用于运行内燃机的燃料系统的方法 |
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| 申请号 | CN201310166615.7 | 申请日 | 2013-05-08 | 公开(公告)号 | CN103388544A | 公开(公告)日 | 2013-11-13 |
| 申请人 | 罗伯特·博世有限公司; | 发明人 | H.赫梅斯; | ||||
| 摘要 | 描述了一种用于运行 内燃机 用的 燃料 系统（10）的方法，其中燃料系统（10）包括至少一个电驱动的燃料输送 泵 （16），并且其中电的燃料输送泵（16）借助于继电器（40）周期性脉冲激发地以 脉宽调制 （59）的形式接通到工作 电压 （48）上。在此脉宽调制（59）的 占空因数 （60）与要输送的燃料量（58）相关地来控制和/或调节。 | ||||||
| 权利要求 | 1. 一种用于运行内燃机用的燃料系统（10）的方法，其中所述燃料系统（10）包括至少一个电驱动的燃料输送泵（16），其特征在于，电的燃料输送泵（16）借助于继电器（40）周期性脉冲激发地以脉宽调制（59）的形式接通到工作电压（48）上。 |
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| 说明书全文 | 用于运行内燃机的燃料系统的方法技术领域背景技术[0002] 由市场已知了用于内燃机的燃料系统，其包括至少一个电驱动的燃料输送泵。特别是，这是燃料系统的的预供油泵，其将燃料输送至布置在下游的高压泵。在燃料系统的之前已知的实施方式中，电驱动的燃料输送泵的多余的输送量借助于溢流阀输送回燃料容器中。发明内容 [0003] 本发明的目的通过根据权利要求1的方法、以及通过根据并列权利要求的控制和/或调节装置和计算机程序来实现。有利的改进方案在从属权利要求中给出。此外对于本发明重要的特征存在于下面的说明和附图中，其中所述特征不仅单独地而且还以不同组合形式对于本发明可能是重要的，在此不再对此详细指明。 [0004] 本发明的优点是，用于内燃机的燃料系统的电驱动的燃料输送泵的输送功率可以借助于继电器的节拍来控制或调节。特别是在故障情况下，当燃料系统例如由于损坏的计量装置或被夹住的溢流阀而输送过高的燃料量时，可以受控地减小电驱动的燃料输送泵的输送功率。由此可以总体上提高内燃机的可用性，而并不需要附加的部件、例如装配半导体的输出级，由此节省了成本。 [0005] 本发明涉及一种用于驱动内燃机用的燃料系统，其中燃料系统包括至少一个电驱动的燃料输送泵。在此，“电的燃料输送泵”理解为直流电机和与其耦合的机械泵的组合。在此，电燃料输送泵借助于继电器周期性脉冲激发地以脉宽调制的形式接通到工作电压或接地电位上。工作电压例如是车辆电池的电压。继电器可以是相对较简单的并且成本经济的“标准继电器”，其通常已经存在并且用于将燃料输送泵的电接线在内燃机运行期间持续地接通到工作电压或接地电位上。 [0006] 此外本发明基于这样的事实，燃料输送泵具有机械惯性，并且燃料系统的其它元件具有液压惯性。由此，如果继电器的节拍依据其具有相对较低的频率的构造方式来实现，并且不能仅基于燃料输送泵的电感来使电流平滑，则得出的输送功率也可以相对恒定。根据本发明的燃料系统基本上处于下述情况，燃料输送泵是否会分别利用近似“模拟”电压来操控。 [0007] 特别是提出了，脉宽调制的占空因数与要输送的燃料量相关地来控制和/或调节。由此，燃料输送泵的输送功率能以简单的方式并且在相对较宽的转速范围上受控地改变。这例如在应用计算机程序的情况下实现。对此通常无需附加的部件。 [0008] 此外提出了，脉宽调制的频率为1赫兹至100赫兹、优选约10赫兹。数量级为10赫兹的频率说明了一种特别适合的折衷方案，用于接通通常用于电驱动的燃料输送泵的标准继电器。一方面该接通频率足够低，即继电器可以无干扰地接通。另一方面，接通频率足够高，以便较小地保持输送功率的短时间的波动。 [0009] 如果与高压存储器（“轨”）中的平均燃料压力相关地来控制和调节占空因数，其中燃料压力在脉宽调制的至少一个周期上来查明，则本发明是特别有利的。由此根据本发明的方法可以用于，与燃料压力相关地来调节一输送至布置在电驱动的燃料输送泵下游的高压泵的燃料量。在脉宽调制的至少一个周期上对燃料压力进行平均可以实现特别稳定且精确的调节。在此并不强制需要计量装置、例如高压泵上游的流量控制阀或则可调节的节流阀。 [0010] 本方法的一个设计方案提出，电的燃料输送泵是燃料系统中的预供油泵。预供油泵的输送功率与高压泵相比较小。相应地，燃料输送泵的电功率相对较小，从而使其可以借助于继电器特别良好地脉冲激发地运行。通常，继电器是成本经济并且通常的器件，用于接通电燃料输送泵。 [0011] 本发明的另一种设计方案提出，在第一运行状态中，电的燃料输送泵借助于继电器持续地接通到工作电压上，并且在第二运行状态中，电的燃料输送泵借助于继电器周期性脉冲激发地以脉宽调制的形式接通到工作电压上。第一运行状态优选是燃料系统的常用的、即设定为无故障的运行。在此继电器并不是脉冲激发地，从而电燃料输送泵持续地输送。继电器的机械和电疲劳强度由此相应较大。在该运行状态中通过其它器件对有效输送的燃料量进行调整。 [0012] 相反地，第二运行状态是燃料系统的紧急运行状态，其中燃料系统的、在第一运行状态中控制所述要输送的燃料量的装置（计量装置、流量控制阀、溢流阀）基本上不再或不能再控制所述要输送的燃料量。尽管如此基于本发明，可以进一步运行燃料系统或内燃机。同时可以向内燃机的运行者或向机动车驾驶员发出报警信号，由此例如可以使机动车回家或者可以到达车间。通常，因此无需短时间切断内燃机并且因此可能继续行驶。 [0013] 可以考虑的是，根据本发明的方法也在第一运行状态中执行。由此得出相对较大的成本优点，这是因为计量装置或流量控制阀由于根据本发明对预供油泵的调整是多余的。在此情况下，继电器应具有相应的机械和电疲劳强度。 [0014] 本方法可以特别简单并且成本经济地借助于用于内燃机的控制和/或调节装置来执行，优选在应用计算机程序的情况下执行。附加的部件在此通常是多余的，由此可以节约成本。 附图说明[0015] 下面参照附图阐述本发明的示例性的实施方式。图中示出了：图1示出了用于内燃机的燃料系统的示意图； 图2示出了用于运行燃料输送泵的第一时间图表； 图3示出了用于运行燃料输送泵的第二时间图表；和 图4示出了用于运行根据图1的燃料系统的方法的流程图。 [0016] 对于功能类似的元件和参量在所有图中以及在不同的实施方式中应用了相同的附图标记。 具体实施方式[0017] 图1以简化图示出了用于（未示出的）内燃机的燃料系统10。燃料从燃料箱12经由吸取管路14、借助于通过直流电而电驱动的燃料输送泵16（预供油泵）、经由低压管路18、并且经由可由电磁操纵装置20操纵的流量控制阀22（“计量装置（Zumesseinrichtung）”）被输送至高压泵、以下称为活塞泵24。活塞泵24在下游经由高压管路26连接到高压存储器28（“共轨”）上。在高压存储器28上布置有压力传感器29，其可以查明在高压存储器28中存在的燃料压力。其它元件、例如活塞泵24的阀在图1中未示出。 [0018] 电磁操纵装置20通过包括数据存储器32以及计算机程序34的控制和/或调节装置30来操控。通过电导线36或38或39使控制和/或调节装置30与流量控制阀22或继电器40或压力传感器29连接。 [0019] 继电器40包括励磁线圈42，其借助于未示出的电枢可操纵开关触点44。励磁线圈42利用一个接线连接到接地电位46上并且利用另一个接线连接到电导线38上。开关触点44利用一个接线连接到工作电压48上并且利用另一个接线连接到燃料输送泵16的第一接线50上。燃料输送泵16的第二接线52当前连接到接地电位46上。在电导线38和接地电位46之间存在继电器40的操控电压54，并且在接线50和52之间存在燃料输送泵16的泵电压56。 [0020] 在燃料系统10的未示出的功能相当的另一种实施方式中，接线50持续地与工作电压48连接，并且继电器40的开关触点44接入到接线52和接地电位46之间的电导线中。在流量控制阀22的一种未示出的可替代的实施方式中，流量控制阀设计成具有活塞泵24的结构单元。流量控制阀22例如可以是活塞泵24的可强制打开的进入阀。 [0021] 在燃料系统10运行中，电驱动的燃料输送泵16将燃料从燃料箱12输送到低压管路18中。在此流量控制阀22对输送给活塞泵24的工作腔25的燃料量进行控制。流量控制阀22可以与燃料的相应需求相关地被关闭和打开。燃料例如是汽油或柴油。 [0022] 在高压存储器28中的燃料压力利用压力传感器29来查明，并且相应于燃料压力的信号经由线路39传输给控制和/或调节装置30。控制和/或调节装置30当前以下述方式进行编程：其形成调整电路，以便将燃料压力调节为额定值。为此在第一运行状态（“正常运行”） 中相应地操控电磁操纵装置20。 [0023] 在第二运行状态（故障情况，例如操纵装置20由于电导线36断裂而停止运行）中，继电器40周期性脉冲激发地（getaktet）以脉宽调制59的方式（参见图2）接通到工作电压48上。在此在脉宽调制59的至少一个周期61（参见图2）上查明了在高压存储器28中的燃料压力。调整电路当前包括借助于电构件和/或借助于计算机程序34执行的PID-调节器（PID意味着：比例、积分、微分）。 [0024] 此外脉宽调制59的频率当前为约10赫兹。因此开关触点44以该频率周期性持续地闭合和断开。这得出在第一接线50处的平均电压或平均电流，其相应于脉宽调制59的占空因数60（参见图2）小于燃料输送泵16的工作电压48或最大工作电流。 [0025] 图2示出了用于运行燃料输送泵16的第一时间图表。在附图中的上部曲线表示经过时间t的燃料输送量58。在图中的两个下部曲线表示用于操控燃料输送泵16的脉宽调制59。以宽线条示出的曲线表示泵电压56，并且以细线条示出的曲线表示继电器40的所属的操控电压54。脉宽调制59如上所述具有占空因数60和周期61。 [0026] 操控电压54和泵电压56在附图中以相对粗的量化关于时间t和相应的振幅示出。实际上是“模拟”电压。泵电压56在每个脉冲中陡直地上升为相应的最大值，其大致相应于工作电压48。在相应的脉冲结束后，泵电压56大致相应于指数函数而迅速下降，并且直至各随后的脉冲开始几乎减小为零。由于脉宽调制59的频率相对较小，因此可明显看出泵电压56的节拍或者说时脉（Taktung）。 [0027] 可看出，尽管脉宽调制59的10赫兹频率相对较小，但是得出了在时间t上基本上恒定的燃料输送量58。总体上由于燃料输送泵16的机械惯性以及燃料系统10的液压惯性，因此上述情况是特别可能的。可看出，对应于燃料输送量58的曲线平缓。在此，燃料输送量58大致为可能的全输送量的百分之20。 [0028] 图3示出了用于运行燃料输送泵16的第二时间图表。在附图中的下部曲线表示泵电压56的占空因数60。在此占空因数60为了试验目的而在时间t上连续地减小，其中连续地得出了较小的平均泵电压56。 [0029] 在图3的附图中的上部曲线示出了分别属于占空因数60的燃料输送量58。可看出，燃料输送量58随着变小的占空因数60连续下降，并且因此得出了在两个曲线之间的明确的关系。在图3中示出的时间间隔的长度大致为在图2中示出的时间间隔的长度的百倍。因此，能够将燃料输送量58的可在图3中看出的短时间波动与燃料输送量58在图2中的波动进行比较。 [0030] 图4示出了用于运行燃料系统10的方法的简化流程图。在开始框62中开始了在图4中示出的过程，其例如可以借助于计算机程序34来处理。 [0031] 在后面的方框64中，只要在图中未示出的内燃机运行，则继电器40就持续地接通到工作电压48上。在询问框66中测试：借助于流量控制阀22实施的对高压存储器28中的燃料压力的调节是否被评估为无故障的。如果正确，那么推断出燃料系统10正常运行，并且转回到方框64的开始处。 [0032] 如果不正确，则推断出燃料系统10的干扰运行。在该运行状态中，流量控制阀22基本上不能再控制要输送的燃料量。流量控制阀22例如是损坏的，或者电磁操纵装置20没电（接触故障或者“插头掉落”）并且流量控制阀22因此持续地完全地或者相对较宽地打开。然后接下来通过下述方式实施用于燃料系统10的紧急运行：借助于继电器40的节拍实现了对在高压存储器28中的燃料压力的可替代的调节。 [0033] 对此在后面的方框68中借助于压力传感器29来查明在高压存储器28中当前存在的燃料压力，并且将其与额定值进行比较。在后面的方框70中，如果当前的燃料压力位于额定值之下，则占空因数60提高了一差值。如果当前的燃料压力位于额定值之上，则相反地占空因数60减小了一差值。在此借助于PID调节器来实现对燃料输送量58由此确定的调节。根据是否数字地或模拟地执行该调节，所述差值有限小或者无限小。 [0034] 在后面的方框72中，可以一次记录到控制和/或调节装置30的故障存储器中，并且补充地例如在机动车的仪表盘上发出警告。然后该过程回到询问框66的开始处。 [0035] 该方法同样可以与上述过程不同地借助于继电器40的节拍或借助于方框68、70和72还在燃料系统10正常运行中对燃料输送泵16进行调节。此外，流量控制阀22必要时可以缺少。 |
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