這種系統(tǒng)通常由模塊組成，該模塊執(zhí)行燃料流的實際測量，以及對于具備燃料循環(huán)的測量系統(tǒng)，額外地還由調(diào)節(jié)模塊組成，通過該調(diào)節(jié)模塊設(shè)置使得從發(fā)動機(jī)反饋的燃料在用于流量測量的裝置下游反饋到輸送管路中。燃料消耗測量裝置尤其由流量計組成，如文獻(xiàn)DE-AS 1 798 080中所述。涉及到的是電子控制的流量測量器，其具有輸入端和輸出端，在輸入端和輸出端之間設(shè)有形式為齒輪泵的轉(zhuǎn)動的柱塞以及在平行于柱塞的管路中在測量室中設(shè)有活塞。為了確定流量，借助光學(xué)傳感器測量在測量室中的活塞的偏移?；谠撔盘柌粩嗟卦僬{(diào)節(jié)齒輪泵的轉(zhuǎn)速，使得活塞盡可能地總是返回到其初始位置中。由通過編碼器測量的齒輪泵的轉(zhuǎn)圈或者部分轉(zhuǎn)圈的數(shù)量以及已知的齒輪泵在轉(zhuǎn)圈時的輸送體積計算在預(yù)定的時間間隔內(nèi)的流量。用這種系統(tǒng)不能測量來自發(fā)動機(jī)的回流。

用于燃料消耗測量的具有調(diào)節(jié)裝置的系統(tǒng)例如布置在具有多個噴射閥的共軌系統(tǒng)的燃料高壓泵之前。在此涉及到封閉的回路。備選地原則上可以想到的是，設(shè)置通向油箱的循環(huán)管路并且在該循環(huán)管路中布置第二流量計，以便可以從兩個流量計的差值中計算燃料消耗。然而已表明，由于非常高的循環(huán)量、其可能約為燃料消耗的十倍、極端情況下最高為燃料消耗的百倍，這種系統(tǒng)不能提供足夠精確的結(jié)果。

出于此原因，已知用于燃料消耗測量的系統(tǒng)，例如在專利文獻(xiàn)DE 197 81795T1中公開的。在此所述的系統(tǒng)只有一個流量計，該流量計布置在從油箱導(dǎo)向消耗器的輸送管路中。在流量計前分支有管路，該管路返回到油箱并且在其中設(shè)有壓力調(diào)節(jié)減壓閥，通過壓力調(diào)節(jié)減壓閥可以設(shè)置在輸送管路中的壓力。第一循環(huán)管路在消耗器前不遠(yuǎn)分支并且在流量計之后通回輸送管路中。兩個循環(huán)管路匯集在熱交換器中，使得來自第一循環(huán)管路的較熱的燃料通過來自第二循環(huán)管路的較冷的燃料冷卻，使得從第一循環(huán)管路反饋的燃料的溫度大約相當(dāng)于在輸送管路中的燃料的溫度。額外的減壓器在輸送管路中位于第一循環(huán)管路的通入口之前和流量計之后。在第一循環(huán)管路的通入口之后設(shè)有另外的輸送泵。因為可以保持第二循環(huán)回路中的和第一循環(huán)回路中的燃料壓力以及溫度基本相同，所以流量計以良好的精確性測量燃料消耗。

專利文獻(xiàn)EP 0122105 A2和WO 2005/005935 A1也示出類似的解決方案。

然而在反饋的燃料流大于輸送的燃料流的運(yùn)行狀態(tài)中會出現(xiàn)問題。這種狀態(tài)例如可以在柴油機(jī)啟動或者從滿載向空載的過渡時出現(xiàn)。布置在輸送管路中的減壓器阻礙沿油箱方向的回流，由此在循環(huán)管路中產(chǎn)生非預(yù)期的壓力升高。這影響內(nèi)燃機(jī)的效率甚至導(dǎo)致機(jī)組受損。

此外，在現(xiàn)代的內(nèi)燃機(jī)中常常使用泵調(diào)節(jié)，其中，將輸送量調(diào)整為預(yù)期的燃料消耗，以便節(jié)省能源。然而，泵的調(diào)節(jié)導(dǎo)致在輸送管路中的壓力變化，其中，在測量期間壓力調(diào)節(jié)閥試圖在輸送管路和在循環(huán)管路中形成不變的壓力。這對內(nèi)燃機(jī)的影響會導(dǎo)致與內(nèi)燃機(jī)的壓力調(diào)節(jié)重疊，從而會引起發(fā)動機(jī)管理中的故障。

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，提供一種燃料消耗測量系統(tǒng)以及一種用于測量內(nèi)燃機(jī)的燃料消耗的方法，用該系統(tǒng)和方法可以避免上述問題。相應(yīng)地可以執(zhí)行精確的消耗測量，而不必保持在系統(tǒng)中的壓力不變。也可以實現(xiàn)通過流量計的回流。

上述技術(shù)問題通過具有權(quán)利要求1的特征的燃料消耗測量系統(tǒng)和具有權(quán)利要求12的用于測量內(nèi)燃機(jī)的燃料消耗的方法解決。

在燃料消耗測量系統(tǒng)方面，在第一燃料循環(huán)管路中和在第二燃料循環(huán)管路中布置器件，通過該器件可以在第一燃料循環(huán)管路通入燃料輸送管路的通入口和在從燃料輸送管路向第二燃料循環(huán)管路的分支部處設(shè)置相同的體積流。

在用于測量燃料消耗的方法方面，在測量燃料消耗期間在第一燃料循環(huán)管路和第二燃料循環(huán)管路中的體積流調(diào)節(jié)為相同的測量值，燃料通過第一燃料循環(huán)管路從消耗器流回在消耗器和燃料消耗測量裝置之間的輸送管路，燃料通過第二燃料循環(huán)管路從輸送管路輸送回油箱。以此實現(xiàn)，該系統(tǒng)不再對燃料輸送和發(fā)動機(jī)之間的配合、尤其是內(nèi)燃機(jī)的效率和調(diào)節(jié)影響。這意味著，在與沒有測量系統(tǒng)相同的、內(nèi)燃機(jī)上的條件下進(jìn)行測量。相應(yīng)地，通過泵的調(diào)節(jié)的壓力變化不與測量系統(tǒng)的調(diào)節(jié)重疊。通過流量計的回流同樣是可能的并且可以被檢測。因為在流量計之后不需要有后續(xù)的調(diào)節(jié)單元，所以流量計可以靠近消耗器布置，使得外部液壓體積降低，這同樣改進(jìn)測量結(jié)果。

優(yōu)選地，分別在第一燃料循環(huán)管路和第二燃料循環(huán)管路中布置流量計作為用于產(chǎn)生從燃料輸送管路向第二燃料循環(huán)管路和從第一燃料循環(huán)管路向燃料輸送管路的相同的體積流的器件，其中，兩個流量計與體積流調(diào)節(jié)單元電連接。借助這兩個流量計可以檢查，在兩個循環(huán)管路中的體積流是否已被設(shè)置為相同的值，由此確保燃料測量不影響實際上的瞬時燃料消耗。

額外地，在第二燃料循環(huán)管路中布置調(diào)節(jié)閥作為用于在燃料循環(huán)管路中產(chǎn)生相同的體積流的器件，調(diào)節(jié)閥可以通過體積流調(diào)節(jié)單元控制，體積流調(diào)節(jié)單元與流量計連接。按照本方法規(guī)定，通過第一流量計測量在第一燃料循環(huán)管路中的燃料的體積流和通過第二流量計測量在第二燃料循環(huán)管路中的燃料的體積流，通過體積流調(diào)節(jié)單元調(diào)節(jié)在第二燃料循環(huán)管路中的調(diào)節(jié)閥，使得第二燃料循環(huán)管路中的體積流調(diào)節(jié)為與在第一燃料循環(huán)管路中的體積流相同的值。這意味著，調(diào)節(jié)閥與流量計的測量值有關(guān)地將第二循環(huán)管路中的體積流調(diào)節(jié)為與第一循環(huán)管路中相同的體積流，使得用簡單的器件實現(xiàn)在導(dǎo)向輸送管路的體積流與從輸送管路取得的體積流之間的平衡。相應(yīng)地在用于流量測量的裝置上測量實際的燃料消耗。這種調(diào)節(jié)模塊可以簡單地制造。

此外有利的是，在第一燃料循環(huán)管路中布置第二燃料泵。通過燃料泵可以將在第一燃料循環(huán)管路中的壓力設(shè)置為相應(yīng)于沒有測量系統(tǒng)的值。

在此優(yōu)選地，第二燃料泵與壓力調(diào)節(jié)單元電連接，壓力調(diào)節(jié)單元與壓力傳感器電連接，壓力傳感器在第一燃料循環(huán)管路中布置在熱交換器上游。在按照本發(fā)明的方法方面，以此通過壓力傳感器測量第一燃料循環(huán)管路中的燃料的壓力，通過壓力調(diào)節(jié)單元調(diào)節(jié)在熱交換器下游和在第一燃料循環(huán)管路的通入口上游的第二燃料泵，使得在第一燃料循環(huán)管路中存在不變的壓力。因此，將測量期間在第一循環(huán)管路中的壓力調(diào)節(jié)為在測量時間以外的第一循環(huán)管路中的平均壓力，使得在測量期間在循環(huán)管路中總是存在不變的壓力，因此不會疊加輸送管路中的壓力變化。

在本發(fā)明的備選的設(shè)計方案中，第二燃料泵以不變的轉(zhuǎn)速被驅(qū)動并且連接在具有調(diào)節(jié)閥的回路中，其中，調(diào)節(jié)閥和第一流量計與壓力調(diào)節(jié)單元連接。尤其在小流量時通過這種實施方式明顯簡化壓力調(diào)節(jié)或者體積流調(diào)節(jié)。此外，這種非連續(xù)可調(diào)的泵可以明顯更低成本地制造。

在此，有利的是第二燃料泵布置在熱交換器的上游并且調(diào)節(jié)閥布置在閉合回路中，該閉合回路在熱交換器的下游從燃料循環(huán)管路分支并且在流量計下游和燃料泵上游再通入燃料循環(huán)管路。燃料的壓力然后優(yōu)選地在第一燃料循環(huán)管路中通過布置在具有轉(zhuǎn)速不變的第二燃料泵的閉合回路中的調(diào)節(jié)閥和用壓力調(diào)節(jié)單元調(diào)節(jié)成，使得在第一燃料循環(huán)管路的通入口的區(qū)域中存在不變的壓力。即使在這種實施方式中，在測量期間在第一循環(huán)管路的通入口的區(qū)域中的壓力也調(diào)節(jié)為在測量時間以外在第一循環(huán)管路中的平均壓力，使得在測量期間在循環(huán)管路中總是存在不變的壓力，因此不會疊加在輸送管路中的壓力變化。

尤其有利的是，第一流量計和第二燃料泵在熱交換器下游布置在第一燃料循環(huán)管路中，第二流量計和調(diào)節(jié)閥在熱交換器上游布置在第二燃料循環(huán)管路中。因此，用于調(diào)節(jié)體積流的器件位于熱交換器的冷側(cè)，在其上存在大約相同的溫度，由此明顯地減小對調(diào)節(jié)的溫度影響。

在備選的設(shè)計方案中，第二流量計在熱交換器下游布置在第二燃料循環(huán)管路中。在這種實施方式中，用于調(diào)節(jié)體積流的器件兩個都位于熱交換器的暖側(cè)，使得在此也僅存在較小的溫度影響。

在本發(fā)明的優(yōu)選的設(shè)計方案中，在燃料消耗測量裝置中構(gòu)造轉(zhuǎn)動的柱塞和在通向轉(zhuǎn)動的柱塞的旁通管路中構(gòu)造測量室，在測量室中設(shè)有活塞，其中，轉(zhuǎn)動的柱塞可以與活塞的偏移有關(guān)地驅(qū)動。這種流量計工作十分精準(zhǔn)并且還準(zhǔn)確地表示出暫時的消耗變化。

為了能盡可能簡便地在內(nèi)燃機(jī)的消耗測量和正常運(yùn)行之間切換和使得該系統(tǒng)能嵌入地在行駛的車輛上使用，在第一燃料循環(huán)管路中設(shè)有旁通閥，燃料從第一燃料循環(huán)管路通過旁通閥選擇性地可以導(dǎo)引至熱交換器或者通過旁通管路導(dǎo)引回油箱。這對于按照本發(fā)明的方法意味著，通過旁通閥在測量時間以外使來自第一燃料循環(huán)管路的燃料流經(jīng)過旁通管路在繞過熱交換器的情況下反饋到油箱中并且調(diào)節(jié)閥關(guān)閉第二燃料循環(huán)管路。

在用于燃料消耗測量的方法的優(yōu)選的設(shè)計方案中，在第一燃料循環(huán)管路中在通入燃料輸送管路的通入口上游的燃料的溫度冷卻為將近油箱中的燃料的溫度的方式是，在第一燃料循環(huán)管路中加熱的燃料和在第二燃料循環(huán)管路中未加熱的燃料用作熱交換器的熱交換介質(zhì)。因此，離開輸送管路的燃料的溫度和反饋至輸送管路的燃料的溫度被設(shè)置為大約相同的值，使得不會出現(xiàn)由于不同的溫度而產(chǎn)生的質(zhì)量流差。額外地避免在輸送管路或者在油箱中燃料的加熱。

由此提供一種燃料消耗測量系統(tǒng)以及一種用于燃料消耗測量的方法，以此可以用較高的精度和不間斷地確定以時間求解的流通過程。在此在出現(xiàn)流量震蕩、存在泵的不均勻的輸送量或者存在可能導(dǎo)致回流的強(qiáng)脈動時，也避免了在流量數(shù)據(jù)計算中的錯誤。不論如何不需要其他的用于確定或者傳輸外部數(shù)據(jù)的傳感器。因此，該系統(tǒng)自給自足式地工作。

在附圖中示出按照本發(fā)明的燃料消耗測量系統(tǒng)，下文中同樣根據(jù)附圖說明所屬的用于測量燃料消耗的方法。

圖1示出按照本發(fā)明的燃料消耗測量系統(tǒng)的流程圖，

圖2示出如何在燃料消耗測量系統(tǒng)中有利地使用燃料消耗測量裝置的示意圖，

圖3示出相比于圖1稍微更改的按照本發(fā)明的燃料消耗測量系統(tǒng)的流程圖。

在圖1中示出的燃料消耗測量系統(tǒng)包括其中儲存燃料的油箱10。借助第一燃料泵12將燃料從油箱10中抽吸入燃料輸送管路14中。燃料輸送管路14導(dǎo)引至消耗器16，在本實施例中消耗器16實施為具有共軌噴射系統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)18。相應(yīng)地，燃料輸送管路14導(dǎo)引至高壓泵20，燃料通過該高壓泵輸送至共軌分配管22中并被壓縮。分配管22與噴射閥24流體連通，燃料通過該噴射閥噴入內(nèi)燃機(jī)18的燃燒室中。

在這些系統(tǒng)中通常輸送比實際通過噴射閥24噴入的更多的燃料量，因此從分配管22分支有第一燃料循環(huán)管路26，該第一燃料循環(huán)管路26反饋至油箱10。在此，反饋的燃料量可以為噴入的燃料量的數(shù)倍。

為了測量燃料的消耗，在燃料輸送管路14中布置燃料消耗測量裝置28。這尤其可以設(shè)計為如圖2所示。

在燃料輸送管路14中為了測量設(shè)有轉(zhuǎn)動的柱塞30、例如形式為雙齒輪泵。轉(zhuǎn)動的柱塞30通過連接器或者傳動裝置由驅(qū)動馬達(dá)32驅(qū)動。

在轉(zhuǎn)動的柱塞20上游從燃料輸送管路14中分支有旁通管路34，該旁通管路34在轉(zhuǎn)動的柱塞30下游再次通入燃料輸送管路14。可以自由移動地布置在測量室38中的活塞40位于旁通管路34中，活塞具有與測量流體、即燃料相同的比重，使得活塞無慣性地與燃料一起相應(yīng)于旁通管路34中存在的體積流運(yùn)動。測量室38筒形成形并且具有內(nèi)徑，內(nèi)徑基本相當(dāng)于活塞40的外徑。若在燃料輸送管路14中發(fā)生體積流變化，則其首先引起活塞40的偏移。該偏移借助位移傳感器42測量并為控制單元44提供測量值，該控制單元44接收該位移傳感器42的值并向驅(qū)動馬達(dá)32傳遞相應(yīng)的控制信號，控制驅(qū)動馬達(dá)使得活塞40總是向其確定的初始位置回移，體積流盡可能精確地總是通過轉(zhuǎn)動的柱塞30導(dǎo)出。這意味著，活塞40向右偏移時根據(jù)該偏移的大小提高轉(zhuǎn)動的柱塞30的轉(zhuǎn)速，反之亦然。為此，借助傳遞函數(shù)將活塞40的偏移或者通過活塞在測量室中擠壓的體積換算為轉(zhuǎn)動的柱塞30的預(yù)期的輸送體積或者驅(qū)動馬達(dá)32的轉(zhuǎn)速，并且相應(yīng)地為驅(qū)動馬達(dá)32通電。

因為可以為轉(zhuǎn)動的柱塞30的每個轉(zhuǎn)速分配在時間間隔內(nèi)輸送的體積，所以相應(yīng)地可以從這些值計算出燃料消耗。通過測量裝置不產(chǎn)生額外的壓差，由此不對測量施加影響。因此也不會通過柱塞30出現(xiàn)泄漏并且不會有與流量有關(guān)的測量錯誤。

然而在上述系統(tǒng)中測量包括反饋的燃料的總?cè)剂狭?。為了避免上述情況和在燃料消耗測量裝置28上確實僅測量噴入的燃料量，在測量時間中使用兩個分開的燃料循環(huán)管路。首先在第一燃料循環(huán)管路26中布置旁通閥46，來自第一燃料循環(huán)管路26的燃料流可以通過該旁通閥46流入第一燃料循環(huán)管路26的第二支路48中，該第二支路48在燃料消耗測量裝置28下游通入燃料輸送管路14中。額外地，在燃料消耗測量裝置28上游從燃料輸送管路14分支有第二燃料循環(huán)管路50，該第二燃料循環(huán)管路50導(dǎo)引回油箱10。

兩個燃料循環(huán)管路26、50的兩個燃料流通過熱交換器52彼此熱交換地接觸。這意味著，來自第一燃料循環(huán)管路26的通過消耗器反饋的和加熱的燃料流將熱量散發(fā)到來自第二燃料循環(huán)管路50的冷的燃料流中，使得從第一燃料循環(huán)管路26達(dá)到燃料輸送管路14中的燃料流的溫度基本上相當(dāng)于從燃料輸送管路14通過第二燃料循環(huán)管路50分支的燃料流的溫度。

此外，在兩個燃料循環(huán)管路26、50中布置器件，通過器件可以將兩個燃料循環(huán)管路26、50中的體積流設(shè)置為相同的測量值，這使得在燃料消耗測量裝置28上僅測量實際消耗的燃料。詳細(xì)地說，該器件由兩個流量計54、56組成，其中一個第一流量計54布置在第一燃料循環(huán)管路26中在熱交換器52和第一燃料循環(huán)管路26的通入口53之間，另一個第二流量計56在第二燃料循環(huán)管路50中布置在從燃料輸送管路14的分支部58和熱交換器52之間。兩個可以例如實施為簡單的渦輪計數(shù)器的流量計54、56與體積流調(diào)節(jié)單元60電連接。通過該體積流調(diào)節(jié)單元60控制調(diào)節(jié)閥62，使得在測量期間在兩個燃料循環(huán)管路26、50中測得相同的體積流，調(diào)節(jié)閥62在第二燃料循環(huán)管路50中布置在第二流量計56和熱交換器52之間。該調(diào)節(jié)閥可以例如實施為壓力調(diào)節(jié)器或者可調(diào)節(jié)的節(jié)流閥。

為了額外地確保相較于沒有測量燃料消耗的正常運(yùn)行，不存在壓力條件變化，而是在測量期間也正確地表現(xiàn)存在的壓力脈動或者通過調(diào)節(jié)高壓泵20或者第一燃料泵12引起的變化，第一燃料循環(huán)管路26中的壓力借助一個在第一燃料循環(huán)管路26中的在熱交換器52和第一流量計54之間的第二燃料泵64設(shè)置為一個相當(dāng)于測量時間外在第一燃料循環(huán)管路26中的壓力的平均值的值。為了能相應(yīng)地控制第二燃料泵64，在第一燃料循環(huán)管路26中在旁通閥46上游布置壓力傳感器66，該壓力傳感器66與壓力調(diào)節(jié)單元68連接，通過壓力調(diào)節(jié)單元68調(diào)節(jié)第二燃料泵64。因為涉及的是向燃料輸送管路14開放的系統(tǒng)，所以在進(jìn)入第二燃料循環(huán)管路50的分支部58上和在第一燃料循環(huán)管路26的通入口53上除了相同的體積流之外還形成基本相同的壓力。因而在燃料消耗測量裝置28上游燃料流離開燃料輸送管路14，該燃料流不僅在溫度方面由于熱交換器52，而且在壓力以及體積流方面由于借助調(diào)節(jié)閥62和兩個流量計54、56的調(diào)節(jié)基本相當(dāng)于通過第一燃料循環(huán)管路26在燃料消耗測量裝置28下游再次輸入燃料輸送管路14的燃料流，這使得燃料消耗測量裝置28的測量值不被燃料流導(dǎo)入和導(dǎo)出影響。

在圖3中示出相應(yīng)地調(diào)節(jié)體積流和壓力的備選的可能性。相較于按照圖1的實施方式，使用了不可調(diào)節(jié)的第二燃料泵64。該燃料泵64同樣如第一流量計54在第一燃料循環(huán)管路26中布置在熱交換器52上游。相應(yīng)地，布置在第二燃料循環(huán)管路50中的第二流量計56也布置在暖側(cè)上、即在熱交換器52的下游。為了用不可調(diào)節(jié)的燃料泵64也能將分支部58上流進(jìn)第二燃料循環(huán)管路50的體積流和導(dǎo)向燃料輸送管路14的通入口53上的體積流保持相同，在通入口53之前從第一燃料循環(huán)管路26分支有閉合回路72，在閉合回路72中設(shè)有調(diào)節(jié)閥70，閉合回路72在第一流量計54和第一流量計下游的第二燃料泵64之間再次通入燃料循環(huán)管路26。調(diào)節(jié)閥70與壓力調(diào)節(jié)單元68連接，通過壓力調(diào)節(jié)單元可以調(diào)節(jié)閉合回路72中反饋的體積流并因此調(diào)節(jié)通過燃料循環(huán)管路26反饋的燃料的壓力。通過體積流調(diào)節(jié)單元60還控制調(diào)節(jié)閥62，使得在兩個燃料循環(huán)管路26、50中在測量期間測量到相同的體積流，調(diào)節(jié)閥62在第二燃料循環(huán)管路50中布置在第二流量計56和熱交換器52之間。因為涉及向燃料輸送管路14開放的系統(tǒng)，所以在進(jìn)入第二燃料循環(huán)管路50的分支部58上和在第一燃料循環(huán)管路26的通入口53上除了相同的體積流之外還形成基本相同的壓力。

在這種實施方式中也保證相較于沒有測量燃料消耗的正常運(yùn)行，在測量運(yùn)行中不存在變化的壓力條件，方式是壓力調(diào)節(jié)單元68借助閉合回路72中的調(diào)節(jié)閥70設(shè)置為一個相當(dāng)于在測量時間外第一燃料循環(huán)管路26中的壓力的平均值的值。

在兩個備選的變型方案中實現(xiàn)了，在燃料消耗測量裝置28上精確地測量實際消耗的燃料流，即在燃料輸送管路14中不存在任意的會導(dǎo)致壓力損失或者以其他方式影響流動的內(nèi)裝件。相應(yīng)地例如在燃料消耗測量裝置28上檢測回流，例如該回流由于反饋的燃料量超過輸送的燃料量形成，這會例如在柴油機(jī)啟動時或者在發(fā)動機(jī)從滿載向空載過渡時形成。也可以正確地表現(xiàn)高壓泵的脈動。排出了由于測量對內(nèi)燃機(jī)的功率的影響，因為實現(xiàn)了與正常運(yùn)行中相同的條件。因而得到燃料消耗的非常精確的時間上求解的測量值，該測量值相當(dāng)于內(nèi)燃機(jī)在測量時間之外的正常運(yùn)行中的燃料消耗的實際值。

清楚的是，本發(fā)明不僅限于所述實施例，而是在獨立權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)可以有不同的改變。尤其可以想到的是，使用其他的用于在兩個燃料循環(huán)管路中設(shè)置相同的燃料質(zhì)量流的器件。也可以使用其他的流量計。