CN103649506A - 用于运行燃料输送装置的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于运行内燃机的燃料输送装置（10）的方法，在这种方法中，量控制阀（22）的电磁致动装置（20）被接通以调整输送量，其中，用于将电磁致动装置（20）的衔铁（46）从第一位置移动到第二位置的电磁致动装置（20）的控制包括至少三个阶段（68、70、72），其中，在第一阶段（68）中，电磁致动装置（20）的线圈（44）持续地连接一电压，其中，在第二阶段（70）中，所述线圈（44）以第一频率（76）和第一占空比（78）周期性地连接所述电压，和其中，在第三阶段（72）中，线圈（44）以第二频率和第二占空比周期性地连接所述电压。

Description

用于运行燃料输送装置的方法

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1前序部分所述的方法，以及根据并列权利要求所述的一种控制电路、一种计算机程序和一种控制和/或调节装置。

背景技术

量控制阀，例如内燃机的燃料输送装置中的量控制阀在市场上是已知的。量控制阀一般是用电磁运行的，并且常常是燃料输送装置的高压泵的整体构件。所述量控制阀控制被泵送到高压存储器（“轨道”）的燃料量，燃料从高压存储器被引导到内燃机的喷射阀。例如，量控制阀具有两个开关状态，在它们之间可以使用电子控制器进行开关。

本领域的专利公开文献例如EP 1 042 607 B1。

发明内容

本发明所要解决的技术问题通过根据权利要求1所述的方法和通过根据并列权利要求的控制电路、控制和/或调节装置与计算机程序解决。在从属权利要求中列举有利的改进方案。对于本发明，重要特征还在下述说明和附图中得到，其中，所述特征以单独的方式和以不同的组合方式对本发明而言都是重要的，除非此后再次做出明确说明。

根据本发明的方法具有的优点是量控制阀的电磁操作装置利用脉冲宽度调制的电压可特别简单且成本低地进行控制，其中，能够得到良好的接通性能。输出极的电流调节不需要使用接通阈值。引入的电能或消耗的电功率以及衔铁运动可达到的速度，衔铁-吸引时间的容差以及运行噪音可与电流调节的控制相比较。同样不需要电磁操作装置的超尺寸。相对于使用脉冲宽度调制的常规控制，根据本发明的所述输出极的控制需要更小的电功率和具有更低的温度。

本发明涉及一种运行内燃机燃料输送装置的方法，在所述方法中，为了调整输送量，布置在通到燃料输送装置的输送腔室的入口中的电磁操作装置被接通。为此，所述电磁操作装置在每个接通过程中利用控制来供给能量，在接通过程中，电磁操作装置的衔铁例如应克服衔铁的力在朝向撞击行程方向上运动。例如，电池电压（“电压”）是多倍的并且至少短暂地周期性地接通电磁操作装置的线圈。相应地，根据感应定律得到，在这里逐段地得到在流过线圈的电流的坡道形状的时间曲线。

电磁操作装置或线圈的控制可以使所述衔铁从第一位置运动到第二位置中，其中，第一位置通常是指一种静止座；第二位子一般是在上升挡块上。在这里，根据本发明的控制包括至少三个阶段。在第一阶段中，所述线圈比较短时间间隔地切换到所述电压上。在后随的第二阶段中，所述线圈以第一频率和以第一占空比周期性地切换到所述电压上。在接着的第三阶段中，所述线圈又以第二频率和第二占空比切换到所述电压上。在这里，所述第一和第二占空比被调整成，使在第三阶段期间的平均电功率比在第二阶段期间的平均电功率小。

本发明的设计方案提出，所述第三阶段的各自持续时间和/或第一频率和/或第二频率和/或第一占空比和/或第二占空比依赖于电压和/或温度和/或电阻和/或内燃机转速进行调整。在这里，所述温度例如是线圈的温度，所述电阻是将线圈连接到控制电路的电缆的电阻，其中，控制电路优选布置在内燃机的控制和/或调节装置中。由此，所述电磁操作装置的控制，即所述线圈的控制，特别精确地适应各运行条件。因此，一方面可实现迅速且可靠地接通所述电磁操作装置或者量控制阀，另一方面可优化能量消耗。

本发明还提出，所述第一和第二阶段引起所述衔铁的吸引阶段，所述第三阶段引起所述衔铁的停止阶段。所述吸引阶段是指所述衔铁通过磁力从静止座运动到上升挡块的阶段。所述停止阶段是指所述衔铁通过磁力，一般来说更小的磁力，在上升挡块上停止在它的位置中。以这种方式，对所述吸引阶段和停止阶段可优化控制。

特别地，有利地使用根据本发明的方法，以便模仿电磁操作装置的常规的所谓“电流调节”控制和几乎对应地代替它，其中，可显著地节省费用。“电流调节”控制通常使用一个下电流阈值和一个上电流阈值，以使用磁滞现象控制流过线圈的电流。当超过所述下电流阈值时，所述线圈被切换到所述电压上。当超过所述上电流阈值时，所述线圈从所述电压切换离开。于是得到线圈电流在两个电流阈值之间的振荡时间曲线。

对于电流调节的控制，在吸引阶段期间引入的功率W与电流I对吸引时间t的积分成正比：

对于根据本发明的控制，在吸引阶段引入的能量W同样与电流I对吸引时间t的积分成正比：

根据本发明的控制在这里优选测量为，使其与在吸引阶段期间所消耗的能量W相等：

这说明当前所述线圈的根据本发明的控制的总能量在第一和第二阶段期间与在吸引阶段期间电流调节的控制的总能量应相等或尽可能相等。这利用适当测量第三阶段和/或第一频率和/或第二频率和/或第一占空比和/或第二占空比的持续时间来进行。补充地，以可比较的方式，线圈的控制在第三阶段期间的总能量与电流调节的控制在停止阶段期间的总能量几乎相等或尽可能相等。

如果使用至少一种特性曲线测定所述第三阶段和/或第一频率和/或第二频率和/或第一占空比和/或第二占空比的各持续时间被测定，根据本发明的方法被简化。所述特性曲线在这里能够特别简单和可靠地考虑如上面所提到的那样对电压、线圈温度、电阻和/或内燃机转速的依赖性。可选地，确定系列的量控制阀的特性曲线单独地测定实验台，和例如存储在内燃机的控制和/或调节装置的数据存储器中。

如果第一频率等于第二频率，则本发明得到进一步简化。由此可使用简单地产生时钟脉冲来控制电磁操作装置，其中，在第二和第三阶段期间不同的平均电功率基本上通过各占空比进行调整。

进一步地，本发明包括控制电路，以控制所述量控制阀的电磁操作装置，所述控制电路具有用于控制利用根据前述权利要求中至少一项所述的三个阶段执行控制的装置。根据本发明，所述控制通过产生控制能量的电压的脉冲宽度调制进行。为此需要的电子开关可简单且成本低地制造。根据本发明的方法在宽的界限内扩缩，从而它常常不需要提供控制电路的不同的结构实施例。

如果所述方法利用计算机程序执行内燃机的控制和/或调节装置（“控制器”），所述方法能够特别简单地被执行。在一个优选的设计方案中，所述控制器的配置通过加载具有独立权利要求计算机程序的特征的计算机程序的存储介质进行。所述存储介质就此而言应理解为以存储形式含有所述计算机程序的各种装置。

附图说明

下面结合附图说明本发明的示例性实施例。在附图中示出：

图1示出了内燃机燃料输送装置的简化示意图；

图2示出了燃料输送装置的高压泵的剖视图，其中，高压泵同时具有量控制阀和电磁操作装置；

图3示出了电磁操作装置的控制的时间曲线图；和

图4示出了用于补充示出所述方法的简化框图。

在所有附图中，功能相同的元件和参量也在不同的实施例中使用相同的附图标记表示。

具体实施方式

图1以非常简化的视图示出内燃机的燃料输送装置10。燃料从燃料箱12，通过吸入管道14，利用预输送泵16，通过低压管道18，和通过电磁操作装置20（“电磁铁”）可操作的量控制阀22供给高压泵24。在高压泵24的下游，高压泵24通过高压管道26连接到高压存储器28（“共轨”）。其它元件，例如高压泵24的阀门，在图1中未示出。电磁操作装置20利用布置在控制和/或调节装置30上的控制电路31控制。控制和/或调节装置30还包括计算机程序32和特性曲线34。

应理解，量控制阀22也可构造为高压泵24的构件。例如，量控制阀22可以是高压泵24的强制打开的入口阀。

在运行燃料输送装置10时，预输送泵16将燃料从燃料箱12输送到低压管道18中。在这里，量控制阀22控制正在供给给高压泵24的工作腔室的燃料量，其方式是电磁铁20的衔铁46（参见图2）从第一位置运动到第二位置中，反之亦然。量控制阀22于是可关闭和打开。

图2示出燃料输送装置10的高压泵24的局部截面图（纵截面），高压泵24同时具有量控制阀22和电磁操作装置20。所示出的装置包括壳体36，其中，在视图上部区域中布置电磁操作装置20，在中部区域中布置量控制阀22和在下部区域中布置输送腔室38与高压泵24的活塞40。

电磁操作装置20布置在阀壳体42中，并且包括线圈44、衔铁46、磁极铁芯48、衔铁弹簧50、静止座52和上升挡块54。静止座52形成衔铁46的第一位置，上升挡块54形成衔铁46的第二位置。衔铁46利用耦合元件56对阀体58施加作用。在附图中，所属密封座60布置在阀体58上部。密封座60是罐形壳体元件62的一部分，尤其包围阀体58和阀门弹簧64。密封座60和阀体58构成高压泵24的入口阀。

在图2中示出电磁操作装置20的不通电状态。此时，衔铁46利用衔铁弹簧50在视图中向下推压静止座52。由此，阀体58通过耦合元件56克服阀门弹簧64的力，于是入口阀或量控制阀22打开。由此形成低压管道18和输送腔室38之间的流体连通。

在电磁操作装置20的通电状态中，衔铁46被磁极铁芯48磁吸引，于是与衔铁46连接的耦合元件56在视图中向上运动。由此，在相应的流体压力比时，阀体56通过阀门弹簧64的力推压密封座60，并且入口阀或量控制阀22于是关闭。当活塞40在输送腔室38中执行工作运动时（在视图中向上）时，例如可进行这种动作，其中，燃料可通过此时打开的止回阀66输送到高压管道26中。

量控制阀22的打开或闭合依赖于多个参量进行：第一，依赖于通过衔铁弹簧50和阀门弹簧64起作用的力。第二，依赖于在低压管道18和输送腔室38中的燃料压力。第三，依赖于衔铁46的力，衔铁46的力基本上由实际流过线圈44的电流I确定。

图3示出量控制阀22的控制的时间曲线图。在图中所示的坐标系中，电流I1（实线）和I2（虚线）关于时间t被记录，其中，电流I1和I2流过电磁操作装置20的线圈44。双箭头68或70或72表征电磁操作装置20和进而线圈44的控制的第一阶段或第二阶段或第三阶段。在时间点t0开始的第一和第二阶段共同引起衔铁46的吸引阶段，在时间点t1开始的第三阶段引起衔铁46的停止阶段。在吸引阶段期间，衔铁46通过磁力从静止座52运动到上升挡块54。在停止阶段期间，衔铁46通过磁力，通常该磁力很小，在上升挡块54上保持在它的位置中。

时间间隔74表示电磁操作装置20的控制的另一阶段，其中，线圈44被切断电流。在这里，电流I1或I2相比较而言陡然降低到零，从而衔铁46从上升挡块54回落到静止座52上。

下面描述在根据本发明的方法中得到的电流I1的曲线。在利用阈值“电流控制的”电磁操作装置20中根据现有技术的方法得到电流I2并且仅仅用于比较地示出。

在控制的第一阶段中，线圈44持续位于对应汽车电池电压的电压上。此外，图3的左侧区域示出电流I1的陡峭上升。

在第二阶段中，所述电压以（不变的）第一频率76和（不变的）第一占空比78切换到线圈44上。第一频率76是图3中所示的电流I1周期持续时间T的倒数。第一占空比78通过相对接通持续时间80表征，其间，电流I1上升；通过相对断开持续时间82表征，其间，电流I1断开。

在第三阶段中，所述电压以第二周期（没有附图标记）和第二占空比（没有附图标记）周期性地切换到线圈44上。第二频率和第二占空比同样在第三阶段期间保持不变。当前，所述第二频率与第一频率相等。所述第二占空比具有比第一占空比更低的相对接通持续时间80，从而得到电流I1在第三阶段期间相应更小的平均值。

图3所示的三个阶段的各自持续时间以及第一和第二频率及第一和第二占空比使用特性曲线34测定。这次测定在开始（t0）控制以前，依赖于实际电压大小、线圈44的实际温度、电缆的电阻进行，线圈44利用电缆连接到控制电路31上，以及内燃机的实际转速。于是，电流I1在时间点t0之后的曲线至少对应量控制阀22的各自接通过程，是控制的结果。不使用受电流I1影响的阈值进行调节。

视图图3中所示的电流I2的虚线曲线对应如上所提及的线圈44的电流控制的控制，通过电流I1的曲线令人满意地接近。特别地，在第一和第二阶段期间总能量基本相等。相应地对第三阶段也是如此。

第一和第二阶段的总能量与电流I1或电流I2通过下述成比例关系确定：

$W_{I1}~\underset{t0}{\overset{t1}{\∫}}I1\left(t\right)\mathrm{dt}$ 或 $W_{I2}~\underset{t0}{\overset{t1}{\∫}}I2\left(t\right)\mathrm{dt}$

在两个能量在这里争取相等，即W_I1=W_I2。

在未示出的另一实施例中，第二频率与第一频率不同。

图4示出电磁操作装置20的控制的简化流程图。所示方法优选利用内燃机控制和/或调节装置30中的计算机程序32执行。在第一方框84中，所示流程开始，其中，测定不同的参量和/或从控制和/或调节装置30的数据存储器读出：

-内燃机的实际转速；

-喷射的燃料量或者于此相等的数值；

-电池电压的大小；

-线圈44的温度；和/或

-电缆的电阻值，线圈44利用电缆进行连接。

补充地，量控制阀22和/或内燃机的另一参量或者运行参量也可被使用。在下面的第二方框86中，根据上面所谓的参量，使用特性曲线34测定不同的控制参量。这些控制参量是：

-三个阶段的各自持续时间；

-第一和第二频率；和/或

-第一和第二占空比。

这些控制参量及其值-比例基本上相互确定电流I的时间曲线，如图3所示的电流I1。

在下面的第三方框88中，使用所测定的控制参量控制电磁操作装置20的线圈44。此时，在方框86中所测定的控制参量适用于线圈44的多个连续的控制或者量控制阀22的接通过程，或者所述控制参量能够对于量控制阀32的各个接通过程可选地分别重新测定。

Claims (8)

1.用于运行内燃机的燃料输送装置（10）的方法，在所述方法中，量控制阀（22）的电磁操作装置（20）被接通以调整输送量，其特征在于，

用于将所述电磁操作装置（20）的衔铁（46）从第一位置运动到第二位置的电磁操作装置（20）的控制包括至少三个阶段（68、70、72），其中，在第一阶段（68）中，所述电磁操作装置（20）的线圈（44）被持续地切换到一电压，其中，在第二阶段（70）中，所述线圈（44）以第一频率（76）和第一占空比（78）周期性地切换到所述电压，和其中，在第三阶段（72）中，所述线圈（44）以第二频率和第二占空比周期性地切换到所述电压。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述三个阶段（68、70、72）的各自持续时间和/或第一频率（76）和/或第二频率和/或第一占空比（78）和/或第二占空比依赖于电压和/或温度和/或电阻和/或内燃机的转速进行调整。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述第一和第二阶段（68、70）引起所述衔铁（46）的吸引阶段，所述第三阶段（72）引起所述衔铁（46）的停止阶段。

4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述三个阶段（68、70、72）的各自持续时间和/或第一频率（76）和/或第二频率和/或第一占空比（78）和/或第二占空比使用至少一条特性曲线（34）进行测定。

5.根据前述权利要求中至少一项所述的方法，其特征在于，所述第一频率（76）等于所述第二频率。

6.用于控制量控制阀（22）的电磁操作装置（20）的控制电路（31），其特征在于，所述控制电路（31）具有利用根据前述权利要求中至少一项所述的至少三个阶段（68、70、72）执行控制的装置。

7.计算机程序（32），其特征在于，所述计算机程序（32）被编程为实施根据前述权利要求中至少一项所述的方法。

8.内燃机的控制和/或调节装置（30），其特征在于，所述内燃机的控制和/或调节装置（30）包括一个存储器，其存储根据权利要求7所述的计算机程序（32）。

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