技术领域
[0001] 本
发明涉及如在
专利权利要求1和权利要求7中所要求保护的用于操作包括高压燃料注射系统的内燃机的方法和设备。
背景技术
[0002] 用于驱动
机动车辆的现代内燃机配备有高压燃料注射系统，借助于该高压燃料注射系统，燃料以>100bar至250bar的系统压
力直接注射到燃烧腔室中。在这种情况下，存在这样的问题，即当内燃机关闭时，由于与注射
阀连接的燃料轨道中现有的系统压力，借助于在注射阀处的极小的
泄漏（“尖端泄漏”），压力缓慢消散（几个小时内）到燃烧腔室中。当内燃机在相对较长的停用阶段之后再次启动时，例如，在6小时至36小时之后，由于燃烧腔室中存在额外的燃料，这导致排气排放增加。
[0003] 如果在未来的高压燃料注射系统中系统压力的最大值进一步增加到显著的程度，该问题将会加剧。为了满足在未来立法（例如，EU6c）中对遵从废气排放限值和允许的颗粒计数的增加的需求，可以设想从350巴至500巴范围内的系统压力需求。同时，可以预期的是，在系统压力的最大值非常高的情况下，压力设定点将在内燃机的工作范围内展示出显著更高的可变性（可与柴油应用的可变性相比）。这是必要的，因为一方面，将会应用当前可应用的NEDC（新欧洲驾驶循环）和正在讨论的未来测试循环，诸如RDC（实际驾驶循环）或WLTC（全球统一轻型车辆测试循环）。实际驾驶循环（RDC）也包括内燃机在满负荷时的操作点，其中需要高系统压力以减少颗粒计数。相比之下，在新欧洲驾驶循环（NEDC）中，将继续应用当前的系统压力。停止/启动功能的重要性也将继续增加，并且这同样是排气测试循环的部分。使用此自动启动/停止功能，内燃机可以独立于由机动车辆操作者的介入而自动关闭，并且在不操作点火钥匙或启动按钮的情况下也可以自动重新启动，例如通过触摸
油门或
离合器踏板。在该情况下，特别是在其中不需要内燃机的驱动功率的长时间空转阶段时关闭内燃机。通过该方式，有可能实现节省大量的燃料，特别是在涉及大量交通灯停止的市中心交通中。
[0004] 特别是在使用停止/启动功能时的重新启动在未来将在明显更高的系统压力下进行，以便同样减少颗粒计数。由于严格的重新启动时间要求，所需的系统压力将不通过用高压
泵建立压力来完成，而是将通过轨道中的系统压力来完成，无论何时内燃机停止，该系统压力都存在于高压系统中。
[0005] 然而，该解决方案在尖端泄漏方面是必需的，因为不可能区分现在是在停止/启动之后的重新启动还是在内燃机的长时间的停用时间之后的新的启动，并且由于注射阀处进入燃烧腔室中的泄漏非常小，存在可用的轨道压力对应地减小。
[0006] 如果当内燃机停止时，轨道中的压力降低到环境压力，则可以避免尖端泄漏。然而，这是不可能的，因为当前的系统没有主动的减压能力。也就是说，当内燃机停止时，将努力以此方式施加压力，一方面仍然有可能通过停止/启动功能来确保重新启动，并且另一方面，当车辆停放时，系统中的压力不会导致较高的尖端泄漏。然而，这只是一个妥协：不可能避免尖端泄漏。如上所述，如果系统压力的最大值和注射释放压力进一步增加，则这种情况会加剧。注射释放压力应当被认为是指第一注射过程所需的压力。
[0007] 如果未来的燃料注射系统的系统压力显著升高，如上所述，对于该可能发生的事件，可变的压力设定点也是必要的。由于除了非常小的泄漏之外，高压侧上的燃料注射系统是密封的，因此只有在系统的高压侧上有可能存在主动减压时才可以提供可变的压力设定点。
发明内容
[0008] 本发明的根本目的是
指定改善的方法和改善的设备，其允许在内燃机的燃料供应系统中选择性减压。
[0009] 该目的通过独立专利权利要求的特征来实现。有利的
实施例在
从属权利要求中被指定。
[0010] 本发明的特征在于用于操作包括用于机动车辆的内燃机的高压燃料注射系统的内燃机的方法和对应的设备，所述系统具有自动停止/启动功能，借助于该自动停止/启动功能，内燃机可以独立于由机动车辆操作者的介入而关闭，并且然后重新启动，其中高压燃料泵用于将燃料泵送到高压贮存器，至少一个高压燃料
注射器连接到该高压贮存器，以便将燃料注射到内燃机的至少一个
气缸中，并且可以使用电致动减压阀在高压侧上调节燃料压力。当内燃机停止时，打开减压阀，直到建立确保在停止/启动循环内的停止阶段之后重新启动的注射释放压力的指定值，并且减压阀随后关闭。执行检查以确定内燃机的重新启动是否发生在指定时间段内。如果在指定时间段内发生重新启动，则使用释放压力的值注射燃料。否则，在指定时间段到期之后打开减压阀，直到高压贮存器中的燃料的压力已经降低到机动车辆的环境压力的值。
[0011] 借助于根据本发明的方法和设备，可以以简单的方式可靠地防止在内燃机的长时间的停止期间以非常小的泄漏（尖端泄漏）的形式将燃料引入到燃烧腔室中。结果，当内燃机重新启动时，不会发生增加的排放。
[0012] 根据有利的实施例，指定的时间段对应于控制单元后续运行，在此期间，对内燃机执行开环和/或闭环控制的
控制器在内燃机已经关闭后仍然在操作。换句话说，当内燃机停止时，高压燃料注射系统的高压侧上的减压阀的控制联接到用于控制单元的后续运行的控制
信号。由此选择性地控制减压阀，以便在完成控制单元后续运行时将系统压力从注射释放压力
水平降低到环境压力。
[0013] 根据另一个实施例，在指定时间段到期之后并且在对内燃机执行开环和/或闭环控制的控制器停用的情况下，所述设备借助于唤醒信号被短暂地激活并且借助于控制器的信号打开减压阀。因此同样有可能可靠地防止由于高压燃料注射器的泄漏而导致进入内燃机的燃烧腔室中的不需要的燃料输入。
附图说明
[0014] 从以下描述和例示性实施例的附图中，本发明的其它优点和实施例将变得明显。在附图中：
图1以示意图示出具有根据第一例示性实施例的高压燃料注射系统的内燃机，图2以示意图示出具有根据第二例示性实施例的高压燃料注射系统的内燃机。
[0015] 在所有附图中，具有相同设计和/或功能的元件提供有相同的参考符号。
具体实施方式
[0016] 在图1中，以示意方式示出用于将燃料注射到内燃机的气缸的燃烧腔室中的应用点火式内燃机的高压燃料注射系统HD_SYS。
[0017] 高压燃料注射系统HD_SYS具有燃料预供应泵10（罐泵），该燃料预供应泵优选为电操作泵并且布置在燃料储存罐15中。燃料预供应泵10的出口通过第一低压供给管线20和布置在其中的燃料
过滤器25连接到高压燃料泵单元30。这具有高压燃料泵35，在该高压燃料泵上游有燃料阻尼器40和电可致动体积流量
控制阀45。在该示例中，体积
流量控制阀45被具体实施为数字入口阀。
[0018] 高压燃料泵35经由出口阀50和高压管线55将高压燃料供应到高压贮存器60（公共轨道，燃料轨道）。出口阀50可以被具体实施为
弹簧加载的止回阀或具体实施为电可致动阀（数字出口阀）。为了确定燃料压力，在高压贮存器60上设置压力
传感器65。
[0019] 根据内燃机的气缸数量，高压燃料注射器70连接到高压贮存器60。在图1中所示的例示性实施例中，内燃机具有4个气缸并且因此具有4个高压燃料注射器70。然而，本发明也可以与具有任何数量的气缸的内燃机一起使用。
[0020] 无论是通过在诸如RDC（实际驾驶循环）的未来的排气排放测试过程中有利的高动态压力变化，还是在内燃机已经关闭之后出于安全原因，为了在高压燃料注射系统HD_SYS中选择性减少压力，在高压燃料注射系统HD_SYS中设置减压阀PDV（压力衰减阀）形式的用于主动减压的
致动器。在该情况下，与弹簧加载的卸压阀相比，表述“主动”意味着减压阀PDV可以借助于
电信号打开和关闭，该弹簧加载的卸压阀当达到特定的压力时自动打开。在该第一例示性实施例中，减压阀PDV布置在高压贮存器60上。如果减压阀PDV打开，则燃料经由返回管线80在燃料过滤器25下游的点处流动回到第一低压供给管线20中。该主动减压阀有利地被具体实施为数字开/关阀。然而，主动减压阀也可以被具体实施为
比例阀（压力控制阀，PCV）。
[0021] 此外，内燃机被分配有用于电启动的启动设备85，所述设备联接到内燃机的
曲轴。这里，启动设备85例如可以包括常规的启动器或“集成启动器-发
电机”。
[0022] 为了内燃机的开环和闭环控制，提供控制器100，该控制器100也可以被称为用于操作内燃机的设备或简称为
发动机控制单元。该控制器分配传感器，其检测各种测量变量并确定测量变量的测量值。操作变量不仅包括测量变量，还包括由其导出的变量。借助于致动信号，根据操作变量中的至少一个，控制器100致动分配到内燃机并且分配有对应的致动驱动装置的最终控制元件。
[0023] 在本发明的情况下，特别地可提及高压贮存器60上的
压力传感器65作为相关传感器。通常由图1中的参考标记ES指示来自内燃机和/或所述发动机的辅助单元的开环和/或闭环控制所需的但对于理解本发明不是必需的其它传感器的信号。
[0024] 最终控制元件例如是体积流量控制阀45、减压阀PDV、燃料预供应泵10、高压燃料注射器70和启动设备85。通常由图1中的参考标记ES指示用于内燃机和/或所述发动机的辅助单元的操作所需的但对于理解本发明不是必需的最终控制元件的另外的信号。
[0025] 控制器100优选地包括联接到程序
存储器105和值存储器（数据存储器）106的处理器104。处理器104、程序存储器105和值存储器106各自可以包括一个或多个微
电子部件。作为替代方案，这些部件可以部分或完全集成到单个微电子部件中。程序存储器105和值存储器106包含操作内燃机所需的存储的程序或值。尤其，一些基于映射的控制功能以
软件实现，特别是用于操作高压燃料注射系统HD_SYS和“自动停止/启动功能”90的方法，借助于该方法，内燃机在存在某些条件和/或要求时独立于由内燃机驱动的机动车辆驾驶员自动停止，并且在存在某些条件和/或要求时启动。为该目的，自动停止/启动功能90通过电连接连接到启动设备85。
[0026] 在图2中示出用于内燃机的高压燃料注射系统的另一个例示性实施例，该系统不同于图1中所示的例示性实施例，仅在于减压阀PDV不被布置在高压贮存器60上而是集成到高压泵单元30中。如果减压阀PDV打开，则燃料经由返回管线80'在燃料过滤器25下游的点处流动回到低压供给管线20中。在该例示性实施例中的其它部件及其操作与参考图1描述的例示性实施例中的部件及其操作相同，并且因此不再描述它们。
[0027] 以下解释减压阀PDV可以以非常有效的方式另外用于避免尖端泄漏的方式。然而，此外，减压阀PDV也可以用于在内燃机的停止/启动阶段之后设定用于重新启动的最佳和可重复的注射释放压力。
[0028] 随着内燃机的每次停止，燃料注射系统的高压侧上的减压阀PDV以这样的方式被控制，使得系统压力被调节到用于内燃机随后的启动的最佳注射释放压力，该释放压力是操作内燃机的停止/启动所需要的。
[0029] 如果在停止/启动阶段之后重新启动内燃机，则可以在最佳压力下进行重新启动，并且因此也可获得用于燃烧的最佳预先条件。如果内燃机关闭的时间段不超过2分钟，则由控制器10检测内燃机的此重新启动。例如，可以借助于包含在控制器100中的计时器107来确定该时间段。
[0030] 然而，如果由内燃机驱动的车辆的驾驶员决定将发动机关闭较长时间段（时间段>2分钟至6小时或36小时），则用于启动内燃机或用于重新启动所需的系统压力（在开始时提到的约150巴至200巴）例如在该时间段内将存在于高压贮存器60中并且因此也存在于高压燃料注射器70处并且因此也将在随后的排气排放测试之前作为结果引起具有对应较高排放的尖端泄漏。
[0031] 在该情况下（内燃机停止超过2分钟），系统压力和高压燃料注射系统然后必须以主动方式降低到环境压力，即借助于选择性的外部干预，以便避免泄漏到燃烧腔室中。该降低到环境压力可以如下实现。
[0032] 减压阀PDV的电激活借助于与用于控制单元的后续运行相同的电源来实现。在本发明的范围内，术语“控制单元后续运行”应当被认为指在内燃机已经关闭并且静止之后控制器100保持操作的时间段。在停止内燃机之后需要此时间段（通常直到2分钟）来完成各种计算操作并且将值写入
非易失性存储器，这些值被用于下一次初始化中，即在内燃机的下一次启动中。
[0033] 如果在控制单元后续运行的该时间段中内燃机没有重新启动，则在完成控制单元后续运行时，
控制信号被施加到减压阀PDV，以便打开所述阀，并且从而对高压燃料注射系统进行液压减压并且降低高压贮存器中的压力。因此避免进入内燃机的燃烧腔室的“尖端泄漏”。
[0034] 在另一个实施例中，即使在完成控制单元后续运行后，减压阀PDV也可以保持关闭，并且在唤醒功能的情况下，控制器可以在10分钟至60分钟或120分钟后被“唤醒”几秒钟，之后可借助于来自控制器100的信号打开减压阀PDV，以确保系统压力降低并且系统减压。
[0035] 参考符号表/术语表10 燃料预供应泵
15 燃料储存罐
20 低压供给管线
25 燃料过滤器
30 高压燃料泵单元
35 高压燃料泵
40 燃料阻尼器
45 体积流量控制阀，数字入口阀
50 出口阀
55 高压管线
60 高压贮存器（公共轨道，燃料轨道）
65 压力传感器
70 高压燃料注射器
80,80’ 返回管线
85 启动设备
90 自动停止/启动功能
100 控制器
104 处理器
105 程序存储器
106 值存储器（数据存储器）
107 计时器
HD_SYS 高压燃料注射系统
PDV 减压阀，压力衰减阀
ES
输入信号AS
输出信号PDV 减压阀。
