JP3731900B2 - 高圧貯え器内の燃料圧を調整する装置および方法 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の上位概念に記載された形式の高圧貯え器内の燃料圧を調整する装置、および請求項６の上位概念に記載された、高圧貯え器内の燃料圧を調整する方法に関する。
燃料のための高圧貯え器（Hochdruckspeicher）はコモンレール噴射装置において使用される。この場合高圧ポンプによって燃料が高圧貯え器に圧送され、高圧貯え器を起点にして燃料が個々の噴射ノズルに供給される。こうして、特にディーゼル噴射時に粒子エミッションを低減するような高い噴射圧が可能になる。
欧州特許出願公開第２９９３３７号明細書に基づき、高圧貯え器内の燃料圧を調整する装置、および高圧貯え器内の燃料圧を調整する方法が既に公知である。この場合、燃料は前フィードポンプによって、調整可能な絞りを介して高圧ポンプに供給される。この高圧ポンプは燃料を高圧貯え器に高圧で圧送する。高圧貯え器は燃料を噴射ノズルに更に導き、セーフティ圧力弁を有している。このセーフティ圧力弁は最大圧力を超えると圧力貯え器と燃料タンクとを接続する。調整可能な絞りは制御装置によって内燃機関の運転パラメータに応じて制御されて、容積流調整が低圧側で行なわれるようになっている。
前記装置および前記方法の欠点は、調整可能な絞りが圧力低減のためには使用することができないので、高圧貯え器内の圧力低減が比較的ゆっくりしか行なわれないことである。
本発明の課題は、迅速な圧力低減を可能にし、しかも良好な効率を有するような、圧力貯え器内の燃料圧を調整する装置、および高圧貯え器内の燃料圧を調整する方法を提供することである。
本発明の課題は、請求項１に記載の装置および請求項６に記載の方法によって解決される。請求項１に記載の装置および請求項６に記載の方法の利点は、燃料圧の準定常の（quasistationaer）変化が低圧側の容積流調整によってもたらされ、燃料圧の動的な変化が高圧側の圧力調整を介してもたらされることである。このようにすると、低圧側の容積流調整によって高い効率が得られるという利点は高圧側の圧力調整によって高いダイナミクスが得られるという利点に結び付けられ、これにより、高圧側の圧力調整に比べて高められた効率を有する、改善されたダイナミクスが得られる。
本発明の有利な構成は請求項１および６以外の請求項に記載されている。
以下に本発明を図面につき詳しく説明する。
第１図は、容積流調整弁が前置された高圧貯え器を示す図である。
第２図は、調整可能なフィードポンプが前置された高圧貯え器を示す図である。
第３図は、調整の方法を図式的に示す図である。
第１図に示したタンク１は、燃料供給導管２を介して、フィードポンプ４に接続されている。調整可能ではないフィードポンプ４は、吐出導管５と調整弁３とを介して、高圧ポンプ６に接続されている。高圧ポンプ６の吐出側は、高圧貯え器（コモンレール）つまり高圧アキュムレータに接続されている。この高圧貯え器７は噴射導管８を有している。この噴射導管は、内燃機関２２の噴射器９を通じている。この高圧貯え器７は圧力調整弁１０と燃料戻し導管１１とを介してタンク１に接続されている。
さらに、高圧貯え器７には圧力センサ１２が配置されている。この圧力センサは第１の測定線路１３を介して第１の調整器１４に接続されている。この第１の調整器１４は第１の制御線路１５を介して調整弁３に接続されている。さらにこの圧力センサ１２は第２の測定線路１６を介して第２の調整器１７に接続されている。この第２の調整器は第２の制御線路１８を介して圧力調整弁１０に接続されている。
第１の調整器１４は第１のデータ線路２４を介して、第２の調整器１７は第２のデータ線路２５を介して、計算ユニット２３に接続されている。さらにこの計算ユニットは第３の測定線路２６を介して内燃機関２２に接続されている。さらに、計算ユニット２３は複数の入力線路２７を有している。これらの入力線路によって、例えば自動車のアクセルペダル位置のような異なる入力値が受け取られる。圧力センサ１２の代わりに、本発明の１実施例においては、第１の調整器１４のために役立つ第２の圧力センサ２１が使用されてよい。この第２の圧力センサは、高圧ポンプ６の手前の低圧側で吐出導管５に配置されていて、第１の調整器１４に接続されている。これにより、調整弁３は吐出導管５内の圧力に応じて調整することもできる。
第２図は、第１図に相応する配置関係を示している。しかしながら調整可能でないフィードポンプ４の代わりに、調整可能なフィードポンプ２０が配置されている。このフィードポンプは第１の制御線路１５を介して第１の調整器１４によって制御される。さらに第１図に示した実施例と異なる点は、調整弁３が省かれ、調整弁３の代わりに一定絞り１９が調整可能なフィードポンプ２０と高圧ポンプ６との間に接続されていることである。他の詳細については、第２図に示した配置関係は第１図に示した配置関係に相当する。同じ構成部分は同じ符号を有している。
本発明の別の実施例においては、圧力センサ１２の代わりに、第１の調整器１４のために役立つ第２の圧力センサ２１が使用される。この第２の圧力センサ２１は、高圧ポンプ６の手前の低圧側で吐出導管５に配置されていて、第１の調整器１４に接続されている。
従って、調整可能なフィードポンプ２０は吐出導管５内の圧力に応じて調整することもできる。
第３図は、本発明による調整方法を概略的に示している。高圧貯え器に対しては、内燃機関２２の運転状態に応じて、目標圧力Ｐ_ＳＯＬＬが予め規定されている。次の例では、計算ユニット２３が例えば回転数、負荷、および排ガス値を含む内燃機関の運転状態に基づき、入力線路２７から供給された、例えばアクセルペダル位置のような入力データを使用しつつ、高圧貯え器７のための目標圧力Ｐ_ＳＯＬＬを検出し、この目標圧力を第１の比較器３１と第２の比較器３２とに予め与えることを仮定している。
圧力センサ１２は高圧貯え器７の目下の実際圧力をやはり第１の比較器３１と第２の比較器３２とに実際圧力Ｐ_ＩＳＴとして与える。第１の比較器３１と第２の比較器３２とは、目標圧力から実際圧力を減じ、そこから差圧Ｐ_ＤＩＦ：Ｐ_ＳＯＬＬ−Ｐ_ＩＳＴ＝Ｐ_ＤＩＦを検出する。
この差圧Ｐ_ＤＩＦは第１の比較器３１から、第１図に示した実施例においては調整弁３を、また第２図に示した実施例においては調整可能なフィードポンプ２０を制御する第１の調整器１４に送られ、第２の比較器３２から、圧力調整弁１０を制御する第２の調整器１７に送られる。第１の調整器１４はＰＩＤ調整器として構成されていると有利である。このＰＩＤ調整器は、次の式では目下の制御偏差ｅ（ｋ）とみなされる差圧Ｐ_ＤＩＦから、目下の第１の調整器干渉量（Reglereingriff）ｕｌ（ｋ）を、次の規定にしたがって算出する。

この場合、
ｕ１（ｋ）は目下の調整器干渉量を、
ｕ１（ｋ−１）は直前の調整器干渉量を、
ｅ（ｋ）は目下の制御偏差を、
ｅ（ｋ−１）は前の前の制御偏差を、
Ｋは増幅係数を、
Ｔ_０は検出時間を、
Ｔ_Ｄは微分時間（Differenzierzeit）を、
Ｔ_Ｉは積分時間（Integrierzeit）を示す。
増幅係数Ｋは０．２％／Ｍパスカルであり、検出時間Ｔ_０は２０ｍｓｅｋであり、微分時間Ｔ_Ｄは１０ｍｓｅｋであり、積分時間Ｔ_Ｉは７０ｍｓｅｋであると有利である。
第２の調整器１７は２点調整器として構成されていると有利である。この２点調整器は目下の第２の調整器干渉量ｕ２（ｋ）を次の規定にしたがって算出する。

この場合、
ｙは上位の切換点における、調整器の目標量の定常最終値（stationaere Endwert）を、
Ｋは増幅係数を、
Ｔ_Ｚは周期を、
Ｔ_ｅは作動接続時間（Einschaltdauer）を示す。
本発明の有利な実施例においては、固定最終値は６０Ｍであり、増幅係数Ｋは０．０４５％／Ｍパスカルであり、周期Ｔ_Ｚは２ｍｓｅｃであり、作動接続時間は１ｍｓｅｃである。
上述の実施例においては、２点調整器１７は、Ｐ_ＤＩＦが予め規定された値、有利には１００ｂａｒを超えると、そのゼロ値から目下の調整器干渉量ｕ２（ｋ）に切り換わる。
２点調整器１７の目下の調整器干渉量ｕ２（ｋ）は、有利な実施例においては、第１の調整器１４に伝達される。この第１の調整器は、第２の調整器１７の調整器干渉量ｕ２（ｋ）に関連して、第１の調整器１４の目下の調整器干渉量を補正するか、または調整をストップする。
第１および第２の調整器１４，１７の目下の調整器干渉量は調整区間３０に供給される。圧力センサ１２および／または第２の圧力センサ２１は高圧貯え器内のまたは高圧貯え器の手前の圧力を検出し、実際圧力Ｐ_ＩＳＴとして第１および第２の比較器３１，３２にさらに与える。第１図から明らかなように、第１の調整器１４は目下の第１の調整干渉量を調整弁３に与え、第２の調整器１７は目下の第２の調整干渉量を圧力弁１０に与える。本発明の別の実施例においては、第１の調整器１４は目下の第１の調整干渉量で、第２図に示したような調整可能なフィードポンプ２０を調整する。
第１および第２の調整器１４，１７は選択的にアナログ調整器またはデジタル調整器として構成されている。

Claims (7)

1. 高圧貯え器（７）内の燃料圧を調整する装置であって、
   高圧貯え器（７）に配属された第１の圧力センサ（１２）が設けられており、該圧力センサが、高圧貯え器（７）内の燃料圧を第１の調整器（１４）と第２の調整器（１７）とに報告するようになっており、
   第１の調整器（１４）が連続的な制御経過でもって、高圧貯え器（７）に接続されている高圧ポンプ（６）への流れにおける容積流を、高圧貯え器（７）内の燃料圧に応じて調整し、第２の調整器（１７）が段階的な制御経過でもって、圧力弁（１０）を介して、高圧貯え器（７）における燃料圧を高圧貯え器（７）における燃料圧に応じて制御し、
   第２の調整器（１７）の出力側が第１の調整器（１４）の入力側に案内されていて、
   第２の調整器（１７）の目下の調整器干渉量を第１の調整器（１４）に伝達し、低圧領域における容積流を調整する第１の調整器（１４）の目下の調整器干渉量を、圧力弁（１０）を調整する第２の調整器（１７）の目下の調整器干渉量に応じて補正することを特徴とする、高圧貯え器内の燃料圧を調整する装置。
2. 容積流の調整のために、調整可能なフィードポンプ（２０）が設けられている、請求項１記載の装置。
3. 調整可能なフィードポンプ（２０）の後方に一定絞り（１９）が配置されている、請求項２記載の装置。
4. 高圧ポンプ（６）の手前に、第２の圧力センサ（２１）が配置されており、該第２の圧力センサが、測定線路を介して、有利には第１の圧力センサ（１２）の代わりに第１の調整器（１４）に接続されている、請求項１記載の装置。
5. 燃料のための高圧貯え器（７）内の圧力を調整する方法であって、高圧ポンプ（６）を介して高圧貯え器（７）に燃料を供給し、該高圧貯え器（７）から噴射装置（９）を介して燃料を導出し、高圧ポンプ（６）の手前の低圧領域において燃料の容積流を高圧貯え器（７）の圧力に応じて調整し、高圧領域において高圧貯え器（７）内の圧力を高圧貯え器（７）の圧力に応じて調整する方法において、高圧貯え器（７）内の圧力が目標圧力よりも小さいときには、低圧領域内の燃料の容積流を調整し、高圧貯え器（７）内の圧力が目標圧力よりも大きいときには、高圧貯え器（７）内の圧力を調整することを特徴とする、高圧貯え器内の圧力を調整する方法。
6. 高圧貯え器（７）内の圧力が目標圧力を超えると、高圧領域内の圧力調整に加えて付加的に、低圧領域内の容積流を調整する、請求項５記載の方法。
7. 低圧領域における容積流調整を高圧領域における圧力調整に関連して行なう、請求項６記載の方法。

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