用于内燃发动机的高压喷射装置的制作方法

本发明涉及一种用于内燃发动机的高压喷射装置，特别是共轨喷射装置。

背景技术：

共轨喷射装置是用于内燃发动机的燃料喷射装置，其中高压泵将燃料压缩到高压，并经由高压管线将被压缩到高压的该燃料输送到高压燃料蓄压器中，高压燃料蓄压器通常被称为轨。喷射器从该轨被供应有燃料，并将被压缩到高压的燃料喷射到相应内燃发动机的燃烧室中。喷射器这里充当电磁激活阀或压电激活阀，燃料经由上述阀被引入到燃烧室中。

为了确保尽可能动态且精确的压力供应，共轨喷射装置具有燃料返回系统。这包括连接到轨的减压阀，多余的燃料可以经由该减压阀返回到相应车辆的燃料箱。

使用这种高压喷射装置，燃料压力被控制单元始终调节到所期望的额定压力。这种调节通过激活布置在低压侧的计量单元来实现，以便满足需求。

当内燃发动机是四冲程发动机时，发动机的气缸彼此偏置，使得在曲轴回转两周之后（即720°之后），第一气缸可以再次开始工作循环。这种偏置给出平均点火间隔。之间的时间段被称为内燃发动机的分段时间。从曲轴信号来确定旋转速度以及因此还确定分段时间。点火时间和喷射自身随着分段时间的步调（imtakt）被重新计算。旋转速度给出了分段时间中的平均曲轴旋转速度，并且旋转速度与分段时间的倒数成比例。

在已知的高压喷射装置中，经由减压阀发生的压力降低在单个发动机分段时间内与内燃发动机的分段以分段同步的方式而发生。经由减压阀的这种分段同步的压力降低具有如下缺点：压力降低时间与发动机分段时间耦合，并且因此受到限制。例如，对于具有四个气缸的内燃发动机，处于1000每分钟转数（rpm）的旋转速度时，压力降低时间将被限制到小于30ms。在该时间段内，减压阀必须打开，并且在下一发动机分段时间开始之前必须及时地再次关闭，从而避免脉冲间（pulszupuls）的能量传递，并因此避免控制性能的损失。因此，在使用已知的高压喷射装置的情况下，在发动机分段时间内，总是存在距下一脉冲的安全间隔，这进一步限制了经由减压阀发生的压力降低可以进行的时间。

技术实现要素：

本发明的目的在于，指出一种高压喷射装置，在所述高压喷射装置中，压力降低得到改进。

该目的由具有权利要求1中给出的特征的高压喷射装置来实现。本发明的有利实施例和改进方案在从属权利要求中给出。

根据本发明，创设了一种用于内燃发动机的高压喷射装置，发动机分段时间配属于内燃发动机，高压喷射装置包括：燃料箱、高压泵、经由高压燃料管线连接到高压泵的轨、至少一个喷射器、连接到轨的数字式减压阀、连接到减压阀的燃料返回管线、以及控制单元，其中，控制单元被构造成：仅在预定的发动机分段时间中将减压阀选择性地切换成可传送状态，并且维持所述可传送状态达一时间段，所述时间段大于一个发动机分段时间。

优选地，控制单元被构造成：根据内燃发动机的操作状态来预先确定减压阀被切换成可传送状态所处的发动机分段时间。

有利地，控制单元被构造成：在考虑到由高压传感器提供的传感器信号的情况下来确定内燃发动机的操作状态。这具有的优点在于：如果压力值已显著地提高，则可以进行快速的压力降低，因为减压阀例如仅在每两个发动机分段时间中被打开，但是具有大于一个发动机分段时间的打开持续时间。这种情况是因为：不需要在每个发动机分段时间的持续时间内维持距下一脉冲的安全间隔，而是需要仅在两个发动机分段时间的持续时间内维持距下一脉冲的安全间隔。以这种方式，与使用已知的高压喷射装置的情况相比，减压阀的打开持续时间得到延长，以使得可以使压力降低得到加速，在使用已知的高压喷射装置的情况下，减压阀在单个发动机分段时间期间以与发动机分段同步的方式而被打开。

另外地或替代地，控制单元被构造成：在考虑到由旋转速度传感器提供的传感器信号的情况下来确定内燃发动机的操作状态，并且然后如果存在预定的测量旋转速度的整数倍，则改变减压阀在此期间被打开并被保持打开的发动机分段时间。例如，控制单元被构造成使得：当存在两倍的测量旋转速度值时，控制单元在每两个发动机分段时间时将减压阀切换成可传送状态，并且使减压阀保持打开达一时间段，该时间段大于一个发动机分段时间的持续时间。此外，控制单元可被构造成使得：当存在三倍的测量旋转速度值时，控制单元仅在每三个发动机分段时间时将减压阀切换成可传送状态，并且使减压阀保持打开达一时间段，该时间段大于一个发动机分段时间的持续时间的两倍。这种切换的减少具有的优点在于：尽管存在改变的旋转速度，但高压喷射装置的控制性能仍得以保持。

如果燃料返回管线使燃料返回到布置在燃料箱和高压泵之间的燃料过滤器，以便特别是在寒冷的季节中实现过滤器预热功能，则实现了本发明的另外的优点。因此，在本发明的情况下以下是可能的：压缩更大量的燃料，加热该燃料并使该燃料返回到过滤器入口。即使处于低旋转速度这也有利地发生。在这种情况下，控制单元被构造成使得：在处于由温度传感器向其发送的低温信号并且处于由旋转速度传感器向其发送的低旋转速度信号的情况下，控制单元激活上述数字式减压阀进行切换变得减少，以使得减压阀的关闭和打开过程的次数减少，并且每时间单位更大量的燃料可以经由燃料返回管线返回到燃料过滤器，以便对其进行预热。

附图说明

本发明的进一步有利的性质由下面参照附图给出的示例性说明而得出。附图示出了：

图1是用以说明高压喷射装置的结构框图，

图2是用以图示出数字式减压阀的示例性实施例的简图，

图3是用以说明在发动机分段时间的持续时间期间经由减压阀发生的压力降低的时间图，

图4是用以说明在存在已知的高压喷射装置的情况下的压力降低的时间图，

图5是用以说明根据本发明的示例性实施例的高压喷射装置的压力降低的时间图，以及

图6是用以图示出在已知的高压喷射装置中以及在根据本发明的高压喷射装置中的过滤器预热功能的时间图。

具体实施方式

本发明提供一种用于内燃发动机的高压喷射装置，发动机分段时间配属于该内燃发动机。该高压喷射装置具有高压泵、经由高压燃料管线连接到高压泵的轨、至少一个喷射器、连接到轨的减压阀、连接到减压阀的燃料返回管线、以及控制单元，控制单元被构造成：仅在预定的发动机分段时间中将减压阀切换成可传送状态，并且将减压阀保持在可传送状态中达一时间段，该时间段大于一个发动机分段时间。

图1示出了用以说明高压喷射装置100的结构的框图。其具有燃料箱200，燃料泵300经由燃料管线210将燃料从燃料箱200抽出。以虚线绘制的燃料过滤器可布置在燃料管线210中。由燃料泵300从燃料箱200抽出的燃料经由燃料管线310被引导到入口阀400。该入口阀400调节经由燃料管线410到达高压泵500的燃料的流入。入口阀400可以是高压泵500的组成部分。在高压泵500中被压缩到高压的燃料经由高压燃料管线510被传递到轨600。该燃料从轨600经由高压管线610传送到喷射器700，压缩到高压的该燃料经由喷射器700被喷射到内燃发动机800的燃烧室中。轨600连接到数字式减压阀630，数字式减压阀630也可以是轨的组成部分。数字式减压阀630经由燃料返回管线620连接到燃料箱200，以便经由减压阀630使来自轨600的多余的燃料返回到燃料箱200。替代地，经由燃料返回管线620返回的燃料也可以返回到燃料过滤器210，如图1中由虚线所指示的那样。提供压力传感器640以检测轨600中存在的燃料压力。

此外，图1中所示的高压喷射装置100包括控制单元900，控制单元900被构造成控制高压喷射装置100的喷射过程。控制单元900经由控制管线910连接到入口阀400、高压泵500、喷射器700以及减压阀630。控制单元900根据它们的瞬时操作状态来控制高压喷射装置的喷射过程，使用传器器信号来确定瞬时操作状态。这些传感器信号包括例如由压力传感器640发射的传感器信号s1、由旋转速度传感器810发射的传感器信号s2、和/或由温度传感器820发射的传感器信号s3。

根据本发明，控制单元900被构造成使得：控制单元900不是在所有的发动机分段时间期间都将减压阀630切换成可传送状态，而是只是在预定的发动机分段时间将减压阀630切换成可传送状态，并且维持减压阀的打开状态达一时间段，该时间段大于一个发动机分段时间。例如，控制单元仅在每个第二发动机分段时间将减压阀切换成可传送状态，而使该减压阀保持在可传送状态中达一时间段，该时间段大于一个发动机分段时间。只有在相应的第二发动机分段时间之后的发动机分段时间结束时安全间隔是必需的，以便避免脉冲间的能量传递，并因此避免控制动力学（regeldynamik）的损失。通过为减压阀的可传送状态提供延长的时间段，实现的是，与已知的高压喷射装置相比，每时间单位可以将更大量的燃料输出到燃料返回管线620。此外，通过为减压阀的可传送状态提供延长的时间段，实现了燃料返回的更大的灵活性。

图2示出了用以图示出如可使用在本发明中的数字式减压阀的简图。该减压阀具有弹簧，当未提供动力时，弹簧以其弹簧力f弹簧将减压阀保持在关闭状态中。该弹簧抵抗轨中存在的燃料压力，并且使减压阀保持在关闭状态中，燃料压力施加力f液压。如果减压阀将被打开，则作为由控制单元输出的控制信号的反应，布置在减压阀中的磁体被激活成使得其施加力f磁体，力f磁体与力f液压配合，以便抵抗弹簧力使减压阀进入到打开状态中，即进入到可传送状态中。

图3示出了用以说明如在已知的高压喷射装置中进行的在发动机分段时间的持续时间期间经由减压阀发生的压力降低的时间图。上侧的时间图示出了轨中存在的压力pfu随着时间t的发展情况，而下侧的图示出了由控制单元输出的激活脉冲ipdv随着时间t的发展情况。

图3示出了从t8持续到t11的发动机分段的持续时间t0。在该发动机分段时间内，控制单元发射脉冲，脉冲在从t8到t9的时间间隔中具有急剧上升的曲形，在t9和t10之间的时间间隔中具有恒定的曲形，以及在时间t10处具有急剧下降的曲形。置于t10和t11之间的时间间隔是上述距下一脉冲的安全间隔。从图3中的上侧的时间图得出，轨中的压力降低发生在t9到t10之间的时间间隔中，在该时间间隔中减压阀打开。

图4示出了用以说明在存在已知的高压喷射装置的情况下的压力降低的时间图。在这种已知的高压喷射装置中，压力以与发动机分段同步的方式而降低，即，压力降低时间段被限制到一个发动机分段的持续时间，其中，此外，在发动机分段时间段结束之前，必须维持距后续激活脉冲的安全间隔，并且其中，减压阀的打开和关闭在单个发动机分段时间内发生。

图4的上侧的时间图示出了轨中存在的压力pfu随着时间t的发展情况，而图4的下侧的图示出了在相继的发动机分段时间中由控制单元输出的激活脉冲ipdv随着时间t的发展情况。下侧的时间图示出了发动机分段时间t0和一些受限的脉冲时间t1、t2和t3。明显的是，由发动机控制单元输出的激活脉冲的持续时间在每种情况下都被限制到一个发动机分段时间，并且因为上述安全间隔，该持续时间甚至比一个发动机分段时间的持续时间更短。从图4中的上侧的时间图可以看到的是，轨中的压力降低是分步骤进行的，其中，步骤被限制到一个发动机分段时间的持续时间。该限制由压力pfu实际的曲形的虚线轮廓部分而得到强调。

相比之下，图5示出了用以图示出根据本发明的示例性实施例的高压喷射装置中的压力降低的时间图。在该高压喷射装置中，压力降低时间段未限制到一个发动机分段时间的持续时间，而是被延长到两个相继的发动机分段时间的持续时间。由发动机控制单元产生的用以打开减压阀并使减压阀保持打开的脉冲具有大于一个完整发动机分段时间的持续时间。在图5中的下侧的时间图中，发动机分段时间再次被标示为t0。此外，图5中的下侧的时间图示出了一些标记为t4和t5的脉冲时间。明显的是，这些脉冲的持续时间在每种情况下大于一个发动机分段时间。在该示例性实施例中，在两个相继的发动机分段时间期间仅提供一个安全间隔。该安全间隔置于覆盖两个发动机分段时间的总时间段的结束区域中。因而，两个相继的发动机分段时间段的持续时间能够用于执行减压阀的打开和关闭过程。

图5的上侧的时间图示出了轨中存在的压力pfu随着时间t的发展情况。从该时间图明显得出的是，压力降低在此处再次分步骤进行，然而其中，步骤延伸到两个发动机分段时间的持续时间。如已经说明的，这允许在轨中实现更快的压力降低，并且进一步在压力降低中产生灵活性。

在本发明的有利实施例中，控制单元被构造成使得其分析由旋转速度传感器提供的旋转速度信号，并且在确定减压阀被切换成可传送状态所处的发动机分段时间时考虑到这一点。

这会发生如下内容：

假设减压阀的打开时间已经在例如1000rpm的测量旋转速度的情况下测量得到，并且该测量旋转速度作为参考值被存储在存储器920中，则减压阀的切换频率被降低成使得其在该测量旋转速度的整数倍时而改变。例如，在与测量旋转速度相比存在两倍的旋转速度的情况下，控制单元产生用于减压阀的如下的激活信号，所述激活信号使得该减压阀仅在每两个发动机分段时被切换成可传送状态，但是保持打开达一时间段，该时间段大于一个发动机分段时间段的持续时间。

此外，在与测量旋转速度相比存在三倍的旋转速度的情况下，控制单元产生用于减压阀的如下的激活信号，所述激活信号使得该减压阀仅在每三个发动机分段时被切换成可传送状态，但是保持在打开状态中达一时间段，该时间段大于两个发动机分段时间段的持续时间。

此外，在与测量旋转速度相比存在四倍的旋转速度的情况下，控制单元产生用于减压阀的如下激活信号，所述激活信号使得该减压阀仅在每四个发动机分段时被切换成可传送状态，但是保持在打开状态中达一时间段，该时间段大于三个发动机分段时间段的持续时间。

该作法的优点在于：即使当存在不同的旋转速度时，高压喷射装置的控制性能也得以保持。

为了使用高压喷射装置实现过滤器预热功能，在高压泵中被压缩且在该压缩时被加热的燃料被传递到轨，并然后穿过减压阀630并经由燃料返回管线620被直接用于加热燃料过滤器220，如图1中由所绘制的通向燃料过滤器的虚线所指示的那样。

在已知的高压喷射装置中，对于燃料过滤器预热功能，高压泵操作成被预先控制达能够通过减压阀减少的最大量，并且由减压阀实现压力调节。因为在已知的高压喷射装置中压力增强和降低被限制到单个分段时间，通常例如在存在低旋转速度的情况下或者在存在高旋转速度和低压的情况下，不能使用泵的最大输送功率。因此，泵的输送功率必须被限制到例如50％。

在使用根据本发明的高压喷射装置实现燃料过滤器预热功能时，相比之下，泵的输送功率可以被提高到100％。该优点得以实现，因为由于仅在预定的发动机分段时间中将减压阀切换成可传送状态，并且由于减压阀的延长的打开时间，相比使用已知的高压喷射装置的情况，每时间单位可以进行更高的压力降低。这在下面参照图6更详细地得到说明，图6示出了用以图示出在使用已知的高压喷射装置的情况下和在使用根据本发明的高压喷射装置的情况下的过滤器预热功能的时间图。

在图6中的垂直虚线的左侧上，示出了说明使用常规高压喷射装置时的过滤器预热功能的时间图，而在图6中的垂直虚线的右侧上，示出了说明根据本发明的高压喷射装置的过滤器预热功能的时间图。

对于虚线的左侧和右侧，下侧的时间图示出了由控制单元随时间发射的激活脉冲。明显的是，在使用已知的高压喷射装置的情况下，激活脉冲的持续时间在每种情况下都被限制到一个发动机分段时间t0，并且在每个发动机分段时间的结束区域中都观察到距下一相应脉冲的安全间隔。此外，明显的是，在使用根据本发明的高压喷射装置的情况下，在所示出的示例性实施例中，在每种情况下，两个发动机分段时间能够用于激活脉冲的持续时间，并且仅在每两个发动机分段时间的结束区域中需要包含距下一激活脉冲的安全间隔。

虚线左侧和右侧上的中部时间图示出了随着时间在轨中存在的压力。明显的是，在使用已知的高压喷射装置的情况下，压力在单个发动机分段时间内分别在轨中增强和降低，而在使用根据本发明的高压喷射装置的情况下，两个发动机分段时间可以用于压力分别的升高和降低。

从图6中的上侧的时间图，明显的是，在使用已知的高压喷射装置的情况下，高压泵的输送功率fl被限制到50％，而根据本发明的高压喷射装置中的泵的输送功率是100％。在上侧的时间图中，将一个发动机分段时间的持续时间标示为t0，在使用已知的高压喷射装置的情况下的过滤器预热激活时间被标示为t6，并且在使用根据本发明的高压喷射装置的情况下的过滤器预热激活时间被标示为t7。

在上面所描述的本发明的示例性实施例中，与已知的高压喷射装置相比，减少了减压阀打开和关闭过程的次数，并且由此节省的时间被用于改进通过减压阀发生的压力降低。特别地，得到实现的是，增加了每时间单位可以经由燃料返回管线而返回的燃料量。这具有的优点在于：与使用已知的高压喷射装置的情况相比，轨中的过量压力可以得到更快地降低。此外，根据本发明的装置还可被用于改进预热燃料过滤器的功能。