用于运行内燃机的喷射系统的电的燃料泵的方法
用于运行内燃机的喷射系统的电的燃料泵的方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于运行内燃机（10）的喷射系统（32）的电的燃料泵（36）的方法，其中，所述电的燃料泵（36）在一较晚的第二时间点利用一输送功率（Q）来运行，所述输送功率在一较早的第一时间点通过改变所述输送功率（Q）以及通过监控一根据所述输送功率的改变而发生的与所述内燃机（10）的转矩相关联的特征的变化（Δ）被确定成足够的输送功率。
【专利说明】用于运行内燃机的喷射系统的电的燃料泵的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于运行内燃机的喷射系统的电的燃料泵的方法以及一种用于实施该方法的计算单元。
【背景技术】
[0002]在内燃机的燃料喷射系统中使用电的燃料泵(EKP)，其在入口侧与一燃料容器连接并且在出口侧与一压力区域连接，用以将燃料从所述燃料容器输入到压力区域中。
[0003]在DE 101 60 311 Al中描述，在具有进气管喷射装置的内燃机中，由一电的燃料泵将燃料从一燃料容器输入到一压力区域中，在该压力区域上又联接一燃料喷射阀。该燃料喷射阀布置在内燃机的进气管中。以这种方式，燃料可以经由所述燃料喷射阀到达所述进气管中并且从该进气管到达内燃机的燃烧室中。
[0004]在具有汽油或柴油直接喷射装置的内燃机中，燃料由一相应的电的燃料泵，其在此被称为预输送泵，从燃料容器输入到一压力区域中，燃料从该压力区域到达通常机械地驱动的高压燃料泵(主输送泵)中。该高压燃料泵将燃料再次输入到一燃料收集管道(轨)中，在该燃料收集管道上连接多个喷射器并且燃料在高压下存储在所述燃料收集管道中。所述喷射器将燃料分别直接喷射到内燃机的相应的燃烧室中。
[0005]作为设计方案，在DE 101 60 311 Al中描述了所谓的根据需求控制的或根据需求调节的燃料系统，其中，可以是恒定压力系统，其中，通过操控一机械的压力调节器将所述压力区域中的压力调节到一恒定的值上。所述燃料泵在此不是持续地以最大的输送功率进行操控，而是仅与所述内燃机的实际需要相应地来操控(所谓的根据运行点的操控)。这可以例如通过利用一相应的操控占空比来操控所述电的燃料泵的方式来进行。
[0006]但针对所使用的机械的压力调节器的功能性，原则上要求一所谓的过流量，也就是说，原则上过多地输送的燃料量，并且经由一回流管道由所述压力调节器再次返回流入到所述燃料容器中。因此，所述燃料泵的操控在实际中如此设计，即除了瞬时的需求之外，总是附带输送一定的过流量，用以特别是针对老化的和/或在系列偏差的范畴中功率强度较小的燃料泵也确保所述压力调节器的功能性，最小过流量是基于所述功率强度的。这除了导致泵的提高的磨损之外，也导致了提高的能量需求并且导致了与此相关的负面影响例如成本和排出量。
[0007]值得向往的是，特别是在不具有附加传感器的情况下，利用一尽可能小的过流量来运行一电的燃料泵。
【发明内容】
[0008]根据本发明，建议具有独立权利要求的特征的一种用于运行内燃机的喷射系统的电的燃料泵的方法以及一种用于实施该方法的计算单元。有利的设计方案是从属权利要求以及下面的说明书的主题。
[0009]本发明提出了一种方法，在文章开头所提到的根据需求控制的或者说根据需求所调节的燃料供应系统中，减少了过流量或放弃了使用耗费的附加传感器。本发明以相同的方式适合于汽油系统和柴油系统以及进气管喷射装置和直接喷射装置。根据本发明的方法特别是也可以在不具有拉姆达传感器的系统中使用。这特别是对于在两轮的情况下的使用是有利的，因为其常常不具有相应的探头。
[0010]在本发明的范畴中，内燃机的燃料系统的电的燃料泵在一较晚的第二时间点(所谓的运行阶段)利用一输送功率来运行，该输送功率在一较早的第一时间点(所谓的匹配阶段)通过改变所述输送功率并且通过监控与此相关地变化的特征参量而被确定为足够的输送功率。
[0011]在此，原则上可以监控燃料系统中的压力作为相应的特征参量。但这需要附加的传感器。因此根据本发明使用一种替选的特征参量。在此情况下是一与所述内燃机的转矩相关联的特征，或者说所述转矩的变化。在此情况下，特别是包括一转矩信号或者说所述转矩信号的一特征。
[0012]特别是作为与所述内燃机的转矩相关联的特征，使用一(指示的)缸平均压力(pmi)，一基于所述转矩的针对机械做功的特征(MWF)和/或一转矩曲线特征，其从一曲轴角、一与角度相关的惯性矩以及一转速值中导出(特别是这种曲线的积分)。下面参照本发明的优选的实施方式来详细阐述上述值。
[0013]在此，本发明利用如下知识，S卩如下所述，转速与马达转矩相关联，而马达转矩又与喷入的燃料量相关。所述转速无论如何都会在相应的内燃机中进行检测，因此存在一转速信号且可以进行评价。因此该方法在不具有附加的传感器的情况下也可行。
[0014]根据本发明，能够将所述过流量减小到一最小值，当就此还给出了所述压力调节器的足够的功能性时，该最小值可能甚至位于各(例如由机械的压力调节器的制造商)所指定的最小过流量以下。在某些情况下，当通过匹配的预控所调节的压力足以确保一足够的喷射(下面也称作“不具有压力调节器的变型方案”)时，甚至可以完全舍弃所述压力调节器的过流(Oberstdmen)。这可以与下面的情况下无关地进行，即是否安装的是略微更强或更弱的、例如老化的电的燃料泵。
[0015]不具有压力调节器的变型方案能够实现一种喷射系统的特别成本低廉的实现方案，此外其几乎不容易出故障。
[0016]所述电的燃料泵的电功率的减小直接导致了消耗的减小且因此特别导致二氧化碳排放的减小。在此，本发明特别能够实现在车辆中采用特别是根据需求控制的或者说根据需求调节的运行方式，而这迄今为止出于经济原因是没有进行的，例如在两轮的情况下。在出于某些原因迄今为止采用了超尺寸的电的燃料泵的情况下，本发明实现了其电功率的减小。
[0017]如前所述，一电的燃料泵的与运行点相关的操控例如通过以一相应的操控占空比的操控来进行。本发明特别是规定，该操控占空比在适当的恒定阶段中首先为了测试目的，也就是说在这里称作匹配运行的运行模式中逐渐地减小。在此，所述操控占空比一直被降低，直到所述马达转矩达到了事先确定的最大允许的变化。
[0018]在一具有机械的压力调节器的根据需求控制的系统中，所述电的燃料泵至少具有所述最小过流量、所述马达消耗量、以及(可选的)例如一针对在罐中或其它安装的部件中的喷射泵的推进量。在此，确定针对所述操控的设计方案的是，由于系列偏差和/或老化而导致的功率最弱的电的燃料泵。但对于系统而言不知道，是否存在一相应的功率强的或功率弱的电的燃料泵。这意味着，在具有平均的功率强度的电的燃料泵的系统中，所述过流量位于所述最小过流量之上。
[0019]如果在所述匹配运行中逐渐地减小所述操控占空比，则导致所述电的燃料泵的更小的功率且因此在给定的压力的情况下导致一减小的输送量。由此所述机械的压力调节器利用越来越少的过流量来运行。只要仍超过了所述最小过流量，则不导致所述压力的减小或仅导致所述压力的特别小的减小。但如果所述操控占空比被减小到所述电的燃料泵无法再提供所述最小过流量(除了始终要输送的马达消耗量以及在某些情况下针对所述喷射泵所需的推进量等等之外)，则进行所述燃料压力的更强的减小。只要还没有进行一拉姆达调节装置的反作用等等，则这首先导致一减小的喷射量，其又导致一减小的马达转矩以及与其相关联地，也导致所述转速信号中的变化。
[0020]因此，在匹配运行中诱发的降低或者说所述马达转矩的相应减小，说明了是否所述泵功率被过度地减小。在此情况下必须将所述操控占空比再次略微提高。换句话说，所述电的燃料泵的泵功率一直被减小，直到所述马达转矩的变化或者说与此相关联的在所述转速信号中的特征的变化达到了事先作为仍可接受地限定的阈值。由此可以特别有效地利用所述燃料系统，其中，有利地在某些情况下随后加入一定的安全间距。在此，可接受的阈值可以分别根据项目来具体地限定。
[0021]例如通过与特征曲线的比较也可以在其它的运行点(例如在其它的马达消耗量的情况下)进行预控的操控占空比的减小。因此这不必再单个地配料。为了平衡尽可能的老化影响，所述匹配运行有利地间或地例如在定义的时间间隔中进行重复。
[0022]本发明不仅平衡了在不同的功率强度的电的燃料泵方面的系统表现。其也允许了，当在所述匹配运行的范畴中确定了对于压力形成或者说混合物形成的影响不超过定义的值时，低于所述压力调节器的特有的最小过流量，其中，所述影响经由所述马达转矩或者说与其相关联的转速信号来求出。
[0023]根据本发明的计算单元，例如机动车的控制设备，特别是程序技术上地设置用于实施根据本发明的方法。
[0024]所述方法以软件的形式的执行也是有利的，因为其引起了特别小的费用，特别是当实施的控制器还用于其它任务且因此无论如何都存在时。用于提供所述计算机程序的合适的数据载体特别是磁盘、硬盘、闪存、EEPR0M、⑶-ROM、DVD等等。经由计算机网络(互联网、内部网)下载程序也是可行的。
[0025]本发明的其它优点和设计方案从说明书和附图中给出。
[0026]要理解的是，前面提到的和后面的还待阐释的特征能够不仅在对应说明的组合中，而且在其它的组合中或者以单独的形式应用，而不离开本发明的范围。
【专利附图】
【附图说明】
[0027]本发明借助附图中的实施例示意示出并且下面在参考附图的情况下详细描述。
[0028]图1不出了具有一喷射系统的内燃机的不意性方块图,所述喷射系统具有一电的燃料泵，如本发明的基础所在；
图2示出了根据本发明的一种优选的实施方式的方法的示意性流程图； 图3在一图形中示出了在实施根据本发明的方法期间的内燃机参数的曲线；
图4在一图形中示出了在喷射到一内燃机的缸中的燃料的喷射量和与此相关的参量MWF或者说pmi之间的关联；
图5在一图形中示出了在一工作循环期间针对一具有缸的内燃机的转速曲线。
【具体实施方式】
[0029]在图1中一内燃机总体上具有附图标记10。其包括多个燃烧室，其中，仅一个燃烧室利用附图标记12表示。经由一入口阀14可以将所述燃烧室12与一进气管16连接。在所述进气管16中布置一燃料喷射装置18。在所述燃料喷射装置18的上游，在所述进气管中还具有一节流阀瓣20和一例如构造成热膜传感器的空气质量流量计22。经由一出口阀24可以将所述燃烧室12与一废气管26连接。一燃料/空气混合物在所述燃烧室12中由一火花塞28来点火。该点火由一点火系统30来操控。
[0030]但本发明不仅能够在所示的具有进气管喷射装置的内燃机10中使用，也能够在具有汽油或柴油直接喷射装置的内燃机中使用，特别是也能够在已知的共轨系统中使用。
[0031]热的燃烧废气从所述内燃机10的燃烧室12出来经由一个或多个出口阀24到达所述废气管26中。在该废气管中可以布置一催化器31以及一拉姆达传感器33。如上所述，本发明也以特殊的方式适合于不具有拉姆达传感器33的相应的系统。
[0032]所述燃料喷射装置18是一燃料系统32的部件。该燃料系统包括一燃料容器34，一电的燃料泵36可以从所述燃料容器中将燃料输送到一燃料管道38中，该燃料管道向所述燃料喷射装置18引导。在电地驱动的燃料泵36的下游，所述燃料管道38与一机械的压力调节器40连接。从所述压力调节器引导一管道39返回至所述燃料容器34。所述电地驱动的燃料泵36和所述压力调节器40也可以构造成在所述燃料容器34中的一个共同的模块。
[0033]在所述燃料管道38中产生的燃料压力可以可选地由一压力传感器44来检测，该压力传感器同样可以是上述共同的模块的部件。所述压力传感器提供相应的信号到一控制和调节设备46上。所述控制和调节设备也可以获得所述拉姆达传感器33 (如果存在的话)、所述空气质量流量计22、以及一转速传感器48的信号，所述转速传感器量取所述内燃机10的曲轴50的转速。此外,可以向所述控制和调节设备46输送一温度传感器52的信号，该温度传感器检测所述内燃机10的马达块(未示出)的温度。用于检测一油门踏板56的位态的一位态发送器54也可以与所述控制和调节设备46连接。
[0034]在出口侧，所述控制和调节设备46主要操控所述点火系统30、所述节流阀瓣20和所述燃料喷射装置18。此外，也可以由所述控制和调节设备46调节所述电的燃料泵36的操控功率。这通过一时钟模块58的操控来发生，该时钟模块输出一操控占空比。
[0035]在图1中所示的内燃机中，通过所述压力调节器40的操控所产生的燃料压力可以通过所述控制和调节设备46来控制或(在借助于一压力传感器的实际值反馈的情况下)调节。通过所述燃料泵36的一相应的根据需求的控制或根据需求的调节，所述燃料泵同样通过所述控制和调节设备46经由所述时钟模块58来操控，使得所述泵36提供一定的额定输送量，该额定输送量足以提供用于所述燃料喷射装置18所需的配料量，必要时提供用于所述压力调节器40的足够的过流量，以及提供用于在所述罐中可选地设置的喷气引射泵(这里不存在)的足够的控制量。这在现有技术中是普遍公知的。这里采用本发明，以便能够实现利用尽可能小的输送量的运行。
[0036]现在参照图2和3描述根据本发明的方法的一个优选的实施方式，其中，在图2中示出了一流程平面图，以及在图3中以图形的形式示出了不同参数的时间上的表现。
[0037]在此，在图3中利用R表示一操控参量，这里是用于所述电的燃料泵36的一操控占空比(Ansteuertastverhjiltnis)。利用Q表示从所述操控信号中得出的输送功率,这里是一体积流(体积/时间)。利用Qtl表示一(恒定的)体积流，其由所述马达消耗量、一用于所述压力调节器40的过流量以及一用于喷气引射泵的可能的控制量来组成。利用Q1表示一体积流，其相应于所述马达消耗量和所述控制量的总和。这里不再存在一过流量。差值Q0-Q1正好相应于一最小过流量Q?，其针对所述压力调节器40的一根据设定的并且完全地起作用的工作方式而言还不足够。但如前述说，根据本发明的一个实施方式也可以规定，以一定的程度低于所述最小过流量Qm或者甚至舍弃所述最小过流量。在此情况下也可以取消所述压力调节器40。
[0038]利用P表示在所述电的燃料泵36的下游在所述压力区域38中的压力。利用Λ表示从所述压力损失中引起的所述转矩的变化，该变化从与此相关联的转速信号的一个特征中求出，例如下面要阐述的值pmi或MWF。Λ例如说明了与一标准值的百分比偏差。所述转速信号例如相应于转速传感器48的信号，该转速传感器量取所述内燃机10的曲轴50的转速。
[0039]如前所述，根据本发明的方法可以划分成两个阶段，它们虽然可以共同地进行，但不是必须共同地进行。重要的仅在于，所述第一阶段在所述第二阶段之前实施，其中，原则上足够的是，所述第一阶段在较早的第一时间点，仅一次性地例如在制造所述内燃机之后，或者以定义的时间间隔来实施。所述第二阶段在较晚的第二时间点，优选在所述内燃机的正常运行期间，特别是尽可能频繁地且尽可能长时间地实施。在图2中，所述第一阶段在左侧开始以200示出，并且所述第二阶段在右侧开始以300示出。
[0040]所述第一阶段在步骤200中在一较早的第一时间点开始。该步骤可以手动地开始，例如在制造所述内燃机之后或在车间停留时，但其也可以自动地开始，例如根据行驶功率和/或所述内燃机的运行持续时间。
[0041]在接下来的步骤201中检测，是否所述内燃机位于一适合于所述匹配的运行点上。例如当一额定配料量基本上在所述匹配时间区上保持恒定时，存在一适合的运行点。如果所述匹配在所述制造之后和/或在一车间停留中实施时，则该条件在某些情况下可以外部地确保。如果存在一合适的运行点，则在步骤202中开始实际的匹配。
[0042]在步骤202中在时间点h开始减小所述输送功率Q，其方式为，这里减少所述操控占空比R。该减小适宜地连续地(或者以较小的步骤)发生。所述过流量下降，这在某些情况下已经会导致所述压力P的略微减小。
[0043]在接下来的步骤203中监控，是否显示出在一与所述内燃机的转矩相关联的特征中的变化。根据这里介绍的特别优选的实施方式，监控例如一转速信号或该转速信号的一个特征。如果所述压力P减小，则在保持不变的操控持续时间或配料持续时间的情况下需配料的用于所述燃烧的燃料量下降。这在未调节的情况下导致了所述马达转矩的减小以及与此相关联地导致了所述转速信号中的变化。下面参照图4和5阐述该关系。[0044]只要存在一过流量，也就是说直到时间At1，则所述压力降和由此引起的所述马达转矩的减小也很小。但如果所述输送量一直减小，使得低于所述最小过流量Q?，则影响了所述压力调节器的功能性，从而大大减小了所述压力区域38中的压力。
[0045]这可以通过评价所述转速信号的特征来识别到。在此情况下，可以定义一阈值Δ ο,从其开始，将所述输送功率设定为足够的(高于所述阈值Λ J或设计为不再足够的(低于所述阈值AJ。Aci在该示图中对应于％。由于所述压力调节器的一定的功能性即使在低于Atl的情况下也存在，因此所述阈值Atl也可以设计得更低，其中，适宜地所述输送量始终为Q >Q10其在此利用Λ/说明。向值Atl或Λ/也可以加上一相应的安全系数。所述值Atl可以由本领域技术人员根据情况或根据类型或根据应用来预设。如果△仍位于所述阈值Λ ^之上，则所述方法返回至步骤202。
[0046]所述达到了所述阈值Λ 0,则所述方法以步骤204前行，其方式为，将瞬时的输送功率确定为足够的输送功率Qtl或者说将瞬时的操控占空比确定为足够的操控占空比Rtl,并且在一存储装置210中针对瞬时的、以所述匹配为基础的运行点进行存储。
[0047]针对其他运行点的匹配，所述方法的阶段可以以步骤200开始，针对其他运行点进行重复。在此情况下，也可以将一针对其他运行点确定为足够的操控占空比存储在所述存储装置210中。不同的运行点特别是通过额定配料量来区分。取而代之，也可以使用相同的特征场，因此不是所有的运行点都必须进行配料。
[0048]为了更好地理解，在图3中示出了针对进一步减小所述输送功率的表现。如果进一步减少所述输送功率，则在时间点t2达到了一输送功率Q1，其与一特别强的压力降相连，该压力降在某些情况下导致了仍可接受的所述转矩的下降(Einbruch)且因此导致了所述转矩信号的特征的相应的变化(不具有压力调节器的变型方案)。
[0049]在较晚的第二时间点，特别是在正常运行期间，所述电的燃料泵36的运动在使用所存储的输送功率或者说操控占空比的情况下被最优化。该方法在第二时间点在步骤300中开始。
[0050]在步骤301中从所述存储装置210中装载针对瞬时的运行点所存储的输送量或者说相对应的操控占空比％。如果针对瞬时的运行点没有保存操控占空比，则该操控占空比例如可以在使用特征曲线、内插法或外插法等的情况下从所保存的针对其它运行点的操控占空比中计算出。
[0051]之后在步骤302中利用所装载的或所计算的操控占空比Rtl来操控所述电的燃料泵36。以这种方式如此地获得了所述燃料泵的运行，使得所述输送功率基本上准确地与需求相应。
[0052]在图4中以图形的形式示出了在横坐标上的以mg/WC (其中WC代表各工作缸)为单位的喷射量kmaz与在纵坐标上的参量MWF和pmi的关联，所述参量可以有利地用作与一内燃机的转矩相关联的特征。
[0053]从该图形可知，喷入到一内燃机的缸中的燃料量，特别是在确定的运行条件下如稀薄(magerer)燃烧的情况下,直接与各工作缸WC的参量pmi或MWF相关联,其中，所述稀薄燃烧确保了所喷入的燃料量被可靠地完全转换。
[0054]在此，pmi是普遍公知的指示的平均压力(平均指示有效压力，Indicated MeanEffected Pressure),其展示出一针对由各缸所做的功除以相应的升降容积的量度。所述指示的平均压力可以根据下面的方程式I来计算，其中，Vh代表了缸的升降容积:
【权利要求】
1.用于运行内燃机(10)的喷射系统(32)的电的燃料泵(36)的方法，其中，所述电的燃料泵(36)在一较晚的第二时间点利用一输送功率(Q)来运行，在一较早的第一时间点，通过改变所述输送功率(Q)以及通过监控一根据所述输送功率的改变而发生的与所述内燃机(10)的转矩相关联的特征的变化(Δ )，将所述输送功率被确定成足够的输送功率。
2.按照权利要求1所述的方法，其中，与所述内燃机(10)的转矩相关联的特征从所述内燃机(10)的转速信号(500)中确定。
3.按照权利要求1或2所述的方法，其中，使用一基于转速的针对所述内燃机(10)的至少一个缸的机械做功的特征(MWF)，作为与所述内燃机(10)的转矩相关联的特征。
4.按照权利要求1或2所述的方法，其中，使用至少一个从曲轴角度、与角度相关的惯性矩以及转速值中导出的所述内燃机(10)的时间上的转矩曲线的积分，作为与所述内燃机(10)的转矩相关联的特征。
5.按照权利要求1所述的方法，其中，使用一在所述内燃机(10)的至少一个缸中的缸内压，特别是平均指示压力(pmi)，作为与所述内燃机(10)的转矩相关联的特征。
6.按照前述权利要求中任一项所述的方法，其中，根据所述输送功率(Q)而发生的变化(Λ)在采用一阈值比较的情况下进行监控。
7.按照前述权利要求中任一项所述的方法，其中，确定针对第一运行点的足够的输送功率，并且特别是在使用至少一个特征曲线的情况下，从所述针对第一运行点的足够的输送功率中求出针对一第二运行点的足够的输送功率，其中，所述电的燃料泵(36)在所述较晚的第二时间点利用所述针对第二运行点的输送功率来运行。
8.按照前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述电的燃料泵(36)通过以具有一操控占空比(R)的操控信号的操控来运行。
9.按照权利要求8所述的方法，其中，在所述较早的第一时间点，确定一得出所述足够的输送功率的用于操控所述燃料泵(36)的操控占空比(Rtl),并且在所述较晚的第二时间点用来使所述电的燃料泵(36)运行。
10.按照权利要求1至7中任一项所述的方法，其中，所述电的燃料泵(36)通过以限定一泵转速(η)的操控信号的操控来运行。
11.按照权利要求10所述的方法，其中，在所述较早的第一时间点，确定一得出所述足够的输送功率的用于操控所述燃料泵(36)的泵转速，并且在所述较晚的第二时间点用来使所述电的燃料泵(36)运行。
12.计算单元(46)，其设置用于实施按照前述权利要求中任一项所述的方法。
13.计算机程序，具有程序代码装置，当所述程序代码装置在一计算单元、特别是按照权利要求12所述的计算单元、特别是一马达控制设备上实施时，所述程序代码装置操纵所述计算单元来实施按照权利要求1至11中任一项所述的方法。
14.机器能读的存储介质，具有存储在其上的按照权利要求13所述的计算机程序。
【文档编号】F02D1/00GK103807026SQ201310547413
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2013年11月7日 优先权日:2012年11月8日
【发明者】H.哈梅多维克, A.古切尔, A.波泽尔特, M.洛伦茨, A.克鲁施 申请人:罗伯特·博世有限公司
【专利摘要】本发明涉及一种用于运行内燃机（10）的喷射系统（32）的电的燃料泵（36）的方法，其中，所述电的燃料泵（36）在一较晚的第二时间点利用一输送功率（Q）来运行，所述输送功率在一较早的第一时间点通过改变所述输送功率（Q）以及通过监控一根据所述输送功率的改变而发生的与所述内燃机（10）的转矩相关联的特征的变化（Δ）被确定成足够的输送功率。
【专利说明】用于运行内燃机的喷射系统的电的燃料泵的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于运行内燃机的喷射系统的电的燃料泵的方法以及一种用于实施该方法的计算单元。
【背景技术】
[0002]在内燃机的燃料喷射系统中使用电的燃料泵(EKP)，其在入口侧与一燃料容器连接并且在出口侧与一压力区域连接，用以将燃料从所述燃料容器输入到压力区域中。
[0003]在DE 101 60 311 Al中描述，在具有进气管喷射装置的内燃机中，由一电的燃料泵将燃料从一燃料容器输入到一压力区域中，在该压力区域上又联接一燃料喷射阀。该燃料喷射阀布置在内燃机的进气管中。以这种方式，燃料可以经由所述燃料喷射阀到达所述进气管中并且从该进气管到达内燃机的燃烧室中。
[0004]在具有汽油或柴油直接喷射装置的内燃机中，燃料由一相应的电的燃料泵，其在此被称为预输送泵，从燃料容器输入到一压力区域中，燃料从该压力区域到达通常机械地驱动的高压燃料泵(主输送泵)中。该高压燃料泵将燃料再次输入到一燃料收集管道(轨)中，在该燃料收集管道上连接多个喷射器并且燃料在高压下存储在所述燃料收集管道中。所述喷射器将燃料分别直接喷射到内燃机的相应的燃烧室中。
[0005]作为设计方案，在DE 101 60 311 Al中描述了所谓的根据需求控制的或根据需求调节的燃料系统，其中，可以是恒定压力系统，其中，通过操控一机械的压力调节器将所述压力区域中的压力调节到一恒定的值上。所述燃料泵在此不是持续地以最大的输送功率进行操控，而是仅与所述内燃机的实际需要相应地来操控(所谓的根据运行点的操控)。这可以例如通过利用一相应的操控占空比来操控所述电的燃料泵的方式来进行。
[0006]但针对所使用的机械的压力调节器的功能性，原则上要求一所谓的过流量，也就是说，原则上过多地输送的燃料量，并且经由一回流管道由所述压力调节器再次返回流入到所述燃料容器中。因此，所述燃料泵的操控在实际中如此设计，即除了瞬时的需求之外，总是附带输送一定的过流量，用以特别是针对老化的和/或在系列偏差的范畴中功率强度较小的燃料泵也确保所述压力调节器的功能性，最小过流量是基于所述功率强度的。这除了导致泵的提高的磨损之外，也导致了提高的能量需求并且导致了与此相关的负面影响例如成本和排出量。
[0007]值得向往的是，特别是在不具有附加传感器的情况下，利用一尽可能小的过流量来运行一电的燃料泵。
【发明内容】
[0008]根据本发明，建议具有独立权利要求的特征的一种用于运行内燃机的喷射系统的电的燃料泵的方法以及一种用于实施该方法的计算单元。有利的设计方案是从属权利要求以及下面的说明书的主题。
[0009]本发明提出了一种方法，在文章开头所提到的根据需求控制的或者说根据需求所调节的燃料供应系统中，减少了过流量或放弃了使用耗费的附加传感器。本发明以相同的方式适合于汽油系统和柴油系统以及进气管喷射装置和直接喷射装置。根据本发明的方法特别是也可以在不具有拉姆达传感器的系统中使用。这特别是对于在两轮的情况下的使用是有利的，因为其常常不具有相应的探头。
[0010]在本发明的范畴中，内燃机的燃料系统的电的燃料泵在一较晚的第二时间点(所谓的运行阶段)利用一输送功率来运行，该输送功率在一较早的第一时间点(所谓的匹配阶段)通过改变所述输送功率并且通过监控与此相关地变化的特征参量而被确定为足够的输送功率。
[0011]在此，原则上可以监控燃料系统中的压力作为相应的特征参量。但这需要附加的传感器。因此根据本发明使用一种替选的特征参量。在此情况下是一与所述内燃机的转矩相关联的特征，或者说所述转矩的变化。在此情况下，特别是包括一转矩信号或者说所述转矩信号的一特征。
[0012]特别是作为与所述内燃机的转矩相关联的特征，使用一(指示的)缸平均压力(pmi)，一基于所述转矩的针对机械做功的特征(MWF)和/或一转矩曲线特征，其从一曲轴角、一与角度相关的惯性矩以及一转速值中导出(特别是这种曲线的积分)。下面参照本发明的优选的实施方式来详细阐述上述值。
[0013]在此，本发明利用如下知识，S卩如下所述，转速与马达转矩相关联，而马达转矩又与喷入的燃料量相关。所述转速无论如何都会在相应的内燃机中进行检测，因此存在一转速信号且可以进行评价。因此该方法在不具有附加的传感器的情况下也可行。
[0014]根据本发明，能够将所述过流量减小到一最小值，当就此还给出了所述压力调节器的足够的功能性时，该最小值可能甚至位于各(例如由机械的压力调节器的制造商)所指定的最小过流量以下。在某些情况下，当通过匹配的预控所调节的压力足以确保一足够的喷射(下面也称作“不具有压力调节器的变型方案”)时，甚至可以完全舍弃所述压力调节器的过流(Oberstdmen)。这可以与下面的情况下无关地进行，即是否安装的是略微更强或更弱的、例如老化的电的燃料泵。
[0015]不具有压力调节器的变型方案能够实现一种喷射系统的特别成本低廉的实现方案，此外其几乎不容易出故障。
[0016]所述电的燃料泵的电功率的减小直接导致了消耗的减小且因此特别导致二氧化碳排放的减小。在此，本发明特别能够实现在车辆中采用特别是根据需求控制的或者说根据需求调节的运行方式，而这迄今为止出于经济原因是没有进行的，例如在两轮的情况下。在出于某些原因迄今为止采用了超尺寸的电的燃料泵的情况下，本发明实现了其电功率的减小。
[0017]如前所述，一电的燃料泵的与运行点相关的操控例如通过以一相应的操控占空比的操控来进行。本发明特别是规定，该操控占空比在适当的恒定阶段中首先为了测试目的，也就是说在这里称作匹配运行的运行模式中逐渐地减小。在此，所述操控占空比一直被降低，直到所述马达转矩达到了事先确定的最大允许的变化。
[0018]在一具有机械的压力调节器的根据需求控制的系统中，所述电的燃料泵至少具有所述最小过流量、所述马达消耗量、以及(可选的)例如一针对在罐中或其它安装的部件中的喷射泵的推进量。在此，确定针对所述操控的设计方案的是，由于系列偏差和/或老化而导致的功率最弱的电的燃料泵。但对于系统而言不知道，是否存在一相应的功率强的或功率弱的电的燃料泵。这意味着，在具有平均的功率强度的电的燃料泵的系统中，所述过流量位于所述最小过流量之上。
[0019]如果在所述匹配运行中逐渐地减小所述操控占空比，则导致所述电的燃料泵的更小的功率且因此在给定的压力的情况下导致一减小的输送量。由此所述机械的压力调节器利用越来越少的过流量来运行。只要仍超过了所述最小过流量，则不导致所述压力的减小或仅导致所述压力的特别小的减小。但如果所述操控占空比被减小到所述电的燃料泵无法再提供所述最小过流量(除了始终要输送的马达消耗量以及在某些情况下针对所述喷射泵所需的推进量等等之外)，则进行所述燃料压力的更强的减小。只要还没有进行一拉姆达调节装置的反作用等等，则这首先导致一减小的喷射量，其又导致一减小的马达转矩以及与其相关联地，也导致所述转速信号中的变化。
[0020]因此，在匹配运行中诱发的降低或者说所述马达转矩的相应减小，说明了是否所述泵功率被过度地减小。在此情况下必须将所述操控占空比再次略微提高。换句话说，所述电的燃料泵的泵功率一直被减小，直到所述马达转矩的变化或者说与此相关联的在所述转速信号中的特征的变化达到了事先作为仍可接受地限定的阈值。由此可以特别有效地利用所述燃料系统，其中，有利地在某些情况下随后加入一定的安全间距。在此，可接受的阈值可以分别根据项目来具体地限定。
[0021]例如通过与特征曲线的比较也可以在其它的运行点(例如在其它的马达消耗量的情况下)进行预控的操控占空比的减小。因此这不必再单个地配料。为了平衡尽可能的老化影响，所述匹配运行有利地间或地例如在定义的时间间隔中进行重复。
[0022]本发明不仅平衡了在不同的功率强度的电的燃料泵方面的系统表现。其也允许了，当在所述匹配运行的范畴中确定了对于压力形成或者说混合物形成的影响不超过定义的值时，低于所述压力调节器的特有的最小过流量，其中，所述影响经由所述马达转矩或者说与其相关联的转速信号来求出。
[0023]根据本发明的计算单元，例如机动车的控制设备，特别是程序技术上地设置用于实施根据本发明的方法。
[0024]所述方法以软件的形式的执行也是有利的，因为其引起了特别小的费用，特别是当实施的控制器还用于其它任务且因此无论如何都存在时。用于提供所述计算机程序的合适的数据载体特别是磁盘、硬盘、闪存、EEPR0M、⑶-ROM、DVD等等。经由计算机网络(互联网、内部网)下载程序也是可行的。
[0025]本发明的其它优点和设计方案从说明书和附图中给出。
[0026]要理解的是，前面提到的和后面的还待阐释的特征能够不仅在对应说明的组合中，而且在其它的组合中或者以单独的形式应用，而不离开本发明的范围。
【专利附图】
【附图说明】
[0027]本发明借助附图中的实施例示意示出并且下面在参考附图的情况下详细描述。
[0028]图1不出了具有一喷射系统的内燃机的不意性方块图,所述喷射系统具有一电的燃料泵，如本发明的基础所在；
图2示出了根据本发明的一种优选的实施方式的方法的示意性流程图； 图3在一图形中示出了在实施根据本发明的方法期间的内燃机参数的曲线；
图4在一图形中示出了在喷射到一内燃机的缸中的燃料的喷射量和与此相关的参量MWF或者说pmi之间的关联；
图5在一图形中示出了在一工作循环期间针对一具有缸的内燃机的转速曲线。
【具体实施方式】
[0029]在图1中一内燃机总体上具有附图标记10。其包括多个燃烧室，其中，仅一个燃烧室利用附图标记12表示。经由一入口阀14可以将所述燃烧室12与一进气管16连接。在所述进气管16中布置一燃料喷射装置18。在所述燃料喷射装置18的上游，在所述进气管中还具有一节流阀瓣20和一例如构造成热膜传感器的空气质量流量计22。经由一出口阀24可以将所述燃烧室12与一废气管26连接。一燃料/空气混合物在所述燃烧室12中由一火花塞28来点火。该点火由一点火系统30来操控。
[0030]但本发明不仅能够在所示的具有进气管喷射装置的内燃机10中使用，也能够在具有汽油或柴油直接喷射装置的内燃机中使用，特别是也能够在已知的共轨系统中使用。
[0031]热的燃烧废气从所述内燃机10的燃烧室12出来经由一个或多个出口阀24到达所述废气管26中。在该废气管中可以布置一催化器31以及一拉姆达传感器33。如上所述，本发明也以特殊的方式适合于不具有拉姆达传感器33的相应的系统。
[0032]所述燃料喷射装置18是一燃料系统32的部件。该燃料系统包括一燃料容器34，一电的燃料泵36可以从所述燃料容器中将燃料输送到一燃料管道38中，该燃料管道向所述燃料喷射装置18引导。在电地驱动的燃料泵36的下游，所述燃料管道38与一机械的压力调节器40连接。从所述压力调节器引导一管道39返回至所述燃料容器34。所述电地驱动的燃料泵36和所述压力调节器40也可以构造成在所述燃料容器34中的一个共同的模块。
[0033]在所述燃料管道38中产生的燃料压力可以可选地由一压力传感器44来检测，该压力传感器同样可以是上述共同的模块的部件。所述压力传感器提供相应的信号到一控制和调节设备46上。所述控制和调节设备也可以获得所述拉姆达传感器33 (如果存在的话)、所述空气质量流量计22、以及一转速传感器48的信号，所述转速传感器量取所述内燃机10的曲轴50的转速。此外,可以向所述控制和调节设备46输送一温度传感器52的信号，该温度传感器检测所述内燃机10的马达块(未示出)的温度。用于检测一油门踏板56的位态的一位态发送器54也可以与所述控制和调节设备46连接。
[0034]在出口侧，所述控制和调节设备46主要操控所述点火系统30、所述节流阀瓣20和所述燃料喷射装置18。此外，也可以由所述控制和调节设备46调节所述电的燃料泵36的操控功率。这通过一时钟模块58的操控来发生，该时钟模块输出一操控占空比。
[0035]在图1中所示的内燃机中，通过所述压力调节器40的操控所产生的燃料压力可以通过所述控制和调节设备46来控制或(在借助于一压力传感器的实际值反馈的情况下)调节。通过所述燃料泵36的一相应的根据需求的控制或根据需求的调节，所述燃料泵同样通过所述控制和调节设备46经由所述时钟模块58来操控，使得所述泵36提供一定的额定输送量，该额定输送量足以提供用于所述燃料喷射装置18所需的配料量，必要时提供用于所述压力调节器40的足够的过流量，以及提供用于在所述罐中可选地设置的喷气引射泵(这里不存在)的足够的控制量。这在现有技术中是普遍公知的。这里采用本发明，以便能够实现利用尽可能小的输送量的运行。
[0036]现在参照图2和3描述根据本发明的方法的一个优选的实施方式，其中，在图2中示出了一流程平面图，以及在图3中以图形的形式示出了不同参数的时间上的表现。
[0037]在此，在图3中利用R表示一操控参量，这里是用于所述电的燃料泵36的一操控占空比(Ansteuertastverhjiltnis)。利用Q表示从所述操控信号中得出的输送功率,这里是一体积流(体积/时间)。利用Qtl表示一(恒定的)体积流，其由所述马达消耗量、一用于所述压力调节器40的过流量以及一用于喷气引射泵的可能的控制量来组成。利用Q1表示一体积流，其相应于所述马达消耗量和所述控制量的总和。这里不再存在一过流量。差值Q0-Q1正好相应于一最小过流量Q?，其针对所述压力调节器40的一根据设定的并且完全地起作用的工作方式而言还不足够。但如前述说，根据本发明的一个实施方式也可以规定，以一定的程度低于所述最小过流量Qm或者甚至舍弃所述最小过流量。在此情况下也可以取消所述压力调节器40。
[0038]利用P表示在所述电的燃料泵36的下游在所述压力区域38中的压力。利用Λ表示从所述压力损失中引起的所述转矩的变化，该变化从与此相关联的转速信号的一个特征中求出，例如下面要阐述的值pmi或MWF。Λ例如说明了与一标准值的百分比偏差。所述转速信号例如相应于转速传感器48的信号，该转速传感器量取所述内燃机10的曲轴50的转速。
[0039]如前所述，根据本发明的方法可以划分成两个阶段，它们虽然可以共同地进行，但不是必须共同地进行。重要的仅在于，所述第一阶段在所述第二阶段之前实施，其中，原则上足够的是，所述第一阶段在较早的第一时间点，仅一次性地例如在制造所述内燃机之后，或者以定义的时间间隔来实施。所述第二阶段在较晚的第二时间点，优选在所述内燃机的正常运行期间，特别是尽可能频繁地且尽可能长时间地实施。在图2中，所述第一阶段在左侧开始以200示出，并且所述第二阶段在右侧开始以300示出。
[0040]所述第一阶段在步骤200中在一较早的第一时间点开始。该步骤可以手动地开始，例如在制造所述内燃机之后或在车间停留时，但其也可以自动地开始，例如根据行驶功率和/或所述内燃机的运行持续时间。
[0041]在接下来的步骤201中检测，是否所述内燃机位于一适合于所述匹配的运行点上。例如当一额定配料量基本上在所述匹配时间区上保持恒定时，存在一适合的运行点。如果所述匹配在所述制造之后和/或在一车间停留中实施时，则该条件在某些情况下可以外部地确保。如果存在一合适的运行点，则在步骤202中开始实际的匹配。
[0042]在步骤202中在时间点h开始减小所述输送功率Q，其方式为，这里减少所述操控占空比R。该减小适宜地连续地(或者以较小的步骤)发生。所述过流量下降，这在某些情况下已经会导致所述压力P的略微减小。
[0043]在接下来的步骤203中监控，是否显示出在一与所述内燃机的转矩相关联的特征中的变化。根据这里介绍的特别优选的实施方式，监控例如一转速信号或该转速信号的一个特征。如果所述压力P减小，则在保持不变的操控持续时间或配料持续时间的情况下需配料的用于所述燃烧的燃料量下降。这在未调节的情况下导致了所述马达转矩的减小以及与此相关联地导致了所述转速信号中的变化。下面参照图4和5阐述该关系。[0044]只要存在一过流量，也就是说直到时间At1，则所述压力降和由此引起的所述马达转矩的减小也很小。但如果所述输送量一直减小，使得低于所述最小过流量Q?，则影响了所述压力调节器的功能性，从而大大减小了所述压力区域38中的压力。
[0045]这可以通过评价所述转速信号的特征来识别到。在此情况下，可以定义一阈值Δ ο,从其开始，将所述输送功率设定为足够的(高于所述阈值Λ J或设计为不再足够的(低于所述阈值AJ。Aci在该示图中对应于％。由于所述压力调节器的一定的功能性即使在低于Atl的情况下也存在，因此所述阈值Atl也可以设计得更低，其中，适宜地所述输送量始终为Q >Q10其在此利用Λ/说明。向值Atl或Λ/也可以加上一相应的安全系数。所述值Atl可以由本领域技术人员根据情况或根据类型或根据应用来预设。如果△仍位于所述阈值Λ ^之上，则所述方法返回至步骤202。
[0046]所述达到了所述阈值Λ 0,则所述方法以步骤204前行，其方式为，将瞬时的输送功率确定为足够的输送功率Qtl或者说将瞬时的操控占空比确定为足够的操控占空比Rtl,并且在一存储装置210中针对瞬时的、以所述匹配为基础的运行点进行存储。
[0047]针对其他运行点的匹配，所述方法的阶段可以以步骤200开始，针对其他运行点进行重复。在此情况下，也可以将一针对其他运行点确定为足够的操控占空比存储在所述存储装置210中。不同的运行点特别是通过额定配料量来区分。取而代之，也可以使用相同的特征场，因此不是所有的运行点都必须进行配料。
[0048]为了更好地理解，在图3中示出了针对进一步减小所述输送功率的表现。如果进一步减少所述输送功率，则在时间点t2达到了一输送功率Q1，其与一特别强的压力降相连，该压力降在某些情况下导致了仍可接受的所述转矩的下降(Einbruch)且因此导致了所述转矩信号的特征的相应的变化(不具有压力调节器的变型方案)。
[0049]在较晚的第二时间点，特别是在正常运行期间，所述电的燃料泵36的运动在使用所存储的输送功率或者说操控占空比的情况下被最优化。该方法在第二时间点在步骤300中开始。
[0050]在步骤301中从所述存储装置210中装载针对瞬时的运行点所存储的输送量或者说相对应的操控占空比％。如果针对瞬时的运行点没有保存操控占空比，则该操控占空比例如可以在使用特征曲线、内插法或外插法等的情况下从所保存的针对其它运行点的操控占空比中计算出。
[0051]之后在步骤302中利用所装载的或所计算的操控占空比Rtl来操控所述电的燃料泵36。以这种方式如此地获得了所述燃料泵的运行，使得所述输送功率基本上准确地与需求相应。
[0052]在图4中以图形的形式示出了在横坐标上的以mg/WC (其中WC代表各工作缸)为单位的喷射量kmaz与在纵坐标上的参量MWF和pmi的关联，所述参量可以有利地用作与一内燃机的转矩相关联的特征。
[0053]从该图形可知，喷入到一内燃机的缸中的燃料量，特别是在确定的运行条件下如稀薄(magerer)燃烧的情况下,直接与各工作缸WC的参量pmi或MWF相关联,其中，所述稀薄燃烧确保了所喷入的燃料量被可靠地完全转换。
[0054]在此，pmi是普遍公知的指示的平均压力(平均指示有效压力，Indicated MeanEffected Pressure),其展示出一针对由各缸所做的功除以相应的升降容积的量度。所述指示的平均压力可以根据下面的方程式I来计算，其中，Vh代表了缸的升降容积:
【权利要求】
1.用于运行内燃机(10)的喷射系统(32)的电的燃料泵(36)的方法，其中，所述电的燃料泵(36)在一较晚的第二时间点利用一输送功率(Q)来运行，在一较早的第一时间点，通过改变所述输送功率(Q)以及通过监控一根据所述输送功率的改变而发生的与所述内燃机(10)的转矩相关联的特征的变化(Δ )，将所述输送功率被确定成足够的输送功率。
2.按照权利要求1所述的方法，其中，与所述内燃机(10)的转矩相关联的特征从所述内燃机(10)的转速信号(500)中确定。
3.按照权利要求1或2所述的方法，其中，使用一基于转速的针对所述内燃机(10)的至少一个缸的机械做功的特征(MWF)，作为与所述内燃机(10)的转矩相关联的特征。
4.按照权利要求1或2所述的方法，其中，使用至少一个从曲轴角度、与角度相关的惯性矩以及转速值中导出的所述内燃机(10)的时间上的转矩曲线的积分，作为与所述内燃机(10)的转矩相关联的特征。
5.按照权利要求1所述的方法，其中，使用一在所述内燃机(10)的至少一个缸中的缸内压，特别是平均指示压力(pmi)，作为与所述内燃机(10)的转矩相关联的特征。
6.按照前述权利要求中任一项所述的方法，其中，根据所述输送功率(Q)而发生的变化(Λ)在采用一阈值比较的情况下进行监控。
7.按照前述权利要求中任一项所述的方法，其中，确定针对第一运行点的足够的输送功率，并且特别是在使用至少一个特征曲线的情况下，从所述针对第一运行点的足够的输送功率中求出针对一第二运行点的足够的输送功率，其中，所述电的燃料泵(36)在所述较晚的第二时间点利用所述针对第二运行点的输送功率来运行。
8.按照前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述电的燃料泵(36)通过以具有一操控占空比(R)的操控信号的操控来运行。
9.按照权利要求8所述的方法，其中，在所述较早的第一时间点，确定一得出所述足够的输送功率的用于操控所述燃料泵(36)的操控占空比(Rtl),并且在所述较晚的第二时间点用来使所述电的燃料泵(36)运行。
10.按照权利要求1至7中任一项所述的方法，其中，所述电的燃料泵(36)通过以限定一泵转速(η)的操控信号的操控来运行。
11.按照权利要求10所述的方法，其中，在所述较早的第一时间点，确定一得出所述足够的输送功率的用于操控所述燃料泵(36)的泵转速，并且在所述较晚的第二时间点用来使所述电的燃料泵(36)运行。
12.计算单元(46)，其设置用于实施按照前述权利要求中任一项所述的方法。
13.计算机程序，具有程序代码装置，当所述程序代码装置在一计算单元、特别是按照权利要求12所述的计算单元、特别是一马达控制设备上实施时，所述程序代码装置操纵所述计算单元来实施按照权利要求1至11中任一项所述的方法。
14.机器能读的存储介质，具有存储在其上的按照权利要求13所述的计算机程序。
【文档编号】F02D1/00GK103807026SQ201310547413
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2013年11月7日 优先权日:2012年11月8日
【发明者】H.哈梅多维克, A.古切尔, A.波泽尔特, M.洛伦茨, A.克鲁施 申请人:罗伯特·博世有限公司
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