CN109923295A - 用于调整机动车辆的高压喷射系统的喷射阀的衰减电流的方法以及控制装置、高压喷射系统和机动车辆 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于调整用于制动机动车辆（10）中的高压喷射系统（13）的高压泵（15）中的喷射阀（16）的衰减电流（44）的方法，其中，在高压泵（15）的压缩室（33）中，活塞（22）在相继的泵循环（C）中移动。本发明规定：当活塞（22）远离上死点（31）移动时，在高压泵（15）的入口阀（16）仍然关闭的情况下，由控制装置（17）将衰减电流（44）施加到电磁铁（18），并且然后，衰减电流（44）的源于是被再次切断，并且在随后减弱的衰减电流（44）的电流强度信号（46）中检测到感应脉冲（47），并且在多个泵循环（C）上将衰减电流（44）的电流强度值（45）分别调整到不同的电流强度水平（54），并且针对每个电流强度水平（54）关于感应脉冲（47）的时间变化曲线是否满足预定的滞留标准进行检查。

Description

用于调整机动车辆的高压喷射系统的喷射阀的衰减电流的方 法以及控制装置、高压喷射系统和机动车辆

技术领域

本发明涉及用于调整机动车辆中的内燃机的高压喷射系统的高压泵中的衰减电流的方法。借助于衰减电流来制动高压泵的入口阀的打开运动，以便减小打开噪声。本发明还包括用于实施该方法的控制装置、包括控制装置的高压喷射系统、以及包括高压喷射系统的机动车辆。

背景技术

在机动车辆中，能够借助于高压喷射系统来输送或泵送用于内燃机的燃料。这种种类的高压喷射系统具有高压泵，该高压泵能够在具有大于200巴的压力的高压侧上将燃料朝向内燃机输送。燃料泵能够具有活塞，该活塞在压缩室或工作容积中的下死点和上死点之间来回移动。为此，活塞能够例如由内燃机的马达轴驱动。活塞的完全循环运动在此被称为泵循环。

作为从上死点到下死点的活塞运动的一部分，高压泵的入口阀的打开运动在每个泵循环中以从活塞的特定打开位置开始的方式而开始。这于是为进气阶段的开始，在该进气阶段中燃料或一般而言流体通过入口阀流动到压缩室中。在到达下死点之后，进气阶段结束，并且活塞朝向上死点往回移动。在该排出阶段期间，通过活塞朝向上死点的运动，流体再次从压缩室中被驱出。如果在这种情况下入口阀打开，则流体通过入口阀流动回到低压侧。因此，在活塞朝向上死点的运动期间，通过将电流施加到电磁铁，由控制装置来关闭入口阀。被施加有电流的电磁铁磁性地吸引连接到入口阀的衔铁，使得所述阀被一起带动。由于活塞运动，当入口阀关闭时，流体不再通过入口阀被驱出，而是通过出口阀被驱出。出口阀可以是例如止回阀。通过出口阀被驱出的流体在出口阀下游的高压侧上产生流体压力。

入口阀从关闭位置到打开位置的所描述的打开运动产生了这样的问题：入口阀在其到达（完全）打开位置时停止，且结果是产生了不期望的噪声。为了对抗噪声的该产生，抑制电流能够在打开运动期间流动通过电磁铁或被施加到电磁铁，以便通过作为结果产生的磁力来制动打开运动，使得入口阀更温和地或以较低速度停止在打开位置中。

由于入口阀在打开运动期间远离电磁铁移动，因此所述电磁铁的抑制电流持续地增加以便在入口阀上施加恒定的制动力。此处的关键因素是在入口阀从关闭位置被释放时必须流动的初始电流。此处，该初始电流被称为初始衰减电流或简称为衰减电流。如果衰减电流的电流强度过高，则由电磁铁施加在入口阀上的抑制力过大，其结果是，入口阀根本不打开或打开得太迟，这继而对进气阶段及因此高压泵的效率具有不利影响。如果衰减电流太弱，则入口阀可能会以过大的动量或以过大的加速度从关闭位置被释放，使得于是流动的抑制电流不再提供用于有效地衰减噪声的足够的制动。

发明内容

本发明是基于以下目的：调整在高压泵的喷射阀的打开运动开始时必须流动的衰减电流的电流强度，以便提供噪声衰减。

该目的借助于独立专利权利要求的主题来实现。本发明的有利发展由从属专利权利要求、下列描述和附图来描述。

本发明以下列方式向如引言部分中所描述的高压喷射系统的操作进行补充。该方法在入口阀已通过控制装置关闭之后的点处开始，以便使流体改向为通过出口阀。在入口阀关闭之后，通常能够再次切断通过电磁铁的电流，因为在压缩室中积聚了足够的压力以便保持入口阀关闭。在这种情况下，当活塞在到达上死点之后再次远离所述上死点并朝向下死点移动时，压力于是也足够高。这是由于这样的事实：在压缩室中，当活塞在上死点处时，剩余的流体或仍存在的流体被弹性地压缩。如果活塞远离上死点移动，则流体最初膨胀，但是它仍在入口阀上施加足够高的压力以便保持所述入口阀关闭。因此，入口阀的打开运动仅在活塞已经远离上死点移动并且已到达所述打开位置时才开始，该打开位置具体地区别在于压缩室中的压力已变得低于由高压泵的阀弹簧和由低压侧的流体施加在入口阀上的压力，该低压侧在入口阀的另一侧上位于上游。

然而现在根据本发明，在入口阀关闭的情况下，由于控制装置，测量电流被施加到或流动通过电磁铁，即使这对于保持入口阀关闭来说不是必要的。

在该过程中，由控制装置将衰减电流（其电流强度是变化的）实验式地施加到电磁铁。在该过程中，实际的抑制电流能够保持被切断。因此，当活塞远离上死点移动时，在入口阀仍然关闭的情况下，由控制装置将衰减电流施加到电磁铁。为此，控制装置能够以已知的方式致动衰减电流的源。然后，该源被再次切断。在衰减电流足够低的情况下，入口阀能够在其间被打开。在衰减电流过高的情况下，由电磁铁克服阀弹簧的弹簧力使入口阀保持关闭。

然而，切断衰减电流不会导致衰减电流在电磁铁中立即下降到0。相反，由于电磁铁线圈的电感，衰减电流逐渐减弱，例如以指数变化曲线（Verlauf）减弱。在减弱的衰减电流的所得电流强度信号中检测到感应脉冲，该感应脉冲在入口阀移动离开关闭位置到打开位置时产生。因此，感应脉冲由打开运动引起。感应脉冲的形状提供了关于入口阀已被经调整的衰减电流抑制所达到的程度的信息。该信息通过在多个泵循环上重复的所描述的测量来使用，并且在该过程中，衰减电流的电流强度值分别被调整到特定的电流强度水平。针对泵循环中的一个或几个维持该电流强度水平。然后进行到下一电流强度水平的转换，并且分别针对一个或几个泵循环再次确定感应脉冲。针对每个电流强度水平针对感应脉冲的时间变化曲线是否满足预定的滞留标准进行检查。滞留标准描述了当电流强度水平太高时所产生的感应脉冲的形状，电流强度水平太高也就是说，入口阀不仅通过衰减电流被制动，而且被抑制（也就是说以不期望的方式被保持关闭）。这种效应在此处被称为滞留效应。如果满足滞留标准，也就是说当衰减电流的电流强度太高时，则将未来泵循环的电流强度值调整到比满足滞留标准（也就是说，出现滞留效应）的电流强度水平更低的电流强度水平。因此，该电流强度水平于是构成了初始电流的电流强度，从该初始电流开始，实施针对打开运动的所描述的制动的打开运动。因此，所描述的用于检测感应脉冲的方法没有规定在实施期间实际制动打开运动。其仅仅是根据滞留标准正确地调整初始电流强度（也就是说，初始衰减电流强度）的问题。然后，仅通过在整个打开运动期间操作电磁铁来应用用于衰减打开运动的实际方法。

本发明还包括提供附加优点的附加的、可选技术特征。

为了在确定合适的电流强度水平时节省时间的目的，做出规定：每个电流强度水平比前面的电流强度水平具有更高的电流强度值。因此，电流强度逐步增加。当满足滞留标准时，针对未来的泵循环设定前面的电流强度水平的电流强度值。因此，通过简单地切换回电流强度水平来找到合适的电流强度值。

为了检测感应脉冲，特别地做出规定：在衰减电流的源被切断之后，也就是说当衰减电流下降或减弱时，在下降的电流强度信号中检测到朝向重新电流增加的第一拐点以及回到电流下降的第二拐点。因此，暂时的电流增加被检测作为下降的电流强度信号中的感应峰值。

通过检测拐点，能够有利地记录在第二拐点处和在第一拐点处电流强度信号的相应幅度值的差值。由此能够确定感应梯度，也就是说电流强度的变化。差值构成脉冲高度。这是入口阀的动能的量度，使得量化或评估衰减电流的制动效果或抑制力。

为了识别从期望的制动效果到不期望的滞留效应（也就是说，入口阀不必要地被保持关闭的情况）的转换，做出规定：特别地，针对每个电流强度水平确定感应脉冲的差值（也就是说，脉冲高度），并且该差值包括如下的滞留标准：在从一个电流强度水平变化到下一更高的电流强度水平的情况下差值的相对变化大于预定的阈值。该实施例是基于以下发现：如果衰减电流使得入口阀被所述衰减电流抑制（滞留效应），则所存在的差值增加超过可预定的阈值。

另外，同样能够记录在第一拐点和第二拐点之间消逝的时间段。该时间段是入口阀从关闭位置直至到达打开位置的运动时段的量度。滞留标准于是能够包括该时间段大于预定的最大值的情况。这于是指示：入口阀已被衰减电流被保持在关闭位置中，并且入口阀能够仅过迟地并且仅缓慢地从所述关闭位置移动。

为了能够以有针对性的方式调整衰减电流，优选地做出规定：提供电流强度调节器作为所述衰减电流的源，并且将电流强度水平设定为电流强度调节器中的设定点值。所述电流强度调节器可以是例如两点调节器。

本发明提供用于机动车辆的内燃机的高压喷射系统的控制装置，所述控制装置用于实施该方法。控制装置被设计成实施根据本发明的控制装置的所描述的方法步骤。

向高压喷射系统配备根据本发明的控制装置产生了根据本发明的高压喷射系统的实施例。此外，根据本发明的高压喷射系统具有高压泵。

本发明还提供机动车辆，其具有所描述的内燃机和根据本发明的高压喷射系统的实施例。

附图说明

下文描述本发明的示例性实施例。为此，在附图中：

图1示出了根据本发明的机动车辆的实施例的示意性图示；

图2示出了曲线图，其具有图1的机动车辆的高压泵的电线圈的电流强度信号的示意性变化曲线；

图3示出了图1的机动车辆的高压泵的示意性图示；

图4示出了曲线图，其具有如能够由图1的机动车辆中的控制装置确定的信号的示意性变化曲线；

图5示出了曲线图，其具有在衰减电流的不同电流强度值处的感应脉冲的示意性变化曲线；以及

图6示出了曲线图，其具有如能够由用于识别滞留效应的控制装置确定的信号的示意性变化曲线。

具体实施方式

下文所解释的示例性实施例是本发明的优选实施例。在示例性实施例中，实施例的所描述的部件各自构成本发明的单独的特征，这些特征应被视为彼此独立并且也分别彼此独立地发展本发明，且因此也应单独地或以与所示的组合不同的组合被视为本发明的组成部分。此外，所描述的实施例还能够由已经描述的那些特征当中的本发明的另外的特征进行增补。

在附图中，功能相同的元件分别设有相同的附图标记。

图1示出了机动车辆10，其可以是例如汽车，诸如例如，客车或卡车。机动车10能够具有内燃机11，该内燃机能够借助于高压喷射系统13联接到燃料箱12。被包含在燃料箱12中的流体14（也就是说，例如燃料，诸如例如，柴油或汽油）能够借助于高压喷射系统13被输送到内燃机11。为此，高压喷射系统13能够具有：高压泵15，其包括入口阀16；以及控制装置17，其用于控制入口阀16的电磁铁18。控制装置17能够调整流动通过电磁铁18的电线圈18'的线圈电流19。控制装置17能够取决于旋转位置发射器20'的旋转位置信号20来调整线圈电流19，该旋转位置信号描述或指示机动车辆10的马达轴21的旋转位置。马达轴21能够联接例如到内燃机11的曲轴。马达轴21还可以是曲轴本身。高压泵15的活塞22也由马达轴21驱动，以在压缩室33中执行活塞运动23。在泵循环中，活塞运动23使活塞在上死点31和下死点32之间来回移动。通过活塞22的活塞运动23将流体14从高压泵15的低压侧24输送到高压侧25。在该过程中，流体14流动通过入口阀16和出口阀26。

在该过程中，通过将电流施加到电磁铁18的线圈18'，入口阀16的销27借助于线圈电流19而移动。在这种情况下，阀弹簧28抵消电磁铁18的磁力并以这种方式将销27推向打开位置，如图1中所示。由于调整了线圈电流19，因此阀弹簧28的弹簧力被克服并且衔铁29（具有紧固到其的销27）以与阀弹簧28的弹簧力相反的方式移动，且以这种方式关闭入口阀16。

由控制装置17的调节器34限定控制装置17通过在每个泵循环中将电流施加到电磁铁18来关闭入口阀16所在的相应时间，该调节器能够从压力传感器35接收传感器信号36，该传感器信号指示在被定位于出口阀16下游的高压喷射系统13的一部分中的流体的当前流体压力。因此，高压侧25的流体压力P由压力传感器35指示，并且控制装置17能够通过调整用于关闭入口阀16的时间来将流体压力P调节成处于设定点值37。然而，这假设传感器信号36实际上对应于流体压力P。

图2示出了线圈电流19的电流强度I关于时间t的变化曲线以及入口阀16的所得位置，其中，识别了关闭位置Sc和打开位置So。

通过在进气阶段期间调整关闭电流38来关闭入口阀16。当活塞22然后在泵循环中稍后远离上死点31移动时，能够将抑制电流39设定为线圈电流19以便制动入口阀16，然而，所述抑制电流并不防止入口阀16自动打开。下文将参考图3更详细地解释该自动打开。

在入口阀已移动离开关闭位置Sc之后，它加速，具体地在打开位置So的方向上加速。该加速度通过抑制电流39被制动。由于抑制电流39的增加40，当入口阀16已经移动离开关闭位置Sc时，所述抑制电流也仍存在，使得产生了温和或曲线状的所示的转换或者入口阀16从关闭位置Sc开始朝向打开位置So的加速。因此，在从关闭位置Sc直到打开位置So的途中入口阀16的加速度较低，并且当到达打开位置So时入口阀16的冲击速度或接触速度整体地低于没有抑制电流39的情况。这防止或减小了高压泵15中的入口阀16的操作噪声。

为了在打开运动开始时将抑制电流39设定得足够低使得入口阀16不会卡住或不会永久地保持在关闭位置Sc中，针对高压泵15单独地校准所述抑制电流。为此，控制装置17能够具有微处理器或微控制器。

结合图3，将再一次描述脱离过程（也就是说，从关闭位置Sc释放入口阀16），以用于进一步解释所述自校准。

图3图示了基本的测量原理。为此，图3示出了销27如何被保持在入口阀16的所图示的关闭位置中（即使当没有线圈电流19流动时）。其原因在于，即使在越过（Überschreiten）上死点31之后，低压24连同阀弹簧28的弹簧力41也低于压缩室33中的压缩流体14的压力42。活塞22首先必须到达在上死点31和下死点32之间的预定的打开位置43，使得压缩室33中的流体14膨胀到使压缩室33中的压力产生这样的压力42的足够的程度：该压力42足够低以借助于弹簧力41和低压24使销27从图3中所示的关闭位置朝向图1中所示的打开位置移动。

图4示出了如何能够由控制装置17来确定衰减程度或制动效果，所述制动效果能够借助于电磁铁18通过调整线圈电流19而被施加在入口阀16（也就是说，所述入口阀的销27）的打开运动上。

此处，图4首先关于时间t图示了在阀运动23期间活塞22的运动速度V和线圈电流19的时间变化曲线。在入口阀16仍关闭的情况下，能够由控制装置17例如借助于作为源的两点调节器（未图示）将线圈电流19连接到或调整到具有设定点值45的衰减电流44。如果衰减电流44的电流强度（也就是说，设定点值45）足够低，则入口阀16仍然能够开始打开运动，也就是说活塞22的打开位置43位于一时间范围内，在该时间范围期间，衰减电流44仍流动。否则，所述打开位置位于衰减电流44被切断之后的时间范围内。为了发现这一点，衰减电流44由控制装置17再次切断，即使在入口阀到达打开位置Sc之前。这导致电流强度信号46朝零下降。为此，能够通过首先在没有衰减电流44的情况下确定打开位置43来估计切换时间。下文描述的感应脉冲47也提供关于合适的切断时间的信息。

由于入口阀16朝向打开位置So的打开运动，在电线圈18'中感应出感应电流，该感应电流能够由控制装置17测量作为下降的电流强度信号46中的感应脉冲47。能够由控制装置17检测电流变化曲线46中的第一拐点48和第二拐点49。此外，能够识别在两个拐点48、49之间消逝的时间段50。能够根据电流强度信号46在两个拐点48、49处展现的相应电流强度值51计算出描述感应脉冲47的脉冲高度的差值D。因此，能够由控制装置17基于时间段50和差值D来确定感应梯度53。

感应梯度53描述了入口阀16从上死点Sc到远至下死点So的打开运动的速度。入口阀16移动得越快，也就是说由衰减电流44实现的制动效果越小，梯度53就越大或越陡。此处重要的是，如果衰减电流44太高以至于已出现了滞留力，则制动效果处于最小值且因此则梯度53处于最大值。这是因为，入口阀16然后保持关闭，直到衰减电流44被切断，且然后在没有衰减电流的制动效果的情况下通过阀弹簧28以最大值加速。因此，梯度53的突然增加指示从制动效果（早在衰减电流期间开始打开运动）到滞留效应（仅在衰减电流被切断之后才开始打开运动）的转换。设定不同的电流强度水平54（也就是说，不同的设定点值45）使得有可能测量应使用哪个电流强度水平54作为用于图2中所描述的制动方法的初始衰减电流39，以便获得最大制动效果而没有滞留效应。

为此，图5图示了针对两个不同的电流强度水平产生的感应脉冲47的梯度53。

对于图5中在左手侧上图示的电流强度信号46，设定比对于图5中在右侧上图示的电流强度信号更小或更低的电流强度水平54。此处假设的是，由于从左手侧电流强度信号46的电流强度水平朝向右手侧电流强度信号46的电流强度水平的变化，出现了滞留效应55，也就是说，设定点值45过高以至于无法早在打开运动的衰减电流44期间就以期望的方式释放入口阀。换句话说，由于衰减电流44的电流强度，入口阀16保持处于关闭位置Sc中达过长时间，并且然后突然被加速到打开位置So，在该打开位置处，入口阀16以如此高的速度停止以至于产生了不期望的操作噪声。图5示出了这如何导致更大的差值D和更长的时间段50。

为此，图6图示了如何能够分别针对单独的泵循环C将衰减电流44的电流强度水平54设定为设定点值45以便检测滞留效应55。此处，泵循环C由计数（Zähler）n、n+1、n+2、n+3表示。针对每个泵循环C设定电流强度水平54，其中，电流强度水平54相继地变大。针对每个泵循环C对应地产生不同的差值D。当出现滞留效应55时，相继的电流强度水平54的差值D的相对变化ΔD超过了阈值56。这能够由控制装置17借助于阈值检测来检测。然后，能够将紧接在滞留效应55出现之前使用的电流强度水平54（这是图6中的n+1）设定为衰减电流39的最佳电流强度。

因此，将电流强度调整到最大可能的电流强度水平54以用于制动入口阀16，而不会出现滞留效应55。能够在每个机动车辆中单独地针对每种型号的高压泵自动调整该校准或设定。因此，能够在每个机动车辆中单独地优化噪声的衰减。

总之，该示例示出了如何能够通过本发明提供用于高压喷射系统的入口阀的衰减电流。

Claims (10)

1.一种用于调整用于制动机动车辆（10）中的高压喷射系统（13）的高压泵（15）中的喷射阀（16）的初始衰减电流（44）的方法，其中，在所述高压泵（15）的压缩室（33）中，活塞（22）在相继的泵循环（C）中分别移动到上死点（31），且结果是布置在所述压缩室（33）中的流体（14）从所述压缩室（33）被驱出，并且在所述过程中，由控制装置（17）通过将电流施加到电磁铁（18）来关闭所述入口阀（16），且结果是由所述活塞（22）通过出口阀（26）将所述流体（14）驱出，其特征在于，当所述活塞（22）然后远离所述上死点（31）移动时，在所述入口阀（16）仍关闭的情况下，由所述控制装置（17）将所述衰减电流（44）施加到所述电磁铁（18），并且然后所述衰减电流（44）的源被再次切断，并且在所述随后减弱的衰减电流（44）的电流强度信号（46）中检测到感应脉冲（47），所述感应脉冲由所述入口阀（16）的打开运动引起，并且

在多个泵循环（C）上将所述衰减电流（44）的电流强度值（45）针对所述泵循环（C）中的一个或一些分别调整到电流强度水平（54），并且然后进行至下一电流强度水平（54）的转换，并且针对每个电流强度水平（54）关于所述感应脉冲（47）的时间变化曲线是否满足预定的滞留标准进行检查，并且当满足所述滞留标准时，将未来泵循环（C）的所述电流强度水平（45）调整到比满足所述滞留标准的电流强度水平更低的电流强度水平（54）。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，每个电流强度水平（54）比前面的电流强度水平（54）提供更高的电流强度值（45），并且当满足所述滞留标准时，针对未来的泵循环（C）设定所述前面的电流强度水平（54）的电流强度值（45）。

3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在所述衰减电流（44）的源被切断之后，检测第一拐点（48）和第二拐点（49）作为在所述衰减电流（44）的下降的电流强度信号（46）中的感应脉冲（47）。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，记录在所述第二拐点（49）处和在所述第一拐点（48）处所述电流强度信号（46）的相应值（51）的差值（D）。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，针对每个电流强度水平（54）确定所述感应脉冲（47）的所述差值（D），并且所述差值包括如下的滞留标准：在从一个电流强度水平（54）变化到下一更高的电流强度水平（54）的情况下所述差值（D）的相对变化大于预定的阈值（56）。

6.根据权利要求3至5中任一项所述的方法，其中，记录在所述第一拐点（48）和所述第二拐点（49）之间消逝的时间段（50），并且其中，所述滞留标准包括所述时间段（50）大于预定的最大值。

7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述衰减电流（44）的源包括电流强度调节器，并且所述电流强度水平（45）被设定为所述电流强度调节器中的设定点值。

8.一种用于机动车辆（10）的内燃机（11）的高压喷射系统（13）的控制装置（17），其特征在于，所述控制装置（17）被设计成实施根据前述权利要求中任一项所述的方法。

9.一种用于机动车辆（10）的高压喷射系统（13），所述高压喷射系统具有高压泵（15），其特征在于，所述高压喷射系统（13）具有根据权利要求8所述的控制装置（17）。

10.一种机动车辆（10），所述机动车辆包括内燃机（11）和根据权利要求9所述的高压喷射系统（13）。