專利名稱：燃料壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于內(nèi)燃機的燃料壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)，具有蓄壓器，它儲存處于壓力 下的燃料并且通過以燃料供給的噴射器供應(yīng)給內(nèi)燃機的燃燒室，還具有高壓泵，它輸送燃 料流量到蓄壓器，一個第一閥門用于節(jié)流燃料流量、一個第二閥門，通過它使燃料從蓄壓器 排出，和一個用于控制閥門的控制單元。
背景技術(shù)：
在這種燃料壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，它經(jīng)常安裝在蓄壓管同路噴射系統(tǒng)里面，蓄壓器中 的壓力或者由此調(diào)節(jié)，形成一個封閉的壓力調(diào)節(jié)回路，在其中使用第一閥門作為調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)。 在這種情況下第二閥門作為壓力保護?；蛘咄ㄟ^封閉的壓力調(diào)節(jié)回路實現(xiàn)壓力調(diào)節(jié)，在其 中使用第二閥門作為調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)。但是這兩個封閉的調(diào)節(jié)回路必需這樣協(xié)調(diào)，總是只同時激活兩個調(diào)節(jié)回路中的一 個調(diào)節(jié)回路。由此尤其在從一個調(diào)節(jié)回路更換或過渡到另一調(diào)節(jié)回路時產(chǎn)生困難。經(jīng)常根據(jù)內(nèi)燃機的工作點選擇激活兩個調(diào)節(jié)回路中的哪個調(diào)節(jié)回路。然后將不激 活的調(diào)節(jié)回路調(diào)節(jié)到給定的值。這個過程要求兩個調(diào)節(jié)回路賦值。這與高費用有關(guān)，例如在調(diào)節(jié)器的程序技術(shù)轉(zhuǎn) 換時。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的目的是，這樣改進上述形式的燃料壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)，由此簡化壓力室 中的壓力調(diào)節(jié)。這個目的在上述形式的燃料壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)中由此得以實現(xiàn)，所述控制單元根據(jù)給 定的蓄壓器中的理論壓力求得由蓄壓器必需的燃料流量，將求得的燃料流量分成通過第一 閥門輸入的和通過第二閥門排出的流量分量，并且對應(yīng)于流量分量控制閥門。通過這個控制單元實現(xiàn)用于壓力室壓力的調(diào)節(jié)器，它同時作用于兩個調(diào)整環(huán)節(jié) (兩個閥門)。由此不再需要如同在目前已知的燃料噴射系統(tǒng)中那樣在兩個不同的壓力調(diào) 節(jié)回路之間換接，由此簡化調(diào)節(jié)。有利地也只還需要唯一的壓力調(diào)節(jié)回路，在該回路中連接 兩個閥門。這一點尤其由此實現(xiàn)，第二閥門不再如通常那樣作為壓力閥、而是作為流量閥在 公共的調(diào)節(jié)回路中考慮。由此能夠使控制單元作為調(diào)節(jié)器同時作用于兩個閥門。因此，按照本發(fā)明的燃料壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)具有調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)，它覆蓋所有的運行狀態(tài)。尤 其是在按照本發(fā)明的燃料壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，用于兩個調(diào)節(jié)回路的控制單元的軟件對于常見 的情況可以減少到只一個調(diào)節(jié)回路或調(diào)節(jié)器。由于省去例如在常見的具有兩個調(diào)節(jié)回路的 燃料壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)換，在按照本發(fā)明的燃料壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)中控制轉(zhuǎn)換具有明顯更低 的費用。這一點例如也由此奠定基礎(chǔ)，不再需要兩個調(diào)節(jié)回路之間的協(xié)調(diào)以及一個或另一 個調(diào)節(jié)回路的相應(yīng)賦值。蓄壓器必需的燃料流量指的是這個燃料流量，它輸入到蓄壓器或者從蓄壓器排出o第一閥門尤其用于節(jié)流流到高壓泵里面的燃料流量。所述控制單元尤其根據(jù)理論壓力和內(nèi)燃機的至少一個運行參數(shù)求得必需的燃料 流量。所述運行參數(shù)例如可以是內(nèi)燃機轉(zhuǎn)速、燃料溫度、噴射量、噴射次數(shù)等等。第一閥門優(yōu)選具有一個工作范圍，其中最小值是最小的正流量，最大值是最大的 正流量。正流量指的是輸送到蓄壓器的流量。第二閥門優(yōu)選具有一個工作范圍，它從數(shù)值 上大的負流量直到流量零。負流量指的是從蓄壓器排出的流量。現(xiàn)在，優(yōu)選使兩個閥門的兩個工作范圍這樣重疊，使得呈現(xiàn)從負的流量到正的流 量的公共的連續(xù)的工作范圍。因此省去在常見的燃料噴射系統(tǒng)中必需的在兩個調(diào)節(jié)回路之 間的轉(zhuǎn)換過程，因此提高按照本發(fā)明的燃料噴射系統(tǒng)的調(diào)節(jié)能力。最好以模型為基礎(chǔ)實現(xiàn)控制單元，其中平衡蓄壓器中的燃料量。由于燃料壓縮性 和蓄壓器的略微膨脹在蓄壓器中存在壓力并且以固定比例處于燃料平衡。為了形成燃料平 衡，必需考慮輸入和流出的燃料流，即泄漏、噴射量以及兩個閥門或伺服閥。在給定噴射量并具有調(diào)制的泄漏時所述控制單元可以通過兩個伺服閥這樣影響 燃料量平衡，使得調(diào)整蓄壓器中的理論壓力。所述控制單元有利地在第一步驟中通過兩個 伺服閥給定必需的燃料流量或體積流知八圖2)，其中由預控制(15 ；圖2)和調(diào)節(jié)(19 ；圖 2)形成求和。在第二步驟中所述控制單元將必需的燃料流量分成用于兩個閥門的流量分量。在圖5中示出必需的燃料流量有利地分成閥門流量Qvct和Qrcv。在第三步驟中各閥門的控制信號可以作為至少一個運行參數(shù)如壓力室中的壓力、 內(nèi)燃機的轉(zhuǎn)速等和相應(yīng)的流量分量的函數(shù)計算。這些模型與常見的模型相比作為可逆模型 計算，在常見的模型中壓力室的壓力作為控制信號和例如主壓力泵的壓力值的函數(shù)計算。在按照本發(fā)明的燃料壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)中所述控制單元可以由蓄壓調(diào)壓器(即蓄壓 器中的壓力調(diào)節(jié)器)構(gòu)成，它同時作用于兩個作為調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)的閥門上。因此在按照本發(fā)明 的燃料壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)中只需計算地求得唯一的調(diào)整參數(shù)，即燃料流量。然后將燃料流量分 成流量分量并且轉(zhuǎn)換成用于閥門的控制信號。由此也有利地用于補充兩個閥門的工作范 圍，尤其是它們可以補充從負到正的流量的連續(xù)的工作范圍。所述燃料壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)可以被改進作為燃料噴射系統(tǒng)、尤其是作為蓄壓管同路噴 射系統(tǒng)。此外按照本發(fā)明的燃料壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)可以用于柴油內(nèi)燃機。柴油內(nèi)燃機尤其是指 轎車或載重汽車的發(fā)動機。在這種情況下蓄壓器中的壓力可以在約200至約2000bar之間的范圍中調(diào)節(jié)。但是所述內(nèi)燃機也可以是汽油內(nèi)燃機、尤其是用于轎車或載重汽車的內(nèi)燃機。在 這種情況下蓄壓器中的壓力通常明顯更低。通過在內(nèi)燃機中使用燃料壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)還提供具有按照本發(fā)明的燃料壓力調(diào)節(jié) 系統(tǒng)的內(nèi)燃機供使用。此外提供一種用于內(nèi)燃機的燃料壓力調(diào)節(jié)方法，該內(nèi)燃機具有蓄壓器，它儲存處 于壓力下的燃料并且通過以燃料供給的噴射器供應(yīng)給內(nèi)燃機的燃燒室，具有高壓泵，它輸 送燃料流量到蓄壓器，具有第一閥門用于節(jié)流燃料流量、具有第二閥門，通過它使燃料從蓄壓器排出，在該方法中根據(jù)給定的蓄壓器中的理論壓力求得由蓄壓器必需的燃料流量，將 求得的燃料流量分成通過第一閥門輸入的和通過第二閥門排出的流量分量，并且對應(yīng)于流 量分量控制閥門。在按照本發(fā)明的燃料壓力調(diào)節(jié)方法中可以這樣重疊兩個閥門的工作范圍，使得到 蓄壓器呈現(xiàn)連續(xù)的從負的到正的燃料流量工作范圍。尤其第一閥門可以具有正的最小燃料 流量和更大的值。第二閥門可以具有從流量零在負的流量方向(即從蓄壓器中流出)的工 作范圍。通過按照本發(fā)明的燃料壓力調(diào)節(jié)方法尤其可以實現(xiàn)一個用于蓄壓器的蓄壓調(diào)壓 器，它同時作用于兩個作為調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)的閥門。最后，為了控制閥門可以使用模型，在所述模型中求得各個閥門的控制信號作為 內(nèi)燃機的至少一個運行參數(shù)和相應(yīng)的流量分量的函數(shù)按照本發(fā)明的燃料壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)以及按照本發(fā)明的燃料壓力調(diào)節(jié)方法的改進方 案也在從屬權(quán)利要求中給出。當然，上述的和下面還原解釋的特征不僅以給出的組合、而且也以其它的組合或 單獨地使用，不離開本發(fā)明的范圍。


下面例如借助于也公開按照本發(fā)明的特征的附圖詳細解釋本發(fā)明。附圖中圖1簡示出按照本發(fā)明實施例的燃料壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)，圖2簡示出用于解釋利用圖1的控制單元11執(zhí)行的調(diào)節(jié)方法，圖3簡示出用于解釋在調(diào)節(jié)器中使用的圖1流量閥VCV的模型，圖4簡示出用于解釋在調(diào)節(jié)器中使用的圖1限壓閥PCV的模型，圖5簡示出用于解釋圖1的兩個閥門VCV、PCV的公共工作范圍。
具體實施例方式在圖1中所示的實施例中，按照本發(fā)明的燃料壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)1包括輸送泵2和主 壓力泵3，它們通過管道4相互連接。在管道4中設(shè)置流量閥VCV。所述主壓力泵3的出口(即高壓側(cè))通過管道5與內(nèi)燃機的蓄壓器6連接。該蓄 壓器6本身與四個噴射器7連接，它們向燃燒室8(在圖1中為了簡化視圖只示出其中的一 個)供應(yīng)高壓燃料(蓄壓器6中的壓力)。因此所述燃料壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)1作為燃料噴射系 統(tǒng)構(gòu)成。兩個泵2和3形成一個高壓泵9，它將燃料從油箱10輸送到蓄壓器6，由此在那里 呈現(xiàn)給定的壓力。所述燃料壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)1還具有一個限壓閥PCV，它使主壓力泵3與油箱10連接 并由此可以減小蓄壓器6中的壓力。所述燃料壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)1還包括一個控制單元11，它控制兩個閥門VCV和PCV (如 同通過導線12和13表示的那樣)并且對控制單元輸送在蓄壓器6中呈現(xiàn)的實際壓力，如 同通過導線14表示的那樣。所述控制單元11求得在內(nèi)燃機運行中由蓄壓器6必需的燃料流量Qa。如同尤其在圖2的示意圖中看到的那樣，必需的燃料流量由預調(diào)整的燃料流量QPre和調(diào)節(jié)燃料流 量組成。預調(diào)整的燃料流量QPre通過第一控制器子模型15根據(jù)例如蓄壓器中的實 際壓力(通過箭頭16表示)、噴射器的噴射量(通過箭頭17表示)、發(fā)動機轉(zhuǎn)速和燃料的 噴射溫度(通過箭頭18表示)求得。第一控制器子模型15還可以考慮相關(guān)的噴射、損失 等的假設(shè)。因此以有利的方式以模型為基礎(chǔ)根據(jù)消耗(噴射器7)、泄漏和動態(tài)的存儲器效 應(yīng)可以求得在蓄壓器6中必需的流量輸入。利用第二控制器子模型19 (在這里由PID調(diào)節(jié)器構(gòu)成)根據(jù)蓄壓器6中的實際壓 力(箭頭16)以及蓄壓器6中的理論壓力(箭頭20)求得調(diào)節(jié)燃料流量QCll-CTL。由第一控制器子模型15的預調(diào)節(jié)的燃料流量和第二修正的嵌入的控制器子模型 19的調(diào)節(jié)燃料流量求得必需的燃料流量Qa并且輸送到控制單元11的分配器模型 21。所述分配器模型21將必需的燃料流量Qa分成通過流量閥VCV輸入的燃料流量 Qvcv以及通過限壓閥PCV排出的燃料流量Qrcv。這樣執(zhí)行分配，使兩個燃料流量Qtcv和QPCV 的求和給出必需的燃料流量QCTLo作為輸入?yún)?shù)在用于流量閥VCV的模型22中使用要輸入的燃料流量Qvev的值，然 后流量閥將相應(yīng)的調(diào)整參數(shù)VCV-PWM(在這里對于脈寬調(diào)制用于控制閥門VCV)輸出給流量 閥VCV。以相同的方式作為輸入?yún)?shù)在用于限壓閥PCV的模型23中使用要排出的燃料流 量Qrcv的值，由此模型23輸出相應(yīng)的調(diào)整參數(shù)PCV-PWM(在這里對于脈寬調(diào)制用于控制閥 門PCV)。然后將利用兩個模型22和23求得的調(diào)整參數(shù)通過控制單元11施加到兩個閥門 VCV和PCV上，由此使由蓄壓器6必需的燃料流量施加在蓄壓器6上。S卩，對蓄壓器6 這樣輸入或排出燃料，使得在蓄壓器6中呈現(xiàn)理論壓力。在圖3和4中簡示出，如何可以求得模型22和23。在圖3中給出用于流量閥VCV 的特征曲線，在其中根據(jù)用于內(nèi)燃機的不同轉(zhuǎn)速N1、N2的流量閥VCV脈寬調(diào)制(PWM)已知 流量Q。這個特征曲線反轉(zhuǎn)，如同通過箭頭P1表示的那樣，并且由反轉(zhuǎn)的特性曲線如通過箭 頭P2所示推導模型22，它根據(jù)流量Q和轉(zhuǎn)速N輸出流量閥VCV的脈寬控制VCV-PWM。以類似的方式可以獲得用于限壓閥PCV的模型23。在這里它由用于確定蓄壓器中 的壓力PFU的特性曲線根據(jù)限壓閥PCV對于不同流量Q0，Q1的脈寬控制PWM給出。這個特 征曲線也是反轉(zhuǎn)的(箭頭P3)并由反轉(zhuǎn)的特征曲線(如同通過箭頭P4表示的那樣)推導 出模型23。通過模型23能夠?qū)τ诹髁縌和蓄壓器6中的壓力PFU求得用于限壓閥PCV的 控制信號PCV-PWM。在圖5中示出兩個閥門VCV和PCV的工作范圍(以Qvcv和QPCV表示)。此外示出 由這兩個工作范圍組成的、連續(xù)的工作范圍(以表示)。曲線Qtcv表示流量閥VCV的工作范圍。最小可調(diào)節(jié)的流量值是正值QTCV_MIN，因此對 蓄壓器6或管道5總是通過高壓泵9輸送這個Qtcv_min流量。流量閥VCV的工作范圍從這個 最小值到較大值的方向，如同在圖5中所示的那樣。限壓閥PCV的工作范圍作為最大值為零值。在這種情況下沒有流量從蓄壓器6中 排出。限壓閥PCV的工作范圍從這個最大值到較小的、負值的方向，這意味著，由蓄壓器6 排出的流量增加。兩個閥門VCV和PCV的兩個工作范圍通過所述的調(diào)節(jié)重疊成唯一的、連續(xù)的工作范圍Qa，在該范圍內(nèi)燃料流量可以連續(xù)地從負值直到正值調(diào)節(jié)。如果必需的燃料流量Qa大于Qvct_min時，可以選擇Qvct = Qctl和Qrcv = 0。當必需 的燃料流量 Qd ( Qvcv-min 時，可以選擇 Qvcv = Qvcv-min 和 Qrcv = Qctl-Qvcv-min°因此通過這個所述的控制器可以覆蓋燃料噴射系統(tǒng)的所有運行狀態(tài)，其中為此只 設(shè)有唯一的調(diào)節(jié)(控制單元11)。這與常見的系統(tǒng)相比降低了費用。也完全省去了常見方式的在不同壓力調(diào)節(jié)回路之間的常見轉(zhuǎn)換，這使控制單元總 體上簡化。也完全沒有在轉(zhuǎn)換過程中經(jīng)常出現(xiàn)的干擾。所述燃料壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)可以在柴油發(fā)動機或汽油發(fā)動機中使用。
8
權(quán)利要求
一種用于內(nèi)燃機的燃料壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)，具有蓄壓器(6)，它儲存處于壓力下的燃料并且通過以燃料供給的噴射器(7)供應(yīng)給內(nèi)燃機的燃燒室(8)，具有高壓泵(9)，它輸送燃料流量到蓄壓器(6)，具有第一閥門(VCV)用于節(jié)流燃料流量、具有第二閥門(PCV)，通過它使燃料從蓄壓器(6)排出，還具有一個用于控制閥門(VCV，PCV)的控制單元(11)，其特征在于，所述控制單元(11)根據(jù)給定的蓄壓器(6)中的理論壓力求得由蓄壓器(6)必需的燃料流量(QCTL)，將求得的燃料流量(QCTL)分成通過第一閥門(VCV)輸入的和通過第二閥門(PCV)排出的流量分量(QVCV，QPCV)，并且對應(yīng)于流量分量(QVCV，QPCV)控制閥門(VCV，PCV)。
2.如權(quán)利要求1所述的燃料壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于，所述控制單元(11)這樣重疊 兩個閥門(VCV，PCV)的工作范圍，使得到蓄壓器(6)呈現(xiàn)連續(xù)的從負的到正的燃料流量的 工作范圍。
3.如權(quán)利要求1或2所述的燃料壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于，所述控制單元(11)作為 蓄壓調(diào)壓器構(gòu)成，它同時作用于兩個閥門(VCV，PCV)，它們作為調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)。
4.如權(quán)利要求1至3中任一項所述的燃料壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于，所述控制單元 (11)為了控制閥門(VCV，PCV)使用模型，在所述模型中求得各個閥門(VCV，PCV)的控制信 號作為內(nèi)燃機的至少一個運行參數(shù)和相應(yīng)的流量分量的函數(shù)。
5.如上述權(quán)利要求中任一項所述的燃料壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于，通過預控制分量 和調(diào)節(jié)分量的求和根據(jù)內(nèi)燃機的至少一個運行參數(shù)計算必需的燃料流量(Qm)。
6.如權(quán)利要求5所述的燃料壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于，以模型為基礎(chǔ)計算預控制分量。
7.如權(quán)利要求5或6所述的燃料壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于，這樣計算預調(diào)節(jié)分量，由 蓄壓器中的理論壓力和蓄壓器的燃料量平衡給出必需的燃料流量(Qm)。
8.如權(quán)利要求7所述的燃料壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于，由噴射量、控制泄漏、連續(xù)的 泄漏、在蓄壓器中儲存的燃料量作為蓄壓器中壓力的理論變化率的函數(shù)根據(jù)受控的閥門計 算燃料量平衡。
9.如權(quán)利要求8所述的燃料壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于，由此計算預控制值，按照閥門 關(guān)系解決燃料量平衡。
10.一種用于內(nèi)燃機的燃料壓力調(diào)節(jié)方法，具有蓄壓器(6)，它儲存處于壓力下的燃料 并且通過以燃料供給的噴射器(7)供應(yīng)給內(nèi)燃機的燃燒室(8)，具有高壓泵(9)，它輸送燃 料流量到蓄壓器(6)，具有第一閥門(VCV)用于配量燃料流量、具有第二閥門(PCV)，通過它 使燃料從蓄壓器(6)排出，在該方法中根據(jù)給定的蓄壓器(6)中的理論壓力求得由蓄壓器 (6)必需的燃料流量(Qm)，將求得的燃料流量(QctJ分成通過第一閥門(VCV)輸入的和通 過第二閥門(PCV)排出的流量分量(Qvcv，QPCV)，并且對應(yīng)于流量分量(Qvcv，QpCT)控制閥門 (VCV, PCV)。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中這樣重疊兩個閥門(VCV，PCV)的工作范圍，使得 到蓄壓器(6)呈現(xiàn)連續(xù)的從負的到正的燃料流量的工作范圍，。
12.如權(quán)利要求10或11所述的方法，其中實現(xiàn)一個蓄壓調(diào)壓器，它同時作用于兩個閥 門(VCV，PCV)，它們作為調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)。
13.如權(quán)利要求10至12中任一項所述的方法，其特征在于，為了控制閥門(VCV，PCV) 使用模型，在所述模型中求得各個閥門(vcv，PCV)的控制信號作為內(nèi)燃機的至少一個運行參數(shù)和相應(yīng)的流量分量的函數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于內(nèi)燃機的燃料壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)，具有蓄壓器(6)，它儲存處于壓力下的燃料并且通過以燃料供給的噴射器(7)供應(yīng)給內(nèi)燃機的燃燒室(8)，具有高壓泵(9)，它輸送燃料流量到蓄壓器(6)，具有第一閥門(VCV)用于配量燃料流量、具有第二閥門(PCV)，通過它使燃料從蓄壓器(6)排出，還具有一個用于控制閥門(VCV，PCV)的控制單元(11)，其中所述控制單元(11)根據(jù)給定的蓄壓器(6)中的理論壓力求得由蓄壓器(6)必需的燃料流量(QCTL)，將求得的燃料流量(QCTL)分成通過第一閥門(VCV)輸入的和通過第二閥門(PCV)排出的流量分量(QVCV，QPCV)，并且對應(yīng)于流量分量(QVCV，QPCV)控制閥門(VCV，PCV)。
文檔編號F02D41/38GK101896710SQ200880120088
公開日2010年11月24日 申請日期2008年11月3日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月10日
發(fā)明者A·施沃特, 黎暉 申請人:歐陸汽車有限責任公司