阅读说明：本技术 具有减小的回流量的燃料喷射 (Fuel injection with reduced regurgitant volume ) 是由 A·西门子 于 2018-03-13 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种用于运行内燃机(2)的喷射系统(1)的方法(100),其中,所述喷射系统(1)包括用于一种或多种燃料(3)的高压存储器(11)并且高压存储器(11)中的额定压力p<Sub>S</Sub>根据至少一个特性曲线族(16)遵循所述内燃机(2)的负载要求L,其中,为了降低所述高压存储器(11)中的实际压力p,来自所述高压存储器(11)的过量燃料(3,31)被减压(99),其中,至少在所述负载要求L暂时下降到具有更低负载的运行点(29)上时,所述高压存储器(11)中的额定压力p<Sub>S</Sub>相对于根据特性曲线族(16)对该运行点(29)设置的值p<Sub>K</Sub>被提高(110,110a-110c)。本发明还涉及一种对应的计算机程序产品。(The present invention relates to a kind of for running the method (100) of the spraying system (1) of internal combustion engine (2), wherein, the spraying system (1) includes the high pressure accumulator (11) for one or more fuel (3) and the rated pressure p in high pressure accumulator (11) S The load requirement L of the internal combustion engine (2) is followed according at least one characterisitic family (16), wherein, in order to reduce the actual pressure p in the high pressure accumulator (11), excess of fuel (3 from the high pressure accumulator (11), 31) (99) are depressurized, wherein, rated pressure p at least when the load requirement L is temporarily dropped on the operating point (29) with more low-load, in the high pressure accumulator (11) S The value p that the operating point (29) is arranged with respect to characterisitic family (16) K It is enhanced (110,110a-110c).The invention further relates to a kind of corresponding computer program products.)

具有减小的回流量的燃料喷射

技术领域

本发明涉及一种用于运行燃料喷射系统的方法，在所述方法中将燃料以可变化的压力保持在高压存储器中。

背景技术

在用于内燃机的高压共轨系统中，燃料、例如柴油燃料或液化天然气(LNG)借助高压泵被压缩到高压水平并且保持在高压存储器(轨)中。该高压存储器通常供给多个喷射器，这些喷射器将燃料喷射到内燃机的各个汽缸的燃烧室中。这种喷射系统例如由US 6,024,064 A已知。

每个喷射循环所需的喷射量q取决于内燃机的负载要求L。如果负载要求L下降，则需要较少的燃料。在负载要求L强烈下降时，燃料量不能仅通过缩短喷射时长来减小，而是必须附加地降低高压存储器中的压力p。与此独立地，对于同一燃料量的燃烧特性也与压力p相关，燃料借助该压力被供应给喷射器。

当存在降低高压存储器中的压力p的需求时，过量的燃料从高压存储器被引回到存储容器(箱)中。在该被引回的燃料中，已经用于将燃料压缩到高压力水平的能量以热量的形式被储存。此外，压缩燃料的温度通过与该燃料的紧挨着的周围环境(例如轨体、管路、发动机室)的热量交换共同被确定。

虽然该热量例如根据EP 1 319 821 Bl可以被利用，以便在外部温度低的情况下预热柴油燃料并且防止燃料过滤器的堵塞，但在大多数运行状况下，燃料储备的变热却具有不利的影响。因此，US 6,647,968 Bl公开了消耗效率与燃料温度相关，并且提出通过提高流量而降低被引回的燃料的温度。此外，通常首先用于压缩燃料并且在引回时转化为热量的能量不能被用于车辆的驱动，也就是说，实际损失了。

发明内容

在本发明的范畴内已经产生一种用于运行内燃机的喷射系统的方法。所述喷射系统包括用于一种或多种燃料的高压存储器。高压存储器中的额定压力p_S根据至少一个特性曲线族遵循内燃机的负载要求L。为了降低高压存储器中的实际压力p，来自高压存储器中的过量燃料被减压。

燃料例如可以被引回到存储容器中，其中，在高压存储器和存储容器之间还可以可选地设置中间容器作为缓冲器，用于在馈送回之前对燃料调温或也作为用于附加消耗装置的检验部位。然而，燃料的至少一部分量也例如可以被减压到在预输送泵和供给高压存储器的高压泵之间的中间压力水平。然后，已经被用于压缩燃料的至少一部分能量进一步被利用。特性曲线族例如可以对每个负载要求L给定每个喷射循环所需的喷射量q。与对于喷射时长的边界条件相关地可以确定或至少限定所需的额定压力p_S。最小的喷射时长被最小的脉冲时长限定，借助该脉冲时长可以操控喷射器。最大喷射时长根据内燃机转速通过以下方式被限定：所述喷射必须在曲轴旋转的根据角度确定的部分区域内进行。

此外，相同的特性曲线族、或者另一特性曲线族也可以将所需的额定压力p_S直接地或也结合另外的变量耦合到负载要求L上。

特性曲线族尤其可以在尽可能少的燃料消耗或者也在尽可能少的有害物排放或噪声排放方面被优化。在多个内燃机的情况下，使用这种特性曲线族是用于实现对于消耗特性和环境特性的标准规定的关键。

根据本发明，至少在负载要求L暂时下降到具有更低负载的运行点上时，高压存储器中的额定压力p_S相对于根据特性曲线族对于该运行点所设置的值p_K被提高。

在负载要求L暂时下降的情况下，下降尤其理解为，该下降以大概率立即完全或部分地通过负载要求L的提高被补偿。

额定压力p_S的提高具有以下作用：在负载要求L短暂下降时明显减小或甚至完全中断燃料从高压存储器引回到存储容器中。由此明显减小到存储容器中的热输入。这在两方面引起明显的能量节约，一方面，已经被投入到燃料压缩中的能量更少地以不能进一步被利用的热量形式损失。另一方面，消耗更少的能量，用于将这种不希望的热量借助燃料冷却装置从燃料存储器中导出。

到存储容器中的减小的热输入特别在使用液化天然气(LNG)作为燃料时具有其它显著优点。天然气仅在温度远低于周围环境温度时是液态的。因此，到存储容器中的热输入能够导致蒸发和沸点偏移。由此可能发生存储容器中的过压并且结果出现气体由安全性决定地被排放到周围环境中。这在封闭的空间如停车楼中可能产生可***的气体氛围。此外，未燃烧的天然气的主要成分是比CO₂明显更导致温室效应的甲烷。由于该原因规定，用于LNG的存储容器至少如此良好地绝缘，使得能够达到预给定的在两次行驶之间的保持时间而无气体排放。通过燃料的引回减小附加的热输入导致，能够以LNG存储容器的低程度绝缘实现该规定，和/或能够在两次行驶之间实现更长的保持时间。

因此，获得所说明的优点所付出的代价是：通过额定压力p_S相对于根据特性曲线族本来对于具有更低负载的运行点而设置的值p_K的提高与在特性曲线族中所确定的最优值在喷射方面偏离。这可能导致：喷***度在该运行点中变差，使得燃料消耗效率以及有害物排放和噪声排放可能瞬时地变差。

然而已知，在考虑内燃机的整个运行时，该暂时的变差是不重要的。因此，为所述优点付出的代价比起初看起来的代价更小。

因此，例如具有急剧下降的负载要求L的短暂(过渡)运行阶段仅构成内燃机运行时间的非常小的占比。因此，消耗和排放的暂时增加通过由于减小引回而引起的能量和燃料节约最终被过补偿。

如果可预见，紧接着负载要求L下降发生短暂的提高，则空转-噪声水平尤其对于该短时间间隔而言是不重要的，所述空转-噪声水平由于偏离特性曲线族被提高。此外，自始至终技术上限制高压存储器中的实际压力p的下降率，使得在负载要求L和从而额定压力p_S又被提高之前，实际压力p可能完全不会下降到急剧降低的额定压力p_S上。可能地，内燃机的消耗特性和排放特性在具有更低负载的运行点中甚至是完全不重要的，因为车辆在该运行点上处于惯性滑行中并且由于滑行关闭而不喷射燃料。

已知的是，由于这些原因在负载要求L仅暂时下降时没有意义的是，使额定压力Ps根据特性曲线族完全遵循该下降并且与此相应地使高压存储器中的实际压力p急剧下降。

对于负载要求L暂时下降的示例是车辆运行的换挡过程。每个这样的换挡过程要求，从内燃机的力传递中断约0.5-1秒。尤其在加速过程期间升档时，接着该具有减小的负载要求L的短暂阶段将立即进行具有更高负载要求L的阶段。其方式是：在换挡过程期间抑制额定压力p_S的减小，因此不但节约能量而且略微改善加速特性。

本发明的有利效果根据之前的陈述不限于以下内容：仅当识别出或即将发生负载要求L的暂时下降时，才将额定压力p_S相对于由特性曲线族的预给定值p_K提高。与实际存在负载要求L的暂时下降无关地永久地或根据运行点所采取的措施总的来说也能够实现所说明的优点。唯一且仅取决于通过减小燃料的引回所实现的优点相对于由于在车辆运行的平均时间上与特性曲线族偏离而引起的更多消耗和更多排放的平衡，即例如累计的废气值。

此外，本发明的有利效果原则上不限于以下内容：具体哪种燃料被用于内燃机的运行。原则上与来自高压存储器的燃料在燃料供应系统中的哪个部位上被减压并且涉及哪种燃料无关地，附加的热量被输入到作为整体的燃料供应系统中。这由能量守恒定律得知。燃料类型仅对该热输入多大并且在车辆运行中能够容许多少热输入产生影响。因此，本发明同样可以使用在例如以柴油燃料或液化天然气(LNG)运行的单一内燃机中，如在能够选择性地以所述燃料之一运行的双元(双燃料)内燃机中那样。特别的优点保证了在双元内燃机中的使用，并且在这里专门在从以柴油燃料的单一运行改装到以柴油燃料或LNG的双元运行的情况下。在这里，以LNG运行的优点仅具有以下代价：LNG对由于引回的燃料引起的变热是特别敏感的。通过本发明明显减小该代价。

在本发明的一个特别有利的构型中，额定压力p_S至少被保持在预给定的基础水平p_B上，所述基础水平高于根据特性曲线族对于内燃机空转所设置的值p_K。只要负载要求L如此高，使得根据特性曲线族的对应的额定压力p_K大于p_B，则该措施实际上不产生影响。只有当负载要求L如此程度地减小，使得p_K下降到p_B以下时，才会实际偏离特性曲线族。因此，在适当地选择基础水平p_B的情况下，即使完全不进一步监控，是否存在或即将发生负载要求L的暂时下降时，总的来说也可以实现明显的改善。

在本发明的另一特别有利的构型中，额定压力p_S的最大和/或最小时间变化率dp_S/dt，和/或实际压力p的最大和/或最小时间变化率dp/dt在负载要求L下降时比在负载要求L升高时更强地被限制。对此尤其也理解为这样的情况：在负载要求L下降时限制时间变化率，但在负载要求L升高时不设置这样的限制。

例如，用于提高高压存储器中的压力p的流入调节器，和/或用于降低该压力p的回流调节器这样地构造，使得给所述调节器预给定压力p的时间变化率dp/dt作为调节变量。所述调节器在内部分别如此精确地打开阀门，使得出现预给定的时间变化率dp/dt。因此可以限制时间变化率dp/dt，其方式是：限制与所述时间变化率相关的、输送给调节器的调节变量。

只要负载要求L的下降持续，则额定压力p_S最终下降到值p_K，该值被特性曲线族预给定，用于具有更低负载的运行点。然而，这以这样的时间延迟发生，在负载要求L仅暂时(过渡)下降时，明显减小或甚至中断额定压力p_S的下降。相反地，在负载要求L升高时，限制速度是不太有利的，额定压力p_S随着该速度升高。这样的限制将使内燃机具有更差的动态响应。

当内燃机的运行点，在这里尤其负载要求L，在时间上变化时，高压存储器中的压力的根据特性曲线族优化的额定值p_K也随着时间变化。从根据特性曲线族与时间相关的额定值p_K(t)出发例如可以通过时间上的衰减、平滑、滤波和/或渐近加权来形成最终的额定压力p_S。该额定压力p_S也可以从替代值-特性曲线族被计算出。例如也可以是，p_K(t)曲线的下降边沿通过延迟环节而延迟地达到额定压力p_S。

在本发明的另一特别有利的构型中，内燃机的脱耦被评价为负载要求L的暂时下降。脱耦恰好基本上与是通过操纵离合器踏板还是自动化地实现无关的暂时状态。

在本发明的另一特别有利的构型中，通过自动变速器引起的换挡过程的要求被评价为负载要求L的暂时下降。在此，术语“自动变速器”包括任何这样的变速器，在所述变速器中，换挡过程如此程度地自动化，使得车辆中的离合器踏板是多余的，即不但包括全自动变速器而且包括自动化的手动变速器。与发动机控制器相比，变速器控制器尤其可以预先通知即将发生换挡过程。发动机控制器则已经预先得知：下面伴随负载要求L下降的力传递的短暂中断将是暂时的。与此相应地，额定压力p_S的否则应有的下降被减弱或中断，即额定压力p_S可以被提高到由特性曲线族预给定的值p_K以上。

在本发明的另一特别有利的构型中，当负载要求下降的量值的变化率dL/dt超过预给定的阈值△L时，负载要求L的下降被评价为暂时的。通常，道路状况以及驾驶员希望f涉及到速度均不会突然变化。相反地，在脱耦时的力传递中断尽可能被突然地切换，以便离合器仅对于尽可能少的时间占比而言处于磨擦的并且因此磨损强烈的状态中。

在本发明的另一特别有利的构型中，负载要求L的下降首先被评价为暂时的。当负载要求L对于预给定的时间间隔保持在阈值Ls以下时，当额定喷射量q低于预给定的阈值q_S时，和/或当驾驶员希望f相应于具有更低负载的运行点时，所述下降才被评价为非暂时的。背后蕴含的构思是，在典型的行驶中，负载要求L的暂时下降比驾驶员希望f的改变明显更频繁地存在。即，当出现负载要求L的下降时，很大概率上是，该下降是暂时的。在个别情况中表明：所述下降可能是持续的。如前面所阐述的那样，但尤其在排放特性方面取决于内燃机的时间上累积的特性。在该总和上，通过减小地引回变热的燃料而实现的优点克服具有低负载的少数阶段的缺点，在这些阶段中，喷***度不是最优的。这尤其适用于以下背景，在低负载时比在更高负载时，每单位时间或者每段路程消耗明显更少的燃料，使得在低负载时至少部分地相对产生更多排放。

通常，为了识别出负载要求L的暂时下降，可以考虑例如驾驶员希望f(相应于油门踏板位态)、通过车辆在变速器介入之后的负载要求L和/或来自直接的运行点记录历史的统计数据的分析评估和逻辑关联。

此外，也可以考虑当前运行点的特征参数、例如内燃机的转速和车辆速度v。

可以有利地使额定压力p_S相对于根据特性曲线族设置的值p_K改变的程度与变热的燃料引回当前将如何对燃料系统产生干扰的影响相关。为此，该程度例如可以与存储容器的状态变量x₁(如充注位、压力和/或温度)、与通过燃料减压或通过实际压力p的下降所影响的燃料供给系统部分的状态变量x₂、与待减压的燃料的状态变量x₃(如气体温度和/或能量)和/或与周围环境条件x₄(如周围环境温度)相关。

所述程度例如可以在压力偏移中、在最大压力下降率中和/或在滤波时间常数中体现。该变量或另一变量例如可以以计算方式耦合到初始额定压力p_S上、到负载要求L上、到所要求的喷射量q上、到油门踏板、变速器或离合器的信息上、到车辆速度v上，或也耦合到这些信号的变化率和/或导数上，所述变量是对于与通过特性曲线族所建议的压力值p_K背离的定量的量度。变化率限制、即对额定压力p_S的最大和/或最小变化率dp/dt的限制、对实际压力p的最大和/或最小变化率dp/dt的限制、和/或对与此相关的控制值或控制信号的最大变化率的限制例如可以作为与额定喷射量q相关的特性曲线族被存储在控制器中。通过该关联性可以调整一方面通过更长地保持修改的额定压力p_S使引回的燃料量最小化和另一方面通过更快的压力降低接近正常运行之间的折衷。所述措施的时间上的控制、例如关于时间上阶跃的滤波时间常数也可以是有意义的。

例如可以连续(无阶跃)地开启和停止介入到额定压力p_S或到该额定压力的时间曲线中。为此，所述介入例如可以借助时间控制的或与运行点相关的斜坡(Rampen)来计算(淡入/淡出(Fade-In/Out)、交叉渐变(Crossfade)、阶跃的滤波常数、渐进线函数/双曲线函数)。

所述方法尤其可以在发动机控制器上被执行。为此，必须有利地既不改变控制器本身也不改变内燃机的所属的传感装置或促动装置。所述方法尤其可以在用于发动机控制器的纯软件更新中体现，所述软件更新在此方面也是对于改装市场可独立销售的产品。因此，本发明也涉及一种具有机器可读指令的计算机程序产品，当所述指令被计算机和/或控制器执行时，促使计算机和/或控制器实施根据本发明所述的方法。

附图说明

下面根据附图与本发明的优选实施例的说明一起详细地阐述另外的改进本发明的措施。

附图示出了：

图1方法100在内燃机2的喷射系统1上的示例性的实现方式；

图2在示例性的加速过程中，高压存储器11中的压力p、额定喷射量q和车辆速度v的时间曲线。

具体实施方式

根据图1，喷射系统1包括高压存储器11，该高压存储器通过高压泵12被从存储容器13供给以燃料3。为了清楚起见未示出为运行多个高压泵12所需的预输送泵。通过流入调节器14将高压存储器11中的燃料3的压力p提高到额定压力p_S。如果额定压力ps下降，则燃料3的多余量31经由回流调节器15从高压存储器11溢流并且在方法100的步骤99中被减压，其方式是：所述燃料被引回到存储容器13中。

燃料3从高压存储器11被供应给喷射器17并且被该喷射器17喷射到内燃机2的汽缸22中。燃料3在汽缸22中的燃烧驱动活塞21，该活塞经由连杆23和曲柄24与曲轴25连接并且使曲轴25处于旋转运动中。曲轴25经由离合器26与自动变速器27连接。由内燃机2产生的扭矩m抵抗机械的负载要求L并且驱动车辆。

因为对燃料3的需求与负载要求L相关，所以特性曲线族16为每个负载要求L针对在高压存储器11中待设置的压力提供一个这样的值p_K：在该值情况下燃料3的燃烧最高效地进行并且在该值情况下有害物和噪声的排放最小。当负载要求L下降到具有低负载的运行点29上或者即将发生这样的下降时，在方法100的步骤110中将所述值p_K修改为额定压力p_S，该额定压力最后被传输给喷射系统1。

在方框110a中，在子步骤111中保证，额定压力p_S不下降到预给定的基础水平p_B以下。在子步骤112中限制压力下降率。一方面，限制额定压力p_S的下降率dp_S/dt，这影响到额定压力p_S的修改。另一方面，限制实际压力p的下降率dp/dt，这通过直接作用到回流调节器15上来实现。

在子步骤113中，脱耦26a被评价为负载要求L的下降具有暂时性特性的信号。在子步骤114中，自动变速器27的换档要求27a也被评价为这样的信号。在子步骤115中，当负载要求下降的量值变化率dL/dt超过预给定的阈值ΔL时，该负载要求L的下降被评价为暂时的。在子步骤116中，通过负载要求的时间曲线L(t)与阈值Ls的比较、通过额定喷射量q与阈值q_S的比较以及通过对驾驶员希望f的分析必要时确定：初始被被评价为暂时的负载要求L下降不是暂时的，而是持续的。

当在子步骤113至116中确定，不存在负载要求L的暂时的下降时，则子步骤111和112对额定压力p_S以及对实际压力p的影响被中和，即修改后的额定压力变化被禁用。

只要额定压力p_S相对于由特性曲线族16所建议的值p_K被修改，则该修改的强度在方框110b和110c中被精确调整。在方框110b中，修改的程度与车辆速度v并且与变速器27的最后被置入的档27b相关。在方框110c中还附加地考虑存储容器13的状态变量x₁、燃料供给系统的被燃料31的引回所影响的部分的状态变量x₂、待引回的燃料31的状态变量x₃以及周围环境条件的状态变量x₄。

图2根据示例性的行驶示出车辆速度v、所要求的额定喷射量q以及高压存储器11中的压力p关于时间t的曲线，所述额定喷射量是对于负载要求L的量度。该行驶被划分为第一加速阶段I、静止阶段II以及第二加速阶段III。关于压力p，为了比较而将由特性曲线族16所建议的额定压力p_K以及修改后的额定压力p_S的两个示例p_S,1和p_S,2绘制到相同的曲线图中。

第一加速阶段I被两个换挡阶段a和b短暂地中断。因为向变速器27的力传递在此必须短暂地被中断，所以负载要求和从而额定喷射量q分别下降到零。与此相应地，根据特性曲线族16的建议p_K额定压力将大致被减小到空转转速p_LL。根据两个示例p_S,1和p_S,2，修改后的额定压力p_S分别明显更高。示例p_S,1主要设置对额定压力p_S的变化率dp_S/dt的限界，而示例p_S,2主要限制实际压力p的下降率dp/dt。

负载要求L的任何突然的下降首先被评价为暂时的下降。这也适用于在加速阶段I内的两个换挡阶段a和b。

然而，在静止阶段II中，负载要求L的下降是长时间的，因为车辆现在以几乎恒定的速度在平面内行驶。因此，在随后又需要略微更大的喷射量q之前，首先在惯性滑行中要求接近零的喷射量q。当在时间点t₁首先已将修改后的额定压力变化激活之后，修改后的额定压力变化在时间点t₂在预定的时间间隔Δt结束之后在负载要求L没有重新升高的情况下又被禁用。

在静止阶段II中还示出示例p_S,1和p_S,2之间的另一区别，在示例p_S,1中，额定压力p_S附加地至少保持在基础压力p_B上，即空转压力p_LL实际上提高到水平p_B上。

第二加速阶段III包含另一换挡阶段c，在该换挡阶段中负载要求L短暂地下降并且与此相应地，修改后的额定压力正好又被激活。