专利名称：用于运行内燃机的燃料系统的方法
技术领域：
本发明涉及根据权利要求1的前序部分的方法及根据并列独立权利要求的一个计算机程序及一个控制和/或调节装置。
背景技术：
在具有需用量调节的燃料输送的现代直喷式内燃机上为此所需的活塞式高压泵(HDP)将与机动车的运行状态相关地偶尔暂时不输送燃料地工作。这在传统的系统中主要在推力关断的阶段中进行，在该阶段中内燃机不需要燃料并由此也无必要输送燃料。高压泵经受得了该阶段而不会损坏。一个作为高压泵使用的活塞泵可能的损坏机制可描述如下:如果一个通常连接在高压泵前面的用于控制输入的燃料量的量控制阀在一个较长的时间间隔上未被控制，则由于(在一个高压输送室与一个加载预压力的所谓“阶室”之间)压力差的缺失在高压泵的活塞与其活塞套之间的间隙中将不发生任何值得一提的燃料交换。而该燃料交换对于活塞的润滑及活塞在活塞套中的定中是重要的。此外作为缺少压力或压力小的后果在高压泵中温度相对高的情况下燃料可能已蒸发。由于在活塞与活塞套之间的接触点上缺少润滑在长时间上将使高压泵损坏(“活塞卡住”)。在这方面特别严重的将是双燃料的驱动系统，其中在较长时间上使用燃气(CNG)取代液体燃料(汽油或柴油)来驱动内燃机。在此期间高压泵(HDP )通常无输送地一起运行，这时它变得相当热。由此便产生上述的损坏机制。在这方面同样严重的是混合动力系统，其中，在电动机驱动时高压泵遭受到与组合的燃油-燃气运行相似的条件。上述两种情况可能有高压泵长时期无输送的工作并同时有高的燃料温度。尤其失去了在常规工作中通过燃料流动所获得的高压泵的冷却。该领域的专业公开文献例如有:DE19834121A1，US20080208493A1,US20070163536A1, US20060037583A1, US20060196475A1, US20060102149A1 及US20050098155A1。
发明内容
作为本发明的基础的任务将通过根据权利要求1的方法及通过根据并列独立权利要求的一个计算机程序及一个控制和/或调节装置来解决。对于本发明重要的特征还可在以下的说明及附图中得到，其中这些特征无论单独地还是不同组合地对于本发明均为重要的，对此无需再次明确地指出。本发明具有其优点，即在其中燃料泵不向燃料系统的压力区域输送燃料的燃料系统工作状态中，燃料可在燃料泵的输送室中流动，这时燃料泵的可运动部件、例如活塞可被流动的燃料润滑。由此可提高燃料泵的耐久性。尤其是根据本发明的方法仅通过燃料泵的一个阀装置的控制的改变、即借助软件来实现。
本发明出于这样的考虑，即在内燃机的工作中存在这样的工作状态，在该工作状态中在内燃机的燃烧室中不燃烧燃料及相应地不由燃料泵输送燃料。例如在所谓的“推力关断”阶段中的情况可为该情况，或在用液体燃料或用燃气交替工作的内燃机及使用混合驱动的机动车的情况也可为该情况。可定义一个燃料系统的第一工作状态，其中发生燃料向压力区域的常规输送，及一个第二工作状态，其中向压力区域不输送燃料或不应输送燃料。根据本发明在第二工作状态中对一个阀装置-该阀装置对输送给燃料泵的燃料量定量地配给-至少暂时地这样控制，使得在燃料泵的工作运动的第一阶段中由位于上游的低压区域抽吸燃料，在第二阶段中将燃料几乎全部地输送回低压区域，及在第三阶段中将燃料的一个剩余量压入到燃料泵的可运动部件与其导向或支承部件之间，以便润滑它们。这三个阶段，尤其从第二向第三阶段或第三向第二阶段的过渡根据本发明将借助阀装置来控制。例如阀装置的一个可控的进入阀在头两个阶段中被打开，而在第三阶段中被关闭。最好第三阶段开始于活塞上死点的到达的稍前面及结束于上死点的到达。第三阶段可随活塞运动周期性地重复。该方法的一个方案在于，在第二工作状态中周期性地对燃料泵的每个冲程进行阀装置的控制。借此例如可达到活塞的最大润滑，由此可使燃料泵的耐久性显著地提高。该方法的另一方案在于，在第二工作状态中偶尔地或周期性地进行阀装置的控制；及在处于各控制之间的间隔中不进行控制。借此可-根据燃料泵的具体实施形式-实现充足的润滑，其中同时使燃料向燃料系统的压力区域的输送几乎成为不可能，并由此使极限压力的可能超过几乎成为不可能。该方法的又一方案在于，在第二工作状态中连续地总是在燃料泵的一个第一数目的冲程上进行阀装置的控制，及此后总是在燃料泵的一个第二数目的冲程上不进行阀装置的控制。借此根据本发明的方法可交替地在燃料泵的多个工作冲程上执行及接着在多个工作冲程上不执行。以此方式得到了执行该方法的许多可能性，它们可灵活地适配燃料泵和/或内燃机的各个工作状态或各个工作参数。如果燃料泵的驱动轴的通过阀装置的相应调节开始压缩而无燃料输送到压力区域的角度(零输送角)在考虑内燃机的至少一个工作参数的情况下被求得，该方法将工作得更好。借此根据至少一个工作参数可达到:一方面使燃料泵充足地润滑及另一方面避免燃料的无意输送。如果零输送角在考虑多个工作参数并使用至少一个特性曲线族的情况下被求得，则可更精确地实施该方法。由此可利用多个工作参数来控制阀装置，其中通过使用一个或多个特性曲线族可提供其它的信息而不会产生内燃机或机动车的控制和/或调节装置的附加计算成本。借此可普遍改进该方法的实施，节省计算时间及降低成本。尤其还提出:零输送角在考虑下列参数中的至少一个的情况下被求得:内燃机的转速；内燃机的转矩；内燃机的温度；燃料的温度；
压力区域中的燃料压力，和/或内燃机的工作状态，尤其是推力关断状态。借助这些参数主要可区分第一工作状态与第二工作状态及由此导出该方法的一个“接通条件”。尤其这些参数可被用于:精确地求得由第二阶段向第三阶段过渡的时刻，以致可达到燃料泵的充分润滑并同时可防止向压力区域无意的燃料输送。此外还提出，当压力区域中的压力以一个大于一边界值的变化率升高时，这样地改变零输送角，以使该变化率保持在边界值以下。借此可以说“预见地”调节了零输送角，以致使防止燃料无意输送的可靠性减小(增大)及使超过压力区域中的极限压力的几率减小。如果考虑到由于随着工作持续时间的增大压力区域中燃料的变热引起的压力升高，则用于实施该方法的阀装置的控制将进一步改善。由此可更好地区分:压力升高是作为燃料的无意输送的后果还是作为燃料变热的后果被产生或形成的。只要压力升高是由燃料变热产生的，则不需要附加地减小零输送角，由此可保持燃料泵的最佳润滑。以下将参照附图来描述本发明的示范实施形式。
图1:一个内燃机的燃料系统的的简要概图；图2:图1的燃料系统的一个燃料泵的概图；图3:该燃料泵的工作运行的不同阶段的时间坐标图 '及图4:用于在内燃机的控制和/或调节装置中的处理的一个计算机程序的流程图。在所有附图中及在不同的实施形式中对于功能等同的部件及参数使用相同的标号。
具体实施例方式图1以极其简化的示意图表示一个内燃机的燃料系统I。一个燃料箱9通过一个抽吸导管4，一个前置输送泵5及一个低压导管7与一个燃料泵3连接。在燃料泵3上通过一个高压导管11连接一个高压储存器13(“共轨”)。高压导管11及高压储存器13 —起构成该燃料系统I的一个压力区域16。一个由电磁铁操作的开关阀14-以下称为阀装置-与一个电磁铁操作装置15-以下称为电磁铁15-在液压上被设置在前置输送泵5与燃料泵3之间的低压导管的分布区域中。电磁铁15由一个控制和或调节装置19的计算机程序8在使用特性曲线族6的情况下来控制。此外燃料泵3包括一个设置在驱动轴10上的凸轮17，该凸轮可使一个活塞18在该图中垂直地运动。其它部件、如燃料泵3的排出阀在图1中未示出。可以理解，阀装置14可与燃料泵3构成一个结构单元。例如阀装置14可被构成燃料泵3的一个所谓“电磁控制阀”方式的强制打开的进入阀。在燃料系统I工作时输送泵5将燃料由燃料箱9输送到低压导管7。在此情况下阀装置14确定输送给燃料泵3的一个输送室36的燃料量。图2以较为详细的、但亦为概要的视图表示图1的燃料泵3。燃料泵3具有一个壳体20，在该壳体中在该图的左区段上设有包括一个线圈22、一个衔铁24及一个衔铁弹簧26的电磁铁15。此外燃料泵3还包括一个与低压导管7连接的入口 28与一个进入阀30及一个与高压导管11连接的出口 32与一个排出阀34。进入阀30包括一个阀弹簧31及一个阀体33。阀体33可借助一个在该图中可水平移动的及与衔铁24耦合的阀针35产生运动。如果电磁铁15通电，则进入阀30可通过阀弹簧31的力关闭。如果电磁铁15不通电，则进入阀30可通过衔铁弹簧26的力强制地打开。活塞18在图中可垂直运动地设置在输送室36中。活塞18可借助一个滚子40被-这里为椭圆的-凸轮17在一个缸37中移动。缸37构成在壳体20的一个区段20中。进入阀30通过一个孔38与输送室36形成液压连接。在燃料系统I的一个第一工作状态中燃料泵3将燃料由入口 28输送到出口 32。其中排出阀34根据输送室36与出口 32之间相应的压力差打开或关闭。在全输送时进入阀30由入口 28与输送室36之间的相应的压力差加载，但此外还通过阀针35或电磁铁15加载。在所需的部分输送时电磁铁15在一个输送冲程期间从一个确定时刻起被通电，由此可使进入阀30关闭并使这时仍在输送室36中的燃料不能返回到低压导管7，而被输送到高压储存器13 (“轨”)。设置在壳体20内的燃料泵3的容积基本上注满燃料。图3表示燃料系统I的第二工作状态，其中燃料泵3不将或不应将燃料输送到压力区域16。在该图的下部区域用两个坐标系表示出时间函数图。在下面的坐标系中在纵坐标上记录随着时间t流过线圈22的电流I。在上面的坐标系中以同样的时间刻度记录活塞18随着时间t在一个下死点UT与一个上死点OT之间的冲程44。此外借助虚线划定活塞18的三个工作运动阶段、即一个抽吸阶段PH1，一个回流阶段PH2及一个输送阶段PH3的界限。输送阶段PH3相应于驱动轴10的一个输送角度46，该输送角度从图中右边的上死点OT开始向着时间的负方向上来确定。回流阶段PH2向输送阶段PH3的过渡在时刻tl上进行。图3中所示的在两个标出的上死点OT之间阶段PHl至PH3的总和相应于活塞18的一个工作运动周期，在这里它相应于凸轮17或驱动轴10的半转。此外用阴影线区域48表示输送阶段PH3。在图3的上图区域中象征地配置了与三个阶段PHl至PH3相应的燃料泵3的-按照图2的视图的-状态。在燃料系统I的第二工作状态中从该图左边的上死点OT起开始了抽吸阶段PH1。电磁铁15的线圈22未通电。进入阀30受压力控制被打开而排出阀34关闭。燃料则可沿着箭头50由入口 28通过打开的进入阀30及通过孔38流到输送室36中。同时通过活塞18在箭头52的方向上的向下运动使输送室36增大。在第二工作状态中设置在壳体20内的燃料泵3的容积也基本上注满燃料。抽吸阶段PHl结束在下死点UT上。在开始于下死点UT的回流阶段PH2中进入阀保持打开而排出阀34关闭。线圈22继续未通电。通过活塞18在箭头54的方向上的向上运动使输送室36的容积缩小。在此情况下处于输送室36中的燃料至少部分地通过孔38及进入阀30沿箭头56再流出并被压入到低压导管7中。回流阶段PH2结束在时刻tl上。由回流阶段PH2向下一输送阶段PH3的过渡以这样的方式引起，即线圈22被通电。对此电流I例如具有图3中下面的坐标系上所示的变化曲线。活塞18在继续向上运动中册页上死点OT的紧前面。衔铁24及阀针35通过磁力在图中向左运动。通过阀弹簧31的力使阀体33-可能受到流体力的支持-也向左移动并由此使进入阀30关闭。排出阀34仍保持关闭。通过活塞18直至上死点OT的剩余冲程运动作为关闭的进入阀30及关闭的排出阀34的后果燃料在输送室36中被压缩及在输送室36中建立了一个液压力。作为该液压力或相对壳体20外部的区域的压力差的结果使一个小的燃料量在图中向下朝着箭头58的方向被压到活塞18的圆周面与缸37之间。通过这样得到的泄漏流使活塞18受到润滑。输送角度46这样地确定:在PHl到PH3的所有阶段中排出阀34保持关闭及由此一直没有燃料输送到压力区域16，只要在输送室36中未超过压力区域16中具有的液压力。该输送角度46也被称为“零输送角”，在该角度以下不发生燃料的输送。这将通过由控制和/或调节装置19对电磁铁15的适当控制来达到。由此一方面可实现燃料泵3的最大润滑，另一方面避免了燃料向压力区域16的无意输送。该零输送角可与燃料泵3的驱动轴10的角度相联系。电磁铁15的控制例如可对燃料泵3的每个冲程44来进行。变换地该控制也可偶尔地或周期性地进行，在处于各控制之间的间隔中不进行控制。另一变换在于:在一个第一限定数目的冲程44上对每个冲程44进行阀装置14的控制，及此后在一个第二限定数目的冲程44上不进行控制。为了优化电磁铁15的控制在求得零输送角时该控制和或调节装置19 -在使用至少一个特性曲线族6的情况下-将考虑以下参数中的至少一个，这些参数为内燃机的工作参数:内燃机的转速；内燃机的转矩；内燃机的温度；燃料的温度； 压力区域16中的燃料压力，和/或内燃机的工作状态，尤其是推力关断状态。图4表示用于控制和/或调节装置19的计算机程序8中的方法处理的流程图。由一个开始框70出发在一个询问框72中将判断:是否存在实施该方法的接通条件。为此将借助上述工作参数来区分第一工作状态与第二工作状态。但这在图4中未详细说明。当内燃机当前处于第一工作状态时，则不存在接通条件及该程序分支地返回到开始框70。如果相反地存在一个接通条件，则在下一框74中由特性曲线族6并也考虑上述工作参数来求得输送角46 (零输送角)。根据这样求得的输送角46以第二工作状态来控制电磁铁15并由此使燃料泵3以与图3相类似的方式工作。接着在一个框78中检测压力区域16中的压力，由此可测定压力的变化率或压力梯度。在此情况下由于随着第二工作状态持续时间的增大压力区域16中燃料的变热可附加地考虑一个可能的压力升高。此后在一个询问框78中检验:是否测定的变化率大于一个边界值80，如果情况不是这样，则分支地返回到开始框70及在那里继续进行该程序。但如果测定的变化率大于边界值80，则在下一框82中使输送角度46逐步地首先减小一级。通过该保险功能将引起:输送阶段PH3或输送角度46 (零输送角)被缩短，这时在输送室36中建立相应地小的压力，及由此更强地向关闭位置加载排出阀。这就减小了无意向压力区域16输送燃料的危险。此后也分支地返回开始框70及在那里继续进行该程序。
权利要求
1.用于运行内燃机的燃料系统(I)的方法，其中，在至少一个第一工作状态中通过阀装置(14)的相应调节，燃料泵(3)压缩在一个输送室(36)中的燃料并将燃料输送到一个压力区域(16)中，及其中在至少一个第二工作状态中通过所述阀装置(14)的相应调节，所述燃料泵(3)不向所述压力区域(16)输送燃料，其特征在于:在所述第二工作状态中，所述阀装置(14)至少暂时地这样被控制，以致燃料虽然在所述输送室(36)中被压缩，但不被输送到所述压力区域(16)中。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于:在所述第二工作状态中周期性地对所述燃料泵(3)的每个冲程(44)进行所述阀装置(14)的控制。
3.根据权利要求1的方法，其特征在于:在所述第二工作状态中偶尔地或周期性地进行所述阀装置(14)的控制，在处于各控制之间的间隔中不进行控制。
4.根据以上权利要求中至少任一项的方法，其特征在于:在所述第二工作状态中连续地总是在所述燃料泵(3)的一个第一数目的冲程(44)上进行所述阀装置(14)的控制，及此后总是在所述燃料泵(3)的一个第二数目的冲程(44)上不进行所述阀装置(14)的控制。
5.根据以上权利要求中至少任一项的方法，其特征在于:所述燃料泵(3)的驱动轴(10)的通过所述阀装置(14)的相应调节开始压缩而无燃料输送到所述压力区域(16)中的角度(零输送角)在考虑内燃机的至少一个工作参数的情况下被求得。
6.根据权利要求5的方法，其特征在于:所述零输送角在考虑多个工作参数并使用至少一个特性曲线族(6)的情况下被求得。
7.根据权利要求5或6的方法，其特征在于:所述零输送角在考虑下列参数中的至少一个的情况下被求得: -内燃机的转速； -内燃机的转矩； -内燃机的温度； -燃料的温度； -压力区域16中的燃料压力，和/或 -内燃机的工作状态，尤其是推力关断状态。
8.根据权利要求5至7中任一项的方法，其特征在于:当所述压力区域(16)中的压力以一个大于一边界值(80)的变化率升高时，这样地改变零输送角，以使该变化率保持在该边界值(80)以下。
9.根据权利要求8的方法，其特征在于:考虑由于随着工作持续时间的增大所述压力区域(16)中燃料的变热引起的压力升高。
10.计算机程序(8)，其特征在于:该计算机程序被编写用于实施根据以上权利要求中至少一项的方法。
11.内燃机的控制和/或调节装置，其特征在于:该装置包括一个存储器，在该存储器上存储根据权利要求10的计算机程序(8)。
全文摘要
本发明涉及用于运行内燃机的燃料系统(1)的方法，其中，在至少一个第一工作状态中通过阀装置(14)的相应调节，燃料泵(3)压缩在一个输送室(36)中的燃料并将燃料输送到一个压力区域(16)中，及其中，在至少一个第二工作状态中通过所述阀装置(14)的相应调节，所述燃料泵(3)不向所述压力区域(16)输送燃料，其中，在所述第二工作状态中，所述阀装置(14)至少暂时地这样被控制，以致燃料虽然在所述输送室(36)中被压缩，但不被输送到所述压力区域(16)中。
文档编号F02M59/36GK103221678SQ201180055747
公开日2013年7月24日 申请日期2011年9月21日 优先权日2010年11月23日
发明者J·金佩尔 申请人:罗伯特·博世有限公司