CN107035540A - 用于获取高压泵的安装位置角度的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于获取带有电的抽吸阀的高压泵的关于内燃机的自旋转的轴（41）的安装位置角度（′_OT）的方法，在该内燃机中，高压泵被用来把燃料从低压区域通过高压泵的输送空间输送到高压储能器中，其中，根据至少一个与内燃机的转速（n）相关的信号的变化过程（V）获取了所述高压泵的安装位置角度（′_OT）。

Description

用于获取高压泵的安装位置角度的方法

技术领域

本发明涉及一种用于获取高压泵的安装位置角度的方法以及一种计算单元和一种用于实施该方法的计算机程序。

背景技术

带有可自由运动的阀活塞（Ventilkolben）的抽吸阀能够与活塞泵组合在一起作为高压泵使用，以便把燃料压缩至期望的压力值，即所谓的轨道压力（Raildruck），并且继续导入到高压储能器中（共轨（Commen-Rail））。抽吸阀在活塞的抽吸冲程中打开，并使燃料再次流入，而且能够在活塞的压缩冲程中如此进行操控，使得它的关闭不会让燃料流出到低压（Niederdruck）中去。

从DE102013201974A1中示例性地已知的是一种抽吸阀，在该抽吸阀中使用了电的开闭阀（Schaltventil），以便打开或者关闭对于燃料来说从低压区域到高压泵的输送空间中的路径。

发明内容

根据本发明，建议了具有利用独立权利要求的特征的一种用于获取高压泵的安装位置角度的方法以及一种计算单元和一种用于实施该方法的计算机程序。有利的实施方式是从属权利要求以及接下来的描述的主题。

根据本发明的方法用于获取带有电的抽吸阀的高压泵关于内燃机的自身旋转的轴（sich drehende Welle）的安装位置角度（Anbaulagewinkel），在该内燃机中，高压泵用于把燃料从低压区域通过高压泵的输送空间输送到高压储能器中去。旋转轴特别指的是曲轴或者凸轮轴。在此，现在可以根据至少一个与内燃机的转速相关的信号的变化过程来获取所述高压泵的安装位置角度。

在这样的抽吸阀中，一般来说对于阀活塞设置了一种行程限制器（Wegbegrenzung），该阀活塞把低压区域与高压泵的输送空间相分开，该行程限制器能够借助于电磁体在第一位置和第二位置之间进行调节，在该第一位置中阀活塞不能够关闭，在该第二位置中阀活塞能够关闭。在这种抽吸阀中，在所述行程限制器和所述阀活塞之间一般来说不存在机械的连接，该行程限制器例如能够指的是衔铁（Magnetanker）。机械弹簧能够把机械的弹簧力施加在所述衔铁上，并且把所述衔铁保持在基础位置（Grundposition）中。通过给电磁体通电，所述衔铁相对于电磁体的位置特别是与机械弹簧的弹簧力作用相反地改变，从而使得所述行程限制器从第一位置切换到第二位置。这意味着，在未通电的状态下的抽吸阀一般来说是打开的，而且只有在通电的状态下才能够完全关闭，只要压力被施加在了阀活塞上。以这种方式能够实现的是：虽然在高压泵的抽吸阶段时燃料被从低压区域吸入到高压泵的输送空间中，但是，如果抽吸阀完全关闭了的话，燃料随后就在压缩阶段期间被从输送空间输送到高压储能器中。否则的话，在压缩阶段期间燃料会被返回地输送到低压区域中。

但是当前这种高压泵的缺点可能是：所述安装位置角度不是在每个内燃机中都必定一样，该安装位置角度指的是与高压泵的执行器、例如活塞的上止点（从压缩阶段到抽吸阶段的过渡）相对应的曲轴角度或者凸轮轴角度。这可能是由于例如零件公差或者生产或者安装造成的。然而，为了能够有目的性地调节或者控制在高压储能器中的压力，能够利用上述电的抽吸阀有目的性地在压缩阶段期间调节燃料的输送，方法是：例如在所获取的曲轴角度或者凸轮轴角度时关闭所述抽吸阀。但是，为此需要关于准确的安装位置角度的认知，因为否则的话会输送或者压缩比预期更少的或者更多的燃料。

利用所建议的方法当前能够实现的是：对于带有电的抽吸阀的高压泵来说获取所述安装位置角度。在此充分利用了：高压泵的不同阶段（例如压缩阶段和抽吸阶段）对于内燃机的转速和相应地也对于其它与转速相关联的参量不同地施加影响。因此，所述变化过程合乎目的地包括所述至少一个信号的、至少一个由运行所述高压泵而引起的变化。因为例如在压缩阶段中或者为了压缩必须提高所述高压泵用的功率，并且高压泵必须由内燃机来进行驱动，所以在高压泵中的压缩会导致由内燃机施加于高压泵的转矩输出（Drehmomentabgabe）的提高，这会伴随着转速的降低。相应地，在抽吸阶段中可以预期到转速的提高。因此也能够在转速信号处或者在与转速相关的或者依赖于转速的参量的信号处识别出高压泵的阶段。因为不同的阶段取决于高压泵执行器的位置，所以就因此能够获取出高压泵的安装位置角度。为此，能够顾及到所属的曲轴角度或者凸轮轴角度，该所属的曲轴角度或者凸轮轴角度能够例如借助于传感器轮和所属的传感器、例如电感传感器来进行获取。应当指出的是，在信号的变化过程中，由高压泵引起的波动与绝对值相比较来说能够是小的，但是，上述波动可以通过准确的分析和如果必要的话对于越过多个内燃机的转圈的变化过程进行评价来很好地获取。

高压泵的、引起了所述至少一个变化的运行优选包括所述高压泵的压缩阶段。正如前面所述的那样，在压缩阶段的进程中，转速信号的或者与转速相关的参量的信号的进程曲线会发生变化。在曲轴角度或者凸轮轴角度时达到例如最大的压缩，该曲轴角度或者凸轮轴角度那么就对应着高压泵的执行器的上止点，因为那么就不能够继续进行压缩了。合乎目的的是，特别是所述至少一个变化包括饱和行为（Sättigungsverhalten），因为在达到最大压缩时转速一般来说不再继续变化，或者不再继续上升。以这种方式，因此能够非常简单地通过分析信号的变化过程来获取所述安装位置角度。

有利的是，所述至少一个变化通过有目的性地预设所述高压泵的运行而产生。因此，能够举例来说借助于高压泵来有目的性地输送不同量的燃料，以便诱发由内燃机到高压泵上的转矩传递的改变。这个量在此能够是非常小的，就是说低于通常被输送的量。以这种方式能够实现在转速的变化过程中的改变，所述改变在时间上不会或者较少地与通过在内燃机中的燃烧所引起的转速变化相一致。

有利的是，所述至少一个与内燃机的转速相关联的信号包括转速信号和/或高压储能器的压力信号。正如前面所述的那样，高压泵的阶段影响着转速。举例来说，不仅曲轴的转速而且凸轮轴的转速适于用作转速信号。转速信号在此能够例如借助于传感器轮（该传感器轮布置在内燃机的曲轴上）和所属的传感器（例如电感式传感器）进行获取。此外，高压泵的阶段或者说相位也对于在高压储能器中的压力有影响，燃料借助于高压泵被输送到该高压储能器中。在输送时，就是说在压缩阶段中就是高压储能器中的压力会提高。通过获取曲轴的或者凸轮轴的所属的角度（例如通过传感器轮），能够因此获取安装位置角度。

所述至少一个信号优选包括转速信号和压力信号，并且这两个信号中的一个信号被用来使得另一信号具有可信性（Plausibilisierung）。在此合理的是，压力信号被用来使得转速信号具有可信性，因为压力信号经常能够通过与由于喷射而发生的压力变化的叠加而被歪曲。尽管如此，还是能够以这种方式进行可信化并且因此获得较为准确的结论。通常对于压力信号来说应当注意的是，该压力信号应当优选在此时或仅仅在此时使用：如果没有与其它的压力变化相叠加的话，该压力变化例如是由于喷射所导致的。

所述安装位置角度优选这样进行获取：所述至少一个信号的、在内燃机的一个转圈上所得到的平均值，在内燃机的预设数量的连续转圈上以小于10%、特别是小于5%的幅度波动。在此特别优选的是：这个平均值尽可能小地波动。这个条件，就是说尽可能均匀的转速，不考虑在一个转圈内的波动，一般来说是在稳定的运行点时（例如在满载时）达到的。以这种方式，所述信号的变化过程能够特别好地关于从属于高压泵的阶段的波动来进行分析。

优选的是，所述高压泵的被获取的安装位置角度被存储和/或以预设的时间间隔进行更新。以这种方法能够例如将一种初始地（例如在机动车辆投产前）大致存储的安装位置角度在参数（Bedatung）的或应用的框架内进行调整。此外，能够考虑到在机动车的或者内燃机的运行期间的可能的改变，以便因此能够在高压储能器中、例如在压力调节的框架内对压力总是尽可能优化地进行调节。

根据本发明的计算单元、例如机动车的控制装置（特别是发动机控制装置或者泵控制装置）特别是在程序技术方面为此而设置：实施根据本发明的方法。

优选也以计算机程序的形式来实施所述方法，特别是如果执行的控制装置还要用于其它的任务并且因此无论如何都是存在的话，因为这会导致特别低的成本。用于提供计算机程序的合适的数据载体特别是磁性的、光学的和电的存储器，例如硬盘、闪存、电可擦可编程只读存储器（EEPROM）、数字多功能光盘（DVD）等。通过计算机网络（互联网、企业内部网等）来进行程序的下载也是可行的。

附图说明

本发明其它的优点和实施方式由描述和附图给出。

本发明根据实施例在附图中示意性地进行展示，并且接下来会参照附图来进行说明。

图1示意性地展示了带有高压泵的内燃机的燃料喷射系统，该高压泵带有抽吸阀，在高压泵中能够实施根据本发明的方法。

图2示意性地展示了带有抽吸阀的高压泵，在该高压泵中能够实施根据本发明的方法。

图3示意性地展示了高压泵的行程变化过程（Hubverlauf）。

图4示意性地展示了在不同转速下的高压泵的输送特征曲线（Förderkennlinie）。

图5示意性地展示了在优选的实施方式中在实施根据本发明的方法时的转速变化过程连同对于安装位置角度进行的确定。

具体实施方式

在图1中，示意性地展示了内燃机40的燃料喷射系统10。该燃料喷射系统示例性地包括电的燃料泵14，借助于该电的燃料泵能够把燃料从油箱12中抽出，并且通过燃料滤清器13输送到高压泵15。因此，在高压泵15之前的区域是低压区域。所述高压泵15一般来说与内燃机40或者该内燃机的凸轮轴相连接，并且能够由此而被驱动。

所述高压泵15具有电的抽吸阀16，该电的抽吸阀参照着图2更加详细地被阐述。高压泵15的出口与高压蓄能器18（所谓的轨道）相连接，在该高压蓄能器上连接有多个喷油嘴19。通过喷油嘴19能够把燃料又引入到内燃机40中。此外，在高压蓄能器18处设置有压力传感器20，该压力传感器被设置用于获取在高压蓄能器18中的压力。

此外，展示了传感器轮42，该传感器轮在此示例性地布置在内燃机40的曲轴41上。所述传感器轮42现在能够具有在圆周上（例如：60-2=58）的齿，所述的齿以6°的间隔相互布置，其中，在一个位置处缺少两个齿，以便因此能够识别出绝对位置。借助于曲轴传感器43（该曲轴传感器例如构造为电感式传感器），通过扫描所述传感器轮42的齿，不仅能够获取转速信号也能够获取曲轴位置或者曲轴角度。

此外展示了作为控制装置而进行构造的计算单元80，该计算单元示例性地为此而设置：利用电的抽吸阀16对内燃机40或者喷油嘴19和高压泵15进行操控。此外，所述控制装置80能够读入压力传感器20的信号，并且因此获取在高压蓄能器18中的压力。此外所述控制装置80能够获取曲轴传感器43的信号，即例如转速信号和曲轴角度用的信号。

在图2中更加详细地展示了图1中的高压泵15和电的抽吸阀16。所述高压泵15具有活塞23来作为执行器，该活塞由凸轮24进行操纵。该凸轮能够在泵侧布置在高压泵15的泵壳中。特别是所述凸轮运动通过合适的连接部（例如通过凸轮轴）来连接到内燃机上。在此处所展示的位置中，活塞23位于上止点处，这意味着该活塞处于从压缩阶段到抽吸阶段的过渡过程中，并且因此在该点处压缩达到最大。

此外，所述高压泵15具有排出阀25，通过该排出阀可以把高压泵15的输送空间26连接到高压蓄能器处。该排出阀25能够例如借助于弹簧而作为止回阀来进行构造，从而使得只有当在输送空间26中充斥着足够高的压力时，燃料才能够从输送空间26输送到高压蓄能器中。

电的抽吸阀16具有阀活塞30，该阀活塞把低压区域与高压泵15的输送空间26隔开。在此，借助于箭头展示了低压区域的燃料流动。

此外，电的抽吸阀16具有电磁体32，该电磁体带有线圈31。所述线圈31能够例如连接到所述控制装置处，从而使得所述线圈31或者所述电磁体32能够通电。此外，设置了行程限制器33，该行程限制器当前作为用于电磁体的衔铁进行构造。

在电磁体32未通电的状态中，衔铁33能够例如借助于一个或者多个弹簧朝着阀活塞30的方向被挤压从而远离电磁体32。在这个未通电的状态中，电的抽吸阀16或者行程限制器33处于第一位置中。

在所述第一位置中，阀活塞30不能够完全关闭，或者低压区域不能够与输送空间26完全隔开，因为衔铁33限制了阀活塞30的路径。

如果给线圈31或者电磁体32通电，衔铁33朝着电磁体32的方向运动，并且因此远离所述阀活塞30。在这个通电的状态中，电的抽吸阀16或者行程限制器33处于第二位置中。

在所述第二位置中，阀活塞30能够完全关闭，或者能够使得所述低压区域与输送空间26完全隔开，因为衔铁33不再限制所述阀活塞25的路径了。在关闭的状态中，所述阀活塞30闭锁了阀座35。

接下来，现在应当将高压泵15连同电的抽吸阀16的工作原理简短地进行阐述。在初始状态中，抽吸阀16和特别是阀活塞30在未通电的状态下是打开的；并且排出阀25是关闭的。

在高压泵15的抽吸冲程中或者抽吸阶段中，凸轮24在旋转运动的过程中运动，这就如同通过箭头所表明的那样，并且活塞23向下运动，就是说朝着凸轮24的方向运动。由于打开的抽吸阀16，燃料因此被吸入到输送空间26中。

在高压泵15的输送冲程或者压缩阶段中，电磁体32首先仍是未通电的，就是说衔铁33处于第一位置中。活塞23向上运动，并且燃料因此会由于打开的抽吸阀16从输送空间26朝着电的燃料泵11的方向返回地输送。在此应当注意的是：虽然在输送空间26中产生了压力或者燃料流动，但是阀活塞30在朝着低压区域的方向上没有完全关闭，因为衔铁33限制了阀活塞30的路径。

如果现在，例如还在压缩阶段时就给线圈31或者电磁体32通以电流的话，衔铁33就会移动到第二位置中。阀活塞30因此能够通过在输送空间26中的燃料的压力或者朝着低压区域去的燃料流动而被压入到阀座32中。抽吸阀16因此就关闭了。通过活塞23的进一步的往复运动，在输送空间26中现在就进一步建立了压力。随着压力到达了足够高的程度，排出阀25被打开了并且燃料被输送到了高压蓄能器中。

在图3中示意性地展示了理想高压泵的行程在曲轴角度KW上的变化过程h。所述理想高压泵在此应当理解为：安装位置角度或者说上止点的角度 _OT对应着所述额定值。

除了上止点的角度 _OT之外，还展示了位于高压泵上止点前的下止点的角度 _UT和理想高压泵的输送起始角度 _F。输送起始角度在此应当理解为下述角度：在该角度处电的抽吸阀关闭，从而使得燃料被输送到高压蓄能器中。如上所述，输送起始角度 _F在此处于下止点 _UT和上止点 _OT之间。在此，准确的位置通过期望的待输送的燃料量预先给出，并且借助于控制装置、就是说借助于给电磁体合适地通电来进行调整。燃料的输送因此发生在位于输送起始角度 _F和其后的上止点角度 _OT之间的角度区域中。

因为如同在文首提到的那样，实际的安装位置角度或者说高压泵上止点的角度不总是对应着理想的值，所以实际的止点角度能够是向前或者向后推移的。一般来说，实际的上止点角度处于 _OT-和 _OT+之间的区域中，其中，指明了公差角度，就如同它示例性地在安装中能够出现的那样。

此外，在图3中展示了对于高压泵的上止点来说的两个可能的实际角度，所述高压泵在此指的是真实的高压泵。角度'_OT展示了上止点向后的推移，就是说该上止点晚于理想的情况。角度''_OT展示了上止点向前的推移，就是说该上止点早于理想的情况。

利用'_F或者''_F展示了属于真实高压泵的上止点的所示出的角度的从属的输送起始角度。然而，如果高压泵的上止点的实际的角度是未知的话，那么一般来说只能够把理想的角度作为输送起始来使用。但是这意味着：例如会输送过少或者过多的燃料。

在所展示的例子中，所述输送因此发生在位于 _F和'_OT之间而不是位于'_F和'_OT之间的角度区域中，这就是说输送了过多的燃料；或者所述输送发生在位于 _F和''_OT之间而不是位于''_F和''_OT之间的角度区域中，这就是说输送了过少的燃料。这说明被期望的是：能够知道高压泵的上止点的实际的角度或者说安装位置角度。

在图4中展示了对于实例性的带有理想安装位置角度的高压泵来说不同的输送特征曲线。对此，在以°NW为单位的、在上止点（在此是0°）前的输送起始角度 _F上，展示了以g/min（克/分钟）为单位的被输送的燃料的输送率R。在此，利用°NW表示凸轮轴角度，该凸轮轴角度一般来说以1:2的比例与曲轴角度KW相关联。

四个变化过程401、402、403和404在此代表在分别为15MPa的最大压力时的3250/分钟、2000/分钟、750/分钟和300/分钟的凸轮轴转速。在此可见，输送起始角度根据转速和待输送的量而剧烈变化。甚至所述上止点或者安装位置角度的不重要的偏移都能够刚好在高转速时导致所述被输送的燃料量的明显的不同。

在图5中示意性地展示了一种在以优选的实施方式实施根据本发明的方法时带有对于安装位置角度进行获取的转速n的变化过程V。对此，在以°KW为单位的曲轴角度上展示了转速n、例如内燃机的转速或者所属曲轴的转速。

用于转速n的信号和由此它的变化过程V能够例如利用文首提到的曲轴传感器通过扫描所述传感器轮来获取，并且相应地进行输出。同样地，曲轴角度也能够利用曲轴传感器通过扫描传感器轮来获取，并且相应地进行输出。

转速n在此围绕着平均值n₀波动，就是说内燃机处于稳定的运行中。在变化过程V中的波动随着高压泵的凸轮的每次完整的转圈而重复，并且由此例如也随着曲轴的每次转圈而重复。可以理解的是，如果高压泵与凸轮轴相耦接的话，那么所述波动也能够随着凸轮轴的每次完整的转圈而重复。在此，一般来说得出的换算因数是1:2。

因此，现在所述波动导致在高压泵的压缩过程中需要较高的功率消耗，例如达到5KW。因此，内燃机必须将更多的转矩输出到高压泵上，这会导致转速n的降低。如果达到了最大的压缩的话，那么转速因此就不再变化或者不再继续上升。

最大压缩的点和由此达到最小转速的点因此对应着高压泵的上止点。在附图中，在此示例性地展示了三个相互连续的上止点'_OT。因为曲轴角度（或者也可以是凸轮轴角度）同时被获取，所以能够把上止点分配给具体的角度。与图3相一致地，这也能够示例性地指的是上止点或者安装位置角度的向后的偏移。

在实践中，在此能够有益的是：上止点重复地、越过内燃机的多次转圈来进行获取，并且随后形成平均值，该平均值随后作为安装位置角度使用。借此能够顾及到例如测量精度。

Claims (12)

1. 用于获取带有电的抽吸阀（16）的高压泵（15）关于内燃机（40）的自旋转的轴（41）的安装位置角度（′_OT）的方法，在该内燃机中，高压泵（15）被用来把燃料从低压区域中通过该高压泵（15）的输送空间（26）输送到高压储能器（18）中，

其中，根据与内燃机（40）的转速（n）相关的至少一个信号的变化过程（V）获取了所述高压泵（15）的安装位置角度（′_OT）。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，变化过程（V）包括通过运行所述高压泵（15）而引起的、所述至少一个信号的至少一个变化。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，引起所述至少一个变化的、所述高压泵（15）的运行包括所述高压泵（15）的压缩阶段。

4.根据权利要求2或3所述的方法，其中，所述至少一个变化包括一种饱和行为。

5.根据权利要求2至4中任一项所述的方法，其中，所述至少一个变化是通过有针对性地预先设定所述高压泵（15）的运行而产生的。

6.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，与内燃机（40）的转速（n）相关的所述至少一个信号包括转速信号和/或高压储能器（18）的压力信号。

7.根据权利要求4所述的方法，其中，所述至少一个信号包括转速信号和压力信号，并且其中，所述两个信号中的一个信号被用来核实另一个信号。

8.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，如果所述至少一个信号的、在内燃机（40）的一次转圈上的平均值（n₀）在预先确定的、内燃机连续转圈的数量上以小于10%的、特别是小于5%的幅度波动的话，那么就获取所述安装位置角度（′_OT）。

9.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，高压泵（15）的所获取的安装位置角度（′_OT）被存储，和/或以预先确定的时间间隔进行更新。

10.计算单元（80），它被设置用于实施上述权利要求中任一项所述的方法。

11.计算机程序，如果上述权利要求中任一项所述的方法在计算单元（80）上执行的话，那么该计算机程序就会促使计算单元（80）实施该方法。

12.可机读的存储介质，带有在其中存储了的、根据权利要求11所述的计算机程序。