专利名称：用于运行内燃机的喷射泵单元的方法和控制器的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于运行内燃机的喷射泵单元的方法和控制器。
背景技术：
尤其为了在新工业化国家中的应用而为内燃机研发和制造带有集成的空气调节 器的所谓的喷射泵单元。该喷射泵单元包括泵元件和喷射器，其中泵元件设计成往复式 柱塞泵。泵活塞直接被实施线性调节运动的电磁执行器操纵。这意味着，电磁执行器的 衔铁与泵活塞构造成一体，或直接与之联接，因此衔铁的各个运动被直接传递到泵活塞 上。这也相应地适用于由电磁执行器施加的调节力。这种喷射泵单元同时也担负起怠速空气调节器的功能。
发明内容
在按本发明的喷射泵单元中，喷射变化曲线可以在很宽广的范围内形成，因此 能够实现内燃机在排放、燃料消耗和运转平稳性方面的最佳工作特性。这通过一种用于运行内燃机的燃料喷射系统的喷射泵单元的方法实现，在 这种方法中，喷射泵单元包括带泵活塞的泵元件，并且泵活塞由电磁的线性执行 器操纵，其中检测传感器的至少一个信号，根据该至少一个信号和/或扭矩期望 (Drehmomentwunsch)来确定喷射泵压力和所要喷射的燃料量，并且这样来控制喷射泵单 元的电磁执行器，即，基于执行器用以操纵泵活塞的力来控制所期望的喷射压力，并且 基于喷射过程的持续时间来控制所要喷射的燃料量。通过按本发明对执行器用以操作泵 活塞的力和喷射过程的持续时间的进行分开控制，可以按照内燃机的要求最佳地控制在 当前运行点上的喷射压力，并且同时控制在喷射过程的持续时间内所期望的燃料量。通 过分开控制这些对喷射过程来说至关重要的参数即喷射压力和喷射过程的持续时间，可 以实现所期望的喷射曲线形态。当然也可以通过电磁执行器用以操纵泵单元的泵活塞的相应的力的时间变化曲 线来预先确定喷射压力的时间变化曲线。在按本发明方法的有利的设计方案中，可以基于喷射过程期间流过电磁执行 器的电流来控制执行器用以操纵泵活塞的力。当基于用电流调节的输出级来触发执行 器时，可以直接控制电流。备选的是，也可以基于电磁执行器的脉宽调制的触发的脉 冲-间隔比来控制执行器用以操纵泵活塞的力。在这种备选的方法中，有节奏地触发电 磁执行器，因此较持续的触发而言，平均电流减小。电流的减小导致执行器用以操纵泵 活塞的平均力相应减小。因此喷射压力的值也相应减小。无论是通过直接的电流调节还是通过电磁执行器的脉宽调制的触发，都可以相 应于所期望的喷射曲线在时间上高度分解地(zeitlichhochaufgeHist)形成喷射压力，从 而可以产生最佳的废气值，当然也可以在内燃机有良好效率的同时发挥最佳功率。在本发明另一种有利的设计方案中，基本上基于电磁执行器的触发的持续时间来控制在预定的喷射压力下用于喷射过程的喷射量。
在此，当然也考虑到了喷射器的工作特性，但也考虑到了泵活塞的惯性和电磁 执行器的工作特性。这些影响因子可以用合适的方式通过特性曲线来描绘。这意味着， 在预定的喷射压力下可以借助特性曲线来确定喷射持续时间。在该特性曲线中描述了反 映喷射压力和已喷射燃料量之间共同关系的重要参数。
在本发明的另一种有利的设计方案中规定，对喷射压力和喷射量分开进行控 制。
在本发明的另一种有利的设计方案中进一步规定，喷射过程被划分成至少两个 子喷射，并且喷射压力和/或喷射量在子喷射中分开控制。由此例如可以在短暂的预喷 射时用高喷射压力实现燃料精细的雾化，并且在紧接着的主喷射中用较小的喷射压力经 由相对较长的时间间隔喷射剩余燃料量。
在此，显然可以通过按本发明的方法来描述和实现所有必需的喷射变化曲线和 喷射压力的变动。
按本发明的方法有利地通过计算机程序和用于燃料喷射系统的控制器实现，它 们按照前述方法工作。
本发明其它的优点和有利的设计方案可以从接下来的附图、对附图的说明和权 力要求中得出。所有在附图、附图的说明以及权力要求中公开的特征无论是单独的还是 任意组合的，都对本发明至关重要。
图1是带有集成的空气调节器的喷射泵单元的简化图2是喷射泵单元的触发的方框图3和图4示出了喷射泵单元的另一种触发；以及
图5表示以不同喷射压力实现两个子喷射。
具体实施方式
图1只精简地用纵剖面图示出了泵单元1。下文仅说明对本发明方法而言至关重 要的构件和功能。
泵单元1的一个独特的特征在于磁执行器3、泵元件5和喷射器7的线性布置。 在磁执行器3的上方还有一个气泡出口 9，但在下文中没有对其功能和控制作详细探讨。
电磁执行器3包括磁衔铁11、磁芯13和线圈体15。泵元件5的泵活塞17与所 述磁衔铁11相连。泵活塞17被钻成空心，并且在其内部具有阀门机构19。阀门机构 19通过紧固销21保持在阀门活塞17中。因为在阀门活塞17中构成有长孔(未用附图标 记标注)，紧固销21在其内导引，所以阀门机构19可以在轴向相对阀门活塞17作有限的 运动。
阀门活塞17在元件钻孔23内密封地导引。在喷射器7和阀门机构19的下端部 之间设计有泵腔25。当现在将电磁执行器3通电时，泵活塞17在图1中向下运动。当 泵活塞17的下边缘靠在阀门机构19的阀盘27上且由此液压密封地封闭泵活塞17的内部 时，阀门机构19才开始跟随这种运动。因此泵活塞17的进一步运动导致泵腔25内的压力上升，直至喷射器7的阀门机构29克服闭锁弹簧31的压力被打开且燃料经由喷射孔喷 入内燃机的吸管(未示出)。对所主张的发明而言，重要的是，电磁执行器3的调节力被直接传递到泵活塞 17上。由此产生的结果是，一旦阀门机构19封闭泵活塞17，泵腔25内的压力就与由电 磁执行器3施加的调节力成比例。图2示出了喷射泵单元1的触发的方框图。喷射泵单元1由微控制器101通过 输出级103触发。在此涉及的是电流控制的或脉宽调制的输出级103。微控制器101经由信号线路获取各种传感器的输出信号。这可以例如是节气门 的开角(α-DK)、吸管内的压力Psaug、内燃机的温度Tm。t和其它信号。除要求的燃料量Miq外，微控制器101或控制器101根据这些信号来确定所期望 的喷射压力或喷射压力的时间变化曲线。现在，根据喷射的特性参数来触发功率输出级103，所述功率输出级103又触发 喷射泵单元1的电磁执行器。在图3a中，习惯上这样来控制喷射泵单元1，即，通过让输出级103用以触发电 磁执行器的电压U在喷射持续时间t,内保持恒定的方式使得喷射压力保持恒定不变。仅 通过喷射过程的持续时间t,实现对喷射的燃料量的控制。喷射变化曲线的成形和/或喷 射压力与内燃机的暂时的负荷状态和工况的适配在按图3a的触发中是不可行的。按本发明的触发的第一个实施例在图3b中示出。在此，用脉宽调制的控制电压 来触发电磁执行器，因此总体上延长了喷射过程的持续时间^但同时在喷射过程中，在 时间上等分的电流通过电磁执行器下降，因而电磁执行器用以操纵喷射元件的活塞的力 相比图3a有所减小。因此喷射压力降低。在按图3a和3b的喷射过程中可以喷射相同的燃料量，其中，在按图3b的触发 中，喷射压力相比图3a有所下降。因为在通过电磁执行器来减小在时间上等分的电流的情况下伴随着喷射压力的 降低，所以由此也减小了电磁执行器的热负荷，因而在喷射泵单元中的燃料加热程度不 是很高。这一点尤其是在外部温度高的情况下特别有利，因为燃料在高温下倾向于形成 气泡，并且因此而不再能够进行内燃机的有序运行。图4a中示例性地示出了电磁执行器的一种备选的触发。在此，以能够调节电流 I的输出级103为前提。在按图4a的喷射过程中，在时间间隔^内用较大的电流I为电 磁执行器通电，因此在短暂的时间间隔内产生高喷射压力。若当前在较小的喷射压力下应喷射相同的燃料量时，这可如图4b所示如下实 现，即，用以控制喷射泵单元1的电磁执行器的电流I被减小，并且以相应方式提高喷射 持续时间t,。由此也可以根据内燃机的要求在当前的运行点形成喷射变化曲线，并且由此 优化内燃机的工作特性和排放。在图3和图4中示例性地示出了喷射过程，其中，喷射压力在整个喷射持续时间 、内几乎恒定不变。不过当然也可以在喷射过程中提高或降低喷射压力，取决于哪条喷射 变化曲线是所期望的。在图5中示出了可能的喷射变化曲线形态的一个例子。在此，喷射过程被分为 两个子喷射TEl和TE2。第一子喷射TEl用高喷射压力P实现，这由此达到，即，在第一子喷射TEl期间全电压U施加在电磁执行器。由此产生喷射压力P1。在第二子喷射 TE2中，电磁执行器用相同的电压、但以约为1 1的脉冲-间歇比得到触发，因而在时 间平均值中，通过电磁执行器仅产生较小的通过电流。因此电磁执行器用以操纵泵活塞 的力也减小，这体现在相应较低的喷射压力P2中。通过这个简单的例子特别说明，通过 电磁执行器的按本发明的触发可以形成喷射压力的几乎任意的时间喷射曲线，并且喷射 过程因此可以最佳地与内燃机的要求相适应。 当然，按本发明的方法不局限于借助图3至5示出的喷射过程的例子，而是可以 形成几乎任意的喷射曲线。在此，特别之处在于，可以分开影响喷射压力和喷射持续时 间。
权利要求
1.用于运行内燃机的燃料喷射系统的喷射泵单元(1)的方法，其中所述喷射泵单元 (1)包括带有泵活塞(17)的泵元件(5)，并且所述泵活塞(17)由电磁执行器(3)操纵， 其中，根据至少一个信号来确定所要喷射的燃料的喷射压力(Puy)和量(Qk)，并且如下地 触发所述喷射泵单元(1)的电磁执行器(3)，S卩，基于所述执行器(3)用以操纵所述泵活 塞(17)的力来控制所期望的喷射压力(Pmp，并且基于喷射过程的持续时间(t)来控制所 要喷射的燃料量(Qk)。
2.按权利要求1所述的方法，其特征为，基于在喷射过程期间流过所述电磁执行器 (3)的电流⑴来控制所述执行器(3)用以操纵所述泵活塞(17)的力。
3.按权利要求1或2所述的方法，其特征为，基于所述电磁执行器(3)的脉宽调制的 触发的脉冲-间歇比来控制所述执行器⑶用以操纵所述泵活塞(17)的力。
4.按前述权利要求之一所述的方法，其特征为，基本基于所述电磁执行器(3)的触发 的持续时间来控制在预定的喷射压力下的喷射量。
5.按前述权利要求之一所述的方法，其特征为，在预定的喷射压力(Piq)下借助特性 曲线来确定喷射持续时间江)。
6.按前述权利要求之一所述的方法，其特征为，对喷射压力(Puy)和喷射率分开进行 控制。
7.按前述权利要求之一所述的方法，其特征为，喷射过程被分成至少两个子喷射 (TEl, TE2，...),并且喷射压力(Pin)和/或喷射量(Qk)在所述子喷射(TEl，TE2，...) 中分开控制。
8.—种计算机程序，其特征为，其按前述方法之一在计算机内运行。
9.按权利要求8所述的计算机程序，其特征为，它能够被储存在存储介质中。
10.—种用于燃料喷射系统的控制器，其特征为，它按前述方法之一工作。
全文摘要
本发明涉及用于运行内燃机的喷射泵单元的方法和控制器。在用于触发带有集成的喷射器的喷射泵单元的方法中，喷射压力和喷射持续时间可以通过电磁执行器的按本发明的触发方式在宽广的范围内自由形成。
文档编号F02D41/40GK102022210SQ201010286038
公开日2011年4月20日 申请日期2010年9月16日 优先权日2009年9月17日
发明者U·西伯 申请人:罗伯特.博世有限公司