專利名稱：用于內燃機的燃油高壓蓄存器噴射系統(tǒng)的運行的方法和裝置的制作方法
用于內燃機的燃油高壓蓄存器噴射系統(tǒng)的運行的方法和裝本發(fā)明涉及根據(jù)權利要求1的前序部分的用于內燃機的燃油高壓蓄存器噴射系統(tǒng)的運行的方法和裝置?，F(xiàn)代的汽車具有帶燃油直接噴射的內燃機，據(jù)此，燃油在高壓下直接噴入到燃燒室中或者噴入到多缸內燃機的多個燃燒室中。這種燃油直接噴射需要有燃油供應機構，該燃油供應機構在任何工況下都提供被施加壓力的燃油。該燃油供應機構的主要部件是高壓泵和蓄壓器(蓄壓管)，高壓泵把燃油輸送至所需要的壓力水平，在蓄壓器中蓄存有處于高壓下的燃油，且由蓄壓器給噴射閥供應以燃油。除了蓄存壓力外，蓄壓管還用于消除壓力波動,為此需要足夠的蓄存容積。這種蓄壓器尤其應用于簡寫為“共軌”的高壓蓄存器噴射系統(tǒng)，這種系統(tǒng)能實現(xiàn)獨立于內燃機轉速和噴射量保持噴射壓力，而且還將噴射壓力例如提高至大約2000巴。這種共軌噴射系統(tǒng)利用高壓泵把燃油從油罐輸入到蓄壓器中，燃油通過蓄壓器引至分別設置在內燃機氣缸頭中的噴射閥。通常借助電控制或調節(jié)的執(zhí)行器來打開和關閉噴射閥。汽車制造商力求進一步減小汽車的燃油消耗和排放，其中研發(fā)出了新的技術，t匕如自動停止一起動功能件，借此獨立于汽車駕駛員的干預自動地切斷內燃機，且無需點火鑰匙或起動按鈕即可操縱內燃機，也可自動地起動內燃機，例如通過輕踩油門踏板或離合器踏板來進行操縱。在這里，尤其在較長的空載階段中切斷內燃機，在空載階段中無需內燃機的驅動力。通過這種方式，特別是在有很多停止燈的市內交通中，可以實現(xiàn)顯著地節(jié)省燃油消耗。用于汽車內燃機的停止一起動機構例如由DE 10 2008 020 184 Al和DE 102008 020 185 Al 已知。但在供應燃油時，若使用這種自動停止一起動功能件，內燃機的再次起動就會出現(xiàn)困難。這里重要的是，激活即要求起動意愿與內燃機實際起動之間的時間要盡可能短。特別是對于柴油共軌系統(tǒng)來說，要實現(xiàn)很快地建立起壓力，直至達到噴射釋放壓力，這對于采用停止一起動策略非常重要。為了實現(xiàn)停止一起動功能，可以根據(jù)燃油高壓蓄存器噴射系統(tǒng)中所用組件尤其是依據(jù)高壓泵和噴射器的結構類型采用各種不同的方案。在高壓泵的行程容積足夠大的情況下，可以在規(guī)定的時間內在蓄壓器(蓄壓管)中建立起比噴射釋放壓力(例如80巴)大的壓力。如果在燃油高壓蓄存器噴射系統(tǒng)中使用泄漏小或無泄漏的噴射器，則也適宜采用所謂的壓力保持功能件。據(jù)此，在系統(tǒng)中盡可能長時間地保持蓄壓器內的壓力。在使用泄漏小或無泄漏的噴射器時，根據(jù)系統(tǒng)中的壓力下降策略，需要高壓調節(jié)閥，下面簡稱為壓力控制閥(壓力控制閥PCV)，以便實現(xiàn)汽車制造商所需要的壓力下降時間。如果這種壓力控制閥被設計成“在不通電時打開”(在切斷電壓時可以實現(xiàn)燃油的自由流動)，它具有規(guī)定的保持壓力(例如10 - 70巴)。如果要在停止一起動周期內在整個發(fā)動機停機階段(例如60 - 90秒的持續(xù)時間)中保持系統(tǒng)內的燃油壓力高于相應的保持壓力，即至少高于所用噴射器的噴射釋放壓力，就必須給壓力控制閥供應以電流，以避免燃油經(jīng)由壓力控制閥從蓄壓器中流出。由于需要供應以電流，下面簡稱為“通電”或“通電電流”，所以在停止階段期間耗用電功率。由于內燃機在該階段中被切斷，發(fā)電機(照明發(fā)電機)也不會給車輛蓄電池充電，所以這對能量平衡有不利影響。目前，在內燃機起動時盡快地建立起壓力，以此方式來實現(xiàn)對停止一起動功能的要求。如果在帶有壓力保持功能的燃油高壓蓄存器噴射系統(tǒng)中使用帶有在不通電時關閉的功能的壓力控制閥，則在停止階段期間無需供電電流。但使用這種壓力控制閥牽涉到高昂的成本。另外，在停止階段期間可以提高保持壓力，由此減小或者避免在不通電時打開的壓力控制閥的通電電流。但這種提高與如下要求相沖突:在內燃機空載期間，為了減小噪聲水平，蓄壓管壓力盡可能低。本發(fā)明的目的在于，提出用于內燃機的燃油高壓蓄存器噴射系統(tǒng)的運行的改進的方法和裝置，該內燃機配備有自動停止一起動功能。該目的通過獨立權利要求的特征來實現(xiàn)。本發(fā)明的特征在于一種用于具有自動停止一起動功能件的汽車內燃機的燃油高壓蓄存器噴射系統(tǒng)的運行的方法，借助這種功能件可以獨立于汽車駕駛員的干預切斷內燃機，接著再起動內燃機，按照該方法，利用高壓泵根據(jù)需要把燃油輸送至高壓蓄存器，在高壓側借助于電操縱的在不通電狀態(tài)下打開的壓力控制閥來實現(xiàn)所要求的壓力下降。在停止一起動周期內的停止階段期間，使得用于給壓力控制閥供電的電流大小適應于高壓蓄存器中所產(chǎn)生的壓力。由于在所謂的壓力保持階段(內燃機停機)期間根據(jù)需要給在不通電時打開的壓力控制閥供應以電流，所以可以與燃油高壓蓄存器噴射系統(tǒng)中的壓力損失類似地隨時間減小電流大小，由此來減小壓力控制閥的吸收功率。這改善了汽車的能量平衡，隨之減少了CO2排放量。根據(jù)一種優(yōu)選的實施方式，借助于壓力傳感器來檢測高壓蓄存器中的壓力，并把如此得到的壓力值用作特性曲線族的輸入變量，在該特性曲線族上根據(jù)壓力存儲有相關的控制電流值。由于考慮到了壓力控制閥的壓力一電流特性曲線，所以能采用非常簡單的方式得到用于在停止階段期間給壓力控制閥供電的減小的電流值。無需額外的組件，這是因為該特性曲線的輸入變量由本來就存在于燃油高壓蓄存器噴射系統(tǒng)中的壓力傳感器提供，該壓力傳感器的信號在內燃機的正常運行期間即除了停止一起動運行之外用于調節(jié)壓力。若在確定電流值時附加地考慮高壓側的燃油溫度，則可以更為精確地調整壓力控制閥的控制電流值。其它有利的設計可結合對實施例的說明及由從屬權利要求得到。下面參照附圖詳述本發(fā)明。附圖中:


圖1為用于內燃機的燃油高壓蓄存器噴射系統(tǒng)的示意 圖2是曲線圖，其示出壓力與壓力控制閥的控制電流之間的關系；和 圖3是曲線圖，其示出在燃油高壓蓄存器噴射系統(tǒng)中的隨時間下降的壓力。
圖1示意性地示出用于內燃機BKM的燃油高壓蓄存器噴射系統(tǒng)的結構，其比如以名稱“共軌系統(tǒng)”特別是應用于帶有柴油內燃機的車輛。這里僅示出了對于本發(fā)明的理解必需的組件。就該燃油高壓蓄存器噴射系統(tǒng)I而言，利用預輸送泵12經(jīng)由低壓燃油管路11從燃油儲備容器10中抽吸燃油。預輸送泵12經(jīng)由燃油過濾器13把燃油輸送至受內燃機10驅動的高壓泵14，該高壓泵壓縮燃油，尤其在高壓下將燃油經(jīng)由高壓燃油管路28饋入到高壓蓄存器15即所謂的蓄壓管中。除了蓄存壓力外，該高壓蓄存器15還具有利用足夠大的蓄存容積來消除因高壓泵的泵沖程而產(chǎn)生的壓力波動的主要任務。為了能夠根據(jù)內燃機BKM的相應的運行條件按照需要調節(jié)高壓泵14的流入到高壓蓄存器15中的燃油體積流，在燃油管路11上，在預輸送泵12與高壓泵14之間設置有附加的進氣節(jié)流閥或數(shù)字的輸入閥，下面稱為體積流調節(jié)閥VCV，借此能調節(jié)高壓泵14的輸送流。該體積流調節(jié)閥VCV通過控制導線17受控制單元16控制?？刂茊卧?6優(yōu)選集成到內燃機BKM的電子的控制器18中，該控制器控制和/或調節(jié)內燃機BKM運行所需的全部過程。為此給內燃機BKM的控制器18供應多個借助相應的傳感機構采集的輸入信號ES，由這些輸入信號產(chǎn)生輸出信號AS，利用這些輸出信號來控制各個執(zhí)行器和內燃機BKM運行所需的組件?？刂茊卧?6還具有存儲器31，在該存儲器中尤其存儲有特性曲線和特性曲線族KF1、KF2、KF3，其含義以后將借助圖2和3的說明予以詳述。為了能夠根據(jù)內燃機BKM的所希望的運行條件來調節(jié)高壓蓄存器15中的壓力，在高壓泵14下游，在高壓燃油管路28上接有可電控制的壓力控制閥PCV。該壓力控制閥PCV控制和/或調節(jié)對于保持高壓蓄存器15中所希望的壓力來說不需要的多余的燃油經(jīng)由虛線所示的燃油反饋管路19流入到燃油儲備容器10中，其中壓力控制閥PCV通過控制導線20受控制單元16控制。為了在高壓蓄存器15中進行壓力調節(jié)，設置有壓力傳感器21。該壓力傳感器21用于檢測當前在高壓蓄存器15中產(chǎn)生的壓力P，控制單元16基于該壓力根據(jù)內燃機BKM的所希望的運行條件通過壓力控制閥PCV進行壓力調節(jié)。在高壓蓄存器15中，可以借助于所示的布置方式產(chǎn)生O — 2000巴或以上的燃油壓力。所述燃油壓力通過燃油噴射管路22引至稱為噴射器23的設置在內燃機BKM的燃燒室中的噴射閥。噴射器23通常具有噴射噴嘴，利用處于彈力下的針閥來封閉該噴射噴嘴。噴射過程由控制單元16來引發(fā)，該控制單元通過控制導線24與噴射器23連接。在噴射器23中產(chǎn)生的泄露流經(jīng)由虛線所示的燃油反饋管路25返回到燃油儲備容器10中。按照一種優(yōu)選的設計，預輸送泵12受電動機驅動，該電動機通過控制導線27與控制單元16連接。在正常運行期間，也就是說，除了內燃機BKM的停止一起動運行之外，體積流調節(jié)閥VCV和壓力控制閥PCV借助所謂的閉環(huán)控制通過對液壓調節(jié)件的相應的控制根據(jù)運行點在高壓蓄存器噴射系統(tǒng)中調節(jié)一定的壓力和一定的輸送功率。若操縱點火鑰匙或停機按鈕，從而手動地使內燃機BKM停機，則壓力控制閥PCV打開，以便從高壓蓄存器中放出燃油。在內燃機BKM停機之后，在控制單元16無載運行期間，體積流調節(jié)閥VCV仍保持打開短暫時間，以便再次填充高壓泵14的泵區(qū)。由此無需在內燃機BKM下次起動時填充該死區(qū)，這導致高壓蓄存器噴射系統(tǒng)快速地準備好運行。壓力控制閥PCV在不通電時打開，也就是說，在切斷內燃機BKM情況下，它被切換至無電流狀態(tài)。體積流調節(jié)閥VCV在不通電時關閉，從而在經(jīng)過無載時間之后通過切斷電源來使得通至高壓泵14的燃油供應管路11中斷。因而在電源故障情況下兩個閥處于安全狀態(tài)。內燃機BKM還配設有用于電起動的起動機構33，該起動機構與內燃機BKM的曲軸耦接。在這里，起動機構33例如可以包括通常的啟動器或所謂的整體式的起動機一發(fā)電機。在內燃機BKM的控制裝置18中采用軟件實施有基于特性曲線族的多個發(fā)動機控制功能件。尤其是在控制裝置18中實施有所謂的自動停止一起動功能件26，借此在存在一定的條件和/或要求時獨立于用內燃機驅動的汽車的駕駛員自動地停止內燃機，且在存在一定的條件和/或要求時起動該內燃機。自動停止一起動功能件26為此與起動機構33電連接。如果內燃機BKM在停止一起動周期內處于停止階段中，則在使用壓力保持功能和不通電時打開的壓力控制閥PCV情況下，該壓力控制閥即使在整個停止階段期間都必須被施加以電流。停止階段也稱為壓力保持階段(例如60 - 90秒的持續(xù)時間)，如果要在整個停止階段中保持系統(tǒng)內的高于相應保持壓力即至少高于所用噴射器的噴射釋放壓力的燃油壓力，就必須給壓力控制閥PCV通電，以避免燃油經(jīng)由壓力控制閥PCV從蓄壓器15流出。由于必須給壓力控制閥PCV通電，所以在停止階段期間耗用電功率。該功率的大小依據(jù)所用的閥類型而有所變化。圖2是曲線圖，其示出壓力控制閥PCV的壓力P與控制電流I之間的關系，該壓力控制閥應用在根據(jù)圖1的燃油高壓蓄存器噴射系統(tǒng)中且在不通電時打開。附圖標記Ph表示保持壓力。該壓力控制閥PCV的保持壓力約為70巴。為了保持高壓蓄存器15中的1800巴的壓力P，該壓力控制閥PCV需要0.8安培的電流，而為了保持高壓蓄存器15中的750巴的壓力P，尚僅需要0.4安培的電流。該壓力一電流曲線圖作為特性曲線KFl存儲在控制單元16的存儲器31中。于是如果在停止階段期間高壓蓄存器15中的壓力P由于在噴射器23處有泄漏而下降，則用于控制壓力控制閥PCV的電流I的值按照根據(jù)圖2的壓力一電流特性曲線KFl也會減小。為此在固定的時間光柵(Zeitraster)例如全部IOms中借助壓力傳感器21來詢問高壓蓄存器15中的壓力p，并由特性曲線KFl讀出控制電流I的值，然后借此來控制壓力控制閥PCV。因而隨著停止階段的持續(xù)時間的增加，控制電流I按照壓力一電流特性曲線KFl逐步地減小，從而減小停止階段期間壓力控制閥PCV的功率消耗。為了保證在所有情況下對壓力控制閥PCV的供電電流都足以保持蓄壓器15中的當前壓力P，還能以小的安全儲備向上應用由特性曲線KFl讀出的控制電流I值，也就是說，應用略大的控制電流I值。這例如可以借助應用于讀出值的累加的矯正系數(shù)>0或相乘的矯正系數(shù)> I來進行。此外，在求取與壓力有關的控制電流I時還可以考慮燃油的溫度T。為此，代替特性曲線KFl而將特性曲線族KF2存儲在存儲器31中，其中在三維坐標系上根據(jù)壓力P和燃油溫度T示出控制電流I。燃油的溫度T借助于本來就安裝在燃油高壓蓄存器噴射系統(tǒng)I中的溫度傳感器34來求取，該溫度傳感器的信號被供應給控制器18和控制單元16。由位于低壓側的該溫度傳感器34的信號，尤其考慮到因蓄壓管中的壓力、蓄壓管中的燃油溫度引起的壓縮變熱，來算得溫度模型。由于存在較小的泄漏，蓄壓器15中的壓力P在壓力保持階段期間下降，因此，為了求取用于壓力控制閥15的減小的通電電流值，也可以考慮燃油高壓蓄存器噴射系統(tǒng)I的所謂的壓力下降曲線。該壓力下降曲線描繪了在內燃機BKM借助自動停止一起動功能件而停機之后壓力P的時間變化情況。根據(jù)圖3的曲線KF3所示為4缸柴油內燃機的典型的壓力下降曲線(特性曲線KF3)。該曲線尤其與噴射器的持續(xù)泄漏程度和噴射器數(shù)量有關。該壓力下降曲線根據(jù)經(jīng)驗求得，且存儲在控制單元16的存儲器31中。在借助自動停止一起動功能件26使內燃機BKM停機的情況下，求取高壓蓄存器15中的壓力P，例如借助壓力傳感器21對其測量，并將該值用作壓力下降曲線的輸入值(起始值)PS。在經(jīng)過預定的時間段例如IOOms之后，由特性曲線KF3讀出此時的相關壓力值P。于是，該壓力值是壓力一電流曲線(特性曲線KFl)的輸入變量，由該曲線得到控制電流I的相關值。該過程周期性地例如全部IOOms地重復，從而隨著內燃機BKM的停止階段的持續(xù)時間的增加，電流會進一步減小。在該方法中也可以考慮燃油溫度對有待選取的電流值大小的影響，其中例如在內燃機停止情況下求取此時產(chǎn)生的燃油溫度T，并針對不同的溫度T存儲不同的壓力下降曲線，然后從這些曲線中選出一條合適的曲線。
權利要求
1.一種用于具有自動停止一起動功能件(26)的汽車的內燃機(BKM)的燃油高壓蓄存器噴射系統(tǒng)(I)的運行的方法，借助所述自動停止一起動功能件可以獨立于汽車駕駛員的干預切斷內燃機(BKM)，接著再起動該內燃機，按照該方法，利用高壓泵(14)把燃油輸送至高壓蓄存器(15)，在該高壓蓄存器上連接著至少一個噴射器(23)，所述噴射器用于把燃油噴入到內燃機(BKM)的至少一個氣缸中，在高壓側借助于電操縱的在不通電狀態(tài)下打開的壓力控制閥(PCV)來調節(jié)燃油的壓力， 其特征在于， 在停止一起動周期內的停止階段期間，使得用于給壓力控制閥(14)供電的電流(I)的大小適應于高壓蓄存器(15)中所產(chǎn)生的壓力(p)。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，根據(jù)高壓蓄存器(15)中的壓力下降來減小電流(I)的大小。
3.如權利要求1或2所述的方法，其特征在于，電流(I)的大小僅減小至不低于至少一個噴射器(23)的最小噴射釋放壓力。
4.如前述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，借助于壓力傳感器(21)來檢測高壓蓄存器(15)中的壓力(p)，并把如此得到的壓力值用作特性曲線族(KFl)的輸入變量，在該特性曲線族上根據(jù)壓力(P)存儲有控制電流(I)的相關值。
5.如權利要求1一 3中任一項所述的方法，其特征在于，在內燃機(BKM)停止的情況下， a)求取高壓蓄存器(15)中的壓力(P)，并把該壓力用作特性曲線族(KF2)的輸入變量，在該特性曲線族上存儲有燃油高壓蓄存器噴射系統(tǒng)(I)的關于時間(t)的壓力下降曲線.b)在經(jīng)過預定的時間段之后，從特性曲線族(KF2)讀出此時的相關壓力值(P)； c)把該壓力值(P)用作特性曲線族(KFl)的輸入變量，在該特性曲線族上根據(jù)壓力(P)存儲有控制電流(I)的相關值； d)按預定的時間間隔重復步驟b)— C)。
6.如權利要求1一 4中任一項所述的方法，其特征在于，在確定電流(I)的值時，考慮燃油的溫度(T)。
7.一種用于具有自動停止一起動功能件(26)的汽車的內燃機(BKM)的燃油高壓蓄存器噴射系統(tǒng)(I)的運行的裝置，借助所述自動停止一起動功能件可以獨立于汽車駕駛員的干預切斷內燃機(BKM)，接著再起動該內燃機，按照該方法，利用高壓泵(14)把燃油輸送至高壓蓄存器(15)，在該高壓蓄存器上連接著至少一個噴射器(23)，所述噴射器用于把燃油噴入到內燃機(BKM)的至少一個氣缸中，在高壓側借助于電操縱的在不通電狀態(tài)下打開的壓力控制閥(PCV)來調節(jié)燃油的壓力，其中，該裝置被設計用于 在停止一起動周期內的停止階段期間使得用于給壓力控制閥(14)供電的電流(I)的大小適應于高壓蓄存器(15)中所產(chǎn)生的壓力(P)。
全文摘要
本發(fā)明提出一種用于具有自動停止－起動功能件(26)的汽車的內燃機(BKM)的燃油高壓蓄存器噴射系統(tǒng)(1)的運行的方法，借助所述自動停止－起動功能件可以獨立于汽車駕駛員的干預切斷內燃機(BKM)，接著再起動該內燃機，按照該方法，利用高壓泵(14)根據(jù)需要把燃油輸送至高壓蓄存器(15)，在高壓側借助于電操縱的在不通電狀態(tài)下打開的壓力控制閥(PCV)來調節(jié)燃油的壓力。根據(jù)該方法，在停止－起動周期內的停止階段期間，使得壓力控制閥(14)的電流(I)適應于高壓蓄存器(15)中所產(chǎn)生的壓力(p)。
文檔編號F02N11/08GK103201485SQ201180041657
公開日2013年7月10日 申請日期2011年8月17日 優(yōu)先權日2010年8月27日
發(fā)明者H.里普爾, C.克萊澤, D.阿內茨貝格爾, T.里齊, T.克拉夫特 申請人:大陸汽車有限公司