CN100476178C - 确定内燃机参数或热机起动工况的方法和装置及控制设备 - Google Patents
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Abstract
确定汽车内燃机在热机起动工况下的一个表征喷油量的参数的方法，其中燃料从燃料供给系统的一个高压区直接喷入至少一个燃烧室中，其中修正热机起动工况下表征喷油量的参数，其中表征喷油量的参数至少根据一个代表燃料温度的参数来修正。确定汽车内燃机中的热机起动工况的方法，其中热机起动工况至少是借助一个代表燃料温度的参数和借助一个燃料压力来确定的。本发明还涉及相应的装置，一种用于内燃机的相应控制设备、一种带有程序代码编写工具的相应计算机程序以及一种带有程序代码编写工具的相应计算机程序产品。
Description
技术领域
本发明涉及一种在汽车内燃机热机起动工况下确定一个表征喷油量的参数的方法以及一种确定汽车内燃机中热机起动工况的方法。本发明还涉及相应的装置，一种用于内燃机的相应控制设备、一种带有程序代码编写工具的相应计算机程序以及一种带有程序代码编写工具的相应计算机程序产品。
背景技术
通常，所谓的热机起动工况是指例如在一次短暂的停止运转之后在内燃机还热着的情况下重新起动。在静止的较热的机器中会在燃料管路以及喷油嘴本身内形成蒸汽气泡。在随后的起动过程中，这种燃料蒸汽气泡会妨碍正常的燃料分配。因此，在热机起动条件下，例如发出一个延长的喷射信号，从而即使在出现燃料蒸汽气泡的情况下，也会为燃烧过程供应某一最小量的燃料。
DE 40 39 598 A1公开了一种内燃机的热机起动方法和一种热机起动装置。热机起动工况在这里给出的教导是指不仅发动机温度而且进气温度都超过了一定的阈值，此外在较早时刻的进气温度和重新起动的进气温度之间的差也超过了一个可选择的阈值。
DE 44 35 419 A1公开了一种用于内燃机燃料分配的控制系统。这里是在内燃机温度超过了第一阈值而且进气温度从上一次测量起又升高了一定值时称作热机起动工况并设置一个相应的热机起动位。这里，最后一次的值可以是在内燃机停机时刻的值，新的值可以是重新点火或接通起动器时刻所测的值。热机起动位一直保持到内燃机温度低于第二阈值或者直到预定的空气总量流过进气管。上述的空气总量是借助对进气管中的空气量传感器的信号积分来确定。
从DE 195 47 644 A1可知一种控制内燃机中燃料分配的方法和装置，其中喷射的燃料量是根据燃料的温度、密度和压力来修正的。DE 19547 644 A1所述的方法最好用在装备了共轨系统的自燃式内燃机中。
尤其在现代的燃料喷射系统中，是用高压燃料喷射工作的，即使在发动机停机后也会有几个部件变热，如高压泵，因此可能出现比停机温度更高的温度值，特别重要的是，在紧接着的热机起动工况中正确的燃料分配，以此保证安全可靠的起动。这里特别重要的一点是热机起动识别本身。
发明内容
本发明的任务是改进对汽车内燃机在热机起动工况下的一个表征喷油量的参数确定以及汽车内燃机中的热机起动工况的确定。上述任务一方面是通过确定汽车内燃机在热机起动工况下的一个表征喷油量的参数的方法来解决，其中燃料从燃料供给系统的一个高压区直接喷入至少一个燃烧室中，热机起动工况是至少借助代表燃料温度的参数和借助一个燃料压力来确定的，在识别出的一个热机起动工况中，表征喷油量的参数至少根据一个代表燃料温度的参数来修正，在这里，在所述燃料供给系统的高压区确定所述燃料压力
这样以有利的方式在具有高压喷射的燃料供给系统中在燃料分配时考虑了燃料的温度，这改善了热机起动工况中的起动性能和燃烧性能。
本发明的改进在于，表征喷油量的参数是喷射持续时间，代表燃料温度的参数是发动机温度或冷却剂温度，热机起动工况至少借助代表燃料温度的参数并借助燃料压力来确定。
通过本发明的改进，在燃料分配时有利地考虑了燃料的温度和压力，从而在热机起动时保证了按规定的燃料量分配。这就使内燃机起动性能特别柔和，同时废气排放减少。特别有利的是，在燃料供给系统的高压区确定燃料压力，由此在燃料分配时考虑直接作用于喷入燃料的压力。
本发明方法的优选改进在于，当发动机温度或者冷却剂温度超过一个适用的温度阈值并且高压区的燃料压力低于一个适用的压力阈值时，识别为一个热机起动工况。
由此，尤其在具有高压喷射的燃料供给系统中，可靠地识别出热机起动工况，燃料量可以通过修正喷射持续时间相应地分配。
有利的是，燃料温度可以根据一个模型和/或一个适用的特征曲线族从发动机温度或冷却剂温度来确定。此外，临界温度可以根据燃料供给系统的高压区的燃料压力确定和/或从适用的特征曲线族获得。借助确定的燃料温度和临界温度可以特别有利地通过燃料温度超过临界温度来识别出热机起动工况。
上述任务另外通过一种确定汽车内燃机中的热机起动工况的方法来解决，其中热机起动工况至少借助一个代表燃料温度的参数和借助一个燃料压力来确定，其中在燃料供给系统的高压区确定所述燃料压力。通过这种措施可以特别简单、迅速和可靠地确定汽车中的热机起动工况。
此外，上述任务通过一种确定汽车内燃机中热机起动工况下的一个表征喷油量的参数的装置来解决，该装置具有将燃料从燃料供给系统的高压区喷射的机构、至少借助一个代表燃料温度的参数和借助燃料压力来确定一种热机起动工况的机构、用来在识别出的热机起动工况中至少根据一个代表燃料温度的参数来修正表征喷油量的参数的机构，其中在所述燃料供给系统的高压区确定所述燃料压力。
此外，上述任务是通过一种确定汽车内燃机中的热机起动工况的装置解决的，其中设有一些机构，借助这些机构可以至少借助一个代表燃料温度的参数和借助燃料压力来确定一个热机起动工况，其中在燃料供给系统的高压区确定所述燃料压力。
特别有意义的是，本发明方法的实现是以一种用于内燃机尤其是汽车内燃机的控制设备的形式。这里设置了一些用于实施前述方法的步骤的机构。具体说，本发明提供一种用于内燃机尤其是汽车内燃机的控制设备，该控制设备包括：确定代表燃料温度的参数的机构；确定燃料压力的机构；至少借助所述代表燃料温度的参数和所述燃料压力来确定热机起动工况的机构，其中在所述燃料供给系统的高压区确定所述燃料压力。本发明还提供一种用于内燃机尤其是汽车内燃机的控制设备，该控制设备包括：从燃料供给系统的一个高压区喷射出燃料的机构；确定代表燃料温度的参数的机构；确定燃料压力的机构；至少借助所述代表燃料温度的参数和所述燃料压力来确定热机起动工况的机构；至少根据所述代表燃料温度的参数来修正一个表征喷油量的参数的机构，其中在所述燃料供给系统的高压区确定所述燃料压力。
此外特别有意义的是，以一种带有程序代码编写工具的计算机程序和一种带有程序代码编写工具的计算机程序产品形式来实现。
为此，本发明提供一种利用具有程序代码编写工具的计算机程序来确定汽车内燃机中一个表征喷油量的参数的方法，其中燃料从燃料供给系统的一个高压区喷射，并且热机起动工况是至少借助代表燃料温度的参数和借助一个燃料压力来确定的，在识别出的一个热机起动工况中，表征喷油量的参数至少根据一个代表燃料温度的参数来修正，其特征在于，在所述燃料供给系统的高压区确定所述燃料压力，并且该程序在一台计算机且尤其是用于内燃机的一个控制设备上运行。本发明还提供一种利用具有程序代码编写工具的计算机程序来确定汽车内燃机中的热机起动工况的方法，其中热机起动工况至少是借助一个代表燃料温度的参数和借助一个燃料压力来确定的，其特征在于，在燃料供给系统的高压区确定所述燃料压力，并且该程序在一台计算机且尤其是用于内燃机的一个控制设备上运行。在这种情况下，本发明也通过一个存储在控制设备中的程序实现，因此装有该程序的控制设备与本发明方法所述的相同方式也适于用程序实施。按照本发明的计算机程序产品具有存储在计算机可读的数据载体上的程序代码编写工具，当程序产品在一台计算机上尤其是汽车内燃机控制设备上运行时，可以实施本发明的方法。在这种情况下也可以通过一个数据载体来实现本发明，从而在程序产品或者数据载体集成在内燃机中尤其是汽车内燃机中的一个控制设备中时可以实施本发明的方法。作为数据载体或者作为计算机程序产品尤其可以使用电的存储介质，例如一个只读存储器(ROM)、一个可擦可编程存储器(EPROM)或者一个电的永久存储器如CD-ROM或DVD。
本发明的其他特征、应用方案和优点将在下面的发明实施例中描述并在附图中示出。这里所有描述和图示的特征本身或者其任意组合都是本发明的主题，而与其概述及引用关系无关，也与其撰写方式和附图所示无关。
附图说明
图1示出了按照本发明的装置及按照本发明的方法，
图2示出了按照本发明的方法。
具体实施方式
在图1中示出了一个内燃机1，其中一个活塞2在一个汽缸3中可往复运动。汽缸3有一个燃烧室4，一根进气管6和一根排气管7通过气门5连接到燃烧室4上。此外，可用信号TI控制的一个喷油嘴8和一个可用信号ZW控制的火花塞9与燃烧室4相连。这里，信号TI和ZW是从一根控制设备16传递给喷油嘴8或火花塞9。信号TI表示喷射信号，信号ZW表示点火角。由一根燃料高压蓄能器19例如一个共轨系统经一根高压燃料管路18向喷油嘴供给燃料。在燃料高压蓄能器19中布置一个压力传感器20和一个温度传感器21，分别将压力信号P和温度信号T传递给控制设备16。将燃料从一个低压区送到燃料高压蓄能器19的高压区的一个高压泵在图1中没有示出。
进气管6设有一个空气量传感器10，排气管7设有一个兰姆达传感器(Lambdasensor)11。空气量传感器10测量输入进气管6中的新鲜空气量并据此产生一个信号LM。兰姆达传感器11测量排气管7中废气的氧气含量并据此产生一个信号Lambda。空气量传感器10和兰姆达传感器11的信号输入给控制设备16。
在进气管6中装有一个节气门12，其开度借助一个信号DK可调节。另外，排气管7经过一根这里未示出的废气回流管路与进气管6相连。废气回流的控制可以例如通过一个可由控制设备16控制的这里同样未示出的废气回流阀进行。
在内燃机1的第一种工作方式即均一运转(Homogenbetrieb)中，节气门12根据希望的输入空气量部分开启或关闭。在由活塞2引起的进气过程中燃料由喷油嘴8喷入燃烧室4。通过同时吸入的空气使喷入的燃料产生涡流，从而在燃烧室4中分布基本均匀/均一。接着在压缩阶段燃料空气混合气压缩，然后由火花塞9点燃。通过被点燃的燃料的膨胀驱动活塞2。
在内燃机1的第二种工作方式即分层运转(Schichtbetrieb)中，节气门12开度很大。在由活塞2引起的压缩阶段燃料由喷油嘴8喷入燃烧室4中。接着借助火花塞9点燃燃料，从而活塞2在接下来的工作阶段由于被点燃燃料的膨胀而被驱动。
无论是分层运转还是均一运转，都是通过被驱动的活塞使曲轴14旋转，通过该曲轴最终驱动车轮。在曲轴14上布置一个齿轮，由一个直接相对布置的转速传感器15测取齿轮的齿数。转速传感器15产生一个可从中计算出曲轴14的转速n的信号并将该信号n传递给控制设备16。
在分层运转和均一运转中由喷油嘴喷入的燃料量由控制设备16特别是考虑燃料消耗小和/或有害气体产生少来控制。按照本发明的热机起动工况确定以及喷射持续时间确定也是在控制设备16中进行。为此，控制设备16有一个微处理器，该微处理器将适于执行本发明对内燃机1的全部控制的程序编码存储在一个存储介质中。
控制设备16的输入信号是借助传感器测量的内燃机工作参数。例如控制设备16与空气量传感器10、兰姆达传感器11、转速传感器15、压力传感器20和温度传感器21相连。此外，控制设备16与一个油门踏板传感器17相连，该油门踏板传感器17产生一个信号FP，该信号表示由驾驶员可操纵的油门的位置从而也表示了驾驶员要求的转矩。控制设备16的另一个在图1中未示出的输入信号是发动机温度。这可以是例如一个冷却水温度传感器、一个机油温度传感器或者一个装在发动机机组上的部件温度传感器的信号。控制设备16产生输出信号，借助这些输出信号可以通过执行机构根据希望的控制影响内燃机1的性能。例如，控制设备16与喷油嘴8、火花塞9和节气门12相连并产生其控制所需的信号TI、ZW和DK。
下面详细说明在控制设备16中执行的本发明的方法。
原则上，在燃料供给系统中的蒸汽气泡通常是在燃料温度高于100℃、系统压力在约3巴至4巴时出现的。在带有高压燃料喷射例如汽油直喷的现代发动机中，通常在内燃机起动时在燃料供给系统中还没有高压。由于在起动工况下还没有高压，有时会因燃料供给系统的部件还较热而使燃料过热从而存在热机起动工况。通常，在内燃机关闭之后，在喷射系统和燃料供给系统尤其是在共轨系统中的燃料的温度还会继续上升约10分钟，直到燃料温度开始下降。由于在汽车关闭之后的这种温度过高，就会在汽车关闭之后在燃料供给系统中出现蒸汽气泡，从而在重新起动时导致热机起动。
图2示出了按照本发明的方法的实施例。在步骤201中开始本发明的方法。在该步骤中可以例如进行在控制设备中所需的初始化以执行本发明方法。在紧接着的步骤202中，测量燃料高压蓄能器19中的燃料压力。这一点例如可以借助一个压力传感器20完成。接着步骤202的步骤203中确定发动机的温度。为此通常测量发动机中的流体温度。优选的是发动机的冷却剂温度作为发动机温度。另外也可以用一个布置在汽缸头部的特定的部件温度传感器。理想情况下，但在实践中考虑到费用原因实际上不采用，可以用一个相应的温度传感器21直接测量高压蓄能器19中的燃料温度。
在步骤203中确定发动机温度之后，在步骤204借助一个模型计算燃料温度。最简单的情况是可以通过这种模型即使燃料温度与发动机温度相差一个恒定的偏移量例如5℃来导出。这里，燃料温度等于发动机温度减去一个偏移量。也可以借助存在控制设备的存储器中的一个特征曲线族来确定燃料温度。这样一种特征曲线族除了发动机温度外还可以有其它参数例如汽车关闭时间、汽车环境温度、所用冷却剂的特定数据或者燃料特定数据。
在紧接着步骤204的步骤205中，根据测得的燃料压力和前面确定的燃料温度确定一个临界温度。这里，临界温度主要根据燃料压力形成。这里也可以根据预定的算法或者借助存在控制设备的存储器中的一个特征曲线族来确定临界温度。
接下来的步骤206中，检验所确定的燃料温度是否高于前面确定的临界温度阈值。如果不是，则从步骤206转到步骤207，在步骤207中判断是否存在热机起动工况。在这种情况下不设置可能在控制设备中的热机起动位。在接着确定喷射持续时间时，使用正常的、在控制设备中运行的喷射时间计算。确定的喷射时间不增加一个所谓的热机起动因数。接着该方法回到步骤202。
相反，如果在步骤206确认所确定的燃料温度高于确定的临界温度，则转到步骤209，在步骤209中判断热机起动工况。在该步骤209中可以相应地设置一个例如在控制设备中的热机起动位。
如果在步骤209判断出一种热机起动，则按步骤210继续该方法。在步骤210中，根据所确定的燃料温度超过临界温度的程度，确定在控制设备中所确定的喷射时间在正常条件下的增加因数。换句话说：在一种热机起动工况下，喷射持续时间增加一个所谓的热机起动因数，其中该热机起动因数主要取决于所确定的燃料温度和所确定的临界温度从而间接地取决于发动机温度。
当在上述描述中提到燃料温度时，是指在燃料供给系统的一个高压蓄能器例如一个共轨系统中的燃料温度。这里燃料温度可以通过一个温度传感器21直接确定或者通过一个燃料温度模型204确定。
Claims (11)
1.确定汽车内燃机中一个表征喷油量的参数的方法，其中燃料从燃料供给系统的一个高压区喷射，并且热机起动工况是至少借助代表燃料温度的参数和借助一个燃料压力来确定的，在识别出的一个热机起动工况中，表征喷油量的参数至少根据一个代表燃料温度的参数来修正，其特征在于，在所述燃料供给系统的高压区确定所述燃料压力。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述表征喷油量的参数是喷射持续时间。
3.按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述代表燃料温度的参数是发动机温度或者冷却剂温度。
4.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法利用具有程序代码编写工具的计算机程序来实施，并且该程序在一台计算机上运行。
5.按照权利要求4所述的方法，其特征在于，所述计算机是用于内燃机的一个控制设备。
6.确定汽车内燃机中的热机起动工况的方法，热机起动工况至少是借助一个代表燃料温度的参数和借助一个燃料压力来确定的，其特征在于，在燃料供给系统的高压区确定所述燃料压力。
7.按照权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法利用具有程序代码编写工具的计算机程序来实施，并且该程序在一台计算机上运行。
8.按照权利要求7所述的方法，其特征在于，所述计算机是用于内燃机的一个控制设备。
9.用于内燃机的控制设备，其特征在于，该控制设备包括：
确定代表燃料温度的参数的机构；
确定燃料压力的机构；
至少借助所述代表燃料温度的参数和所述燃料压力来确定热机起动工况的机构；
其中，在所述燃料供给系统的高压区确定所述燃料压力。
10.按照权利要求9所述的控制设备，其特征在于，所述控制设备还包括：
从燃料供给系统的一个高压区喷射出燃料的机构；
至少根据所述代表燃料温度的参数来修正一个表征喷油量的参数的机构。
12.按照权利要求9或10所述的控制设备，其特征在于，所述内燃机是汽车内燃机。
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