CN101331303A - 用于控制内燃机的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明介绍一种用于控制具有至少一个燃烧室(12)的内燃机(10)的方法,通过至少一个第一预喷射(VE1)和主喷射(HE)向燃烧室喷射用于燃烧的燃料,检测与喷入的燃料量有关的燃烧特征(VM_B),并且从检测到的燃烧特征(VM_B)中求出第一预喷射计量的燃料量的效果。本方法的特征是,从通过激活和去激活的第二预喷射求出来的燃烧特征(VM_VE1_ist、VM_VE12_ist)的比较中确定第二预喷射(VE2)的效果。此外,本发明还介绍了控制本方法的一种控制器。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于控制具有至少一个燃烧室的内燃机的方法,通过至少一个第一预喷射和主喷射向燃烧室喷射用于燃烧的燃料,检测与喷入的燃料量有关的燃烧特征,并且从检测到的燃烧特征中求出第一预喷射的效果。此外,本发明还涉及一种按照权利要求10的前序部分所述的执行所述方法的控制器。
背景技术
DE 103 05 656 A公开了这样一种方法。按照这个文献将一些和内燃机耦合的固体声音传感器的信号用作燃烧特征,以说明在噪音排放和预喷射的燃料量之间的一种简单的关系。为了得到所喷入的燃料量分别在至少一个配属于预喷射的第一曲轴角度区域(测量窗口)以及在至少一个配属于主喷射的第二曲轴角度区域中检测固体声音传感器的信号,并进行滤波。
根据在预喷射和主喷射中喷入的燃料量产生燃烧特征的确定模式。从该模式中通过和基准模式的比较可以推断出喷射时刻和喷射量,这样就可在封闭的回路中对预喷射进行修正。在DE 103 05 656中通过预喷射和主喷射的喷射模式的实例介绍了这个方法。但是据说也可以在第一部分喷射和至少一个第二部分喷射的任意组合中应用,其中,DE 103 05656在其它的地方提到了预喷射、主喷射和补充喷射。
除了DE 103 05 656以外多年来已有一系列在汽油发动机中使用固体声音传感器进行调节的情况,例如用于爆震调整。对于柴油发动机来说到目前为目在市场仅有具有固体声音调节介入的***。这些***在每次燃烧时修正预喷射。
为了改进燃烧噪音,越来越多地要求汽车制造厂家能实现每次燃烧时两次预喷射。
在这种情况中通过可电控制的喷射器的控制持续时间对预喷射进行调节介入。由于喷射***的部件的公差和老化(漂移),喷油量和控制持续时间之间的实际关系和例如在喷射器曲线图中的关系存在差异。其结果是排放情况(废气和噪音)变坏。当改变预喷射量时情况特别是这样。
除了喷射器的偏差外通过喷射所产生的压力波也影响后面的喷射。在每次燃烧唯一一次预喷射运行时,这些压力波可借助在试车台上测得的固定的修正值很好地修正,即几乎对主喷射不产生有干扰的影响。
然而在每次燃烧两次预喷射的***中,由于第一次预喷射所引起的压力波在第二预喷射时在燃料***中引起较大不准确性。用预先规定的固定的修正值对这种不准确性的修正不够准确,因为这个效果与许多影响参数有关,例如燃料温度、燃料压力和燃料质量。这些影响参数由于费用较高不能予以考虑。
因此需要对第二预喷射的不准确性的修正进行改进。在用从DE 10305656所公开的方法进行的试验中表明,在固体声音信号中不能彼此清楚地分开多个相继的预喷射的效果。其原因是多个预喷射常常是在很独窄的角度区域中燃烧,这样就不能彼此清楚地分开它们在气缸压力和特别是在固体声音中的效果。
发明内容
面对这种背景本发明的任务是提供一种方法。采用本方法在内燃机运行时能够以改进的准确性修正第二预喷射。
在本文开头所述类型的方法中通过下述措施完成这一任务,即从燃烧特征的比较中求出第二预喷射的效果,这些燃烧特征是通过激活的和去激活的第二预喷射求出来的。关于本文开头所述类型的控制器这个任务是通过权利要求11的特征完成的。
其中关于第一和第二预喷射可理解为分别在时间上分开的,且属于同一工作冲程的喷射。在喷射模式的两次以上的预喷射中第一预喷射也可以是该模式的第二或者第三预喷射。重要的仅是它位于第二预喷射之前。此外,第二预喷射也可通过另外至少一次预喷射和第一预喷射分开。重要的是它在第一预喷射之后。
本发明是以这样的认识为基础,即多个预喷射的噪音在第一次近似中可以作为单个燃烧的叠加来处理。因此通过比较提供一种差别。这个差别可以配属给第二预喷射的效果。在这种情况中,这种效果分别随着所喷入的燃料量的增加在增加。这种效果特别是由热量的释放、燃烧室中压力的增加和燃烧噪声的排放组成。随后效果这个概念也用作所喷入的燃料的同义词。
因此本发明允许燃料量与气缸或者燃烧室个别地适配。这些燃料量是用第二预喷射或者具有至少两次预喷射的喷射模式的第一和第二预喷射的总和计量的。
通过将多个预喷射的燃烧特征和在切断单个的预喷射时的测量值进行比较,既可对单个的预喷射的燃料量进行修正也可对多个预喷射的总燃料量进行修正。其中,这个修正既涉及喷射器漂移(液压漂移),也涉及对压力波影响的修正。
此外本方法还有下述优点,即从新的状态开始该修正可供汽车的整个运行时间使用。因此,本方法既补偿新部件公差,也补偿老化偏差。通修正的相应适配的频率也可修正燃料温度的影响。
从说明书和所附的附图中可得到其它的优点。
当然,前面所述的和下面还将说明的特征不仅可用在已说明的组合中,而且也可应用在其它的组合中,或者单独地使用,但不脱离本发明的框架。
附图说明
在附图中示出本发明的一些实施例,在下述说明中将对这些实施例进行更加详细的说明。这些附图分别以简图表示:
图1:本发明的技术环境
图2:具有两个预喷射和一个主喷射的喷射模式
图3:在经处理的燃烧特征和角度区域的关系曲线图中反映的这样一些喷射模式。
图4:当预喷射变化时燃烧特征的定性变化。
图5:用于修正预喷射的调节回路。
具体实施方式
图1详细地示出了具有至少一个燃烧室12、喷射器14、燃料压力储存器15、燃烧特征传感器16和/或18、燃料压力传感器19、在在与内燃机10的工作循环同步转动的结构部件22上的角度传感器20、驾驶员意愿传感器21和控制器24的内燃机10。燃烧室12被活塞26可活动地密封。所述活塞通过曲轴传动28和所述结构部件22连接。这样的结构部件22和内燃机的曲轴不转动地连接。然而在另一方案中该结构部件例如也可和内燃机10的凸轮轴连接。当然实际的内燃机10还具有其它的部件,例如换气阀和用于控制燃烧室12的换气的所属的致动器。这些部件由于为了清楚起见在图1中未示出。
然而为了理解本发明主要的是,控制器24以脉冲宽度的形式给预喷射VE1、VE2、主喷射HE和给燃烧室中的燃烧分配燃料的喷射模式的必要时的其它部分喷射输出控制信号。燃料特征传感器16是一种燃烧室压力传感器,而替代或补充现有的燃烧特征传感器18的是固体声音传感器。这两种传感器16、18分别将燃烧特征的基本值或者原始值VM B提供给控制器24。
在图1的方案中,角度传感器20将曲轴角度信息°KW作为关于活塞26在它的工作循环中的位置的信息提供。当然,这个信息不仅可从曲轴角度信息中推导出,而且也可例如从凸轮轴角度信息中推导出。从角度信号中还可推导出有关内燃机的转速n的信息。驾驶员愿望FW是驾驶人员扭矩要求的尺度,它例如作为加速踏板位置来检测。
图2示出了在图1的环境条件中所规定的内燃机10的预定的运行情况中得到应用的典型的喷射模式30。在这种情况中图2画出了图1中的喷射器14的控制信号AS随曲轴角度°KW变化的情况。当控制信号为低值时喷射器14关闭,而它通过用于喷射燃料的脉冲VE1、VE2和HE被打开。脉冲VE1和VE2相当于前述的预喷射,并且脉冲HE相当于前述的主喷射。数值180°KW相当于在压缩行程和工作行程之间的活塞26的运动的上死点OT。在小轿车中,主喷射HE的开始直到死点OT前的15°。预喷射也在死点OT前的狭窄的角度区域中。通过还将在压缩行程中进行的预喷射提高了在燃烧室12中在主喷射时刻的压力水平和温度水平。这缩短了所谓的点火延迟,也就是在主喷射开始和所喷入的燃料的燃烧开始之间的时间间隔。通过这一措施特别是用固体声音传感器18所采集的燃烧噪音降低了。
图3在经处理的燃烧特征VM_V和曲轴角度区域的关系曲线中反映了这些喷射模式的一些效果。其中,从基本值VM_B,经过滤波得出经处理的燃烧特征VM_V。这点在前述的DE 103 05 656中已有描述,并且因此有关技术人员是熟知的。
已处理的燃烧特征VM_V的曲线32和34用于喷射模式30,该喷射模式30将整个待喷射的燃料量不同地分配到三个部分喷射VE1、VE2和HE。其中,用第一预喷射VE1喷射的燃料量分别保持恒定,而用第二预喷射VE2和主喷射HE的燃料量M_VE2和M_HE相互补充地有变化。
在曲线32的情况中,用第二预喷射的燃料量M_VE2是小的。人们主要看到的仅仅是VE1的燃烧特征和主喷射HE的比较大的燃烧特征。HE的燃烧特征的数值表示比较大的燃烧噪音和/或在燃料室12中的压力急剧增升作为HE的效果。这两种情况是由于较小或者不足量的M_VE2使燃烧的预先调整比较差而产生的。
相反地在曲线34的情况中M_VE2比较大。这导致更好的预先调整,并且因此导致V_HE的量的更低燃烧噪音。此外在预喷射的比较大的燃烧特征中形成了比较大的预喷射量M_VE2。然而也可以看到第一和第二预喷射在燃烧特征34的曲线中不能分解,也就是彼此不能分开。
图4定性地示出当第一预喷射VE1恒定时另一已处理的燃烧特征VM_VE12和用于第二预喷射VE2的喷射阀14的微秒级的持续时间AD关系曲线36。
其中,在这个用固体声音传感器18工作的方案中产生了燃烧特征VM_VE12,它定性地作为图3的两个面积的商数,其中,分子是预喷射峰值下面的面积,分母是主喷射峰值下面的面积。
换句话说,在这方面VM_VE12是在主喷射峰值下面的面积上作为基准燃烧特征而标准化的尺度,用于两个预喷射VE1和VE2之和。类似地产生燃烧特征VM_VE1,作为去激活的第二预喷射VE2情况时的标准化尺度。在图4中的VM_VE12的上升曲线反映了在主喷射的峰值下降时预喷射的峰值的增升情况。
在用燃烧室压力传感器16工作的方案中燃烧特征VM_VE12相当于通过两个预喷射的总和所释放的热量。这个热量可单独地从两个预喷射的燃烧室压力信号确定。在这种情况中,与固定声音传感器的评估相反的是不要求根据基准燃烧特征标准化。图5示出了用于修正预喷射VE1、VE2的调节回路。该调节回路具有内燃机10、至少一个燃烧特征传感器16和/或18和控制器24。此外,控制器24具有基础值传感器38。该基础值传感器为预喷射VE1、VE2的控制持续时间提供基本值ADVE(Ansteuerdauer Voreinsprltzung-预喷射控制持续时间),作为内燃机10的运行参数的函数。该基本值传感器38例如是特性曲线族,该特征曲线族通过转速n、驾驶员愿望FW、必要时内燃机10的其它运行参数的值,例如燃料压力P进行定址。基本值ADVE在逻辑器40中和修正值d_AD结合,其中,各根据d_AD的产生,上述逻辑器可以是乘法的或者是加法的。
用逻辑器的结果AD_VE_korr=AS对喷射器14进行控制。这例如导致第一预喷射VE1或者第二预喷射VE2。从燃烧中产生的燃烧特征通过燃烧特征传感器16和/或18作为基本值VM_B采集,并且将其输送到控制器24的功能框42。该功能框对信号进行处理和滤波。其中在内燃机10的工作循环的确定的部分区域中采集燃烧特征的基本值VM_B。这些部分区域例如可通过确定的曲轴角度区域来确定。其中优选地如此选择这些部分区域,即第一部分区域包含有预喷射的峰值,并且另一部分区域包含有主喷射的峰值。
在功能框42中通过滤波、数值形成和必要时通过经多个工作循环进行的求平均值和上述标准化将基本值变换成已处理的燃烧特征VM_V,并且变换成进一步处理的燃烧特征VM_VE1、VM_VE12。在变换过程中特别是按照基准燃烧特征对已处理的燃烧特征VM_V进行标准化,其中,该基准燃烧特征可替代地从主喷射HE的压力或噪音曲线,或者从背景压力或背景噪音曲线中推导出。
各按照该内燃机10是否用激活的或者去激活的第二预喷射VE2运行来,功能框42提供实际值VM_VE1_ist(VE2去激活)或者VM_VE12_ist(VE2激活)。在功能框44中通过计算求出实际值VM_VE2_ist,作为实际值VM_VE1_ist和VM_VE12_ist的差值:
VM_VE2_ist=VM_VE12_ist-VM_VE1_ist。
也就是说通过这种方法从这些燃烧特征VM_VE12_ist、VM_VE1_ist的差值中求出第二预喷射的效果。上述燃烧特征是用激活的和去激活的第二预喷射求出的。
紧接着也是在功能框44中从第一、第二预喷射之和的额定值和第一预喷射中形成第二预喷射VE2的额定值。
VM_VE2_soll=VM_VE12_soll-VM_VE1_soll。
然后,除了标准化系数外燃烧特征VM_VE2_soll相当于图3中的曲线32和34的预喷射峰值之间的面积差。
根据确定的数值VM_VE2_soll和VM_VE2_ist形成这些数值的差值,作为调节偏差d_VE_VE2。这个差值用作调节器46的输入参数。调节器46输出已提到的修正值d_AD作为调节参数。用这个修正值将由基本值传感器38提供的用于第二预喷射VE2的基本值修正。通过这一措施在封闭的循环中将通过第二预喷射计量的燃料量调节到额定值。
因此,这种调节介入基于第二预喷射,并由此基于通过激活的和去激活的第二喷射所求出的燃烧特征的比较。
在优选的方案中,只有当实际值VM_VE1_ist调节到额定值VM_VE1_soll之后才实施本方法。这种调节介入也在图5的调节回路中进行。为此在去激活的第二预喷射中为第一预喷射求出修正值,其办法是将实际值和额定值进行比较,并且从这个比较中形成调节偏差,并且从中形成调节参数作为修正值。然后将这个修正值和用于第一预喷射的基本值结合起来。将这个修正值附加地用于修正第二预喷射的基本值也是优选的。然后它在某种程度上用作另外描述的调节介入到第二预喷射的起始值。通过这一措施加速了调节的起振。
Claims (11)
1.用于控制具有至少一个燃烧室(12)的内燃机(10)的方法,通过至少一个第一预喷射(VE1)和主喷射(HE)向燃烧室喷射用于燃烧的燃料,检测与喷入的燃料量有关的燃烧特征(VM_B),并且从检测到的燃烧特征(VM_B)中求出第一预喷射(VE1)的效果,其特征在于,从通过激活和去激活的第二预喷射求出的燃烧特征(VM_VE1_ist,VM_VE12_ist)的比较中确定第二预喷射(VE2)的效果。
2.按照权利要求1所述的方法,其特征在于,对第二预喷射(VE2)进行调节介入(d_AD),其中,上述调节介入(d_AD)是以燃烧特征(VM_B)的比较为依据。
3.按照权利要求2所述的方法,其特征在于,在对第二预喷射(VE2)进行调节介入(d_AD)之前对第一预喷射(VE1)进行修正,在去激活第二预喷射(VE_2)的情况下,在调节回路中为上述修正求出修正值,并且和用于第一预喷射(VE1)的基础值(ADVE)结合起来。
4.按照权利要求3所述的方法,其特征在于,附加地将修正值(d_AD)用于修正第二预喷射(VE2)的基础值。
5.按照权利要求1至4中任一项所述的方法,其特征在于,在封闭的循环中将通过第二预喷射(VE2)计量的燃料量调节到额定值。
6.按照前述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,在内燃机的工作循环的确定的部分区域中检测燃烧特征的基础值(VM_B)。
7.按照权利要求6所述的方法,其特征在于,通过滤波、形成数值和经过多个工作循环求平均值由燃烧特征的基础值(VM_B)产生经处理的燃烧特征(VM_V)。
8.按照权利要求7所述的方法,其特征在于,按照基准燃烧特征对已处理的燃烧特征(VM_V)标准化。
9.按照权利要求7所述的方法,其特征在于,燃烧特征(VM_B)的基础值从固体声音传感器(18)或者燃烧室压力传感器(16)的信号中获得。
10.内燃机(10)的控制器(24),所述内燃机具有至少一个燃烧室(12),通过至少一个第一预喷射(VE1)和主喷射(HE)向燃烧室中喷射用于燃烧的燃料,其中控制器(24)处理与所喷入的燃料量有关的燃烧特征(VM_B),并且控制器从已检测到的燃烧特征(VM_B)求出第一预喷射(VE1)的效果,其特征在于,控制器(24)从通过激活和去激活的第二预喷射求出的燃烧特征(VM_VE1_ist,VM_VE12_ist)的比较中确定第二预喷射(VE2)的效果。
11.按照权利要求10所述的控制器(24),其特征在于,所述控制器执行按照权利要求2至9所述的方法中的至少一个方法。
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