CN111479995B

CN111479995B - 用于管理热力发动机的具有活塞的泵的方法

Info

Publication number: CN111479995B
Application number: CN201880081955.0A
Authority: CN
Inventors: X.莫伊内
Original assignee: Continental Automotive GmbH; Continental Automotive France SAS
Current assignee: Vitesco Technologies GmbH
Priority date: 2017-12-19
Filing date: 2018-12-11
Publication date: 2022-09-30
Anticipated expiration: 2038-12-11
Also published as: FR3075273B1; CN111479995A; WO2019122590A1; FR3075273A1

Abstract

本发明的主题是一种用于管理具有活塞（110）的泵（10）的方法，所述泵包括安装成在引导件（120）中滑动以形成燃料（C）的压缩室的活塞（110），以及螺线管（130），所述螺线管（130）设计成命令活塞（110）在高位置和低位置之间移动，其中在高位置中压缩室适配成填充有燃料（C），在低位置中压缩室适配成排空燃料（C），所述方法包括：确定活塞（110）从其低位置移动到其高位置的移动时间的确定步骤，以便确定命令的最大持续时间（D）；以及在小于经确定的最大持续时间（D）的持续时间期间，通过螺线管（130）命令活塞（110），使得活塞（110）移动到位于低位置和高位置之间的中间位置，使得活塞不到达高位置的步骤。

Description

用于管理热力发动机的具有活塞的泵的方法

技术领域

本发明涉及将燃料喷射到热力发动机中的领域，并且更具体地涉及用于管理燃料喷射泵的方法。本发明更具体地应用于气缸容量小的热力发动机，例如气缸容量小于125cm³的摩托车发动机或割草机发动机。

背景技术

众所周知，使用泵来执行将燃料喷射到热力发动机的气缸中。在气缸容量小的发动机的情况下，例如气缸容量小于125cm³的摩托车或割草机发动机，已知的做法是使用具有活塞的泵或涡轮泵来喷射燃料。在涡轮泵的情况下，涡轮由电动马达旋转驱动。在具有活塞的泵的情况下，通过活塞的致动来喷射燃料。在这两种情况下，阀都安装在泵之后，并由弹簧致动，弹簧的刚度允许阀在燃料压力超过预定阈值时打开。因此，该弹簧加载的阀系统充当压力调节器。但是，使用泵和外部压力调节器会增加系统的体积和复杂性。

为了克服该缺点，已知的做法是使用泵，其中利用由安装在泵中的螺线管产生的磁场来引起活塞的致动。更具体地，该泵包括：活塞，其被安装成能够在引导件中进行平移运动以形成燃料的压缩室；螺线管，其位于引导件的上端处以便向上移动活塞；以及复位弹簧，当螺线管停止命令活塞移动时，该复位弹簧允许活塞向下移动。有利地，复位弹簧的刚度是预定的，以便只要压缩室内的燃料压力低于预定阈值就移动活塞。因此，使用复位弹簧使得可以将压力调节集成在泵中。

然而，这种具有内部压力调节的具有活塞的泵也具有其缺点。具体地，当螺线管命令活塞移动时，活塞迅速移动到其高位置，在该高位置中，活塞撞击螺线管的芯，从而产生令人不安的噪声。当热力发动机以低怠速运转时，这种噪声是特别不希望的。这是因为，由于发动机噪声的水平低于高速时的水平，因此泵噪声尤其对于车辆中或车辆周围的人来说是更容易听到的。因此，仍然需要一种能够至少部分地纠正这些缺点的解决方案。

本发明试图提出一种简单，可靠和有效的解决方案，以限制由具有活塞的泵产生的噪声。

发明内容

为此，本发明的第一个主题是一种用于管理具有热力发动机的车辆车载的燃料喷射系统的具有活塞的泵的方法，所述泵包括：引导件；活塞，所述活塞安装成能够在所述引导件中滑动以形成燃料的压缩室；以及螺线管，所述螺线管设计成命令活塞在高位置和低位置之间移动，其中在高位置中压缩室适配成填充有燃料，在低位置中压缩室适配成排空燃料，所述方法包括：

•延时预定的持续时间的第一延时步骤，在此期间，由螺线管对活塞的命令被停用，以允许活塞移动到其低位置，

•由螺线管命令活塞移动到其高位置的命令步骤，

•确定活塞从其低位置移动到其高位置的移动时间的确定步骤，以便确定由螺线管对活塞的命令的最大持续时间，

•延时所述预定的持续时间的第二延时步骤，在此期间，由螺线管对活塞的命令被停用，以使活塞再次移动到其低位置，并且

•在小于经确定的最大持续时间的持续时间期间，由螺线管命令活塞以使活塞在低位置和直到位于低位置和高位置之间的中间位置（或者换句话说，在其到达高位置之前）之间移动的步骤。

术语“延时”是指不存在螺线管的电命令，特别是通过车辆上车载的计算机作出的。术语“填充”和“排空”是指燃烧室至少部分地填充或者基本上填充，或者相应地是空的或基本上排空了燃料。

通过根据本发明的设备，通过以下事实来防止泵的活塞产生噪声：活塞移动到位于高位置和低位置之间的中间位置。换句话说，在泵的运行期间，活塞不会移动到其高位置，因此可以防止活塞撞击螺线管的芯并产生令人不安的噪声。另外，使用内置有压力调节器的这种具有活塞的泵，使得可以限制所需部件的数量。

优选地，延时的预定的持续时间为大约1秒，更优选地，大于0.3秒，以便确保活塞移动到其低位置，同时最小化使延时的持续时间最小化。

优选地，移动时间的确定步骤包括：在命令活塞移动到其高位置的命令步骤期间测量流经螺线管的电流的子步骤；以及检测电流信号的代表活塞的高位置的拐点的子步骤。这使得可以以简单且可靠的方式检测活塞到达其高位置的时刻。

同样优选地，移动时间的确定步骤还包括：计算所测量的所述电流的梯度的子步骤；以及测量从命令步骤的开始直到梯度超过预定阈值的时间以便检测电流信号的所述拐点的子步骤。梯度的使用使得可以以容易的方式检测这种拐点。

有利地，活塞以优选为大约10微米的预定间隙安装在引导件中，该预定间隙适于在延时步骤中的每一个期间允许存在于压缩室中的燃料从中逸出，从而允许活塞到达其低位置。换句话说，预定间隙被限定在活塞和引导件之间。

优选地，由螺线管命令活塞的持续时间小于经确定的最大持续时间的70％，优选地小于60％，以确保活塞不会到达其高位置并因此不会产生噪声。

有利地，在泵被设计成向热力发动机供应燃料的情况下，该方法包括检测所述发动机已经进入低怠速的预备步骤。具体地，该方法在发动机处于低怠速时特别有益，因为，由于泵未传递显著的输出，因此活塞行程并不是最大的，且因此活塞可移动到中间位置。

在一个实施例中，当转速下降到低于例如约为2000rpm的阈值以下时，检测到低怠速。这样使得可以防止在泵最可被听见时由泵产生噪声。具体地，当发动机在低怠速下运转时，其噪声水平较低，并且泵的噪声随后变得更可听见。

本发明还涉及一种用于管理具有热力发动机的车辆车载的燃料喷射系统的具有活塞的泵的计算机，所述泵包括：引导件；活塞，该活塞安装成能够在所述引导件中滑动以形成燃料的压缩室；以及螺线管，该螺线管设计成命令活塞在高位置和低位置之间移动，其中在高位置中压缩室适配成填充有燃料，在低位置中压缩室适配成排空燃料，所述计算机被配置为：

•通过螺线管命令活塞移动到其高位置，

•在预定的持续时间期间，在活塞移动到其高位置之前和之后停用螺线管的命令，以使活塞移动到其低位置，

•确定活塞从其低位置移动到其高位置的移动时间，以便确定活塞被命令的最大持续时间，

•然后在预定的持续时间期间停用螺线管的命令，以边缘徐活塞再次移动到其低位置，并且

•在小于经确定的最大持续时间的持续时间期间，通过螺线管命令活塞移动到位于低位置和高位置之间的中间位置，使得活塞不到达高位置。

本发明还涉及一种车辆，特别是机动车辆，其包括热力发动机和用于向所述热力发动机供应燃料的具有活塞的泵，所述泵包括安装成在引导件中滑动以形成燃料（C）的压缩室的活塞，以及螺线管，该螺线管设计成命令活塞在高位置和低位置之间移动，其中在高位置中压缩室适配成填充有燃料，在低位置中压缩室适配成排空燃料，所述车辆包括如上所述的计算机，其被配置为命令所述具有活塞的泵。

借助于根据本发明的车辆，由具有活塞的泵产生的噪声被减小或甚至消除，从而提高了车辆使用者所感知的品质。

附图说明

通过以下参考附图的描述，本发明的其他特征和优点将变得显而易见，所述描述通过非限制性示例的方式给出，并且在附图中，相同的附图标记被赋予相似的对象。

图1示意性地示出了由螺线管命令的根据本发明的具有活塞的泵。

图2示意性地示出了流过图1的泵的螺线管的电流的曲线。

具体实施方式

根据本发明的方法旨在在具有热力发动机的车辆中实施，以便命令所述车辆的具有活塞的泵。术语“车辆”尤其是指机动车辆和摩托车（尤其是气缸容量低于125cm³），还表示具有低气缸容量的热力发动机的设备，例如割草机。

图1示意性地示出了车辆1的一个示例，该车辆1包括具有活塞110的泵10和命令所述泵10的计算机20。诸如摩托车或割草机的车辆1包括由燃料箱（未显示）供应以燃料C的热力发动机（未示出）。热力发动机包括多个气缸，每个气缸限定了燃烧室，在发动机的每个循环中将一定量的燃料C和一定量的空气引入该燃烧室，以燃烧其混合物。每个气缸包括安装在燃烧室内的活塞。活塞被设计成通过混合物在燃烧室中的燃烧而被平移驱动。活塞驱动发动机主轴（也称为“发动机飞轮”）的旋转，从而使发动机将燃烧释放的能量转换为机械能。

为了优化发动机每个循环喷射的燃料量，车辆1包括如图1所示的具有活塞110的泵10。这种泵10可以在燃料C被喷射进入热力发动机之前增加其压力，以便使在有限的时间内喷射的燃料量最大。这种泵10特别适合于小气缸容量（优选低于150cm³）的发动机，例如摩托车或割草机发动机。为此，泵10包括活塞110，引导件120，螺线管130和复位弹簧140。

仍然参考图1，活塞110安装成能够在所述引导件120中滑动，或者换句话说具有平移T移动的能力。引导件120在第一端和第二端之间纵向延伸。如图2所示，引导件120在顶端和底端之间垂直延伸。因此，活塞110被引导在高位置和低位置之间在引导件120中移动，这将在下文中描述。活塞110和引导件120限定压缩室，来自车辆1的燃料箱的一定体积（优选地为20mm³左右）的燃料C被引入到该压缩室中，使得其在被喷射到燃烧室中之前可以被压缩。

活塞110和引导件120之间的间隙允许存在于压缩室中的各种流体从中逸出，以便允许燃料C的最佳压缩。根据本发明的一方面，燃料C也可以从压缩室中逸出，如下文将描述的。在该示例中，间隙约为10微米。这样的间隙使得可以保证从压缩室的燃料C的泄漏流，例如每秒大于或等于50mm³的燃料，从而允许存在于压缩室中的所有燃料C在有限的时间内从中泄漏出来。例如，泵送时间的数量级是5毫秒内20 cm³，这表明所需的间隙对泵的性能影响很小：1.25％。间隙是有限的，从而不会限制泵10的效率。

泵10包括用于燃料C的入口101和出口102。入口101连接到车辆1的燃料箱，以便向泵10供应以燃料C。出口102连接到发动机燃烧室的入口以便向其供应以加压燃料C。根据本发明的泵10包括安装在泵10的入口101处的至少一个入口阀（为了清楚起见，未在图1中示出），以及安装在泵10的出口102处的至少一个出口阀（为清楚起见，未在图1中示出）。这种阀设计成允许燃料C仅沿一个方向通过。因此，入口阀允许燃料C仅从燃料箱流向泵10，而出口阀允许燃料C仅从泵10流向热力发动机。阀因此允许燃料C经由泵10从燃料箱被引导至发动机，并且防止燃料C沿相反的方向流通，从而特别地确保加压燃料C被输送至发动机。因此，来自泵10的入口101的燃料C进入泵10的压缩室，然后经由出口102离开泵10的压缩室。

当活塞110处于高位置时，压缩室具有最大体积并填充有燃料C。当活塞110处于低位置时，压缩室具有最小体积（其小于当活塞110处于高位置时的压缩室的体积）并排空燃料C。因此，当活塞110从高位置向低位置移动时，压缩室的体积减小，从而增加了处于压缩室中的燃料C的压力。这允许将加压燃料C输送至发动机。如将在下文中描述的，活塞110移动的行程可以根据泵10的期望流量而变化。具体地，活塞110的行程越大，在泵10的出口102处的燃料C的流量就越大。活塞110至少部分地由设计成可被磁场吸引的金属材料制成，从而可以如下文将描述的那样移动。

螺线管130安装在引导件120的顶端处，从而当受到计算机20命令时，螺线管130向上移动活塞110。这样的螺线管130包括芯131和安装在所述芯131周围的线圈132。电流在线圈132中流通以产生磁场。磁场被设计成吸引活塞110，以使其朝着引导件120的顶端移动，或者换句话说，朝着其高位置移动。在该位置，活塞110与芯131接触。由于已知这种螺线管130的操作，因此在此不再详细描述。

复位弹簧140安装在引导件120中，安装在其顶端处，从而使活塞110向下移动。因此，当螺线管130停止命令活塞110移动时，复位弹簧140使活塞110向其低位置移动。应当注意，使活塞110向其低位置返回的功能可以由适于使活塞110向其低位置移动的任何其他构件来执行。

复位弹簧140具有允许燃料C在压缩室中被压缩的刚度。有利地，复位弹簧140的刚度以将燃料C压缩到期望压力的方式来预先确定。因此，当压缩室中存在的燃料C达到期望压力时，复位弹簧140不再将活塞110移向其低位置，从而使得可以限制泵10的出口处的燃料C的压力。这种复位弹簧140因此执行压力调节功能。因此，这种调节是在泵10内部进行的，且不需要额外的部件。

计算机20（也称为电子控制单元（或ECU））允许经由螺线管130来对泵10进行命令。更具体地，计算机20配置为控制供应给螺线管130的供应电流C，以便从而控制活塞110的移动以及因此控制泵10。计算机20开始使用电流C命令螺线管130的时刻限定了参考时刻Ir，以后将使用该参考时刻。计算机20还可以控制螺线管130被供电的持续时间，以便命令活塞110在泵10中在低位置和高位置之间移动。尤其是，这使得可以限制活塞110的移动，以使活塞在到达其高位置之前停止，从而不会产生噪声，如下文将要描述的。

计算机20还被配置为使螺线管130的命令延时，或者换句话说，在一定的持续时间内停止向螺线管134输送供应电流C，以便允许活塞110在复位弹簧140的作用下以及在活塞110与引导件120之间的间隙的作用下移动到其低位置。

计算机20被配置为确定活塞110在引导件120中的位置，并且特别地检测活塞110何时到达其高位置。为此，计算机20被配置为测量流经螺线管130的电流的强度I并计算其梯度G，如图2所示。从如上文所描述的参考时刻Ir开始，当电流梯度G的值超过预定阈值S时，则计算机20检测到活塞110已经到达其高位置。有利地，计算机20被配置为在参考时刻Ir之后的时间t之后开始计算电流梯度G的值，该时间t优选为大约3ms，以便限制用于这种计算所需的资源。具体地，梯度G的值不在时间t之前超过预定阈值S。计算机20还可以被配置为校正流经螺线管130的电流的测量强度I，以补偿测量设备的可能的缺陷。

最后，计算机20被配置为确定热力发动机的转速，或者换句话说其旋转速度，以便检测该转速何时低于阈值。该转速然后被称为“低怠速”。

现在将描述根据本发明的用于管理具有活塞110的泵10的方法的一个优选实施例。

当发动机运转时，计算机20确定发动机转速并检测该转速是否低于阈值，针对该阈值来说，该转速被称为“低怠速”，例如低于2000rpm。

然后，在第一延时步骤期间，计算机20命令在预定的持续时间内停用由螺线管130对活塞110的移动。由于活塞110不再被螺线管130朝其高位置吸引，所以复位弹簧140将活塞110移动到其低位置，从而通过活塞110与引导件120之间的间隙将压缩室中存在的燃料C排出。

然后，在命令步骤期间，计算机10通过螺线管130发送控制电流C，以便产生将活塞110吸引到其高位置的磁场。

在活塞110移动期间，计算机20测量流经螺线管130的电流C的强度，并且然后计算所测量的电流C的梯度G。然后，计算机20检测从由计算机20命令的开始直到梯度G超过预定阈值S的持续时间D，以便确定代表电流C的信号的拐点。这允许计算机20检测到活塞110已经到达高位置。换句话说，该持续时间D对应于计算机20命令螺线管130允许活塞110从其低位置移动到其高位置的持续时间，称为最大持续时间。

换句话说，第一延时步骤和命令步骤是初始步骤，其目的是确定持续时间D的值。

然后，在第二延时步骤期间，计算机20命令在相同的预定的持续时间内停用由螺线管130对活塞110的移动，以使活塞110再次移动到其低位置，如先前已经描述的那样。这样做的目的是在下一个命令步骤之前保证活塞110的位置，从而保证活塞110从其低位置移动。

最后，计算机20确定比确定的最大持续时间D短的命令持续时间，然后在经确定的所述命令持续时间内通过螺线管130发送电流C，使得螺线管130命令活塞110在其低位置和位于低位置和高位置之间的中间位置之间移动。然后这允许命令活塞110移动到中间位置，或者换句话说在其到达高位置之前。因此，活塞110不与螺线管130的芯131接触，从而可以避免在这种冲击的作用下产生噪声。有利地，在活塞110最初在其低位置中，即距高位置最远的位置的情况下，其到达中间位置的行程被优化，从而允许泵10在出口102处输送最小流量的燃料C。当热力发动机以低怠速运转时，这种最小流量（尽管低于泵10的最大流量）是足够的，因为它消耗较少的燃料C。

Claims

1.一种用于管理具有热力发动机的车辆（1）车载的燃料喷射系统的具有活塞（110）的泵（10）的方法，所述泵（10）包括：引导件（120）；活塞（110），所述活塞安装成在所述引导件（120）中滑动以形成燃料（C）的压缩室；以及螺线管（130），所述螺线管（130）设计成命令活塞（110）在高位置和低位置之间移动，其中在高位置中压缩室适配成填充有燃料（C），在低位置中压缩室适配成排空燃料（C），所述方法的特征在于，其包括：

•确定热力发动机的转速的预备步骤，以便检测所述转速何时低于阈值，且在确定了所述转速低于所述阈值时，

•延时预定的持续时间的第一延时步骤，在此期间，由螺线管（130）对活塞（110）的命令被停用，以允许活塞（110）移动到其低位置，

•由螺线管（130）命令活塞（110）移动到其高位置的命令步骤，

•确定活塞（110）从其低位置移动到其高位置的移动时间的确定步骤，以便确定由螺线管（130）对活塞（110）的命令的最大持续时间（D），

•延时所述预定的持续时间的第二延时步骤，在此期间，由螺线管（130）对活塞（110）的命令被停用，以允许活塞（110）再次移动到其低位置，并且

•在小于经确定的最大持续时间（D）的持续时间期间，由螺线管（130）命令活塞（110）以使活塞（110）在低位置和直到位于低位置和高位置之间的中间位置之间，或者换句话说，在其到达高位置之前移动的步骤。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，移动时间的确定步骤包括：在命令活塞（110）移动到其高位置的命令步骤期间测量流经螺线管（130）的电流（I）的子步骤；以及检测电流（I）的信号的代表活塞（110）的高位置的拐点的子步骤。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，移动时间的确定步骤还包括：计算所测量的电流（I）的梯度（G）的子步骤；以及测量从命令步骤的开始直到梯度（G）超过预定阈值（S）的时间以便检测电流（I）的信号的所述拐点的子步骤。

4.根据权利要求1-3中的任一项所述的方法，其中，所述活塞（110）以预定间隙安装在所述引导件（120）中，该预定间隙适于在延时步骤中的每一个期间允许存在于压缩室中的燃料（C）从中逸出，从而允许活塞（110）到达其低位置。

5.根据权利要求1-3中的任一项所述的方法，其中，由所述螺线管（130）命令所述活塞（110）的持续时间小于经确定的最大持续时间（D）的70％。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，由所述螺线管（130）命令所述活塞（110）的持续时间小于经确定的最大持续时间（D）的60％。

7.根据权利要求1-3中的任一项所述的方法，其中，在将所述泵（10）设计为向热力发动机供应燃料（C）的情况下，所述方法包括检测所述发动机已经进入低怠速的预备步骤。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，当转速下降到预定转速阈值以下时，检测到低怠速。

9.根据权利要求7所述的方法，其中，预定转速阈值为2000rpm。

10.一种用于管理具有热力发动机的车辆（1）车载的燃料喷射系统的具有活塞（110）的泵（10）的计算机（20），所述泵（10）包括：引导件（120）；活塞（110），所述活塞安装成在所述引导件（120）中滑动以形成燃料（C）的压缩室；以及螺线管（130），所述螺线管（130）设计成命令活塞（110）在高位置和低位置之间移动，其中在高位置中压缩室适配成填充有燃料（C），在低位置中压缩室适配成排空燃料（C），所述计算机（20）的特征在于，其被配置为：

•确定热力发动机的转速，以便检测所述转速何时低于阈值，且在确定了所述转速低于所述阈值时，

•通过螺线管（130）命令活塞（110）移动到其高位置，

•在预定的持续时间期间，在活塞（110）移动到其高位置之前和之后停用螺线管（130）的命令，以使活塞（110）移动到其低位置，

•确定活塞（110）从其低位置移动到高位置的移动时间，以便确定活塞（110）被命令的最大持续时间（D），

•在预定的持续时间期间停用螺线管（130）的命令，以便允许活塞（110）再次移动到其低位置，并且

•在小于经确定的最大持续时间（D）的持续时间期间，通过螺线管（130）命令活塞（110）移动到位于低位置和高位置之间的中间位置，使得活塞不到达高位置。

11.一种车辆（1），其包括热力发动机和用于向所述热力发动机供应燃料（C）的具有活塞（110）的泵（10），所述泵（10）包括安装成在引导件（120）中滑动以形成燃料（C）的压缩室的活塞（110），以及螺线管（130），所述螺线管（130）设计成命令活塞（110）在高位置和低位置之间移动，其中在高位置中压缩室适配成填充有燃料（C），在低位置中压缩室适配成排空燃料（C），所述车辆（1）包括根据权利要求10所述的计算机（20），其被配置为命令所述泵（10）。