CN109964022B - 用于运行内燃机的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于运行机动车用的内燃机（106）的方法，该内燃机带有至少两个气缸（102、103、104、105），该方法包括：‑获知气缸的扭矩输出的差，‑获知在气缸行程内在气缸（102、103、104、105）的其中一个气缸内的气缸压力（401）的走向曲线，‑获知气缸行程内气缸压力（401）的走向曲线的最大值与转速（402）的走向曲线的接下来的最大值的时间间距（403），‑针对每个气缸获知在所属的气缸行程内的气缸压力最大值的相应时间点，‑获知在最大值的相应时间点之间的差，并且，当在相应时间点之间的差大于针对时间点的预定的阈值时，‑根据所获知的时间间距（403）至少在气缸（102、103、104、105）的其中一个气缸中改变喷射时间点。

Description

用于运行内燃机的方法和装置

技术领域

本发明涉及一种用于运行内燃机的方法。本发明还涉及一种用于运行内燃机的装置，该装置构造用于执行所述方法。

背景技术

在带有所谓的共轨喷射***（也称为存储器喷射***）的机动车中，多个喷射器、典型地所有的喷射器均与一处在高压下的共同的燃料分配器（共轨）相耦联。分别在一个气缸行程（也称为工作行程）内有待喷射到内燃机的气缸中的燃料喷射量，典型地首先以如下方式进行配量，即，用选择得较短或较长的驱控持续时间来驱控相应的喷射器，以便将燃料喷射到相应的气缸中。在驱控持续时间期间，喷射器分别被打开。

基于喷射***内的制造公差和老化现象，在各个气缸之间的喷射量可能发生变化。这可能导致气缸间的扭矩差异，这可能对内燃机的运转平稳性或排放性能产生不利影响。因此磨损现象或沉积物尤其可能导致，在喷射器的使用寿命期间，喷射器的实际打开持续时间或实际打开程度在燃料压力给定和驱控持续时间给定时发生改变。

发明内容

值得期待的是，说明用于运行内燃机的一种方法以及一种相符合的装置，该装置使得内燃机能可靠地运行。

本发明的特征在于用于运行内燃机的一种方法和一种相符合的装置，所述内燃机带有至少两个气缸。

按照一种实施方式，获知气缸的相应的扭矩输出。扭矩输出基于到相应的气缸中的燃料喷射实现。获知扭矩输出的差。获知在气缸行程内在气缸的其中一个气缸内的气缸压力的走向曲线。在该气缸行程内获知内燃机的曲轴的转速的走向曲线。获知在该气缸行程内气缸压力的走向曲线的最大值与转速的接下来的最大值的时间间距。尤其是获知在该气缸行程内相应的整体的最大值之间的时间间距。将扭矩输出的差与针对扭矩输出的预定的阈值进行比较。当所获知的差超过了所述阈值时，针对内燃机的所有气缸，获知内燃机的曲轴的转速在相应的气缸行程内的走向曲线。获知所述走向曲线的相应的最大值。获知在所属的气缸行程内最大值的相应时间点。获知在最大值的相应时间点之间的差。当相应时间点之间的差大于针对时间点的预定的阈值时，喷射时间点至少在气缸的其中一个气缸中改变。根据所获知的时间间距来改变时间点。

在柴油内燃机中，将燃料喷射到气缸里的经压缩的热空气中。然后通过基于因压缩而上升的气缸温度的自点火开始燃烧。在喷射开始和燃烧开始之间的时间被称为点火延迟。化学的点火延迟时间点强烈取决于混合物的雾化并且因此取决于压力和温度。转速变化于是又取决于气缸压力和惯性力。

喷射量，即分别喷射到气缸中用以在内燃机的曲轴上产生扭矩的燃料的量，通常与由喷射量引起的扭矩呈线性关系。所喷射的燃料的量因此通常预定了相应气缸的功率输出。喷射量因此按传统与曲轴的扭矩成比例。

按照本申请的方法额外能够推断出，是否基于不同的喷射量产生了气缸的不同的扭矩输出，或者喷射的喷射时间点是否是针对不同的扭矩输出的诱因。

基于对气缸压力最大值与转速的最大值的比较，能够推断出气缸行程内的喷射时间点。喷射时间点也称为喷射位置或喷射相位。在气缸内近似相同的燃烧条件下，在预定的公差范围之内，气缸压力最大值和转速最大值之间的间距在所有气缸中是相同的。因此在单一的气缸上设置单一的气缸压力传感器就够用了。内燃机的其它气缸则不必设置气缸压力传感器。

在正常工作的内燃机中，在喷射的与扭矩相关联的部分中，燃料量的提高导致了这个气缸的所输出的扭矩的提高。喷射量的减小则通常导致扭矩相应减小。

但在错误的喷射时间点中，可能无法达到该效果并且例如提高的喷射量可能不会导致期待的扭矩的提高。在按照本申请的方法中，当在喷射量改变后没有在喷射量和扭矩之间出现期待的线性关系时，检查每个气缸内的喷射时间点。这在转速的相应最大值的基础上发生。在气缸内的喷射时间点正确时，马达转速的最大值分别在预定的公差内处在气缸行程内相同的时间点上。气缸行程也称为工作行程。该气缸行程的时间段例如在进气前在上止点开始并且在燃烧气体排出后在上止点处结束。

若各个气缸的转速的最大值没有处在相应的气缸行程内的相同的时间点上，那么可以推断出错误的喷射时间点。因此为了调整扭矩输出而至少在气缸的其中一个气缸中调整喷射时间点，从而使在预定的公差内在所属的气缸行程中的最大值的相应时间点是相同的。用按照本申请的方法使得能够借助对喷射时间点的调整来平衡内燃机的各个气缸的扭矩输出。基于对喷射时间点的额外的调整能避免对气缸均衡的错误的微调。能确认的是，是否实际上基于不同的喷射量或基于不正确的喷射时间点发生了扭矩输出的偏差。将通过调整喷射量而对扭矩输出进行的平衡与气缸压力的测量结合起来以获知喷射时间点，由此使得能在喷射偏差和燃烧中的误差之间进行有益的可信度测试。因此也能避免不准确的误差诊断。

按照实施方式，当在相应的时间点之间的差小于针对时间点的预定的阈值时，喷射量针对气缸的其中至少一个气缸改变与所获知的、扭矩输出的差的相关性。根据在转速的最大值的相应的时间点之间的差，要么相对于所获知的扭矩偏差来调整喷射量，要么根据转速最大值的时间点的差来调整喷射时间点。

按照实施方式，例如借助发送器轮传感器和与曲轴相耦联的发送器轮获知相应的曲轴加速度。发送器轮（Geberrad）例如是齿轮并且发送器轮传感器例如是霍尔传感器。因此能评估齿时间（Zahnzeit），以便获知曲轴加速度。

备选或附加地根据内燃机的运转平稳性获知曲轴加速度。

备选或附加地根据曲轴的转速变化获知曲轴加速度。

按照实施方式，至少部分重复所说明的方法步骤，直至扭矩输出的另一个所获知的差小于针对扭矩输出的预定的阈值。

按照实施方式，当另一所获知的差在预定时间段之后没有小于针对扭矩输出的预定的阈值时，获知了一其它误差。当按照本发明的方法在多次执行之后在预定的时间段之后也没有导致扭矩输出被平衡时，那么存在一其它误差作为扭矩偏差的诱因，所述其它误差不会基于喷射量或喷射时间点出现。所述其它误差例如是在废气再循环中的误差或者压缩中的误差。

附图说明

其它的优点、特征和扩展设计方案由接下来结合附图所阐释的例子得出。附图中：

图1示意性示出了按照一种实施方式的带有内燃机的***；

图2示意性示出了按照一种实施方式的方法的流程图；

图3示意性示出了按照一种实施方式的、在扭矩和喷射量之间的关系；以及

图4示意性示出了按照一种实施方式的气缸压力和转速的走向曲线。

具体实施方式

图1示出了带有内燃机106和燃料分配器101（也称为共轨）的***100。来自未示出的燃料箱的燃料在高压下积聚在燃料分配器101中并且接下来直接喷射到内燃机106的气缸102、103、104和105中。所喷射的燃料的燃烧导致气缸102至105到内燃机106的曲轴107上的扭矩输出。在所示的实施例中，内燃机106具有四个气缸102至105。按照其他实施例，内燃机具有多于四个或少于四个的气缸。气缸102至105也可以称为内燃机106的燃烧室。

基于***100内的制造公差以及由于老化现象的出现，在各个气缸102至105之间的实际上喷射的燃料量可能有所变化。例如每个喷射器在驱控持续时间保持不变时实际上喷射的燃料的量发生改变。在相应的气缸102至105的喷射量之间的所述差异导致了气缸102至105到曲轴107上的不同的扭矩输出。所述扭矩差异可能对内燃机的运转平稳性或排放性能产生不利影响。

在气缸102至105中的至少一个气缸上安装气缸压力传感器108。在所示实施例中，气缸压力传感器108仅安装在气缸102上。在其它气缸103至105上不安装气缸压力传感器。借助气缸压力传感器能够获知在气缸102中的气缸压力。

例如是马达控制器的一部分的装置110被设立用于执行接下来结合图2所阐释的方法，以便修正不同的扭矩输出，从而使气缸102至105的相应的扭矩输出处在预定的公差范围之内。

在步骤201中启动按照图2的方法。

接下来在步骤202中将气缸102的扭矩输出与气缸103的扭矩输出以及气缸104的扭矩输出和气缸105的扭矩输出进行比较。为此例如比较气缸102至105的每一个气缸行程的曲轴加速度。尤其获知曲轴加速度的差，以便推断出曲轴加速度的差异。按照其他实施例，使用气缸102至105的其它组合用于比较。

在步骤203中，存储所获知的扭矩差异用于之后的应用。

在步骤204中获知气缸102内的气缸压力401每个气缸行程的走向曲线。获知该走向曲线的最大值。此外，获知马达转速在气缸102的气缸行程内的走向曲线。获知该转速走向曲线的最大值。获知在气缸压力最大值和转速最大值之间的间距403。

由图4可知，基于气缸压力最大值与马达转速的最大值的比较，能推断出喷射时间点。在图4中在X轴上记录时间并且在Y轴上记录气缸压力和转速。

在上止点前不久产生了最高的压缩温度。若由于过早的喷射而过早开始燃烧，那么燃烧压力陡然上升，对抗气缸内的活塞运动。

过迟的喷射时间点导致气缸压力的小幅上升并且导致了有些延迟的燃烧，这在负荷很小时也可能导致不完全燃烧。

在最大值之间的期待的间距由参数如高效率、低噪音和低有害物质排放确定。通过用气缸压力传感器108的测量能确定和调节该期待的间距。应当基于相应的转速最大值相应地调整其它气缸103至105。

在气缸102至105内近似相同的燃烧条件下，该间距在所有的气缸102至105中均是相同的，因而在气缸102上单一的气缸压力传感器108就够用了，并且不必强制在所有气缸上都存在气缸压力传感器。

在步骤205中，在气缸压力的走向曲线的最大值和转速的接下来的最大值之间的、所获知的时间间距403，被存储用于之后的应用。

在步骤206中获知，气缸102至105的相应的扭矩输出的偏差是否大于预定的阈值。例如比较在扭矩输出之间的差是否大于预定的阈值。若所述差小于预定的阈值，那么推断出***正常工作并且在步骤207中在不调节喷射的情况下至少暂时结束所述方法。

若在步骤206中获知，扭矩输出的偏差大于预定的阈值，那么接下来在步骤208中获知各气缸行程内所有气缸的转速最大值。

接下来在步骤209中获知，所有气缸102至105的相应的转速最大值是否在预定的公差内处在相应的气缸行程内的相同的位置上。

若在步骤209中获知了，转速的最大值的时间点的偏差小于针对时间点的偏差而预定的阈值，那么接下来在步骤211中调整气缸102至105的至少其中一个气缸的喷射量。例如改变每一个气缸行程喷射到气缸102中的喷射量。喷射量的改变取决于在步骤203中存储的扭矩输出之间的所获知的差。

尤其由图3可知，喷射量和由此引起的扭矩彼此呈线性关系。在X轴上记录了喷射量，在Y轴上记录了扭矩。若气缸102的扭矩应当减小了值Y1，那么针对气缸102的喷射量相应地减小了值X1。若应当提高气缸102的扭矩，那么相应地提高针对气缸102的喷射量。

但倘若喷射时间点是错误的，那么可能的是，喷射量的改变不会导致相符合的改变的扭矩。例如喷射量的提高于是不会导致由此引起的扭矩的提高。

喷射时间点尤其是这样的时间点，在该时间点上，对于每一个气缸行程而言进行燃料的喷射量的与扭矩关联的喷射。喷射时间点也称为喷射位置和/或喷射相位。

若在步骤209中获知了，转速最大值没有在预定的公差内处在相应的气缸行程的相同的时间点上，那么接下来，在步骤210中根据在步骤205中存储的所获知的时间间距403来改变喷射时间点。尤其调整至少主喷射的或整个的与扭矩关联的喷射的喷射时间点。例如这样来改变喷射时间点，使得在气缸压力的最大值和转速的最大值之间的间距处在预定的时间段内。

在步骤210或步骤211之后，随步骤202重新开始所述方法并且一直重复所述方法，直至气缸102至105的扭矩输出的差低于预定的阈值。

一直重复调节过程，直至基于对喷射量和喷射时间点的调整而在所有的气缸102至105上出现均匀的扭矩。尤其是一直重复方法步骤202至211，直至在步骤206中获知，所述差小于预定的阈值。

若在预定的时期之后没有发生所述方法的收敛，即在预定的时期内没有确认所述差小于预定的阈值，则可以推断出***中的其它误差。于是不会因不同的喷射量或错误的喷射时间引起不同的扭矩输出。其它误差可以例如是在废气再循环中或压缩中的不准确性。

因此在所述方法中根据气缸102至105的转速最大值的相关联的时间点要么调整喷射量，要么调整喷射时间点。因此能够避免对气缸均衡的有错误的微调。因为装置110例如也将喷射修正值用于对喷射的评估，所以能够通过附加的可信度测试避免错误的诊断。因此在直喷式内燃机中实现了可靠的气缸均衡。这造成了内燃机106的可靠的运行。

附图标记列表

100 ***

101 燃料分配器

102、103、104、105 气缸

106 内燃机

107 曲轴

108 压力传感器

110 装置

201-211 方法步骤

401 气缸压力

402 转速

403 间距。

Claims (10)

1.用于运行机动车用的内燃机（106）的方法，所述内燃机带有至少两个气缸（102、103、104、105），该方法包括步骤：

- 获知所述气缸（102、103、104、105）的相应的扭矩输出，所述扭矩输出分别基于燃料进入到相应的所述气缸（102、103、104、105）中的喷射来实现，

- 获知一气缸与其它各气缸的扭矩输出的差，

- 获知在所述气缸（102、103、104、105）的其中一个气缸中的气缸压力（401）在气缸行程内的走向曲线，

- 获知所述内燃机（106）的曲轴（107）的转速（402）在所述气缸行程内的走向曲线，

- 获知在所述气缸行程内所述气缸压力（401）的走向曲线的最大值与所述转速（402）的走向曲线的接下来的最大值的时间间距（403），

- 将所述扭矩输出的差与针对所述扭矩输出的预定的阈值进行比较，并且当所获知的差超过了所述阈值时，

- 针对所述内燃机（106）的所有气缸（102、103、104、105）获知在相应的气缸行程内所述内燃机的曲轴的转速（402）的走向曲线并且获知所述走向曲线的相应的最大值，

- 获知在所属的气缸行程内所述最大值的相应的时间点，

- 获知在所述最大值的相应的时间点之间的差，并且当在相应的所述时间点之间的差大于针对所述时间点的预定的阈值时，

- 根据所获知的时间间距（403）至少在所述气缸（102、103、104、105）的其中一个气缸中改变喷射时间点。

2.按照权利要求1所述的方法，当在相应的所述时间点之间的差小于针对所述时间点的预定的阈值时，

- 根据所获知的、扭矩输出的差来改变针对所述气缸的其中至少一个气缸的喷射量。

3.按照权利要求1或2所述的方法，包括：

- 获知所述内燃机（106）的曲轴（107）的相应的曲轴加速度，其中，该曲轴加速度分别基于燃料进入到相应的所述气缸（102、103、104、105）中的喷射而实现，

- 根据相应的所述曲轴加速度获知相应的所述扭矩输出。

4.按照权利要求3所述的方法，其中，所述曲轴加速度借助发送器轮传感器和与所述曲轴相耦联的发送器轮而获知。

5.按照权利要求3所述的方法，其中，根据所述内燃机(106)的运转平稳性来获知所述曲轴加速度。

6.按照权利要求3所述的方法，其中，根据所述曲轴（107）的转速变化来获知所述曲轴加速度。

7.按照权利要求1所述的方法，其中，借助对应于所述气缸的气缸压力传感器（108）来获知所述气缸压力。

8.按照权利要求1所述的方法，包括

- 重复方法步骤直至所述扭矩输出的另一所获知的差小于针对所述扭矩输出的预定的阈值。

9.按照权利要求8所述的方法，包括

- 当所述另一所获知的差在预定的时间段之后没有小于针对所述扭矩输出的预定的阈值时，获知其它误差。

10.用于运行内燃机（106）的装置，所述装置被构造用于实施按照权利要求1至9中任一项所述的方法。

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