、K_P2 、K_P3，每个压力特性表示压力P的变化过程，在高压泵3的预定的第一效率的情况下，该变化过程在每种情况中取决于在时间t期间的温度T1、T2、T3。压力特性K_P1、K_P2 、K_P3例如被存储在控制设备25的数据和程序存储器中，额外地，例如在另外的预定效率下的另外的压力特性被存储在该数据和程序存储器中。效率特性能够例如借助于插值法而被确定。

Claims (9)

1.一种操作用于内燃机的燃料供应系统（1）的方法，其中，所述燃料供应系统（1）包括：

- 高压泵（3）；

- 高压流体储蓄器（5），所述高压流体储蓄器具有至少一个喷射阀（11）；以及

- 高压传感器（7），所述高压传感器的测量信号表示所述高压流体储蓄器（5）内的压力（P），其中

- 所述高压泵（3）在出口侧上流体连接至所述高压流体储蓄器（5）；

- 取决于所述高压传感器（7）的所述测量信号，所述至少一个喷射阀（11）的相应的最大喷射量被确定；

- 取决于所述高压传感器（7）的所述测量信号，效率特性被确定，所述效率特性表示所述高压泵（3）的效率（η）；

- 取决于所述效率特性，所述相应的最大喷射量被确定；以及

- 所述至少一个喷射阀（11）被控制使得所述至少一个喷射阀（11）的待计量的相应喷射量被限制至所述相应的最大喷射量。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，

- 取决于所述高压传感器（7）的所述测量信号，流率特性（K_Vi）被确定，所述流率特性表示所述高压泵（3）的流率（Vi）；

- 取决于所述流率特性（K_Vi），所述相应的最大喷射量被确定。

3.根据前述权利要求1或2之一所述的方法，其中，

- 至少一个燃料特性（K_E）被提供，所述燃料特性在每种情况中表示相应燃料类型的弹性模量；

- 所述相应的最大喷射量取决于所述至少一个燃料特性（K_E）而被确定。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述燃料供应系统（1）包括燃料传感器，取决于所述燃料传感器的测量信号，存在于所述燃料供应系统（1）中的燃料的燃料类型被确定。

5.根据前述权利要求1至4中的任一项所述的方法，其中，

- 至少一个压力特性（K_P1、K_P2、K_P3）被提供，所述压力特性的每一个表示所述高压流体储蓄器（15）内的所述压力（P）随时间的变化过程；

- 所述相应的最大喷射量取决于所述至少一个压力特性（K_P1、K_P2、K_P3）而被确定。

6.根据前述权利要求1至5中的任一项所述的方法，其中，

- 温度特性（K_T）被提供，所述温度特性表示所述高压流体储蓄器（5）内的温度（T1、T2、T3）；

- 所述相应的最大喷射量取决于所述温度特性（K_T）而被确定。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述燃料供应系统（1）包括温度传感器，取决于所述温度传感器的测量信号，所述温度特性（K_T）被确定。

8.根据前述权利要求1至7中的任一项所述的方法，其中，在将所述内燃机切换至开启操作模式之后，所述相应的最大喷射量取决于预定的时间间隔中的所述高压流体储蓄器（5）内的压力（P）的增加而被确定。

9.一种用于操作燃料供应系统（1）的设备，所述设备被设计成实施根据前述权利要求1至8中的任一项所述的方法。