專利名稱：內(nèi)燃機(jī)燃料噴射裝置的工作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種權(quán)利要求1前序部分所述的具有至少一個(gè)氣缸的內(nèi)燃機(jī)的燃料噴射裝置的工作方法。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)代共軌噴射裝置中燃料的噴射借助壓電-或電磁閥實(shí)現(xiàn)。此前例如在US2002/0046731A1中公開了一種噴射裝置，其中每個(gè)氣缸對(duì)應(yīng)配置至少一個(gè)壓電致動(dòng)器以通過致動(dòng)器的充電或放電將燃料噴入氣缸中。
在其中的圖1中描述了一個(gè)壓電控制的燃料噴射裝置的機(jī)械結(jié)構(gòu)元件。該燃料噴射裝置包括一個(gè)噴射針，其能將燃料從一個(gè)燃料壓力管道中噴入一個(gè)氣缸中。一個(gè)壓電元件(致動(dòng)器)連接一個(gè)活塞，其中該壓電元件在伸展?fàn)顟B(tài)時(shí)作用，使活塞伸入到一個(gè)包含一壓力液體的液壓適配器中。因此一個(gè)與一中空鉆孔配合工作的控制閥以液壓方式被從該液壓適配器壓開并且被從一個(gè)第一被閉合的位置上移開。該控制閥當(dāng)壓電元件完全伸展時(shí)處在一個(gè)閉合的第二位置上。其中該噴射針通過燃料管道中液壓的壓力被保持在一個(gè)閉合位置上。因此該燃料混合物沒有進(jìn)入氣缸中。相反的是，當(dāng)該壓電元件被激勵(lì)，使該控制閥關(guān)于中空鉆孔處在所謂的中間位置上時(shí)則在燃料壓力管道中發(fā)生一個(gè)壓力降。這個(gè)壓力降在燃料壓力管道中造成一個(gè)在噴射針之上端部和下端部之間的壓力降，因此該噴射針上舉和能實(shí)現(xiàn)將燃料噴入到氣缸中。
其中的圖2示意地表明了所述的壓電元件以及組合一起的一個(gè)用于控制該燃料噴射裝置的電氣電路系統(tǒng)。一個(gè)第一開關(guān)區(qū)域，A’用于壓電元件的充電和放電。一個(gè)第二開關(guān)區(qū)域，B’包括一個(gè)帶有一個(gè)控制裝置，D’和一個(gè)控制-IC，E’的噴射調(diào)節(jié)器，F(xiàn)’。在該控制-IC，E’中輸入基于整個(gè)其余的電路系統(tǒng)之不同的電壓及電流測(cè)量值。其中該壓電元件被分開在兩個(gè)組件中，因此在組件之間借助一個(gè)組件-選擇開關(guān)被轉(zhuǎn)換。它由驅(qū)動(dòng)器完成，這些驅(qū)動(dòng)器將由控制-IC接收的控制信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，其可以按照為了接通及斷開該開關(guān)的需求而選擇。在充電過程期間該組件選擇開關(guān)被二極管跨接。由此該組件選擇開關(guān)的功能減少為選擇該壓電元件的一個(gè)僅用于放電過程的組件。通過依據(jù)電流接通和斷開的一個(gè)充電開關(guān)或一個(gè)放電開關(guān)就能實(shí)現(xiàn)，將充電電流和放電電流調(diào)節(jié)到預(yù)先確定的平均值上和/或防止它們超過或低于預(yù)先確定的最大值和/或最小值。另外為了這個(gè)測(cè)量需要一個(gè)電源，其提供一個(gè)+5V的直流電壓以及一個(gè)兩電阻形式的電位器。因此執(zhí)行測(cè)量的控制-IC被保護(hù)免受負(fù)壓。但是這個(gè)電路系統(tǒng)的其它細(xì)節(jié)在此處并未涉及到，因此對(duì)此只有參考這個(gè)所稱的文件。
至此，在前述的噴射裝置中特別存在應(yīng)用帶有一個(gè)時(shí)間分量的預(yù)噴射的方案。其中內(nèi)燃機(jī)的一個(gè)曲軸轉(zhuǎn)角，相對(duì)于該曲軸的一個(gè)上死點(diǎn)(OT)，被預(yù)先確定，以及一個(gè)相對(duì)于一個(gè)絕對(duì)曲軸轉(zhuǎn)角的時(shí)間分量，其由所應(yīng)用的相對(duì)轉(zhuǎn)角和該OT轉(zhuǎn)角產(chǎn)生。這種帶有時(shí)間分量的應(yīng)用應(yīng)能確定，在兩個(gè)噴射量之間的時(shí)間間隔是與實(shí)際的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)無關(guān)地被遵守的。
為了滿足這些所述的要求，該燃料噴射裝置大多具有一個(gè)第一計(jì)算單元用于處理應(yīng)用指標(biāo)和實(shí)施調(diào)節(jié)過程以及具有一個(gè)第二計(jì)算單元用于定時(shí)地控制那些最后驅(qū)動(dòng)所稱致動(dòng)器的電氣終端級(jí)。
這種所稱的定時(shí)控制的噴射特別地根據(jù)一個(gè)由一曲軸轉(zhuǎn)數(shù)傳感器提供的模擬或數(shù)字的轉(zhuǎn)數(shù)發(fā)送器信號(hào)實(shí)現(xiàn)。
進(jìn)行預(yù)噴射、主噴射和還有補(bǔ)噴射的那些時(shí)間由此在相應(yīng)的上死點(diǎn)(OT)之前被計(jì)算求出。這樣預(yù)噴射例如在一個(gè)6缸內(nèi)燃機(jī)情況下當(dāng)在相應(yīng)的上死點(diǎn)(OT)之前一個(gè)曲軸轉(zhuǎn)角(KW)138°時(shí)被計(jì)算求出。主噴射和補(bǔ)噴射則與之相反，在OT之前78°KW時(shí)才被計(jì)算求出。因此其中存在高動(dòng)力的轉(zhuǎn)數(shù)范圍內(nèi)將發(fā)生作為那些相應(yīng)噴射基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)的不一致性。這個(gè)不一致性一方面導(dǎo)致，那些要被噴射的數(shù)量不能相互協(xié)調(diào)一致或者用于該噴射的操作開始相互間太密，以致于用于定時(shí)控制的第二計(jì)算單元不再可能提供所述的噴射了。在最壞的情況下噴射因此而停止。預(yù)噴射的中止則導(dǎo)致例如發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲的明顯變壞。這種現(xiàn)象特別明顯地發(fā)生在內(nèi)燃機(jī)的起動(dòng)階段。

發(fā)明內(nèi)容
由此本發(fā)明的任務(wù)是，改進(jìn)開頭所述類型的一個(gè)燃料噴射裝置的工作方法，確保被計(jì)算數(shù)據(jù)的一致性并且因此，特別在啟動(dòng)過程中，不會(huì)導(dǎo)致噴射停止。
這一任務(wù)通過權(quán)利要求1的特征方案解決。優(yōu)選的設(shè)計(jì)方案是從屬權(quán)利要求的內(nèi)容。
本發(fā)明的基本構(gòu)思是，根據(jù)轉(zhuǎn)數(shù)將一個(gè)或多個(gè)預(yù)噴射的時(shí)間點(diǎn)與一個(gè)主噴射被計(jì)算并編程為基本上同時(shí)的。通過預(yù)噴射和主噴射的這個(gè)基本上同時(shí)的計(jì)算，預(yù)噴射總是以正確的時(shí)間點(diǎn)位于主噴射之前(一致的數(shù)據(jù))并且還確保，總是只有兩個(gè)噴射一起地發(fā)生。以此方式就在起動(dòng)階段特別有利地避免出現(xiàn)一個(gè)沒有預(yù)噴射的主噴射。因此獲得燃燒噪聲的明顯改善。特別是這樣就能實(shí)現(xiàn)，一個(gè)預(yù)噴射在第一次噴射計(jì)算時(shí)已經(jīng)可以被控制了，由此導(dǎo)致啟動(dòng)時(shí)間的顯著減小。
作為優(yōu)選方式，當(dāng)轉(zhuǎn)數(shù)低于一個(gè)可預(yù)先確定的轉(zhuǎn)數(shù)閾值時(shí)，被至少一個(gè)致動(dòng)器所導(dǎo)致的預(yù)噴射的時(shí)間點(diǎn)才被計(jì)算和編程為與被所述至少一個(gè)致動(dòng)器所引起的主噴射基本上同時(shí)。
依此特別能實(shí)現(xiàn)，在啟動(dòng)階段中，預(yù)噴射與主噴射實(shí)際上在主-中斷中被計(jì)算為同時(shí)的并因此相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)中公知的在一個(gè)較早時(shí)間點(diǎn)(先導(dǎo)-中斷)上的計(jì)算而言，基本上與例如那些可能發(fā)生在先導(dǎo)-中斷和主-中斷之間的時(shí)間間隔中的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)或其他運(yùn)行參數(shù)的波動(dòng)無關(guān)。
作為優(yōu)選方式規(guī)定，被至少一個(gè)致動(dòng)器所引起的預(yù)噴射的時(shí)間點(diǎn)被計(jì)算并編程為緊接在被這個(gè)致動(dòng)器導(dǎo)致的主噴射之前。


另外的優(yōu)點(diǎn)和特征見下面對(duì)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的附圖描述。
圖1是用于控制一個(gè)此處涉及的燃料噴射裝置的電氣部件的方塊圖，圖2a，2b是一個(gè)按現(xiàn)有技術(shù)(a)用于控制一燃料噴射裝置的控制程序的典型結(jié)構(gòu)方案以及在一時(shí)間曲線圖(b)中所述控制與時(shí)間的基礎(chǔ)關(guān)系，
圖4是一個(gè)具有預(yù)噴射和主噴射的燃料噴射裝置的控制時(shí)間圖。
具體實(shí)施例方式
在圖1中示意地描述了現(xiàn)有技術(shù)中公知的用于控制開頭所述燃料噴射裝置的電氣結(jié)構(gòu)部件。一個(gè)第一計(jì)算單元300具有本身公知的一個(gè)控制算法(應(yīng)用軟件)302。另外預(yù)先例如設(shè)置了經(jīng)驗(yàn)計(jì)算的噴射函數(shù)304。第一計(jì)算單元300通過一總線306與一個(gè)終端級(jí)(動(dòng)力級(jí))310的一控制結(jié)構(gòu)塊308相連接。通過總線306其它的控制信號(hào)被傳送到控制結(jié)構(gòu)塊308上，當(dāng)然它們?cè)诒疚闹惺菬o意義的。
一個(gè)與第一計(jì)算單元300配合工作的第二計(jì)算單元312應(yīng)用于，同樣是本身公知的，實(shí)時(shí)高精度的時(shí)間控制開頭所述的壓電-致動(dòng)器，并且根據(jù)下面還要詳細(xì)描述的控制算法實(shí)施。該第二計(jì)算單元312為此包含一個(gè)(未示出)的轉(zhuǎn)數(shù)檢測(cè)部分和一個(gè)(同樣未示出)的控制部分用于所稱按時(shí)地控制噴射或噴射階段。第二計(jì)算單元312另外具有程序裝置314用于執(zhí)行該發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)的外推法。
該第二計(jì)算單元312另外通過一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)導(dǎo)線316-322與控制結(jié)構(gòu)塊308相連接，通過其控制信號(hào)如所示的符號(hào)交換信號(hào)316，322被傳送。關(guān)于這些數(shù)據(jù)導(dǎo)線316-322的另外實(shí)施方式則在本文中是多余的了。
圖2a表明了一個(gè)按現(xiàn)有技術(shù)控制一個(gè)前述燃料噴射裝置的控制程序之方塊圖。該控制程序在本實(shí)施例中借助一個(gè)本身公知的應(yīng)用工具402被制成一個(gè)應(yīng)用程序400的形式。作為物理參數(shù)該應(yīng)用程序的基礎(chǔ)是一個(gè)(未示出)內(nèi)燃機(jī)的所述關(guān)于上死點(diǎn)(OT)相對(duì)的曲軸轉(zhuǎn)角(KW-Winkel)Phi，一個(gè)用于噴射的時(shí)間偏差t-off，以及一個(gè)控制持續(xù)時(shí)間t-dur。該參數(shù)Phi和t-off是在一個(gè)所謂的靜態(tài)中斷中而該參數(shù)t-dur在一個(gè)所謂的動(dòng)態(tài)中斷中被預(yù)先編程的。這些物理參數(shù)借助一個(gè)與硬件接近的軟件404被變換為一個(gè)對(duì)于該第二計(jì)算單元適合的形式Phi*，t-off*和t-dur*并且此后被傳送到一個(gè)第二“TPU時(shí)間處理單元”(第二計(jì)算單元406)上。這些所述的參數(shù)既可以事先被儲(chǔ)存在表格中或者也可以事后通過遠(yuǎn)程傳送(remote)到該系統(tǒng)中儲(chǔ)存。
在圖2b中示意地描述了這個(gè)在現(xiàn)有技術(shù)中控制前述的燃料噴射裝置時(shí)基本的時(shí)間關(guān)系(曲線)。作為在計(jì) 這些參數(shù)時(shí)的參考數(shù)值應(yīng)用了該曲軸之本身公知方式的這個(gè)所稱的上死點(diǎn)(OT)。首先相對(duì)的開始角Phi被從OT點(diǎn)往回推算獲得(Phi-abs)。然后從Phi-abs開始，首先時(shí)間偏移值(Offset)t-offset被回推算出，同時(shí)就獲得一個(gè)噴射或噴射階段的相應(yīng)的控制(操作)開始。隨后從該控制開始起，借助該參數(shù)t-dur就計(jì)算出該相應(yīng)的控制末端。
應(yīng)該首先強(qiáng)調(diào)的是，在本發(fā)明控制程序中該時(shí)間分量t-off和t-dur借助實(shí)際的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)被換算為一個(gè)對(duì)應(yīng)的KW-Winkel Phi然后被轉(zhuǎn)送給用于控制的第一計(jì)算單元。這樣做的優(yōu)點(diǎn)是，轉(zhuǎn)數(shù)n的所謂最終將引起噴射可能交叉進(jìn)行的波動(dòng)則在下面描述的對(duì)用于致動(dòng)器之控制信號(hào)的開始側(cè)邊(截止特性)作編程時(shí)自動(dòng)地得以考慮。
該燃料噴射裝置控制的時(shí)間歷程借助已經(jīng)在先提及的靜止和動(dòng)態(tài)的中斷實(shí)現(xiàn)。這在圖3，圖4中借助在一時(shí)間圖中描述的，包括一個(gè)主噴射B和一個(gè)或多個(gè)預(yù)噴射A的燃料噴射循環(huán)裝置作了說明。應(yīng)該注意的是，按照這個(gè)目前選擇的標(biāo)志預(yù)噴射A在時(shí)間上發(fā)生于主噴射B之前。
在圖3上邊的部分中示意地描述了這數(shù)字化的、矩形的曲軸轉(zhuǎn)數(shù)信號(hào)n。該曲軸轉(zhuǎn)數(shù)信號(hào)的一個(gè)矩形的寬度對(duì)應(yīng)于6°KW，亦即一個(gè)6°的曲軸轉(zhuǎn)角。
在該上邊死點(diǎn)OT之前的一個(gè)預(yù)先確定的曲軸轉(zhuǎn)角(KW)，亦即在一個(gè)6缸內(nèi)燃機(jī)中例如在該上邊死點(diǎn)OT之前138°KW情況下實(shí)現(xiàn)一個(gè)所謂先導(dǎo)-中斷，其中以上述的方式計(jì)算預(yù)噴射。
在該上邊死點(diǎn)OT之前的另一曲軸轉(zhuǎn)角情況下實(shí)現(xiàn)一個(gè)所謂的主-中斷，其中以公知的方式計(jì)算主噴射B。
在一個(gè)6缸系統(tǒng)中，該預(yù)噴射，如已提及的，在該上邊死點(diǎn)OT之前138°的一轉(zhuǎn)角時(shí)開始被計(jì)算或被編程。這個(gè)計(jì)算/編程位于一個(gè)通過一個(gè)矩形505示意描述的區(qū)域中。此外在這個(gè)區(qū)域中存在著用于其他性能的另外的計(jì)算(方法)，例如一個(gè)轉(zhuǎn)數(shù)檢測(cè)/轉(zhuǎn)數(shù)調(diào)節(jié)和類似的性能。其中在這個(gè)以A標(biāo)志的陰影線區(qū)域中預(yù)噴射被編程。關(guān)于“編程”在目前應(yīng)理解為將這些參數(shù)-控制開始和控制持續(xù)時(shí)間-以上述的方式從第一計(jì)算單元300，也被稱為CPU轉(zhuǎn)送到該第二計(jì)算單元312，也被稱為TPU上，其中第二計(jì)算單元312本身自動(dòng)地將控制導(dǎo)入并使之結(jié)束。其中它只被曲軸上的增量系統(tǒng)所觸發(fā)，因此就能實(shí)現(xiàn)一個(gè)單值的位置確定。主噴射的計(jì)算開始在OT之前的主-中斷78°KW上。
在圖3中間部分上示意地描述了在一轉(zhuǎn)數(shù)n情況下本身公知的并在現(xiàn)有技術(shù)中于整個(gè)轉(zhuǎn)數(shù)區(qū)域采用的編程。在本發(fā)明中這個(gè)形式的編程只在轉(zhuǎn)數(shù)n是大于一個(gè)可預(yù)先確定的閾值nth情況下應(yīng)用。而且在這個(gè)轉(zhuǎn)數(shù)區(qū)域中，預(yù)噴射A的計(jì)算/編程在以505標(biāo)注的區(qū)域中實(shí)現(xiàn)，開始在OT之前的138°KW處。主噴射則在以510標(biāo)注的區(qū)域中OT之前的78°KW處被計(jì)算/編程。
在圖3下邊的部分中描述了在一轉(zhuǎn)數(shù)n小于預(yù)先確定的轉(zhuǎn)數(shù)閾值nth情況下預(yù)噴射和主噴射的編程。在這個(gè)轉(zhuǎn)數(shù)區(qū)域中預(yù)噴射A不再在這個(gè)開始于先導(dǎo)-中斷中的區(qū)域505中被計(jì)算/編程了，因此這個(gè)計(jì)算區(qū)域被縮短了對(duì)于預(yù)噴射A計(jì)算/編程所必需的區(qū)域，正如它通過這個(gè)以520標(biāo)志的矩形所示意描述的那樣。相反，預(yù)噴射A的計(jì)算被附加到主-中斷510的那個(gè)其中主噴射B被編程的區(qū)域上。因此，主噴射被編程的計(jì)算時(shí)間就增加了這樣一段計(jì)算/編程預(yù)噴射A的計(jì)算時(shí)間，正如它在圖3的下邊部分中借助矩形530示意描述的那樣。預(yù)噴射緊接在主噴射之前。這個(gè)在圖4中借助壓電電壓時(shí)間曲線被示意描述了，其中描述了兩個(gè)預(yù)噴射A和一個(gè)主噴射B。
至此在內(nèi)燃機(jī)的起動(dòng)階段中首先執(zhí)行一個(gè)位置確定，然后才實(shí)施噴射的計(jì)算或編程。由于預(yù)噴射A直接被編程在主噴射B之前，故防止了起動(dòng)延遲，這種起動(dòng)延遲在按現(xiàn)有技術(shù)的預(yù)噴射編程情況下則是因?yàn)轭A(yù)噴射發(fā)生在先導(dǎo)-中斷期間而產(chǎn)生的。亦即當(dāng)在這個(gè)情況下該第一有效位置被發(fā)現(xiàn)處在OT之前的138°KW和78°KW之間時(shí)，則第一噴射-其在這個(gè)情況下可以被計(jì)算/編程的-就是一個(gè)主噴射。當(dāng)一個(gè)無預(yù)噴射的主噴射通常由于其引起的不利的燃燒噪聲而不被允許時(shí)，在這種情況下才可以為了這下一個(gè)氣缸發(fā)生噴射，也就是說，發(fā)生在120°KW以后。通過本發(fā)明避免了這個(gè)起動(dòng)延遲，因?yàn)樵谕ǔ榈娃D(zhuǎn)速的起動(dòng)過程期間預(yù)噴射A被編程為緊接在主噴射B之前。
此外這種在起動(dòng)階段時(shí)通過大的轉(zhuǎn)速動(dòng)力引起的干擾作用也被避免了，同時(shí)用于預(yù)噴射和主噴射的數(shù)據(jù)一致性也被改善了。
權(quán)利要求
1.具有至少一個(gè)氣缸的內(nèi)燃機(jī)的燃料噴射裝置的工作方法，其中，與每個(gè)氣缸對(duì)應(yīng)配置至少一個(gè)致動(dòng)器用于通過該致動(dòng)器的充電或放電將燃料噴入氣缸中，其中燃料的噴射在至少兩個(gè)時(shí)間上相互連續(xù)的、被編程的噴射階段中進(jìn)行，其特征在于所述至少一個(gè)致動(dòng)器所導(dǎo)致的至少一個(gè)預(yù)噴射(A)的時(shí)間點(diǎn)根據(jù)轉(zhuǎn)數(shù)編程為與被所述至少一個(gè)致動(dòng)器所引起的主噴射(B)基本上同時(shí)。
2.按權(quán)利要求1的方法，其特征在于當(dāng)轉(zhuǎn)數(shù)(n)低于一個(gè)可預(yù)先確定的轉(zhuǎn)數(shù)閾值(nth)時(shí)，所述至少一個(gè)致動(dòng)器所導(dǎo)致的所述至少一個(gè)預(yù)噴射的時(shí)間點(diǎn)才被編程為與那個(gè)被所述至少一個(gè)致動(dòng)器所引起的主噴射基本上同時(shí)。
3.按權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于所述至少一個(gè)致動(dòng)器所導(dǎo)致的所述至少一個(gè)預(yù)噴射(A)的時(shí)間點(diǎn)被編程為緊接在那個(gè)被所述至少一個(gè)致動(dòng)器所引起的主噴射(B)之前。
全文摘要
具有至少一個(gè)氣缸的內(nèi)燃機(jī)的燃料噴射裝置的工作方法，其中，與每個(gè)氣缸對(duì)應(yīng)配置至少一個(gè)致動(dòng)器用于通過該致動(dòng)器的充電或放電將燃料噴入氣缸中，其中該燃料的噴射在至少兩個(gè)時(shí)間上相互連續(xù)的、被編程的噴射階段中進(jìn)行，其特征在于被所述至少一個(gè)致動(dòng)器所導(dǎo)致的至少一個(gè)預(yù)噴射(A)的時(shí)間點(diǎn)根據(jù)轉(zhuǎn)數(shù)編程為與被所述至少一個(gè)致動(dòng)器所引起的主噴射(B)基本上同時(shí)的。
文檔編號(hào)F02D41/40GK1690397SQ20051006690
公開日2005年11月2日 申請(qǐng)日期2005年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月23日
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