專利名稱：用于運(yùn)行內(nèi)燃機(jī)的噴射泵單元的方法和控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于運(yùn)行內(nèi)燃機(jī)的噴射泵單元的方法和控制器。

背景技術(shù)：
尤其為了在新工業(yè)化國(guó)家中的應(yīng)用而為內(nèi)燃機(jī)研發(fā)和制造帶有集成的空氣調(diào)節(jié) 器的所謂的噴射泵單元。該噴射泵單元包括泵元件和噴射器，其中泵元件設(shè)計(jì)成往復(fù)式 柱塞泵。泵活塞直接被實(shí)施線性調(diào)節(jié)運(yùn)動(dòng)的電磁執(zhí)行器操縱。這意味著，電磁執(zhí)行器的 銜鐵與泵活塞構(gòu)造成一體，或直接與之聯(lián)接，因此銜鐵的各個(gè)運(yùn)動(dòng)被直接傳遞到泵活塞 上。這也相應(yīng)地適用于由電磁執(zhí)行器施加的調(diào)節(jié)力。這種噴射泵單元同時(shí)也擔(dān)負(fù)起怠速空氣調(diào)節(jié)器的功能。

發(fā)明內(nèi)容
在按本發(fā)明的噴射泵單元中，噴射變化曲線可以在很寬廣的范圍內(nèi)形成，因此 能夠?qū)崿F(xiàn)內(nèi)燃機(jī)在排放、燃料消耗和運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性方面的最佳工作特性。這通過(guò)一種用于運(yùn)行內(nèi)燃機(jī)的燃料噴射系統(tǒng)的噴射泵單元的方法實(shí)現(xiàn)，在 這種方法中，噴射泵單元包括帶泵活塞的泵元件，并且泵活塞由電磁的線性執(zhí)行 器操縱，其中檢測(cè)傳感器的至少一個(gè)信號(hào)，根據(jù)該至少一個(gè)信號(hào)和/或扭矩期望 (Drehmomentwunsch)來(lái)確定噴射泵壓力和所要噴射的燃料量，并且這樣來(lái)控制噴射泵單 元的電磁執(zhí)行器，即，基于執(zhí)行器用以操縱泵活塞的力來(lái)控制所期望的噴射壓力，并且 基于噴射過(guò)程的持續(xù)時(shí)間來(lái)控制所要噴射的燃料量。通過(guò)按本發(fā)明對(duì)執(zhí)行器用以操作泵 活塞的力和噴射過(guò)程的持續(xù)時(shí)間的進(jìn)行分開(kāi)控制，可以按照內(nèi)燃機(jī)的要求最佳地控制在 當(dāng)前運(yùn)行點(diǎn)上的噴射壓力，并且同時(shí)控制在噴射過(guò)程的持續(xù)時(shí)間內(nèi)所期望的燃料量。通 過(guò)分開(kāi)控制這些對(duì)噴射過(guò)程來(lái)說(shuō)至關(guān)重要的參數(shù)即噴射壓力和噴射過(guò)程的持續(xù)時(shí)間，可 以實(shí)現(xiàn)所期望的噴射曲線形態(tài)。當(dāng)然也可以通過(guò)電磁執(zhí)行器用以操縱泵單元的泵活塞的相應(yīng)的力的時(shí)間變化曲 線來(lái)預(yù)先確定噴射壓力的時(shí)間變化曲線。在按本發(fā)明方法的有利的設(shè)計(jì)方案中，可以基于噴射過(guò)程期間流過(guò)電磁執(zhí)行 器的電流來(lái)控制執(zhí)行器用以操縱泵活塞的力。當(dāng)基于用電流調(diào)節(jié)的輸出級(jí)來(lái)觸發(fā)執(zhí)行 器時(shí)，可以直接控制電流。備選的是，也可以基于電磁執(zhí)行器的脈寬調(diào)制的觸發(fā)的脈 沖-間隔比來(lái)控制執(zhí)行器用以操縱泵活塞的力。在這種備選的方法中，有節(jié)奏地觸發(fā)電 磁執(zhí)行器，因此較持續(xù)的觸發(fā)而言，平均電流減小。電流的減小導(dǎo)致執(zhí)行器用以操縱泵 活塞的平均力相應(yīng)減小。因此噴射壓力的值也相應(yīng)減小。無(wú)論是通過(guò)直接的電流調(diào)節(jié)還是通過(guò)電磁執(zhí)行器的脈寬調(diào)制的觸發(fā)，都可以相 應(yīng)于所期望的噴射曲線在時(shí)間上高度分解地(zeitlichhochaufgeHist)形成噴射壓力，從 而可以產(chǎn)生最佳的廢氣值，當(dāng)然也可以在內(nèi)燃機(jī)有良好效率的同時(shí)發(fā)揮最佳功率。在本發(fā)明另一種有利的設(shè)計(jì)方案中，基本上基于電磁執(zhí)行器的觸發(fā)的持續(xù)時(shí)間來(lái)控制在預(yù)定的噴射壓力下用于噴射過(guò)程的噴射量。
在此，當(dāng)然也考慮到了噴射器的工作特性，但也考慮到了泵活塞的慣性和電磁 執(zhí)行器的工作特性。這些影響因子可以用合適的方式通過(guò)特性曲線來(lái)描繪。這意味著， 在預(yù)定的噴射壓力下可以借助特性曲線來(lái)確定噴射持續(xù)時(shí)間。在該特性曲線中描述了反 映噴射壓力和已噴射燃料量之間共同關(guān)系的重要參數(shù)。
在本發(fā)明的另一種有利的設(shè)計(jì)方案中規(guī)定，對(duì)噴射壓力和噴射量分開(kāi)進(jìn)行控 制。
在本發(fā)明的另一種有利的設(shè)計(jì)方案中進(jìn)一步規(guī)定，噴射過(guò)程被劃分成至少兩個(gè) 子噴射，并且噴射壓力和/或噴射量在子噴射中分開(kāi)控制。由此例如可以在短暫的預(yù)噴 射時(shí)用高噴射壓力實(shí)現(xiàn)燃料精細(xì)的霧化，并且在緊接著的主噴射中用較小的噴射壓力經(jīng) 由相對(duì)較長(zhǎng)的時(shí)間間隔噴射剩余燃料量。
在此，顯然可以通過(guò)按本發(fā)明的方法來(lái)描述和實(shí)現(xiàn)所有必需的噴射變化曲線和 噴射壓力的變動(dòng)。
按本發(fā)明的方法有利地通過(guò)計(jì)算機(jī)程序和用于燃料噴射系統(tǒng)的控制器實(shí)現(xiàn)，它 們按照前述方法工作。
本發(fā)明其它的優(yōu)點(diǎn)和有利的設(shè)計(jì)方案可以從接下來(lái)的附圖、對(duì)附圖的說(shuō)明和權(quán) 力要求中得出。所有在附圖、附圖的說(shuō)明以及權(quán)力要求中公開(kāi)的特征無(wú)論是單獨(dú)的還是 任意組合的，都對(duì)本發(fā)明至關(guān)重要。


圖1是帶有集成的空氣調(diào)節(jié)器的噴射泵單元的簡(jiǎn)化圖2是噴射泵單元的觸發(fā)的方框圖3和圖4示出了噴射泵單元的另一種觸發(fā)；以及
圖5表示以不同噴射壓力實(shí)現(xiàn)兩個(gè)子噴射。
具體實(shí)施方式
圖1只精簡(jiǎn)地用縱剖面圖示出了泵單元1。下文僅說(shuō)明對(duì)本發(fā)明方法而言至關(guān)重 要的構(gòu)件和功能。
泵單元1的一個(gè)獨(dú)特的特征在于磁執(zhí)行器3、泵元件5和噴射器7的線性布置。 在磁執(zhí)行器3的上方還有一個(gè)氣泡出口 9，但在下文中沒(méi)有對(duì)其功能和控制作詳細(xì)探討。
電磁執(zhí)行器3包括磁銜鐵11、磁芯13和線圈體15。泵元件5的泵活塞17與所 述磁銜鐵11相連。泵活塞17被鉆成空心，并且在其內(nèi)部具有閥門機(jī)構(gòu)19。閥門機(jī)構(gòu) 19通過(guò)緊固銷21保持在閥門活塞17中。因?yàn)樵陂y門活塞17中構(gòu)成有長(zhǎng)孔(未用附圖標(biāo) 記標(biāo)注)，緊固銷21在其內(nèi)導(dǎo)引，所以閥門機(jī)構(gòu)19可以在軸向相對(duì)閥門活塞17作有限的 運(yùn)動(dòng)。
閥門活塞17在元件鉆孔23內(nèi)密封地導(dǎo)引。在噴射器7和閥門機(jī)構(gòu)19的下端部 之間設(shè)計(jì)有泵腔25。當(dāng)現(xiàn)在將電磁執(zhí)行器3通電時(shí)，泵活塞17在圖1中向下運(yùn)動(dòng)。當(dāng) 泵活塞17的下邊緣靠在閥門機(jī)構(gòu)19的閥盤27上且由此液壓密封地封閉泵活塞17的內(nèi)部 時(shí)，閥門機(jī)構(gòu)19才開(kāi)始跟隨這種運(yùn)動(dòng)。因此泵活塞17的進(jìn)一步運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致泵腔25內(nèi)的壓力上升，直至噴射器7的閥門機(jī)構(gòu)29克服閉鎖彈簧31的壓力被打開(kāi)且燃料經(jīng)由噴射孔噴 入內(nèi)燃機(jī)的吸管(未示出)。對(duì)所主張的發(fā)明而言，重要的是，電磁執(zhí)行器3的調(diào)節(jié)力被直接傳遞到泵活塞 17上。由此產(chǎn)生的結(jié)果是，一旦閥門機(jī)構(gòu)19封閉泵活塞17，泵腔25內(nèi)的壓力就與由電 磁執(zhí)行器3施加的調(diào)節(jié)力成比例。圖2示出了噴射泵單元1的觸發(fā)的方框圖。噴射泵單元1由微控制器101通過(guò) 輸出級(jí)103觸發(fā)。在此涉及的是電流控制的或脈寬調(diào)制的輸出級(jí)103。微控制器101經(jīng)由信號(hào)線路獲取各種傳感器的輸出信號(hào)。這可以例如是節(jié)氣門 的開(kāi)角(α-DK)、吸管內(nèi)的壓力Psaug、內(nèi)燃機(jī)的溫度Tm。t和其它信號(hào)。除要求的燃料量Miq外，微控制器101或控制器101根據(jù)這些信號(hào)來(lái)確定所期望 的噴射壓力或噴射壓力的時(shí)間變化曲線。現(xiàn)在，根據(jù)噴射的特性參數(shù)來(lái)觸發(fā)功率輸出級(jí)103，所述功率輸出級(jí)103又觸發(fā) 噴射泵單元1的電磁執(zhí)行器。在圖3a中，習(xí)慣上這樣來(lái)控制噴射泵單元1，即，通過(guò)讓輸出級(jí)103用以觸發(fā)電 磁執(zhí)行器的電壓U在噴射持續(xù)時(shí)間t,內(nèi)保持恒定的方式使得噴射壓力保持恒定不變。僅 通過(guò)噴射過(guò)程的持續(xù)時(shí)間t,實(shí)現(xiàn)對(duì)噴射的燃料量的控制。噴射變化曲線的成形和/或噴 射壓力與內(nèi)燃機(jī)的暫時(shí)的負(fù)荷狀態(tài)和工況的適配在按圖3a的觸發(fā)中是不可行的。按本發(fā)明的觸發(fā)的第一個(gè)實(shí)施例在圖3b中示出。在此，用脈寬調(diào)制的控制電壓 來(lái)觸發(fā)電磁執(zhí)行器，因此總體上延長(zhǎng)了噴射過(guò)程的持續(xù)時(shí)間^但同時(shí)在噴射過(guò)程中，在 時(shí)間上等分的電流通過(guò)電磁執(zhí)行器下降，因而電磁執(zhí)行器用以操縱噴射元件的活塞的力 相比圖3a有所減小。因此噴射壓力降低。在按圖3a和3b的噴射過(guò)程中可以噴射相同的燃料量，其中，在按圖3b的觸發(fā) 中，噴射壓力相比圖3a有所下降。因?yàn)樵谕ㄟ^(guò)電磁執(zhí)行器來(lái)減小在時(shí)間上等分的電流的情況下伴隨著噴射壓力的 降低，所以由此也減小了電磁執(zhí)行器的熱負(fù)荷，因而在噴射泵單元中的燃料加熱程度不 是很高。這一點(diǎn)尤其是在外部溫度高的情況下特別有利，因?yàn)槿剂显诟邷叵聝A向于形成 氣泡，并且因此而不再能夠進(jìn)行內(nèi)燃機(jī)的有序運(yùn)行。圖4a中示例性地示出了電磁執(zhí)行器的一種備選的觸發(fā)。在此，以能夠調(diào)節(jié)電流 I的輸出級(jí)103為前提。在按圖4a的噴射過(guò)程中，在時(shí)間間隔^內(nèi)用較大的電流I為電 磁執(zhí)行器通電，因此在短暫的時(shí)間間隔內(nèi)產(chǎn)生高噴射壓力。若當(dāng)前在較小的噴射壓力下應(yīng)噴射相同的燃料量時(shí)，這可如圖4b所示如下實(shí) 現(xiàn)，即，用以控制噴射泵單元1的電磁執(zhí)行器的電流I被減小，并且以相應(yīng)方式提高噴射 持續(xù)時(shí)間t,。由此也可以根據(jù)內(nèi)燃機(jī)的要求在當(dāng)前的運(yùn)行點(diǎn)形成噴射變化曲線，并且由此 優(yōu)化內(nèi)燃機(jī)的工作特性和排放。在圖3和圖4中示例性地示出了噴射過(guò)程，其中，噴射壓力在整個(gè)噴射持續(xù)時(shí)間 、內(nèi)幾乎恒定不變。不過(guò)當(dāng)然也可以在噴射過(guò)程中提高或降低噴射壓力，取決于哪條噴射 變化曲線是所期望的。在圖5中示出了可能的噴射變化曲線形態(tài)的一個(gè)例子。在此，噴射過(guò)程被分為 兩個(gè)子噴射TEl和TE2。第一子噴射TEl用高噴射壓力P實(shí)現(xiàn)，這由此達(dá)到，即，在第一子噴射TEl期間全電壓U施加在電磁執(zhí)行器。由此產(chǎn)生噴射壓力P1。在第二子噴射 TE2中，電磁執(zhí)行器用相同的電壓、但以約為1 1的脈沖-間歇比得到觸發(fā)，因而在時(shí) 間平均值中，通過(guò)電磁執(zhí)行器僅產(chǎn)生較小的通過(guò)電流。因此電磁執(zhí)行器用以操縱泵活塞 的力也減小，這體現(xiàn)在相應(yīng)較低的噴射壓力P2中。通過(guò)這個(gè)簡(jiǎn)單的例子特別說(shuō)明，通過(guò) 電磁執(zhí)行器的按本發(fā)明的觸發(fā)可以形成噴射壓力的幾乎任意的時(shí)間噴射曲線，并且噴射 過(guò)程因此可以最佳地與內(nèi)燃機(jī)的要求相適應(yīng)。 當(dāng)然，按本發(fā)明的方法不局限于借助圖3至5示出的噴射過(guò)程的例子，而是可以 形成幾乎任意的噴射曲線。在此，特別之處在于，可以分開(kāi)影響噴射壓力和噴射持續(xù)時(shí) 間。
權(quán)利要求
1.用于運(yùn)行內(nèi)燃機(jī)的燃料噴射系統(tǒng)的噴射泵單元(1)的方法，其中所述噴射泵單元 (1)包括帶有泵活塞(17)的泵元件(5)，并且所述泵活塞(17)由電磁執(zhí)行器(3)操縱， 其中，根據(jù)至少一個(gè)信號(hào)來(lái)確定所要噴射的燃料的噴射壓力(Puy)和量(Qk)，并且如下地 觸發(fā)所述噴射泵單元(1)的電磁執(zhí)行器(3)，S卩，基于所述執(zhí)行器(3)用以操縱所述泵活 塞(17)的力來(lái)控制所期望的噴射壓力(Pmp，并且基于噴射過(guò)程的持續(xù)時(shí)間(t)來(lái)控制所 要噴射的燃料量(Qk)。
2.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征為，基于在噴射過(guò)程期間流過(guò)所述電磁執(zhí)行器 (3)的電流⑴來(lái)控制所述執(zhí)行器(3)用以操縱所述泵活塞(17)的力。
3.按權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征為，基于所述電磁執(zhí)行器(3)的脈寬調(diào)制的 觸發(fā)的脈沖-間歇比來(lái)控制所述執(zhí)行器⑶用以操縱所述泵活塞(17)的力。
4.按前述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征為，基本基于所述電磁執(zhí)行器(3)的觸發(fā) 的持續(xù)時(shí)間來(lái)控制在預(yù)定的噴射壓力下的噴射量。
5.按前述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征為，在預(yù)定的噴射壓力(Piq)下借助特性 曲線來(lái)確定噴射持續(xù)時(shí)間江)。
6.按前述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征為，對(duì)噴射壓力(Puy)和噴射率分開(kāi)進(jìn)行 控制。
7.按前述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征為，噴射過(guò)程被分成至少兩個(gè)子噴射 (TEl, TE2，...),并且噴射壓力(Pin)和/或噴射量(Qk)在所述子噴射(TEl，TE2，...) 中分開(kāi)控制。
8.—種計(jì)算機(jī)程序，其特征為，其按前述方法之一在計(jì)算機(jī)內(nèi)運(yùn)行。
9.按權(quán)利要求8所述的計(jì)算機(jī)程序，其特征為，它能夠被儲(chǔ)存在存儲(chǔ)介質(zhì)中。
10.—種用于燃料噴射系統(tǒng)的控制器，其特征為，它按前述方法之一工作。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于運(yùn)行內(nèi)燃機(jī)的噴射泵單元的方法和控制器。在用于觸發(fā)帶有集成的噴射器的噴射泵單元的方法中，噴射壓力和噴射持續(xù)時(shí)間可以通過(guò)電磁執(zhí)行器的按本發(fā)明的觸發(fā)方式在寬廣的范圍內(nèi)自由形成。
文檔編號(hào)F02D41/40GK102022210SQ201010286038
公開(kāi)日2011年4月20日 申請(qǐng)日期2010年9月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月17日
發(fā)明者U·西伯 申請(qǐng)人:羅伯特.博世有限公司