CN106968820A - 用于运行内燃机的方法、以及计算机程序和控制和/或调整装置 - Google Patents

Abstract

在用于运行内燃机的方法中，在所述内燃机的第一运行方式中将燃料仅仅直接喷入到至少一个燃烧室中，并且在所述内燃机的第二运行方式中附加地或者取而代之地将所述燃料喷入到位于至少一个进气阀的上游的区域中；并且将直接被喷入到所述燃烧室中的燃料从布置在高压活塞泵的下游的高压区域中取出；并且将被喷入到位于所述进气阀的上游的区域中的燃料从布置在高压活塞泵的上游的低压区域中取出。所述方法提出：至少在所述第二运行方式中所述高压活塞泵的输送行程至少间接地取决于有待直接喷入到所述燃烧室中的燃料量。

Description

用于运行内燃机的方法、以及计算机程序和控制和/或调整 装置

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的用于运行内燃机的方法；以及根据并列权利要求的前序部分所述的一种计算机程序和一种控制和/或调整装置。

背景技术

从市场中已知了具有燃料直接喷射机构的内燃机，在所述内燃机中燃料被直接喷入到燃烧室中。此外，从市场中已知了具有进气管喷射机构的内燃机，在所述内燃机中燃料被喷入到进气管的、位于进气阀的上游的区域中。最后，一段时间以来，这种内燃机也是已知的，在所述内燃机中燃料直接喷射机构和进气管喷射机构相互进行组合。在这些内燃机中存在：第一运行方式，在该第一运行方式中只应用燃料直接喷射机构；和第二运行方式，在该第二运行方式中附加于燃料直接喷射机构地或者替代于燃料直接喷射机构地应用进气管喷射机构。对于最佳的混合气形成和燃烧来说，这使得利用两种喷射方式的优点成为可能。因此，例如在满负荷中并且对于内燃机的良好的动力来说，燃料直接喷射机构是有利的；而在部分载荷中进气管喷射机构却具有优势。

在燃料直接喷射机构中，必须利用非常高的压力将燃料喷入到燃烧室中。高压活塞泵负责提供这种高的压力。在从市场方面来看已知的系统中，所述高压活塞泵的输送量受到流量控制阀的影响。对此基本上理解为所述高压活塞泵的能够切换的进气阀，该进气阀在所述高压活塞泵的输送行程（Förderhub）期间有时被强制打开，从而使得燃料不是被输送到高压区域中，而是返回地输送到低压区域中。

发明内容

本发明所基于的问题通过具有权利要求1所述特征的方法以及通过具有并列权利要求所述特征的计算机程序和控制和/或调整装置予以解决。本发明的有利的改型方案在从属权利要求中给出。

根据本发明已认识到：在第二运行方式中，在布置于高压活塞泵的上游的低压区域中出现压力波动，该压力波动会损害在对借助于进气管喷射机构而喷射的燃料进行配给时的准确性，在该第二运行方式中，燃料至少还要、但是必要时甚至仅仅借助于进气管喷射机构来进行喷射。所述压力波动在传统的燃料系统中主要通过下述方式来产生：不应当到达高压区域中的燃料在高压活塞泵的每次输送行程中借助于流量控制阀返回地泵入到低压区域中，用于进气管喷射机构的燃料从该低压区域中被取出。

通过本发明至少减弱了所述压力波动，因为通过在第二运行方式中调节高压活塞泵的输送行程能够减少在输送行程中输送的燃料量。然而，在输送行程中从高压活塞泵处输送的减少了的燃料量意味着：更少的过量燃料必须通过流量控制阀返回输送到低压区域中，这减小了压力波动的振幅。由于压力波动的减小，显著提高了在对借助于进气管喷射机构而喷射的燃料进行配给时的准确性。由此还改善了内燃机的排放，并且它们还能够降低燃料消耗。此外，通过减少返回输送减少了润滑油进入到存在于低压区域中的燃料中的情况，并且因此改善燃料的质量，这又会减少内燃机的排放。通过返回输送导致的低压区域中的燃料的变热也得以减弱。

根据本发明的方法的第一种改型方案的特征在于，至少在所述第二运行方式中如此调节所述输送行程，使得至少几乎仅仅那些应当被直接喷入到所述燃烧室中的燃料量从所述高压活塞泵处被输送到所述高压区域中。由此，实际上根本没有燃料在高压活塞泵的输送行程中由流量控制阀返回输送到低压区域中，由此实际上能够完全消除低压区域中的压力波动。此外，在这种方法中，甚至能够完全省去对于流量控制阀的使用，由此能够明显更简单地构造高压活塞泵并且能够节省成本，因为把简单的止回阀作为进气阀使用就足够了。

如果存在流量控制阀，则根据本发明能够规定：在第一运行方式中，输送量仅仅通过流量控制阀来进行调节；并且在第二运行方式中，输送量仅仅借助于输送行程的改变来进行调节。

此外能够规定：至少在第二运行方式中，高压活塞泵的输送行程取决于低压区域中的压力振荡的振幅。这样的压力振荡或者压力波动能够例如借助于压力传感器进行检测，该压力传感器在低压区域中布置在高压活塞泵的上游。因此提供了用于降低或者甚至用于完全消除低压区域中的压力波动的闭合的调节回路，由此使得所述方法特别精确且有效率地运作。

此外提出：输送行程能够按级别地（in Stufen）进行调节。这种能够按级别进行调节的特性在技术上可以特别容易地实现，并且因此成本低廉。

在改型方案中对此提出：如果在所述第二运行方式中待喷入到燃烧室中的燃料量低于并且/或者超过一个边界值，就对所述输送行程调节一个级别（Stufe）。这在控制技术方面能够十分简单并且因此成本低廉地实现。在此，在低于的情况下第一边界值是重要的，而在超过的情况下第二边界值是重要的，其中，所述第二边界值大于所述第一边界值，从而形成迟滞，该迟滞在运行中避免了在边界值附近的持续的来回切换。

对于无级地调节高压活塞泵的输送行程来说，简单并且经受考验的可行方案在于：高压活塞泵的活塞借助于偏心轴来驱动，该偏心轴包括能够调节的偏心环；并且高压活塞泵的输送行程通过调节偏心环来进行调节。利用这种改型方案也就能够非常简单地实现高压活塞泵的零输送，由此当在第二运行方式中燃料仅仅借助于进气管喷射机构进行喷射时，也可靠地消除了压力波动。

对于按级别地调节高压活塞泵的输送行程来说同样简单并且经受考验的方案在于：借助于能沿轴向方向移动的凸轮轴来驱动高压活塞泵的活塞，其中，凸轮高度和/或凸轮形状在所述凸轮轴的轴向方向上进行变化；并且通过所述凸轮轴轴向移动来调节所述高压活塞泵的输送行程。

为了实现按级别地调节高压活塞泵的输送行程也可行的是：高压活塞泵的活塞能选择地与至少一个第一和第二挺杆（Stößel）连接，其中，第一挺杆与具有第一凸轮高度的凸轮协作（kooperiert），并且第二挺杆与具有第二凸轮高度的凸轮协作；并且通过从一个挺杆到另一个挺杆的切换来调节所述高压活塞泵的输送行程。

附图说明

接下来参考附图示例性地进行阐述本发明的实施方式。在附图中示出：

图1是具有高压活塞泵和低压区域以及高压区域的内燃机的示意图；

图2a是图1的高压活塞泵的、具有两个能调节的偏心环的偏心轴在输送行程最大的情况下的示意性截面图；

图2b是类似于图2a的在输送行程最小的情况下的图示；

图3是替代的活塞-高压泵的示意性截面图；

图4是在应用根据本发明的第一种方法的情况下的图表，在该图表中绘出了借助于燃料直接喷射机构喷入的燃料量关于时间的曲线、能够从高压活塞泵最大输送到高压区域中的燃料量关于时间的曲线以及在低压区域中的压力关于时间的曲线；和

图5是在应用根据本发明的第二种方法的情况下类似于图4的图表，然而没有在低压区域中的压力的曲线。

对于功能相当的部件和区域在接下来的附图中使用相同的附图标记。

具体实施方式

内燃机在图1中整体地具有附图标记10。该内燃机包括燃料系统12，该燃料系统如下所述地被构造：

电动的燃料泵14把燃料从油箱16中输送到低压管路18中，该低压管路就此而言属于低压区域。所述低压管路通向高压活塞泵20，该高压活塞泵当前通过点划线来表示。所述高压活塞泵20在输入端具有进气阀22，该进气阀就如同稍后还要详细地阐明的那样同时也是流量控制阀（Mengensteuerventil）。一条通道从所述进气阀22通向输送室24，该输送室由在轴向方向上能够运动的活塞26和泵壳体28所限定。一条通道从所述输送室24通向排气阀29。所述高压活塞泵20在输出端与燃料收集管路30相连接，多个燃料喷射器32连接到该燃料收集管路处，当前仅示出了其中的一个燃料喷射器。所述燃料喷射器32把燃料直接喷入到内燃机10的燃烧室34中。所述燃料收集管路30属于高压区域。

同样将燃料喷射器连接到所述低压管路18处，当前仅示出了其中的一个燃料喷射器，该燃料喷射器具有附图标记36。所述燃料喷射器把燃料喷入到内燃机10的进气管38中，更确切地说直接喷入到进气阀40的上游中。所述进气阀40属于燃烧室34。出于完整性的考虑，在图1中还示出了排气阀44和废气管路46。

高压活塞泵20的活塞26当前被机械地驱动并且被置身于往复运动中。这能够例如借助于凸轮轴或者借助于偏心轴来实现，就如同下面要更进一步详细地描述的那样。在图1中，凸轮轴或者偏心轴象征性地示出为方框，并且其具有附图标记48。对于在此所使用的高压活塞泵20来说，活塞26的输送行程能够被调节。调节装置50用于调节活塞的输送行程，该调节装置在图1中同样仅仅象征性地通过方框示出。这种调节装置50的可能的实施方式稍后还要参照图2和图3来阐明。

如同上文已经指出的那样，高压活塞泵20的进气阀22指的是所谓的流量控制阀。这个流量控制阀具有电磁的操纵装置52，该电磁的操控装置能够迫使进气阀22的阀门元件54进入打开的位置中。如果这例如发生在所述活塞26的部分输送行程期间，那么燃料不会通过所述活塞26在所述燃料收集管路30的方向上被排出，而是简单地返回输送到低压管路18中。借助于这种流量控制阀22、52能够由此改变或者调节在输送行程时被从高压活塞泵20朝向燃料收集管路30输送的燃料量。

控制和调整装置56也属于所述内燃机10，该控制和调整装置具有一个或者多个微处理器以及一个或者多个存储器。在所述存储器上存储了计算机程序，利用所述计算机程序来实施用于运行所述内燃机10的确定的方法。对此，所述控制和调整装置56操控着内燃机10的不同的执行器件，例如操纵装置52、调节装置50、燃料喷射器32和燃料喷射器36。此外，所述控制和调整装置56获得不同传感器的信号，例如对低压管路18中的压力进行检测的压力传感器58的信号以及对燃料收集管路30中的压力进行检测的压力传感器60的信号。

所述内燃机10尤其能够以两种运行方式来运行。在第一运行方式中，燃料仅借助于燃料喷射器32到达燃烧室34中。燃料喷射器36没有运行。在这种第一运行状态中，所述内燃机10因此仅仅利用燃料直接喷射机构来进行工作。所述调节装置50在这种运行方式中由所述控制和调整装置56如此地操控，使得所述输送行程最大。从所述高压活塞泵20输送到燃料收集管路30中的燃料量因此仅借助于所述流量控制阀，也就是通过所述操纵装置52和进气阀22来进行调节。

在第二运行方式中，燃料至少也借助于所述燃料喷射器36到达所述进气管38中，并且从那里进一步到达所述燃烧室34中。在这种运行状态中，所述内燃机10因此至少也利用进气管喷射机构来进行工作。在此，能够想到两种子运行方式：在一种子运行方式中，燃料不仅借助于所述燃料喷射器32而且借助于所述燃料喷射器36进行喷射。在另一种子运行方式中，燃料只借助于所述燃料喷射器36进行喷射，然而所述燃料喷射器32却没有运行。在第二运行方式中，从所述高压活塞泵20输送至燃料收集管路30处的燃料量不仅借助于所述流量控制阀22、52进行调节，而且附加地也借助于所述调节装置50进行调节，该调节装置影响着所述高压活塞泵20的输送行程。

所述调节装置50能够具体地以完全不同的方式来实施。如果为了驱动所述活塞26而设置了偏心轴48，那么所述调节装置50例如能够包括两个能够调节的偏心环62a和62b（对比图2a和2b），这两个能够调节的偏心环安置在能够绕着旋转轴线64旋转的轴66上。对于这两个偏心环62a和62b的、在图2a中示出的相对位置来说，偏心率并且因此活塞26的输送行程是最大的。对于这两个偏心环62a和62b的、在图2b中示出的相对位置来说，偏心率相反是零，并且因此活塞26的输送行程也等于零。借助于这种调节装置50，活塞26的输送行程会被无级地调节。

但是，如同从图3中显而易见的那样，高压活塞泵20的活塞26也能够由可沿轴向方向移动的凸轮轴48驱动，其中，凸轮高度和/或凸轮形状会在凸轮轴48的轴向方向上改变。高压活塞泵20的活塞26的输送行程因此通过所述凸轮轴48的轴向移动来调节。在图3中彼此并排地示出了具有不同凸轮高度的相应的不同的凸轮形状48a、48b和48c。借助于这种调节装置50，活塞26的输送行程能够按级别地进行调节。

调节装置50的另一种可能的、但没有示出的实施方式能够在于：高压活塞泵的活塞能选择地与第一挺杆和第二挺杆相连接，其中第一挺杆与具有第一凸轮高度的凸轮协作，并且第二挺杆与具有第二凸轮高度的凸轮协作。在这种情况下，通过从一个挺杆到另一个挺杆的切换来调节所述高压活塞泵20的活塞26的输送行程。在市场上，这种技术例如对于改变布置在内燃机的燃烧室处的进气阀的行程来说是已知的，例如名称为“VarioCam”。借助于这种调节装置50，活塞26的输送行程能够按级别地进行调节。

用于影响活塞26的输送行程的其他可能性例如有连续工作的移动凸轮、或者阀门的开关，利用该开关能够有针对性地解除或者闭合在凸轮和活塞之间的液压耦接。

现在参考图4来阐明用于运行内燃机10的方法，在该方法中，内燃机以上文所提到的第二运行方式来运行，并且在该第二运行方式中，活塞26的输送行程能够借助于所述调节装置50按级别地进行调节。从所述燃料喷射器32直接喷入到所述燃烧室34中的燃料量Q关于时间t的曲线利用附图标记68来描述。利用附图标记70来描述能够最大从所述高压活塞泵20输送到所述燃料收集管路30中的燃料量关于时间t的情况。利用附图标记72来描述由压力传感器58检测的、低压管路18中的压力P的曲线关于时间t的情况。

认识到：如果对于时间间隔t0来说所喷射的燃料量Q低于第一边界值G1，就借助于所述调节装置50来将活塞26的输送行程降低一个级别S，就是说从所述高压活塞泵20最大到所述燃料收集管路30中的能改变的燃料量Q减小一个级别S；如果所述燃料量Q再次超过第二边界值G2，就借助于所述调节装置50将活塞26的输送行程再次提高一个级别，由此从所述高压活塞泵20最大到所述燃料收集管路30中的能改变的燃料量Q也再次提高一个所述的级别S。所述边界值G2大于所述边界值G1，由此形成了迟滞，该迟滞改善了所述方法的稳定性，因为在围绕边界值的振荡中防止了持续的来回切换。

为了把在所燃料收集管路30中的压力恒定地保持在一个期望的数值上，因此必须通过所述流量控制阀22、52来仅仅把在实际喷入的燃料量Q和能够最大输送的燃料量F之间的差值返回地输送到所述低压管路18中。该差值在图4中通过一个带有附图标记74的双箭头来表示。所述压力P（在图4中的线72）的波动因此相对来说是小的。在没有借助于所述调节装置50来对输送行程进行上述调节的情况下，必须通过所述流量控制阀22、52来将明显更多的差值返回地输送到所述低压管路18中，就如同在图4中通过用虚线示出的带有附图标记74'的双箭头所表明的那样。相应地，在低压管路18中的压力P的波动就会明显更高，这在图4中通过用虚线示出的压力P的曲线来表明。

借助于图4阐明了一种方法，在该方法中活塞26的输送行程能够按级别地进行调节。现在，参考图5来阐明一种方法，在该方法中活塞26的输送行程能够被无级地调节直至零值。在这种方法中，在极端情况下能够完全省去流量控制阀，也就是操纵装置52。就是说从所述高压活塞泵20输送到所述燃料收集管路30中的燃料量F（附图标记70）持续地借助于对活塞26的输送行程的无级调节来准确地匹配于由所述燃料喷射器32实际所喷入的燃料量Q（附图标记68）。

如果所述燃料喷射器32根本没有喷射燃料（在图5中的箭头76），这例如是下述情况：燃料仅仅借助于所述燃料喷射器36进行喷射（只有进气管喷射），那么活塞26的输送行程就是被调节到了零值。因此就根本没有燃料量被返回地泵入到所述低压管路18中，由此至少经此绝对没有压力波动在低压管路18中会通过高压活塞泵20所引起。

原则上也能够想到的是：至少也根据压力传感器58的信号来操控所述操纵装置52，更确切地说以下述方式来进行：使得压力P的波动的振幅是尽可能小，或者不超过边界值。

Claims (10)

1.一种用于运行内燃机（10）的方法，在该方法中，在所述内燃机（10）的第一运行方式中将燃料仅仅直接喷入到至少一个燃烧室（34）中，并且在所述内燃机（10）的第二运行方式中附加地或者取而代之地将燃料喷入到位于至少一个进气阀（40）的上游的区域（38）中；并且在该方法中，将直接被喷入到所述燃烧室（34）中的燃料从布置在高压活塞泵（20）的下游的高压区域（30）中取出；并且在该方法中，将被喷入到位于所述进气阀（40）的上游的区域（38）中的燃料从布置在高压活塞泵（20）的上游的低压区域（18）中取出，其特征在于，至少在所述第二运行方式中所述高压活塞泵（20）的输送行程至少间接地取决于有待直接喷入到所述燃烧室（10）中的燃料量（Q）。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，至少在所述第二运行方式中如此调节所述输送行程，使得至少几乎仅仅那些应当被直接喷入到所述燃烧室（34）中的燃料量（F）从所述高压活塞泵（20）处被输送到所述高压区域（30）中。

3.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，至少在所述第二运行方式中所述高压活塞泵（20）的输送行程取决于在所述低压区域（18）中的压力振荡的振幅。

4.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述输送行程能够按级别地进行调节。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，如果在所述第二运行方式中有待喷入到燃烧室（34）中的燃料量（Q）低于并且/或者超过一个边界值（G），就对所述输送行程调节一个级别。

6.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，借助于偏心轴（48）来驱动所述高压活塞泵（20）的活塞（26），该偏心轴包括至少一个能够调节的偏心环（62a、62b）；并且通过对至少一个偏心环（62a、62b）的调节来调节所述高压活塞泵（20）的输送行程。

7.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，借助于能沿轴向方向移动的凸轮轴（48）来驱动所述高压活塞泵（10）的活塞（26），其中，凸轮高度在所述凸轮轴（48）的轴向方向上进行变化；并且通过所述凸轮轴（48）轴向移动来调节所述高压活塞泵（20）的输送行程。

8.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述高压活塞泵的活塞能选择地与至少一个第一和第二挺杆连接，其中，第一挺杆与具有第一凸轮高度的凸轮协作，并且第二挺杆与具有第二凸轮高度的凸轮协作；并且通过从一个挺杆到另一个挺杆的切换来调节所述高压活塞泵的输送行程。

9.计算机程序，其特征在于，该计算机程序被编程以用于应用在根据上述权利要求中任一项所述的方法中。

10.用于内燃机（10）的控制和/或调整装置（56），其特征在于，该控制和/或调整装置被编程以用于应用在根据权利要求1至8中任一项所述的方法中。