本發明涉及根據權利要求1所述的用于運行內燃機的方法、根據權利要求6所述的用于內燃機的噴入系統和根據權利要求10所述的內燃機。
背景技術:
由德國的專利文獻DE 10 2009 031 529 B3得知用于運行帶有噴入系統的內燃機的方法,其中,所述噴入系統具有共同的高壓儲存器、即所謂的軌,從而所述噴入系統構造為共軌系統。在所述高壓儲存器中的高壓通過作為第一壓力調節環節的低壓側的吸入式節流閥在高壓調節回路中來調節。高壓擾動變量通過作為第二壓力調節環節的高壓側的壓力調節閥來產生,其中,燃料通過所述壓力調節閥從所述高壓儲存器中調控到燃料貯存器中。在此設置,所述壓力調節閥在置入的保護功能的情況下暫時地朝打開方向最大地被操控。如果動態的高壓超過預設的壓力界限值,則置入所述保護功能。通過朝最大的打開的方向操控所述壓力調節閥能夠暫時防止所述軌壓力的繼續的提高。在經過預設的時間間隔之后,重置所述保護功能。僅僅當所預設的壓力界限值又被超過時,才實現所述保護功能的重新置入,其中,同時將所述保護功能重新開啟(freigeschaltet)。所述開啟通過專門的變數來引起,當所述高壓在保護功能激活并且接下來重置之后低過預設的滯后壓力值時,所述變數才置于開啟值。
在所述壓力調節功能的這種操控方面出現如下缺點,即當使用無電流地打開的吸入式節流閥時,所述保護功能例如在所述吸入式節流閥插頭的線纜折斷的情況下周期性地被激活。也就是說在這種情況中所述吸入式節流閥持久地在打開的狀態中運行,由此最大的燃料量輸送到所述高壓儲存器中,也就是說所述內燃機的轉速越高,輸送到所述高壓儲存器中的燃料量就越多。這引起所述高壓的提高,當所述壓力調節閥打開時,所述提高停止。然而因為所述保護功能僅僅暫時是起作用的,故如果重置所述保護功能,則所述高壓首先下降并且又提高,因為燃料持續地通過所述吸入式節流閥再輸送。之后所述保護功能又被激活,由此所述軌壓力又下降,其中,在此顯示的模式之后周期性地延續。結果是周期性波動的高壓,這導致不安靜的馬達運轉。此外,所述內燃機的排放特性變差,因為所述高壓在提到的保護功能的情況下不再被調節并且由此會嚴重地與設置的期望值偏差。
此外示出,所已知的噴入系統具有機械的過壓閥,所述機械的過壓閥在超過另外的、典型地較高的壓力界限值的情況下打開并且由此無關于電子的操控地以純機械的途徑安全地防止在所述高壓儲存器中的不允許高的壓力提高。除了所述過壓閥自身之外還必須設置有線路,所述線路將所述過壓閥一方面與所述高壓儲存器并且另一方面與所述燃料貯存器連接。這些部件要求結構空間并且增加所述噴入系統的成本。因此值得期望的是,能夠省去所述過壓閥和與其連接的線路。
技術實現要素:
本發明的任務是,提供如下方法,其沒有所提及的缺點中的至少一個。尤其應該借助于所述方法實現,可靠地保護所述內燃機以防所述高壓不允許地提高并且盡可能同時保證穩定的高壓用于所述內燃機的改善的排放特性。本發明也基于如下的任務,提供相應的噴入系統以及內燃機。
所述任務如下解決,即提供具有權利要求1的步驟的用于運行內燃機的方法。在此根據所述方法的第一實施方式設置,所述高壓在保護運行中通過所述壓力調節閥經由第二壓力調節回路來調節。由此獲得如下:在所述高壓儲存器中的高壓在正常運行中通過作為第一壓力調節環節的低壓側的吸入式節流閥在第一高壓調節回路中來調節,其中,在所述正常運行中通過所述壓力調節閥產生高壓擾動變量作為第二壓力調節環節。在所述保護運行中反之所述高壓借助于所述壓力調節閥通過所述第二壓力調節回路來調節。由此實現,即使在所述第一高壓調節回路失靈的情況下(尤其在作為第一壓力調節環節的吸入式節流閥失靈的情況下、例如基于線纜折斷、忘記插上所述吸入式節流閥插頭、卡住或污染所述吸入式節流閥或在所述第一高壓調節回路中其它的故障或錯誤)仍實現調節所述高壓、也就是說通過所述第二高壓調節回路并且借助于所述壓力調節閥進行調節。一方面能夠由此保護所述噴入系統以防不允許高的高壓,另一方面避免所述高壓的周期性的波動。所述高壓更確切地說通過所述第二高壓調節回路來調節到所述高壓的期望值上,從而所述內燃機的排放特性的變差不會出現。
所述方法的第二實施方式也是優選的,所述第二實施方式的突出之處在于,即所述壓力調節閥在保護運行中持久地打開。這尤其意味著,大的、優選地最大的燃料體積流持久地通過所述壓力調節閥從所述高壓儲存器中調控(abgesteuert)到所述燃料貯存器中。尤其也就是說,所述壓力調節閥在所述保護運行中朝最大的打開的方向被操控。特別優選地,所述壓力調節閥在所述保護運行中最大程度地打開。根據所述壓力調節閥構造成無電流地打開還是無電流地關閉而定,使得所述壓力調節閥在此優選地以大的、優選地最大的操控電流來操控或以小的操控電流、優選地不通電地操控。在此實際上穿過所述壓力調節閥的燃料體積流當然取決于在所述高壓儲存器中的高壓,其中,概念“最大的燃料體積流”基于,所述壓力調節閥盡可能地打開。在這種實施方式中,在所述高壓儲存器中的不允許高的高壓不僅僅暫時地,而是持久地快速且可靠地降低,從而所述噴入系統有效且可靠地得到保護。
在所述方法的范圍中優選地放棄使用機械的過壓閥。也就是說尤其優選地不再使用機械的過壓閥。在此基于可靠地并且有效地保護所述噴入系統以防在所述保護運行中的不允許高的高壓而可行的是,省去所述機械的過壓閥,從而能夠節約與所述機械的過壓閥和相應的線路相聯系的結構空間,其中,也省去用于所述噴入系統的成本,從而所述噴入系統能夠總體上更有利地構造。
所述方法的如下實施方式是優選的,在其中所述第一實施方式和所述第二實施方式與彼此組合,從而其彼此補充地來實現。因此所述方法的這種實施方式的突出之處在于,即所述高壓在所述保護運行的第一運行類型中借助于所述壓力調節閥通過所述第二高壓調節回路來調節,其中,所述壓力調節閥在所述保護運行的第二運行類型中持久地打開,其中,優選地最大的燃料體積流持久地通過所述壓力調節閥從所述高壓儲存器中調控到所述燃料貯存器中。在此有利的是,在所述保護運行的第一運行類型中還實現所述高壓的調節,其中,在所述第二運行類型中持久保證安全并且可靠地防止在所述高壓儲存器中的不允許高的高壓。在此優選地設置,如果所述高壓處于較低的第一壓力界限值和較高的第二壓力界限值之間,則實現所述保護運行的第一運行類型,其中,在這種壓力范圍中還實現所述高壓的穩定的調節,其中,所述第二運行類型在所述較高的第二壓力界限值之上的壓力范圍中來實現,在其中在沒有將所述燃料體積流從所述高壓儲存器中調控到所述燃料貯存器中的情況下會由于不允許高的壓力引起所述噴入系統的損傷。在這種情況中所述第一運行類型、例如即使在所述第一高壓調節回路失靈的情況下也實現壓力調節,其中,所述第二運行類型在不允許高的壓力提高的情況下為所述噴入系統保證安全的和可靠的保護,從而尤其能夠放棄機械的過壓閥。
所述高壓儲存器優選地構造為共同的高壓儲存器,多個噴射器與其處于流體連接。這種高壓儲存器也稱為軌,其中,所述噴入系統優選地設計為共軌噴入系統。
所述方法的如下的實施方式是優選的,其突出之處在于,當所述高壓到達或超過第一壓力界限值時置入所述保護運行的第一運行類型。在此,在所述第一運行類型中所述壓力調節閥承擔所述高壓的調節。在此提到的第一運行類型也就是說相應于之前提到的所述保護運行的第一運行類型,其中,在此提到的實施方式能夠與是否實際上也存在有第二運行類型無關地實現。就此而言,在此表述“第一運行類型”僅僅用于區別于被稱為“第二運行類型”的運行類型,其中,不必強制性地設置有這兩個運行類型。通過當所述高壓到達或超過所述第一壓力界限值時置入所述第一運行類型保證,始終、并且優選地僅僅當故障功能存在于所述第一高壓調節回路中時激活所述運行類型。為此所述第一壓力界限值優選地如下選取,使得其高于用于所述高壓的、典型地在所述噴入系統的無故障的運行中實現的最高的壓力值。在具體的內燃機的具體的噴入系統中例如可行的是,所述高壓典型地在運行中被調節到2200bar的值。在此設置有壓力儲備以用于可能出現的直到2300bar的壓力波動。在這種情況中,所述第一壓力界限值優選地選取成2400bar,以便避免在不存在所述第一高壓調節回路的故障功能的情況下激活所述第一運行類型。然而如果這種故障功能出現(例如在所述吸入式節流閥插頭中的線纜折斷、所述吸入式節流閥卡住、所述吸入式節流閥污染或忘記插上所述吸入式節流閥插頭),尤其當所述吸入式節流閥構造成無電流地打開時,所述高壓能夠尤其在所述內燃機的較高的轉速范圍中提高到所設置的儲備水平之上。在這種情況中所述高壓到達或超過所述第一壓力界限值,并且所述壓力調節閥承擔所述高壓的調節。那么盡管所述第一高壓調節回路失靈仍然實現所述高壓的穩定調節,從而所述內燃機的排放特性的變差不出現,其中,所述內燃機同時可靠地受保護以防所述高壓的不允許的提高。
為了與所述第一壓力界限值進行比對優選地使用動態的軌壓力,所述動態的軌壓力由尤其以相對短的時間常數來過濾借助于高壓傳感器測量的高壓產生。但備選地也可行的是,將所測量的高壓直接與所述第一壓力界限值進行比對。所述過濾與此相對地具有如下優點,即(即使幾乎不出現的)超過所述第一壓力界限值的超調不直接引起所述第一運行類型的置入。
在所述方法的一種優選的實施方式中,用于所述壓力調節閥的調節變量在所述第一運行類型中取決于所述高壓來限制。這具有如下優點,即所述壓力調節閥沒有比其對于在給定的高壓的情況下完全最大有意義的調控而言所需要的更遠地打開。以這種方式能夠避免過度控制所述壓力調節閥。為了限制所述調節變量,優選地動用如下特性線,通過所述特性線寄存取決于所述高壓的、所述壓力調節閥的最大的體積流。
在從所述正常運行切換到所述保護運行的第一運行類型中時,在所述方法的一種優選的實施方式中,將所述第二高壓調節回路的壓力調節器的求積分的份額(所述壓力調節器設置用于操控所述壓力調節閥)以操控值初始化,所述操控值在所述正常運行中直接在切換到所述保護運行中之前用于操控所述壓力調節閥。以這種方式保證在在所述正常運行中通過所述第一高壓調節回路的調節和在所述保護運行中通過所述第二高壓調節回路的調節之間的壓力調節中柔和的、無擾動的并且連續的過渡。尤其以這種方式防止,在所述高壓中出現跳變,這會導致所述內燃機的不穩定的運行。
所述方法的如下實施方式也是優選的,其突出之處在于,如果所述高壓超過第二壓力界限值,則置入所述保護運行的第二運行類型。在此在所述第二運行類型中所述壓力調節閥持久地打開,其中,優選地最大的燃料體積流通過所述壓力調節閥持久地從所述高壓儲存器中調控到所述燃料貯存器中。所述第二運行類型也就是說相應于上面已經描述的第二運行類型,所述第二運行類型能夠備選地、但也能夠附加于所述第一運行類型地設置。如果所述第二運行類型附加于所述第一運行類型地設置,則所述第二壓力界限值優選地選取成大于所述第一壓力界限值。無關于所述第二運行類型附加地還是備選于所述第一運行類型地設置,所述第二壓力界限值優選地如下選取,使得其相應于如下壓力,所述壓力在所述噴入系統的傳統的設計方案中會選取作為用于機械的過壓閥的打開壓力。在內燃機的噴入系統的、之前結合所述第一運行類型提到的具體的示例中,所述第二壓力界限值例如處于2500bar。這相應于如下壓力,在其中在該具體的示例中機械的過壓閥會設計成打開。通過所述壓力調節閥在所述第二運行類型中不僅僅暫時地(如由現有技術已知的那樣)而是反而持久地將大的、優選地最大的燃料體積流從所述高壓儲存器中調控到所述燃料貯存器中,可靠地借助于所述壓力調節閥避免所述高壓的不允許的提高和由此所述噴入系統的損傷。由此能夠省去所述機械的過壓閥。其功能反而完全由所述壓力調節閥復制。
優選地,使得動態的軌壓力與所述第二壓力界限值進行比對,所述動態的軌壓力通過尤其以相對短的時間常數過濾借助于高壓傳感器測量的高壓獲得。但備選地也可行的是,直接將所測量的高壓與所述第二壓力界限值相比對。
在所述方法的如下實施方式(在其中實現不僅所述第一運行類型而且所述第二運行類型)中得出下列情況:如果所述第一高壓調節回路失靈,并且如果之后這種事件使得在所述高壓儲存器中的高壓提高,則所述高壓首先在所述第一壓力界限值和所述第二壓力界限值之間的范圍中通過所述壓力調節閥來調節。由此能夠在所述范圍中在良好的排放值的情況下還實現所述內燃機的穩定的運行。這尤其在低的直到中等的轉速范圍中為這樣的情況,在所述轉速范圍中基于所述高壓泵自身的低的直到中等的轉速通過完全打開的吸入式節流閥將還借助于通過所述壓力調節閥的調節能夠控制的燃料量從所述燃料貯存器中輸送到所述高壓儲存器中。反之如果在所述高壓儲存器中的高壓例如在所述內燃機的高的轉速范圍中不允許高地提高超過所述第二壓力界限值,則不再能夠通過所述壓力調節閥進行壓力調節。所述壓力調節閥此后常常在所述第二運行類型中盡可能完全打開,從而大的、優選地最大的燃料體積流能夠被調控到所述燃料貯存器中。這相應于否則設置的機械的過壓閥的功能性。
在此可行的是,所述第一運行類型和所述第二運行類型次序地相繼進行(durchlaufen),其中,例如在出現錯誤的情況下在所述第一高壓調節回路中在所述內燃機的轉速首先較小時實現所述第一運行類型,其中,在所述轉速提高時那么最后實現所述第二運行類型。但也可能的是,在所述高壓儲存器中的高壓突然地上升超過所述第二壓力界限值,其中,在這種情況中所述第一運行類型幾乎被跳過并且立即實現所述第二運行類型。
所述方法的如下實施方式是優選的,其突出之處在于,即在所述正常運行中為所述壓力調節閥置入正常功能,在所述正常功能中所述壓力調節閥取決于期望體積流來操控。在所述正常運行中所述正常功能在此提供用于所述壓力調節閥的如下運行方式,在其中所述壓力調節閥產生高壓擾動變量,方式是所述壓力調節閥將燃料從所述高壓儲存器中調控到所述燃料貯存器中。
優選地,在所述保護運行的第一運行類型中也為所述壓力調節閥置入所述正常功能,從而所述壓力調節閥取決于期望體積流來操控。一方面所述正常運行并且另一方面所述保護運行的第一運行類型在這種情況中以如下方式和方法相區別,即用于操控所述壓力調節閥的期望體積流的計算。
在所述正常運行中,使得所述期望體積流優選地由靜態的和動態的期望體積流來計算。所述靜態的期望體積流又優選地取決于所述內燃機在期望體積流特性場上的期望噴入量和轉速來計算。在針對力矩的結構中,在此能夠代替所述期望噴入量地也使用期望力矩或期望負荷要求。通過所述靜態的期望體積流來模仿恒定泄漏(Konstantleckage),方式是所述燃料僅僅在弱負荷范圍中并且以小的量來調控。在此有利的是,沒有發生所述燃料溫度的顯著的提高以及也沒有發生所述內燃機的效率的顯著的減少。由于通過所述壓力調節閥模仿用于所述噴入系統的恒定泄漏而在所述弱負荷范圍中提高了所述高壓調節回路的穩定性,這例如能夠以如下方式被識別出,即所述高壓在所述滑行運行中大約保持恒定。所述動態的期望體積流通過動態的修正取決于期望高壓和實際高壓或者說由此推導的調節偏差來計算。如果所述調節偏差是負的(例如在所述內燃機的負荷卸載的情況下),則通過所述動態的期望體積流來修正所述靜態的期望體積流。否則,也就是說尤其在正的調節偏差的情況下,不對所述靜態的期望體積流進行改變。通過所述動態的期望體積流來抵抗所述高壓的壓力提高,其具有如下優點,即能夠再次改善所述系統的調節時間。
這種處理方法在德國的專利文獻DE 10 2009 031 529 B3中詳細地描述。所述壓力調節閥即在所述正常運行中借助于所述期望體積流如下來操控,使得所述壓力調節閥通過模仿恒定泄漏來提高所述高壓調節回路的穩定性并且借助于通過所述動態的期望體積流的修正來改善所述噴入系統的調節時間。
在所述保護運行的第一運行類型中,所述期望體積流反之在所述第二高壓調節回路中、尤其通過壓力調節閥壓力調節器來計算。在這種情況中所述期望體積流呈現為所述第二高壓調節回路的調節變量,并且所述期望體積流用于直接調節所述高壓。
優選地,設置有操控組件(Ansteuermimik)用于所述壓力調節閥,所述操控組件具有所述期望體積流作為輸入變量。那么優選地借助于如有可能虛擬的切換器在從所述正常運行切換到所述保護運行的第一運行類型中時,從由所述靜態的期望體積流和所述動態的期望體積流得出的、作為所產生的體積流的期望體積流的計算轉換到在所述第二高壓調節回路中的計算。在此優選地,所述第二高壓調節回路的壓力調節閥壓力調節器的積分的份額在所述切換時以最終在所述切換之前計算的、所產生的期望體積流來初始化,從而實現無擾動的、柔和的切換。
備選地或附加地優選的是,在所述保護運行的第二運行類型中為所述壓力調節閥置入停止功能,其中,所述壓力調節閥在所述停止功能中不被操控。這尤其在當使用無電流地打開的壓力調節閥時為這樣的情況。通過所述壓力調節閥而后在所述停止功能中不被操控、也就是說不通電,得出所述壓力調節閥的最大的打開,從而最大的燃料體積流通過所述壓力調節閥從所述高壓儲存器中調控到所述燃料貯存器中。所述壓力調節閥能夠以這種方式完全承擔要不然設置的機械的過壓閥的功能性,從而能夠放棄所述機械的過壓閥。在此所述壓力調節閥的無電流打開的設計方案具有如下優點,即使當所述壓力調節閥基于錯誤而不再通電時,所述壓力調節閥也可靠地完全打開。
如果所述高壓、尤其所述動態的軌壓力到達或超過所述第二壓力界限值,或如果識別出所述高壓傳感器的錯誤,則優選地執行從所述正常功能到所述停止功能中的過渡。如果所述高壓傳感器是錯誤的,則所述高壓不再能夠得到調節,并且也不再可行的是,識別出在所述高壓儲存器中的不允許高的壓力。因此出于安全原因在這種情況中為所述壓力調節閥置入停止功能,從而所述壓力調節閥最大地打開并且因此所述噴入系統被置于安全的狀態中,所述安全的狀態相應于如下狀態,在其中在現有技術中所述機械的過壓閥會打開。那么不再會導致所述高壓的不允許的提高。優選地,即使當所述內燃機的停止得到確定時,那么以所述正常功能出發也置入所述停止功能。尤其如果所述內燃機的轉速對于事先確定的時間而言下降到事先確定的值之下,則識別出所述內燃機的停止,并且為所述壓力調節閥置入停止功能。當關掉所述內燃機時,那么這尤其是這樣的情況。優選地,如果確認所述內燃機運轉,那么在所述內燃機起動時進行在所述停止功能和所述正常功能之間的過渡,其中,所述高壓同時超過起動壓力值。也就是說在所述壓力調節閥所述正常功能中為了產生所述高壓擾動變量而被操控之前,優選地首先在所述高壓儲存器中進行一定的最小壓力建立。所述內燃機運轉能夠優選地通過以下方式識別出,即以事先確定的時間超過事先確定的界限轉速。
所述方法的如下實施方式也是優選的,其突出之處在于,即所述吸入式節流閥在所述保護運行的第二運行類型中持久地打開、優選地操控成持久地打開的運行。基于在所述第二運行類型中尤其盡可能打開的壓力調節閥而可行的是,在所述高壓儲存器中的壓力強烈下降。在所述內燃機的高的轉速范圍中而后還可行的是,仍然提供足夠的高壓以用于運行所述內燃機,而在不充分打開的吸入式節流閥的情況下在中等的或低的轉速范圍中會發生,在所述高壓儲存器中的高壓如下強烈地降低,使得不再有充足的燃料能夠通過所述噴射器來噴入。所述內燃機在這種情況中停轉。為了避免這一點,使得所述吸入式節流閥在所述第二運行類型中以一種緊急運行的方式持久地打開、尤其被操控成持久地打開的運行,以便保證,即使在所述內燃機的中等的和低的轉速范圍中仍然有足夠的燃料能夠輸送到所述高壓儲存器中,以便能夠維持所述內燃機的運行。優選地使用無電流打開的吸入式節流閥。由此所述吸入式節流閥在所述第二運行類型中優選地以相比于其最大的關閉電流小的電流、例如以0.5A被操控、然而或甚至不被操控、也就是說不通電。在此所述吸入式節流閥在其中其不通電的情況中最大程度地打開。
備選地或附加地,所述吸入式節流閥在所述保護運行的第一運行類型中持久地打開、優選地被操控成持久地打開的運行、尤其不通電或僅僅以小的電流來通電。由此尤其在如下情況中(在其中所述第一運行類型通過在吸入式節流閥完好的情況下所述高壓的超調來激活),防止一方面通過所述壓力調節閥并且另一方面通過所述吸入式節流閥來兩次地同時地調節所述高壓。
所述任務也通過以下方式得到解決,即提供具有權利要求6的特征的用于內燃機的噴入系統。所述噴入系統具有至少一個噴射器和高壓儲存器,其中,所述高壓儲存器一方面與所述至少一個噴射器并且另一方面通過高壓泵與燃料貯存器處于流體連接。為所述高壓泵分配吸入式節流閥作為第一壓力調節環節。此外,所述噴入系統具有壓力調節閥,通過所述壓力調節閥將所述高壓儲存器與所述燃料貯存器流體連接。此外設置有控制器,其與所述至少一個噴射器、所述吸入式節流閥和所述壓力調節閥作用連接用于操控它們。所述噴入系統的突出之處在于,即所述控制器設立用于執行根據之前描述的實施方式中的一個的方法。由此結合所述噴入系統實現如下優點,其已經結合所述方法進行了闡述。
優選地,所述噴入系統具有多個噴射器,其中,所述噴入系統具有剛好一個并且僅僅一個高壓儲存器或備選地兩個高壓儲存器,不同的噴射器與所述高壓儲存器流體連接。共同的高壓儲存器在這種情況中構造為所謂的共同的板條、尤其構造為軌,其中,所述噴入系統優選地構造為共軌噴入系統。
所述吸入式節流閥連接在所述高壓泵前面、尤其流體地連接在所述高壓泵前面,也就是說布置在所述高壓泵的上游。在此可行的是,所述吸入式節流閥集成到所述高壓泵中或到所述高壓泵的殼體中。
在所述高壓儲存器處優選地布置有壓力傳感器,所述壓力傳感器設立用于檢測在所述高壓儲存器中的高壓并且與所述控制器作用連接,從而所述高壓能夠在所述控制器中進行記錄。所述控制器優選地設立用于過濾所測量的高壓、尤其設立用于以較長的第一時間常數進行過濾,以便計算在所述壓力調節的范圍內待使用的實際高壓,并且所述控制器設立用于以較短的第二時間常數過濾所測量的高壓,以便計算所述動態的軌壓力。
在所述高壓泵和所述吸入式節流閥的上游優選地布置有低壓泵,以便將燃料從所述燃料貯存器中輸送至所述吸入式節流閥和所述高壓泵。
所述控制器優選地構造為所述內燃機的馬達控制器(Engine Control Unit - ECU)。然而備選地也可行的是,設置有單獨的控制器特為用于執行所述方法。
所述噴入系統的如下實施例是優選的,在其中所述壓力調節閥構造成無電流打開的。這種設計方案具有如下優點,即所述壓力調節閥在其不被操控或通電的情況中最大程度地打開,尤其當放棄機械的過壓閥時,這實現特別安全的和可靠的運行。即使當基于技術上的故障沒有實現通電所述壓力調節閥時,也能夠避免在所述高壓儲存器中的高壓的不允許的提高。
在一種優選的實施例中所述壓力調節閥無壓力并且無電流關閉地構造。在此其如下構造,使得如果在所述高壓儲存器中存在的壓力、也就是說所述軌壓力小于打開壓力值,則所述壓力調節閥是關閉的。如果所述壓力調節閥根據規定地裝配在所述噴入系統處,則所述高壓施加在所述壓力調節閥的輸入處。如果在輸入側施加的壓力在無電流的狀態中到達或超過所述打開壓力值,則所述壓力調節閥打開。也就是說如果所述壓力調節閥在輸入側無壓力并且不通電,則所述壓力調節閥預緊到關閉的狀態中、例如借助于機械的預緊元件。如果所述輸入側的壓力到達或超過所述打開壓力值并且如果所述壓力調節閥沒通電,則所述壓力調節閥優選地克服所述預緊元件的力來打開,從而所述壓力調節閥此后在所述打開壓力值和較高的輸入壓力的情況下是無電流打開的。如果所述壓力調節閥在這種狀態中通電,則所述壓力調節閥取決于利用其操控所述壓力調節閥的電流關閉。在此,如果所述壓力調節閥以事先確定的、最大的電流值來操控,則所述壓力調節閥最大程度地關閉。如果所述壓力調節閥不再通電或所述通電取消,則所述壓力調節閥又完全打開,其中,如果所述輸入側的壓力下降到所述打開壓力值之下,則所述壓力調節閥關閉。
所述打開壓力值優選地如下選取,使得其低于在所述噴入系統的正常的調節運行中最小達到的高壓。尤其在之前結合所述保護運行的兩個運行類型提到的、具體的示例中可行的是,所述打開壓力值為850bar。優選地,在這種情況中所述起動壓力值(在其中在所述內燃機起動時進行從所述壓力調節閥的停止功能至所述正常功能的過渡)也如下選取,使得所述起動壓力值大約處于所述打開壓力值的數量級中,其中,所述起動壓力值優選地選取得少許較小,以便保證,一旦所述壓力調節閥由于到達或超過所述打開壓力值而打開時,所述壓力調節閥如論如何得到操控。在此也能夠考慮所述壓力調節閥的公差。所述起動壓力值例如可以選取至600bar。
得出下列功能性:如果所述內燃機停止并且因此在所述高壓儲存器中的高壓下降到所述打開壓力值之下,則所述壓力調節閥布置在其停止功能中并且因此是無電流和無壓力的。所述壓力調節閥因此是關閉的。如果此時起動所述內燃機,則所述關閉的壓力調節閥首先實現在所述高壓儲存器中快速的和可靠的壓力建立,因為沒有燃料通過所述壓力調節閥調控到所述燃料貯存器中。典型地,此時在所述高壓儲存器中的高壓首先到達所述起動壓力值,因此進行從所述停止功能到所述正常功能中的過渡,其中,所述壓力調節閥之后被操控。然而所述壓力調節閥在這種情況中典型地還始終是關閉的,因為還沒有到達所述打開壓力值。在所述高壓儲存器中的高壓進一步上升并且最后也超過所述打開壓力值,其中,所述壓力調節閥此后打開并且在缺少的操控的情況下也會無電流地打開。通過通電和相應操控所述壓力調節閥現在實現,影響所述壓力調節閥的打開程度并且使得所述壓力調節閥尤其通過較強的通電繼續關閉或通過較小的通電來繼續打開。如果在所述保護運行的第二運行類型中又進行到所述停止功能中的過渡,則所述壓力調節閥不再被操控,其中,在這種情況中在所述過渡的時刻大于所述第二壓力界限值(也就是說尤其比所述打開壓力值大得非常多)的高壓占主要部分。因此所述壓力調節閥在這種狀態中無電流地打開并且因此由于所缺少的操控使得最大的燃料體積流從所述高壓儲存器中調控到所述燃料貯存器中,從而所述壓力調節閥安全并且可靠地滿足其保護功能。因此無問題地實現:放棄機械的過壓閥。當所述高壓下降到所述打開壓力值之下時,所述壓力調節閥才又關閉。以這種方式實現所述噴入系統的安全的運行,并且不用再擔心損傷或不允許高的壓力。
最后,如下的噴入系統也是優選的,其突出之處在于,所述噴入系統沒有機械的過壓閥。所述噴入系統也就是說優選地沒有機械的過壓閥。在此實現:放棄所述機械的過壓閥,因為其功能性如已經闡述的那樣能夠完全由所述壓力調節閥承擔。
所述任務最后還通過如下方式得到解決,即提供如下的內燃機,其具有權利要求10所述的特征。所述內燃機的突出之處在于根據之前描述的實施例中的一個的噴入系統。因此結合所述內燃機實現如下優點,其已經結合所述方法和所述噴入系統進行了闡述。
所述內燃機優選地構造為活塞式馬達。在一種優選的實施例中,所述內燃機用于驅動尤其重的陸上交通工具或水上交通工具、例如開礦車輛(Minenfahrzeugen)、火車,其中,所述內燃機使用在機車或機動車中,或由船只使用。所述內燃機也可以用于驅動用于護衛的車輛、例如裝甲車。所述內燃機的一種實施例優選地也在所述緊急電流運行、持久負荷運行或頂峰負荷運行中固定地、例如為了固定地能量供應而進行使用,其中,所述內燃機在這種情況中優選地驅動發電機。同樣可行的是將所述內燃機固定用于驅動輔助設備、例如在海上鉆井平臺上的消防水泵。此外可行的是將所述內燃機使用在輸送化石的原料和尤其燃料、例如油和/或氣體的領域中。同樣可行的是將所述內燃機使用在工業的領域中或在設計領域中、例如在設計或建筑機器中、例如在起重機或挖土機中。所述內燃機優選地構造為柴油馬達、構造為汽油馬達、構造為燃氣馬達以用于以天然氣、生物氣、特殊氣體或其它合適的氣體來運行。尤其當所述內燃機構造為燃氣馬達時,則所述內燃機適用于使用在中央熱電站中用于固定地產生能量。
一方面所述方法的描述并且另一方面所述噴入系統的以及所述內燃機的描述要彼此互補地理解。尤其所述噴入系統的或所述內燃機的特征(其明確或隱含地結合所述方法來闡述)優選地單個地或與彼此組合地為所述噴入系統的或所述內燃機的一種優選的實施例的特征。方法步驟(其明確或隱含地結合所述噴入系統或所述內燃機來闡述)優選地單個或與彼此組合地為所述方法的一種優選的實施方式的步驟。優選地所述方法的突出之處在于,由所述噴入系統的或所述內燃機的至少一個特征引起的至少一個方法步驟。所述噴入系統和/或所述內燃機優選地突出之處在于由所述方法的一種優選的實施方式的至少一個方法步驟引起的至少一個特征。
附圖說明
本發明在下面按照附圖更詳細地闡述。在此:
圖1示出帶有噴入系統的內燃機的一種實施例的示意性的圖示;
圖2示出所述方法的一種實施方式的第一示意性的細節圖示;
圖3示出所述方法的一種實施方式的第二示意性的細節圖示;
圖4示出所述方法的一種實施方式的第三示意性的細節圖示;
圖5示出所述方法的一種實施方式的第四示意性的細節圖示;
圖6示出所述方法的一種實施方式的第五示意性的細節圖示;以及
圖7示出所述方法的一種實施方式的第六示意性的細節圖示。
具體實施方式
圖1示出內燃機1的一種實施例的示意性的圖示,所述內燃機具有噴入系統3。所述噴入系統3優選地構造為共軌噴入系統。所述噴入系統具有低壓泵5用于輸送源自燃料貯存器7的燃料、能夠調節的低壓側的吸入式節流閥9用于影響流動通過所述吸入式節流閥的燃料體積流、高壓泵11用于將所述燃料在壓力提高的情況下輸送到高壓儲存器13中、所述高壓儲存器13用于儲存所述燃料和多個噴射器15用于將所述燃料噴入到所述內燃機1的燃燒室16中。可選地可行的是,所述噴入系統3還實施有單個儲存器,其中,那么例如在所述噴射器15中集成有單個儲存器17作為附加的緩沖體積。設置有尤其能夠電地操控的壓力調節閥19,所述高壓儲存器13通過所述壓力調節閥與所述燃料貯存器7流體連接。通過調節所述壓力調節閥19來限定燃料體積流,所述燃料體積流從所述高壓儲存器13中調控到所述燃料貯存器7中。所述燃料體積流在圖1中以及在下面的文本中以VDRV來表示并且呈現為所述噴入系統3的高壓擾動變量。
所述噴入系統3沒有機械的過壓閥,所述機械的過壓閥根據現有技術以傳統方式來設置并且將所述高壓儲存器13與所述燃料貯存器7連接。根據本發明能夠放棄所述機械的過壓閥,因為其功能完全由所述壓力調節閥19來承擔。
所述內燃機1的運行方式由電子的控制器21(所述控制器優選地構造為所述內燃機1的馬達控制器、也就是說構造為所謂的Engine Control UnIt(ECU))來確定。所述電子的控制器21含有微計算機系統的通常的組成部分、例如微處理器、I/O模塊、緩沖器和儲存模塊(EEPROM、RAM)。在所述儲存模塊中對于運行所述內燃機1重要的運行數據應用在特性場/特性線中。所述電子的控制器21通過所述特性場/特性線由輸入變量計算輸出變量。在圖1中示例性地示出下面的輸入變量:測量的、還未被過濾的高壓p(其存在于所述高壓儲存器13中并且借助于高壓傳感器23測量)、當前的馬達轉速nI、用于由所述內燃機1的運營商規定功率的信號FP和輸入變量E。在所述輸入變量E的情況下優選地整合另外的傳感器信號、例如排氣渦輪增壓機的進氣壓力。對于帶有單個儲存器17的噴入系統3,單個儲存器壓力pE優選地為所述控制器21的附加的輸入變量。
在圖1中示例性地示出作為所述電子的控制器21的輸出變量:用于操控作為第一壓力調節環節的吸入式節流閥9的信號PWMSD、用于操控所述噴射器15的信號ve(所述信號ve尤其規定噴射開始和/或噴射結束或還有噴射持續時間)、用于操控作為第二壓力調節環節的壓力調節閥19的信號PWMDRV和輸出變量A。通過優選地脈沖寬度調制的信號PWMDRV來限定所述壓力調節閥19的調節和由此所述高壓擾動變量VDRV。所述輸出變量A代表性地表示用于控制和/或調節所述內燃機1的另外的調節信號、例如表示用于在分級增壓(Registeraufladung)時激活第二排氣渦輪增壓機的調節信號。
圖2示出所述方法的一種實施方式的示意性的第一圖示。設置有第一高壓調節回路25,通過所述第一高壓調節回路在所述噴入系統3的正常運行中借助于作為第一壓力調節環節的吸入式節流閥9來調節在所述高壓儲存器13中的高壓。所述第一高壓調節回路25結合圖7更詳細地闡述,在那兒所述第一高壓調節回路詳細地示出。所述第一高壓調節回路25具有用于所述噴入系統3的期望高壓pS作為輸入變量。所述期望高壓pS優選地取決于所述內燃機1的轉速、對所述內燃機1的負荷或轉矩要求地和/或取決于另外的、尤其用于修正的變量地從特性場中讀出。所述第一高壓調節回路25的另外的輸入變量尤其為所述內燃機1的測量的轉速nI以及尤其同樣從特性場中讀出的期望噴入量QS。所述第一高壓調節回路25尤其具有由所述高壓傳感器23測量的高壓p作為輸出變量,所述高壓p優選地經受以較大的時間常數的第一過濾,以便確定實際高壓pI,其中,所述實際高壓同時優選地經受以較小的時間常數的第二過濾,以便計算動態的軌壓力pdyn。所述兩個壓力值pI、pdyn呈現為所述第一高壓調節回路25的另外的輸出變量。
在圖2中示出所述壓力調節閥19的操控。優選地設置有第一切換元件27,利用其取決于邏輯的第一信號SIG1地能夠在所述正常運行和保護運行的第一運行類型之間進行切換。優選地,所述切換元件27完全在電子的或軟件層面上來實現。在此在下面描述的功能性優選地取決于相應于所述邏輯的第一信號SIG1的變數(Variable)(所述變數尤其構造為所謂的標志并且能夠采用值“真”或“假”)的值來切換。然而備選地當然也可行的是,所述切換元件27構造為實體的切換器、例如構造為繼電器。所述切換器而后例如能夠取決于電的信號的電平(Niveau)來切換。在在此具體的示出的設計方案中,當所述邏輯的第一信號SIG1具有值“假”(False)時,則置入所述正常運行。反之當所述邏輯的第一信號SIG1具有值“真”(True)時,則置入所述保護運行的第一運行類型。
設置有第二切換元件29,其設立用以切換所述壓力調節閥19從所述正常功能到所述停止功能中的操控以及返回的操控。在此,所述第二切換元件29取決于邏輯的第二信號SIG2或相應的變數的值來控制。所述第二切換元件29能夠設計為虛擬的、尤其基于軟件的切換元件,其取決于尤其設計為標志的變數的值在所述正常功能和所述停止功能之間進行切換。但備選地也可行的是,所述第二切換元件構造為實體的切換器、例如構造為繼電器,所述第二切換元件取決于電的信號的信號值進行切換。在在此具體示出的實施方式中,所述邏輯的第二信號SIG2相應于如下的狀態變數,所述狀態變數能夠采用值1用于第一狀態和2用于第二狀態。在此,當所述邏輯的第二信號SIG2采用所述值2時,則在此為所述壓力調節閥置入正常功能,其中,當所述邏輯的第二信號SIG2采用所述值1時,則置入所述停止功能。當然所述邏輯的第二信號SIG2的不同的定義是可行的、尤其如下地定義是可行的,即相應的變數能夠采用所述值0和1。
首先現在描述所述壓力調節閥19在所述正常運行中以及在置入的正常功能的情況下的操控。設置有計算環節31,其輸出計算的期望體積流VS、ber作為輸出變量,其中,瞬時的轉速nI、所述期望噴入量Qs、所述期望高壓pS、所述動態的軌壓力pdyn和所述實際高壓pI作為輸入變量輸入到所述計算環節31中。所述計算環節31的功能方式詳盡地在德國的專利文獻DE 10 2009 031 528 B3和DE 10 2009 031 527 B3中描述。在此尤其示出的是,在內燃機1的弱負荷范圍中、例如在空載運轉中,為靜態的期望體積流計算正的值,而在正常運行范圍中計算靜態的期望體積流0。所述靜態的期望體積流優選地通過加上動態的期望體積流來修正,所述動態的期望體積流本身通過取決于所述期望高壓pS、所述實際高壓pI和所述動態的軌壓力pdyn的動態的修正來計算。所計算的期望體積流VS、ber最后為由所述靜態的期望體積流和所述動態的期望體積流構成的和。所計算的期望體積流VS、ber就此而言涉及所產生的期望體積流。
在所述正常運行中,當所述邏輯的第一信號SIG1具有所述值“假”時,則所計算的期望體積流VS、ber作為期望體積流VS傳遞到壓力調節閥特性場33處。所述壓力調節閥特性場33在此如在德國的專利文獻DE 10 2009 031 528 B3中描述的那樣描繪所述壓力調節閥19的逆特征。所述特性場的輸出變量為壓力調節閥期望電流IS,輸入變量為待調控的期望體積流VS以及所述實際高壓pI。
在所述方法的一種備選的實施方式中也可行的是,所述期望體積流VS不借助于所述計算環節31來計算,而是在所述正常運行中規定成恒定的。
所述壓力調節閥期望電流IS引入給電流調節器35,所述電流調節器具有如下任務,即調節用于操控所述壓力調節閥19的電流。所述電流調節器35的另外的輸入變量例如為所述壓力調節閥19的比例系數kpI、DRV和歐姆的電阻RI、DRV。所述電流調節器35的輸出變量為用于所述壓力調節閥19的期望電壓US,所述期望電壓通過參考運行電壓UB以本身通常的方式換算成用于脈沖寬度調制的用于操控所述壓力調節閥19的信號PWMDRV的接通持續時間并且在所述正常功能中(也就是說當所述邏輯的第二信號SIG2具有值2時)引入給所述壓力調節閥。為了調節電流在所述壓力調節閥19處測量所述電流作為電流變量IDRV、所述電流在電流過濾器37中進行過濾并且作為過濾的實際電流II又引入給所述電流調節器35。
如已經標明的那樣,用于操控所述壓力調節閥19的脈沖寬度調制的信號PWMDRV的接通持續時間以本身認為通常的方式根據下面的方程式由所述期望電壓US和所述運行電壓UB來計算:
以這種方式,在所述正常運行中通過作為第二壓力調節環節的壓力調節閥19產生高壓擾動變量、即所調控的期望體積流VS。
當所述邏輯的第一信號SIG1采用所述值“真”時,則所述切換元件27從所述正常運行切換到所述保護運行的第一運行類型中。在哪些條件下這是這樣的情況,結合圖3進行闡述。關于所述壓力調節閥19的操控方面,如論如何只要通過所述切換元件29置入所述正常功能,則在所述保護運行的第一運行類型中就此而言與在此所述壓力調節閥19同樣以所述期望體積流VS來操控沒有得出區別。就此而言在圖2中所述切換元件27的右邊關于之前給出的闡述沒有得出變化。然而,所述期望體積流VS在所述保護運行的第一運行類型中與在所述正常運行中不同地、也就是說通過第二高壓調節回路39來計算。
所述期望體積流VS在這種情況中與壓力調節閥壓力調節器41的受限的輸出體積流VR一致地被置入。這相應于所述切換元件27的上部的切換器位置。所述壓力調節閥壓力調節器41具有高壓調節偏差ep作為輸入變量,所述高壓調節偏差計算作為所述期望高壓pS和所述實際高壓pI的差。所述壓力調節閥壓力調節器41的另外的輸入變量優選地為用于所述壓力調節閥19的最大的體積流Vmax、在所述計算環節31中計算的期望體積流VS、ber和/或比例系數kpDRV。所述壓力調節閥壓力調節器41優選地實施為PI(DTI)算法,所述算法在圖6中更詳細地闡述。在此如還闡述的那樣將求積分的份額(I份額)在如下時間點上(在其中所述切換元件27從其在圖2中示出的下部的切換到其上部的切換器位置中)以所計算的期望體積流VS、ber來初始化。所述壓力調節閥壓力調節器41的I份額向上被限制到用于所述壓力調節閥19的最大的體積流Vmax。在此,所述最大的體積流Vmax優選地為二維的特性線43的輸出變量,所述特性線具有取決于所述高壓的、所述壓力調節閥19最大地達到的體積流,其中,所述特性線43含有所述實際高壓pI作為輸入變量。所述壓力調節閥壓力調節器41的輸出變量為未受限制的體積流VU,所述體積流在限制元件45中被限制到所述最大的體積流Vmax。所述限制元件45最后輸出受限的期望體積流VR作為輸出變量。利用所述受限的期望體積流VR作為期望體積流VS此后來操控所述壓力調節閥19,方式是使得所述期望體積流VS以已經描述的方式引入給所述壓力調節閥特性場33。
圖3示出,在哪些條件下所述邏輯的第一信號SIG1采用所述值“真”和“假”。只要所述動態的軌壓力pdyn沒有到達或沒有超過第一壓力界限值pG1,則第一比較元件47的輸出具有所述值“假”。在所述內燃機1起動時,使得所述邏輯的第一信號SIG1的值以“假”初始化。由此只要所述第一比較元件47的輸出具有所述值“假”,則第一取或環節(Veroderungsglieds)49的結果也為“假”。所述第一取或環節49的輸出引入給第一取與環節51的輸入,變數MS的由橫線示出的取非引入給所述第一取與環節51的另外的輸入,其中,當所述內燃機1停止時,則所述變數MS具有所述值“真”,并且當所述內燃機1運轉時,則所述變數MS具有所述值“假”。因此在所述內燃機的運行中,所述變數MS的取非的值為“真”。總體上此時示出,只要所述動態的軌壓力pdyn沒有到達或沒有超過所述第一壓力界限值PG1,則所述取與環節51的輸出和由此所述邏輯的第一信號SIG1的值為“假”。
當所述動態的軌壓力pdyn到達或超過所述第一壓力界限值PG1時,則所述第一比較元件47的輸出從“假”跳到“真”。由此所述第一取或環節49的輸出也從“假”跳到“真”上。如果所述內燃機1運轉,則所述第一取與環節51的輸出也從“假”跳到“真”上,從而所述邏輯的第一信號SIG1的值變為“真”。所述值又引入給所述第一取或環節49,然而這沒有改變的是,其輸出保持“真”。即使所述動態的軌壓力pdyn下降到所述第一壓力界限值pG1之下,所述邏輯的第一信號SIG1的真值也不再會改變。更確切地說所述真值一直保持“真”,直到所述變數MS及由此其取非也改變它們的真值為止(也就是說當所述內燃機1不再運轉時)。
由此示出下列內容:只要所述動態的軌壓力pdyn低過所述界限值pG1,則實現所述正常運行。在這種情況中,所述期望體積流VS與所計算的期望體積流VS、ber是相同的,因為所述邏輯的第一信號SIG1采用所述值“假”并且由此所述切換元件27布置在其在圖2中下部的位置中。當所述動態的軌壓力pdyn到達或超過所述界限值pG1時,則所述邏輯的第一信號SIG1采用所述值“真”,并且所述切換元件27占據其上部的切換器位置。由此所述期望體積流VS在這種情況中與所述第二高壓調節回路39的受限的體積流VR相同。這意味著,在所述正常運行中通過所述壓力調節閥19來產生高壓擾動變量,其中,在所述保護運行的第一運行類型中所述高壓始終在當所述動態的軌壓力pdyn到達所述第一壓力界限值pG1時接下來由所述壓力調節閥壓力調節器41來調節,并且這一直直到識別出所述內燃機1的停止為止,因為僅僅在這種情況中所述變數MS采用所述值“真”,由此其取非采用所述值“假”并且由此最后所述邏輯的第一信號SIG1又采用所述值“假”,由此所述切換元件27重新被置于其下部的切換器位置中。
在所述保護運行的第一運行類型中所述壓力調節閥19總歸通過所述第二高壓調節回路39來承擔所述高壓的調節。
回到圖2,在下面闡述所述保護運行的第二運行類型:當在此所述邏輯的第二信號SIG2采用所述值1,則切換到所述第二運行類型中。在這種情況中,所述第二切換元件29布置在其在圖2中示出的上部的切換位置中,其中,由此為所述壓力調節閥19置入停止功能。在所述停止功能中,所述壓力調節閥19不被操控,也就是說所述信號PWMDRV置于0。因為優選地使用無電流地打開的壓力調節閥19,故這此時持久地將最大的燃料體積流從所述高壓儲存器13中調控到所述燃料貯存器7中。
反之當所述邏輯的第二信號SIG2具有所述值2時,則如已經闡述的那樣為所述壓力調節閥19置入正常功能,并且所述壓力調節閥借助于所述期望體積流VS和由此計算的信號PWMDRV來操控。
圖4示意性地示出用于所述壓力調節閥19從所述正常功能到所述停止功能中的和反過來的狀態過渡線圖。在此,所述壓力調節閥19優選地如下構造,使得其構造成無壓力地且無電流地關閉,其中,其另外如下構造,使得其于在輸入側施加的壓力的情況下直到打開壓力值為止是關閉的,其中,當所述在輸入側施加的壓力在無電流的狀態中到達或超過所述打開壓力值時,則所述壓力調節閥打開。所述打開壓力值例如能夠處于850bar。
在圖4中利用第一回路Kl表示所述停止功能,其中,右上利用第二回路K2表示所述正常功能。第一箭頭P1呈現為在所述停止功能和所述正常功能之間的過渡,其中,第二箭頭P2呈現為在所述正常功能和所述停止功能之間的過渡。利用第三箭頭P3表示所述內燃機1在所述起動之后的初始化,其中,所述壓力調節閥19首先在所述停止功能中初始化。當同時地識別出所述內燃機1的連續的運行并且所述實際高壓pI超過起動值pSt時,才為所述壓力調節閥19沿著所述箭頭P1地置入所述正常功能并且重置所述停止功能。當所述動態的軌壓力pdyn超過第二壓力界限值pG2時,或當識別出高壓傳感器的錯誤(在此通過邏輯的變數HDSD示出),或當識別出所述內燃機1停止時,則所述正常功能被重置并且所述停止功能沿著所述箭頭P2被置入。在所述停止功能中,所述壓力調節閥19不被操控,其中,其在所述正常功能中如結合圖2闡述的那樣借助于所述期望體積流VS來操控。
此時得出下列功能性:當所述內燃機1起動時,則首先沒有高壓在所述高壓儲存器13中存在,并且所述壓力調節閥19布置在其停止功能中,從而所述壓力調節閥是無壓力且無電流的、也就是說是關閉的。在加速(Hochlaufen)所述內燃機1時由此能夠快速地在所述高壓儲存器中形成高壓,所述高壓任何時候都超過所述起動值pSt。所述高壓優選地處于低于所述壓力調節閥19的打開壓力值,從而在所述壓力調節閥打開之前首先為所述壓力調節閥置于所述正常功能。由此以有利的方式保證,當所述壓力調節閥首次打開時,則所述壓力調節閥19無論如何被操控。因為所述壓力調節閥是無壓力地關閉的,故所述壓力調節閥即使在操控的情況下也繼續保持關閉,直到所述實際高壓pI也超過所述打開壓力值,其中,所述壓力調節閥此后打開并且在所述正常功能中進行操控,也就是說或者在所述正常運行中或者在所述保護運行的第一運行類型中進行操控。
然而如果之前描述的情況中的一種出現,則又為所述壓力調節閥19置于停止功能。
尤其當所述動態的軌壓力pdyn超過所述第二壓力界限值PG2時,則這為這樣的情況,其中,所述第二壓力界限值優選地選取成大于所述第一壓力界限值pG1并且尤其具有如下的值,在其中在所述噴入系統的傳統的設計方案中機械的過壓閥會打開。因為所述壓力調節閥19在壓力下是無電流地打開的,故所述壓力調節閥在所述停止功能中在這種情況中完全打開并且由此安全且可靠地滿足過壓閥的功能。
當在所述高壓傳感器23中的錯誤得到確認時,也進行從所述正常功能到所述停止功能中的過渡。如果在此存在有錯誤,所述高壓不再能夠在所述高壓儲存器13中進行調節。為了使得所述內燃機1盡管如此仍然能夠安全地運行,為所述壓力調節閥19引起從所述正常功能到停止功能中的過渡,從而所述壓力調節閥打開并且由此防止所述高壓不允許地上升。
此外,在如下情況中進行從所述正常功能到所述停止功能中的過渡,在所述情況中所述內燃機1的停止得到確認。這相應于重置所述壓力調節閥19,從而在重新起動所述內燃機1時在此描述的循環能夠又重新開始。
如果在所述高壓儲存器13中的壓力下為所述壓力調節閥19置入所述停止功能,則所述壓力調節閥最大程度地打開并且將最大的體積流從所述高壓儲存器13中調控到所述燃料貯存器7中。這相應于用于所述內燃機1和所述噴入系統3的保護功能,其中,所述保護功能尤其能夠代替機械的過壓閥的不足。
在此重要的是,所述壓力調節閥19不同于在現有技術中地具有僅僅兩個狀態、即所述停止功能和所述正常功能,其中,所述兩個狀態充分足以形成所述壓力調節閥19的整個重要的功能性連同所述保護功能在內,以用于代替機械的過壓閥。
圖5示出所述壓力調節閥壓力調節器41的示意性的圖示,所述壓力調節閥壓力調節器在此實施為PI(DT1)壓力調節器。在此示出,所述壓力調節閥壓力調節器41的輸出變量VU由三個合計的調節器份額構成、即比例份額AP、積分份額AI和微分的份額ADT1。這三個份額在合計部位53中與彼此相加成不受限制的體積流VU。所述比例份額AP在此呈現為在乘法部位55中乘以值-1的調節偏差eP與所述比例系數kpDRV的乘積。所述求積分的份額AI由兩個加數的和獲得。第一加數在此為當前的以掃描步Ta延遲的積分份額AI。第二加數為放大因子r2DRV與當前的和以掃描步延遲的調節偏差eP(又在所述乘法部位55中乘以因數-1)的和的乘積。這兩個加數的和在此在限制元件57中向上被限制到所述最大的體積流Vmax。所述放大因子r2DRV根據下面的公式計算,在所述公式中tnDRV為復位時間:
所述求積分的份額AI取決于,所述動態的軌壓力pdyn是否在所述內燃機1起動之后已經首次到達了所述第一壓力界限值pG1。如果這是這樣的情況,則所述邏輯的第一信號SIG1采用值“真”,并且在圖5中示出的切換元件59轉變到其下部的切換器位置中。在該切換器位置中所述求積分的份額AI與所述限制元件57的輸出信號相同,也就是說所述求積分的份額AI被限制到所述最大的體積流Vmax。如果識別出所述內燃機1的停止,則如已經結合圖3闡述的那樣所述邏輯的第一信號SIG1采用值“假”,并且所述切換元件59變化到其上部的切換器位置中。所述求積分的份額AI在這種情況中置于所計算的體積流VS、ber上。由此所計算的期望體積流VS、ber對于如下情況而言呈現為所述求積分的份額AI的初始化值,即所述壓力調節閥壓力調節器41在當所述動態的軌壓力pdyn超過所述第一壓力界限值pG1時被激活。
所述微分的份額ADT1的計算在圖5的下部的部分中來示出。該份額作為兩個乘積的和得出。第一乘積由因數r4DRV與以掃描步延遲的微分的份額ADT1的乘法獲得。第二乘積由因數r3DRV與乘以因數-1的調節偏差eP和相應以掃描步延遲的并且乘以因數-1的調節偏差eP之差的乘法獲得。
在此所述因數r3DRV根據下面的方程式算出,在其中tvDRV為超前時間并且t1DRV為延遲時間:
所述因數r4DRV根據下面的方程式算出:
由此示出的是,所述放大因子r2DRV和r3DRV取決于所述比例系數kpDRV。所述放大因子r2DRV附加地取決于所述調整時間tnDRV,所述放大因子r3DRV附加地取決于所述超前時間tvDRV和所述延遲時間t1DRV。所述放大因子r4DRV同樣取決于所述延遲時間t1DRV。
圖6示出用于計算邏輯的第三信號SIG3的值的邏輯的示意性的圖示,所述邏輯的第三信號用于,用以保證,在此在所述保護運行的第一運行類型和在第二運行類型中使得所述吸入式節流閥9操控成持久打開的運行。這種處理方法結合圖7更詳細地闡述。所述邏輯的第三信號SIG3的值由第二取與環節61產生,在所述第二取與環節的第一輸出中又輸入所述變數MS的取非,其中,之前的、在下面更詳細地闡述的計算的結果輸入到第二輸入中。所述邏輯的第三信號SIG3在所述內燃機1起動時首先以值“假”初始化。第二比較元件65的結果輸入到第二取或環節63的第一輸入中,在所述第二比較元件中檢查,所述動態的軌壓力pdyn大于還是等于所述第一壓力界限值pG1。比對元件67的結果輸入到所述第二取或環節63的第二輸入中,所述比對元件(Vergleichselement)檢查,表明所述高壓傳感器23的傳感器錯誤的、邏輯的變數HDSD的值是否等于1,其中,在這種情況中存在有傳感器錯誤,并且其中,如果所述變數HDSD的值等于0,則不存在傳感器錯誤。由此示出,如果所述第二比較元件65的或所述比對元件67的輸出中的至少一個采用值“真”,則所述第二取或環節63的輸出采用值“真”。也就是說為了所述第二取或環節63的輸出采用值“真”,必須滿足下列條件中的至少一個:所述動態的軌壓力pdyn必須到達或超過了所述第一壓力界限值pG1,和/或在所述高壓傳感器23中的傳感器錯誤必須得到確認,從而所述變數HDSD采用值1。如果這些條件中的任何一個都沒有被滿足,則所述第二取或環節63的輸出具有值“假”。
所述第二取或環節63的輸出輸入到第三取或環節69的第一輸入中,所述邏輯的第三信號SIG3的值輸入到所述第三取或環節的第二輸入中。因為所述邏輯的第三信號SIG3最初以值“假”初始化,故所述第三取或環節69的輸出一直具有值“假”,直到所述第二取或環節63的輸出采用值“真”。如果這為這樣的情況,則所述第三取或環節69的輸出也跳到值“真”上。在這種情況中,如果所述內燃機1運轉,則所述第二取與環節61的值也跳到真上,從而所述邏輯的第三信號SIG3的值也跳到“真”上。按照圖6示出,所述邏輯的第三信號SIG3的值一直保持“真”,直到識別出所述內燃機1的停止,其中,在這種情況中所述變數MS采用值“真”并且由此所述變數的取非采用值“假”。
如果所述吸入式節流閥9備選地僅僅應該在所述保護運行的第二運行類型中持久地打開,則這能夠以如下方式實現,即在所述第二比較元件65中使用所述第二壓力界限值pG2代替所述第一壓力界限值pG1并且與所述動態的軌壓力pdyn進行比對。
圖7示出所述第一高壓調節回路25連同切換元件71在內的示意性的圖示以用于圖示所述吸入式節流閥9在所述保護運行的第一運行類型和第二運行類型中持久地打開的運行,其中,所述邏輯的第三信號SIG3輸入到所述切換元件71中用于操控所述切換元件,所述邏輯的第三信號SIG3的計算結合圖6來描述。可行的是,所述切換元件71構造為軟件切換器,也就是說構造為純虛擬的切換器,如這已經結合所述切換元件27、29描述的那樣。備選地當然也可行的是,所述切換元件71構造為真實的切換器、例如構造為繼電器。
如已經闡述的那樣,所述高壓調節回路25的輸入變量為所述期望高壓pS,所述期望高壓為了計算所述調節偏差eP與所述實際高壓pI相比對。所述調節偏差eP為高壓調節器73的輸入變量,所述高壓調節器優選地實施為PI(DT1)算法。所述高壓調節器73的另一輸入變量優選地為比例系數kpSD。所述高壓調節器73的輸出變量為用于所述吸入式節流閥9的燃料體積流VSD,在加法部位75中將燃料期望消耗VQ加到所述燃料體積流VSD上。所述燃料期望消耗VQ在計算環節77中取決于所述轉速nI和所述期望噴入量QS來計算并且呈現為所述第一高壓調節回路25的擾動變量。未受限制的燃料期望體積流VU、SD得出作為所述高壓調節器73的輸出變量VSD和所述擾動變量VQ的和。所述未受限制的燃料期望體積流在限制元件79中取決于所述轉速nI被限制到用于所述吸入式節流閥9的最大的體積流Vmax、SD。用于所述吸入式節流閥9的受限的燃料期望體積流VS、SD作為所述限制元件79的輸出來得出,所述受限的燃料期望體積流作為輸入變量輸入到泵特性線81中。所述泵特性線將所述受限的燃料期望體積流VS、SD換算成特性線吸入式節流閥電流IKL、SD。
如果所述切換器元件71具有在圖7中示出的、上部的切換狀態(如果所述邏輯的第三信號SIG3具有值“假”,則這為這樣的情況),則吸入式節流閥期望電流IS、SD與所述特性線吸入式節流閥電流IKL、SD等同。所述吸入式節流閥期望電流IS、SD呈現為吸入式節流閥電流調節器83的輸入變量,所述吸入式節流閥電流調節器具有如下任務,即調節通過所述吸入式節流閥9的吸入式節流閥電流。所述吸入式節流閥電流調節器83的另一輸入變量尤其是實際吸入式節流閥電流II、SD。所述吸入式節流閥電流調節器83的輸出變量是吸入式節流閥期望電壓US、SD,所述吸入式節流閥期望電壓最后在計算環節85中以本身已知的方式換算成用于所述吸入式節流閥9的脈沖寬度調制的信號PWMSD的接通持續時間。利用所述信號來操控所述吸入式節流閥,其中,所述信號由此總體上作用于調節路段87,所述調節路段尤其具有所述吸入式節流閥9、所述高壓泵11和所述高壓儲存器13。所述吸入式節流閥電流被測量,其中,產生原始測量值IR、SD,其在電流過濾器89中被過濾。所述電流過濾器89優選地構造為PT1過濾器。所述過濾器的輸出變量為所述實際吸入式節流閥電流II、SD,所述實際吸入式節流閥電流又引入給所述吸入式節流閥電流調節器83。
所述第一高壓調節回路25的調節變量為在所述高壓儲存器13中的高壓。所述高壓p的原始值(Rohwerte)由所述高壓傳感器23測量并且通過第一高壓過濾元件91過濾,所述第一高壓過濾元件91具有所述實際高壓pI作為輸出變量。此外,所述高壓p的原始值通過第二高壓過濾元件93過濾,所述第二高壓過濾元件93的輸出變量為所述動態的軌壓力pdyn。所述兩個過濾器優選地通過PT1算法實現,其中,所述第一高壓過濾元件91的時間常數大于所述第二高壓過濾元件93的時間常數。尤其,所述第二高壓過濾元件93構造為比所述第一高壓過濾元件91快的過濾器。所述第二高壓過濾元件93的時間常數也能夠與值零相同,從而那么所述動態的軌壓力pdyn相應于所述高壓p的所測量的原始值或與其相同。由此用于所述高壓的高動態的值以所述動態的軌壓力pdyn存在,所述高動態的值尤其始終在當必須對一定的出現的事件快速進行反應時需要。
所述第一高壓調節回路的輸出變量由此除了所述未過濾的高壓p之外還為所過濾的高壓值pI、pdyn。
如果所述邏輯的第三信號SIG3采用值“真”,則所述切換元件71切換到其在圖7中示出的下部的切換器位置中。在這種情況中,所述吸入式節流閥期望電流IS、SD不再與所述特性線吸入式節流閥電流IKL、SD相同,而是反而與吸入式節流閥緊急電流IN、SD等同。所述吸入式節流閥緊急電流IN、SD優選地具有之前確定的恒定的值、例如0A,其中,此后優選地無電流地打開的吸入式節流閥9最大程度地打開,或所述吸入式節流閥緊急電流具有相比于所述吸入式節流閥9的最大的關閉位置小的電流值、例如0.5A,從而所述吸入式節流閥9雖然沒有完全地打開、但卻很大程度地打開。在此,所述吸入式節流閥9的吸入式節流閥緊急電流IN、SD和與其相聯系的所述吸入式節流閥9的打開可靠地防止,當所述內燃機1在所述保護運行的第二運行類型中利用最大打開的壓力調節閥19來運行時,所述內燃機1停止。所述吸入式節流閥9的打開在此引起,即使在中等的直到低的轉速范圍中仍有足夠多的燃料能夠輸送到所述高壓儲存器13中,從而實現所述內燃機1不停轉地運行。在所述第一運行類型中以這種方式防止所述高壓一方面通過所述吸入式節流閥并且另一方面通過所述壓力調節閥進行雙重的調節。
總體上顯示,借助于所述方法、所述噴入系統3以及所述內燃機1實現,即使當所述第一高壓調節回路25不再能夠承擔所述壓力調節時,穩定的壓力調節也仍得到執行,其中,備選地或附加地能夠省去機械的過壓閥,因為其功能性由所述壓力調節閥19承擔。