CN103314204A - 内燃机的喷射器的自适应方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及内燃机的喷射器的自适应方法，利用所述自适应方法使实际喷射的燃料量与额定喷射量相适配，包括以下步骤：在喷射周期的至少一个片段中利用测试喷射脉冲操控喷射器，检测转速信号的由于在属于测试喷射脉冲的片段中的测试喷射脉冲引起的变化并且基于所述转速信号的所检测的变化校正喷射的燃料量，其中在所述内燃机的正常点火的运行状态期间实施所述方法。

Description

内燃机的喷射器的自适应方法

技术领域

本发明涉及内燃机的喷射器的自适应方法、内燃机的喷射装置以及内燃机。

背景技术

传统上，机动车具有带有至少一个喷射器的内燃机。尤其磨损现象或沉积物导致，喷射参数——例如喷射器的实际开启持续时间或实际开度改变。因此，在喷射器的寿命期间实际喷射量也变化。因此，为了遵守严格的排放标准并且此外能够以高的燃料效率行驶，内燃机的喷射***必须能够精确地在喷射器的寿命内喷射定义的燃料量。这意味着对喷射器的喷射稳定性和喷***度的很高的要求。

然而，因为喷射器的特性在其寿命内不可避免地变化，所以需要喷射控制参数的在线适配。

用于适配喷射参数的已知的方案检测曲轴和/或内燃机的速度信号。这是因为，当在内燃机中发生燃烧时，发生发动机曲轴的加速。通过相应的速度信号确定在加速度方面的变化并且校正喷射参数。

这些已知的解决方案要求内燃机的运行状态，在所述运行状态中切断燃料供给，也就是说，不发生正常的喷射。在该运行状态期间，实现测试喷射脉冲并且加速度用作用于喷射的燃料量的指标。

一种新的方案在德国（DE）申请10 2010 014 320中描述。在此，在正常的运行状态期间、优选在内燃机的空转状态或脱离的状态期间实施测试喷射脉冲。在内燃机处于静止的空转状态期间，转速调节器（DR）被冻结至少一个喷射周期。“冻结（Einfrieren）”在此意味着，除了所定义的测试喷射脉冲之外，用于所有正常的喷射脉冲的喷射参数与上一次的或 先前的喷射周期的喷射参数相同。通过这种方式对于不同的变速器类型避免校准变体。

图1A和1B示出这种方法的随时间t绘出的喷射模式。由图1A和1B可以看出，在所示的例子中，喷射周期包括四个片段（seg0到seg3）。因此，内燃机是四缸内燃机。

图1A示出在空转阶段期间无测试喷射脉冲的情况下正常的喷射周期。转速调节器（DR）被激活。缺乏的测试喷射脉冲通过参考标记1表示。

图1B示出是正常的或先前的喷射周期的喷射配置（例如喷射时间、喷射位置等等）的精确副本的测试喷射周期。这意味着，用于测试喷射周期的转速调节器（DR）被去活，即冻结。片段0（seg0）中的附加的测试喷射脉冲通过参考标记3表示。

由头四个片段（图1A中的seg0到seg3）的加速度信号与随后的四个片段（图1B中的seg0到seg3）的加速度信号的差计算出通过测试喷射脉冲引起的燃烧。

图4A示出根据现有技术确定的燃烧信号的图示。在x轴上绘出单位为毫秒的喷射时间T_i并且在y轴上绘出燃烧信号CMB_STC。喷射***中的燃料压力是40 MPa。为五个不同的测试喷射脉冲长度确定了测试喷射脉冲的燃烧效果，其中误差细线条（Fehlerbalken）分别显示在测量点处的标准偏差。

进行测试喷射周期期间的冻结，以便排除与在该测试喷射周期中的测试喷射脉冲不同的喷射脉冲对所引起的加速度信号的每种影响。否则，转速调节器（DR）会作为对测试喷射脉冲的反应而使跟随该测试喷射脉冲的片段的片段时间失真。因此，借助选择恰恰与在先前的喷射周期中相同的喷射参数实现这种负面影响的排除。在这种情况下确保，所确定的加速度信号差单独地由测试喷射脉冲引起。

但缺点是，在此文献中描述的方法要求转速调节器（DR）的切断（去活或冻结）。这由于内燃机（ENSC）的速度控制的功能总成与喷射（INJR）的实现之间的许多交互而提高应用软件的复杂性。

发明内容

因此，本发明的任务是，与现有技术相比，优化喷射器的自适应方法。

上述任务通过根据权利要求1的内燃机的喷射器的自适应方法、根据权利要求9的内燃机的喷射装置以及根据权利要求10的内燃机解决。其他的有利的实施方式从后续的描述、附图以及从属权利要求中得出。

根据本发明的、内燃机的喷射器的自适应方法，利用所述自适应方法使实际喷射的燃料量与额定喷射量相适配，具有以下步骤：在喷射周期的至少一个片段中利用测试喷射脉冲操控喷射器，检测转速信号的由于在属于测试喷射脉冲的片段中的测试喷射脉冲引起的变化并且基于转速信号的所检测的变化校正所喷射的燃料量，其中在内燃机的正常点火的运行状态期间（在正常点火阶段期间）实施所述方法。

在根据本发明的自适应方法中，基于转速信号在测试喷射的片段中的变化校正实际喷射的燃料量。尤其在内燃机的空转状态期间实施所述方法。在这种情况下不需要转速调节器（DR）的关断（去活或冻结）。这是因为，不再需要跟随测试喷射脉冲的片段的片段时间用于校正喷射的燃料量。

根据本发明的自适应方法尤其可应用于具有所谓的共轨喷射的内燃机，其中多个、典型地所有喷射器被供给共同的燃料管路，所述共同的燃料管路处于很大程度上均匀的高压力下。在内燃机的每个气缸中分别在工作冲程开始时要喷射的燃料量首先以如下方式计量：即以选择得较短或较长的操控持续时间操控喷射器，在所述操控持续时间期间这些喷射器被开启并且燃料喷射进相应的气缸中。

优选借助根据本发明的自适应方法实施至少一个喷射控制参数的在线适配。

根据本发明的自适应方法相对于现有技术的优点是，不再需要跟随测试喷射脉冲的片段的片段时间，因为不必再计算加速度，即所述片段时间的二阶导数。根据本发明，在其中执行测试喷射脉冲的片段的片段时间和先前的片段的片段时间足够用于计算。

另一个优点是，转速调节器（DR）不必被去活，而是正常继续工作。因此，测试喷射周期不是正常的喷射周期加上测试喷射的副本。这简化了用于实现测试喷射脉冲所需的软件结构。

另一个优点是，减小由于测试喷射脉冲引起的内燃机速度过高的增长，因为转速调节器（DR）一直是激活的。因此，内燃机的转速或速度在空转状态下在测试喷射之后更快安静下来并且在额定空转转速或额定速度下稳定。

此外，对于在测试喷射脉冲之前的片段中过小的加速度的情况，转速调节器（DR）借助在下一片段（测试喷射脉冲的片段）中更高转矩的请求来对其校正。因此，在测试喷射脉冲之后内燃机的当前转速和额定空转转速之间的差是用于由于测试喷射脉冲的燃烧效果的可靠的指标。这意味着，与现有技术相比，改善了精度。

此外，与现有技术相比简化了基于片段时间的差对燃烧统计的计算方法并且减小计算负荷。

优选通过以下步骤实现转速信号的变化的检测：检测在具有正常的喷射脉冲的喷射周期的片段中的第一转速信号；检测在具有正常的喷射脉冲以及附加的测试喷射脉冲的后续的喷射周期的片段中的第二转速信号以及比较所检测的第一转速信号与所检测的第二转速信号。尤其确定在相应的喷射周期的相同的片段中的第一转速信号以及第二转速信号。

此外优选的是，由片段的转速信号的变化来确定测试喷射脉冲的燃烧信号。燃烧信号相应于通过测试喷射脉冲实现的效果或相应的燃烧。尤其由多个燃烧信号获得统计相关的值、尤其是平均值。然后，由燃烧信号或燃烧信号的统计相关的值确定实际喷射的燃料量。随后，基于所确定的实际喷射的燃料量如此校正或适配内燃机的一个喷射器或多个喷射器的操控数据，使得恰好在喷射器的寿命内喷射定义的燃料量或额定燃料量。

内燃机的根据本发明的喷射装置包括用于内燃机的喷射器的控制器，其中所述控制器以程序技术被构造用于实施根据本发明的自适应方法。通过这种方式，喷射装置具有根据本发明的自适应方法的上述优点。

根据本发明的内燃机包括根据本发明的喷射装置。因此，根据本发明的内燃机也具有上述的根据本发明的自适应方法的优点。

附图说明

接下来参考附图详细化地描述本发明。其中：

图1A示出根据现有技术的喷射周期，

图1B示出根据现有技术的测试喷射周期，

图2A示出根据本发明的喷射周期，

图2B示出根据本发明的测试喷射周期，

图3示出根据本发明的齿时间（Zahnzeiten）的图表，

图4A示出根据现有技术确定的燃烧信号的图示，

图4B示出根据本发明确定的燃烧信号的图示，

图5示出喷射持续时间长度与喷射的燃料量之间的相互关系的图形表示，

图6示出燃烧信号和所属的喷射的燃料量之间的关系的图形表示，

图7示出根据本发明的自适应方法的示意性方法流程。

具体实施方式

接下来描述根据本发明的自适应方法的实施方式，其中在转速调节器（DR）处于激活的状态期间实施测试喷射。

图2A和2B示出这种根据本发明的自适应方法的随时间t绘出的喷射模式。由图2A和2B可以看出，在所示的例子中喷射周期包括四个片段(seg0到seg3)。因此，涉及具有四个气缸的内燃机。

图2A示出在空转阶段期间没有测试喷射脉冲的情况下正常的喷射周期。转速调节器（DR）被激活。缺乏的测试喷射脉冲通过参考标记5表示。

图2B示出测试喷射周期。转速调节器（DR）在测试喷射周期期间被激活。片段0(seg0)中的附加的测试喷射脉冲通过参考标记7表示。因为转速调节器（DR）在测试喷射周期期间被激活，所以转速调节器（DR）在跟随测试喷射的片段——在此片段1(segl)中将如此向下调节喷射，使得尽可能迅速达到额定空转转速。因此，唯一的喷射脉冲是测试喷射脉冲，所述唯一的喷射脉冲事先不仅在其持续时间方面而且在其开始方面已确定。

在内燃机的空转状态期间，不需要使用跟随具有测试喷射的片段的片段的片段时间。对于图2A和2B中示出的情况，这意味着，仅仅在测试喷射周期内和在先前的正常的喷射周期内的片段0(seg0)的片段时间必须是已知的。然而，当正常的喷射周期中的其他片段的片段时间已知时，这也足够。

例如可以借助以下方程式确定燃烧信号SIG_CMB：

。

因此，燃烧信号SIG_CMB相应于片段时间差ΔT_SEG。片段时间差ΔT_SEG在本例子中由测试周期t_seg_0 (tc)中的片段0的片段时间和正常的喷射周期t_seg_0 (nc)中的片段0的片段时间确定。

图3示出正常的喷射周期(NC)的四个片段seg0到seg3的齿时间T。正常的喷射周期的片段seg0至seg3的片段时间几乎相等并且因此共同以参考标记9表示。

此外，示出测试喷射周期(TC)的第一片段seg0、即具有测试喷射的片段的齿时间T。该曲线变化过程以参考标记11表示。在x轴上说明单位为度°CRK的曲轴角度并且在y轴上说明单位为秒的齿时间T。齿时间T在本情况下是曲轴为旋转约6°所需要的时间。测试喷射大致在上止点TDC处发生。

因为在空转状态期间平均地（im Mittel）不存在加速或减速，所以燃烧信号SIG_CMB具有与现有技术中用于此目的的参量相似的精度，即片段时间的二阶导数（加速度）。

片段时间差ΔT_SEG和片段时间的二阶导数（称作CMB_STC）的可比的质量由图4A和4B中可以看出。其中实施由于具有持续时间T_i的测试喷射脉冲引起的燃烧效果的分析。为五个不同的测试喷射脉冲长度确定测试喷射脉冲的燃烧效果。误差细线条显示在相应的测量位置处的标准偏差。在y轴上绘出燃烧信号CMB_STC（图4A）和SIG_CMB（图4B），而在x轴上绘出单位为毫秒的测试喷射脉冲T_i的长度。此外，在图4A中示出片段时间的二阶导数（现有技术），而在图4B中绘出根据本发明的燃烧信号SIG_CMB。

接下来解释，为什么激活的转速调节器(DR)不导致燃烧效果的错误计算。在转速调节器（DR）检测到片段时间差之后，该转速调节器（DR）将仅仅改变内燃机的速度。然而，根据本发明的自适应方法仅仅使用由喷射的燃料量引起的并且不通过转速调节器(DR)影响的片段时间差。因此，图4B示出，片段时间差ΔT_SEG与根据图4A的现有技术相比，具有足够的稳定性和精度。

图5根据占优势的燃料压力示出喷射持续时间T_i和喷射的燃料量M_f之间的相互关系的图形表示。在x轴上以毫秒为单位绘出喷射持续时间T_i，而在y轴上以毫克为单位绘出喷射的燃料量M_f。在燃料压力为250巴的情况下得出配备有参考标记13的特性曲线，在燃料压力为400巴的情况下得出配备有参考标记15的特性曲线并且在燃料压力为800巴的情况下得出配备有参考标记17的特性曲线。图5也称作喷射特性曲线族。

在图6中示出实际喷射的燃料量和片段时间差之间的相关性。在此，在x轴上绘出单位为毫克的喷射的燃料量M_f并且在y轴上绘出单位为秒的燃烧信号SIG_CMB。可以根据经验，借助图5中的喷射特性曲线族与如在图4B中示的所测量的燃烧信号SIG_CMB的组合确定燃烧信号和喷射的燃料量之间的相关性。根据图6的良好地校准的特性曲线族的使用能够实现：使所测量的燃烧信号与喷射的燃料量有关（ins Verhältnis setzen）并且因此确定测试喷射脉冲持续时间。因此，又可以根据图5在喷射器的寿命内适配特性曲线族。

参考图7，示意性地示出根据本发明的自适应方法的方法流程。在步骤A中，利用测试喷射脉冲操控喷射器。在步骤B中检测转速信号的由于测试喷射脉冲引起的变化。在此，如此实现变化的检测，使得首先在步骤D中检测具有正常的喷射脉冲的喷射周期的片段中的第一转速信号。在此，例如是根据图2A的正常的喷射周期的片段0(seg0)。在后续的步骤E中，检测在具有正常的喷射脉冲以及附加的测试喷射脉冲的后续的喷射周期的片段中的第二转速信号。例如，在此是根据图2B的测试喷射周期的片段0(seg0)。随后，在步骤F中实现所检测的第一转速信号与所检测的第二转速信号的比较。由所述比较得出转速信号的变化。在步骤C中实施基于转速信号的所检测的变化对喷射的燃料量的校正。

Claims (9)

1.内燃机的喷射器的自适应方法，利用所述自适应方法使实际喷射的燃料量与额定喷射量相适配并且所述自适应方法具有以下步骤：

a)在喷射周期的至少一个片段中利用测试喷射脉冲 操控（A）喷射器，

b)检测(B)转速信号的由于在属于所述测试喷射脉冲的片段中的测试喷射脉冲引起的变化并且

c) 基于所述转速信号的所检测的变化校正(C)喷射的燃料量，其中

d) 在所述内燃机的正常点火的运行状态期间（在正常点火阶段期间）实施所述方法。

2.根据权利要求1所述的自适应方法，其中在所述内燃机的空转状态期间实施所述方法。

3.根据以上权利要求中任一项所述的自适应方法，其中通过以下方式实现所述转速信号的变化的检测：

e) 检测(D)在具有正常的喷射脉冲的喷射周期的片段中的第一转速信号,

f) 检测(E)在具有正常的喷射脉冲以及附加的测试喷射脉冲的后续的喷射周期的片段中的第二转速信号并且

g) 比较(F)所检测的第一转速信号与所检测的第二转速信号。

4.根据权利要求3所述的自适应方法，其中确定在相应的喷射周期的相同的片段中的所述第一转速信号以及所述第二转速信号。

5.根据以上权利要求中任一项所述的自适应方法，其中由片段的转速信号的变化确定测试喷射脉冲的燃烧信号。

6.根据权利要求5所述的自适应方法，其中由多个燃烧信号获得统计相关的值、尤其是平均值。

7.根据权利要求5或6所述的自适应方法，其中由所述燃烧信号或所述燃烧信号的统计相关的值确定实际喷射的燃料量。

8.内燃机的喷射装置，所述喷射装置包括用于内燃机的喷射器的控制器，其中所述控制器以程序技术被构造用于实施根据权利要求1至7中任一项所述的方法。

9.内燃机，包括根据权利要求8所述的喷射装置。

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