CN100497915C - 在有流量平衡调节的内燃机喷射系统中确定预喷射量的方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种用于使一个具有一个流量平衡调节的内燃机喷射系统运行的方法，其中该喷射系统具有至少一个通过控制期间控制的喷射器，并且其中流量平衡调节根据内燃机的至少一个运行参数通过一个修正量来执行借助于所述至少一个喷射器所喷射的燃料的流量修正，其特征在于，为了确定预喷射量，断开一个喷射器的预喷射，并且从由流量平衡调节进行的流量修正推断出所述预喷射量。

Description

在有流量平衡调节的内燃机喷射系统中确定预喷射量的方法和装置

技术领域

本发明涉及一种用于使一个具有一个流量平衡调节的内燃机喷射系统运行的方法，其中该喷射系统具有至少一个通过一个控制期间控制的喷射器，并且其中流量平衡调节根据内燃机的至少一个运行参数通过一个修正量来执行借助于所述至少一个喷射器所喷射的燃料的流量修正。

本发明还涉及一种内燃机喷射系统，其中该喷射系统具有至少一个通过控制期间而进行控制的喷射器，并且其中一种流量平衡调节根据内燃机的至少一个运行参数通过一个修正量来执行在所述至少一个喷射器中喷射的燃料的流量修正。

背景技术

对于由现有技术已知的载重汽车用直喷柴油机，为了降低对于这种发动机由于高的压缩压力而产生相对较大的燃烧噪声，在形成转矩的主喷射时刻之前就已经附加地将少量燃料喷进汽缸中。在这种情况下将其称之为一个所谓的“预喷射”(VE)。一个预喷射起到通过一个由于纯压缩引起的温度水平提高空气温度的作用。此外在预喷射时形成反应原子团，它们除了上述的提高温度的作用以外还附加地有助于改善主喷射(HE)燃料的分布。所有这些因素都起到在主流量燃烧时缩短点火延迟时间的作用，并因此使由于主流量燃烧引起的在汽缸中的压力提高通过预喷射的影响以更小的梯度进行。在此其意义在于，压力梯度直接表示燃烧噪声强度的程度。在热动力学上有效的预喷射量对于一个典型方式的预喷射过程为0.7mm³，但是其中精确的数值取决于各汽缸的行程容积。如果低于这个燃料量，则燃烧噪声明显增加。为了避免低于最小预喷射量，对于喷射系统喷射助动器(喷射器)在时间上的控制导入一个所谓的“应用”保险系数，以消除可能的加工误差、在喷射器检验时的可能的测量精度性、喷射量循环振荡和在运行期间可能的流量漂移的影响。实际使用的预喷射量由于这个保险系数典型地约为2mm³，由此使预喷射的热动力学有效性在运行期间保持一个给定的保险性。当然预喷射量的精确数值也取决于那个汽缸的行程容积。但是一个这样大的预喷射量也导致颗粒发射与理想的预喷射量相比提高最大为30％，由于对汽车发动机排气值的严格要求这一点也是不希望的。

图1图解地表示一个内燃机的各汽缸预喷射量变化对于一个主喷射的汽缸压力曲线的影响。其中描绘了预喷射量与一个设置在相关汽缸上的喷射器的控制期间(单位μs)的关系，其中该喷射器用于将燃料喷射到这个汽缸的燃烧室里面。以图1视图为基础，内燃机的所有其它汽缸保持其初始控制期间为300μs。由所示曲线走向可以看出，在控制期间或预喷射量降低时燃烧室压力提高，其中提高的压力梯度的这种效果在不超过一定的预喷射量时特别强烈地出现。

图2示出对于一个内燃机中燃烧燃料时在预喷射控制期间变化的情况下的典型热释放曲线。在此从在一般情况下使用的预喷射量出发，预喷射的控制期间从300μs连续缩短到130μs。在局部放大图中可以看出，在预喷射期间由于预喷射量变化造成的不同热释放。在主要曲线部分中示出的、与预喷射相比在主喷射时明显提高的热释放对于相对较低的在130μs范围中的控制期间显示出非常明显地提高。在燃烧时的热释放是主喷射时燃烧的热动力学有效性的一个尺度。此外在图2中所示的在热释放时的差别使不同的作用力作用于内燃机的一个活塞上并因此由于燃烧也产生不同的活塞加速度。

上述的活塞加速度差别可以以公知的方法通过内燃机的旋转信号检测到。在此该旋转信号另外也可以作为一个运行平稳调节器的输入信号并通过一个转速传感器由一个与内燃机的一个曲轴传力连接的发送轮接收并组合。通过对于转速信号的组合能够获得各汽缸在转速信号上的数值，并获得各汽缸的转速振荡。由此获得的转速振荡接着由一个在下面还要详细描述的流量平衡调节(MAR)在上述运行平稳调节器中评价，并对于各喷射器计算出在各喷射器在下一次喷射时增加的修正量。这个修正起到使内燃机发动机运行更加平稳和均匀的作用。

发明内容

本发明的目的是，提供一种上述类型的方法和系统，通过它们可以实现精确地确定预喷射量，尤其是对于长时间漂移的修正。

这个目的按照本发明通过上述类型的方法如此得以实现：为了确定预喷射量而断开一个喷射器的预喷射，并且从由流量平衡调节进行的流量修正推断出预喷射量。

如上所述，按照本发明的用于确定在一个具有流量平衡调节的内燃机喷射系统中的预喷射量的方法为实现上述目的规定，断开一个喷射器的预喷射并且从由流量平衡调节作为这个断开的结果所进行的流量修正来推断预喷射量。这种方法公开了仅仅由本来就要由流量平衡调节进行处理的转速信号就可以获得关于预喷射量信息的方法。由此可以省去对于附加的爆震传感器的费用。

所述目的还通过上述类型的内燃机喷射系统如此来实现：该喷射系统设置了用于通过所述至少一个喷射器断开预喷射的机构、用于获得分别由所述流量平衡调节而已经提供的修正量的机构和用于由修正量确定预喷射量的计算机构。

优选的方案和改进方案由下文中得出。

此外本方法和所述系统对于已安装的喷射器能够获得预喷射量或其用于汽车转矩的数值。这一点是特别有利的，因为考虑到安装边界条件并由此能够比在检验台上或在加工喷射器时更加准确地确定预喷射量。

所述预喷射最好在给定的运行点中断开。

由流量平衡调节喷射的修正量基本对应于预喷射量，其中考虑到与流量本身以及输送开始和内燃机转速有关的效率。该效率例如可以在给定的运行点中由特性曲线得出。

因为由于断开预喷射而缺少的预喷射量通常导致一个由内燃机产生的转矩扰动，一个优选实施例规定，在接着的主喷射时喷射所缺少的预喷射量。通过这种方法可以避免干扰的转矩扰动。

所缺少的预喷射量在此可以在接着的主喷射中在断开预喷射的喷射器上实现。

本方法的另一方案规定，所缺少的预喷射在一个喷射器上通过改变整个喷射器的喷射量进行补偿。

附图说明

下面借助于附图和优选的实施例详细描述本发明，由它们给出本发明的其它特征和优点。附图示出：

图1按照现有技术一个相关内燃机在一个基本喷射系统中的预喷射的控制期间变化时的典型的燃烧室压力曲线；

图2 按照现有技术在一个内燃机中当预喷射的控制期间变化时的典型的热释放曲线；

图3 在现有技术中已知的流量平衡调节；

图4 在应用本发明的用于驱动内燃机的方法的时间上由一个流量平衡调节所获得的修正量；

图5 在应用本发明的用于驱动内燃机的另一可选择的方法的时间上由一个流量平衡调节获得的修正量。

具体实施方式

图1和2已经在前面的叙述中详细描述过。

下面要描述的方法和装置以一个流量平衡调节(MAR)为前提，它例如由DE 199 45 618 A1引出并在下面借助于图3详细描述。

对于MAR首先假设，在喷射燃料时缺少流量导致内燃机旋转不均匀性。而这种转速不均匀性进而起到使振荡叠加到转速信号上的作用，其频率对应于一个凸轮轴频率和/或该凸轮轴频率的若干倍。在转速信号中具有凸轮轴频率的这些分量表征转速不均匀性并通过流量平衡调节而调节到零。

对于流量平衡调节对于内燃机的每个汽缸附设一个调节器，即一个第一调节器171配属于第一汽缸，一个第二调节器172配属于第二汽缸而相应的一个第三和第四调节器173和174从属于其余汽缸。但是汽缸也可以只与一个可转换的调节器共同工作。

一个第一同步器150通过一个传感器125和一个发送轮120对于每个单个的调节器171-174确定一个理论值和一个实际值。所述调节器171-174的输出信号输送到一个第二同步器155，该第二同步器提供一个修正量QKM，通过它修正一个与司机愿望相关的期望量QKW。

所述司机愿望QKW由一个流量输入110提供，该流量输入计算一个燃料量QKW，它对应于由传感器45提供的实际的司机愿望。这个流量信号QKW到达第一逻辑接点115，在其第二输入上接入第二同步器155的上述输出信号QKW并在该接点上进行这些信号的叠加运算。

第一逻辑接点115的输出信号到达第二逻辑接点130，该接点又加载一个控制期间运算140。在第二逻辑接点130的第二输入上接入一个零流量修正142的信号QK0。因为零流量修正142对于本发明没有意义，所以放弃对其进行详细描述。所述控制期间运算140由第二逻辑接点130的输出信号计算一个用于对燃料计量单元30进行加载的控制信号。所述控制期间运算140计算控制期间，通过它们对喷射器的电控阀加载。

这样构成流量平衡调节，使调节器171-174将混合到各汽缸或通过上述喷射器混合的燃料量调节到一个公共的平均值。如果一个喷射器根据偏差在那个汽缸中混合增加的燃料量QKW，则对于这个汽缸对于司机愿望量QKW增加一个负的燃料量QKW。而如果相反一个汽缸混合过少的燃料，则对于司机愿望增加一个正的燃料量QKM。

上述热动力学变化由于对于一个单个汽缸的预喷射量的变化导致对于流量平衡调节在一个运行平稳调节器中的不同修正量。因为运行平稳调节器无平均值地运行，所以尽管试图补偿转矩扰动、即缺少的流量，但是汽缸值仍然保持恒定。为了获得精确的预喷射量，在一个汽缸上断开预喷射，例如如图4所示，断开一个四汽缸内燃机的汽缸2的预喷射，该内燃机的汽缸在图4中以Z1，Z2，Z3和Z4表示。

通常导致内燃机转矩扰动的缺少的预喷射量可以与主喷射一起喷射。通过这种方法可以避免转矩扰动。只要修正预喷射量，通过运行平稳调节器就不产生变化。但是当这个量偏离所期望的量时，所述运行平稳调节器对这个误差、即对这个偏差作出反应。

在图5中示出所述方法的一个变型，其中在这里假设，流量平衡调节不是无平均值地运行。因为干扰源、即其中预喷射被中断的汽缸—在所示情况下为汽缸Z2，被明确地定位，只要修正相关的汽缸喷射量，如在图5中简示的那样。通过这种方法省去流量平衡调节的截段式选择，因此使修正实质上迅速地进行。此外还能够对于主喷射对于相关汽缸的附加喷射量进行超前，以便可靠地保证转矩扰动被部分地补偿，即减少修正量Δ(见图5)。

下面描述一种用于通过由一个运行平稳调节器进行的流量平衡调节获得对一个汽缸的修正量的方法的另一方案。如果内燃机在空载时首先没有预喷射地运行，所述运行平稳调节器通过逐个修正喷射量在汽缸下建立一个平衡。当接通一个精确计量的预喷射时，则这一点不作用于运行平稳调节器，因为给出的转矩值是全等的。如果与此相反对于不同的汽缸预喷射量不是全等的，则所述运行平稳调节器又在汽缸下建立起平衡并且获得修正值。此外当预喷射量的平均值偏离一个给定值时，则调整总喷射量的一个新数值。因为运行平稳调节修正线性地进行，因此能够由上述数据追溯到实际的喷射量。下面描述这一点。

由一个具有n个汽缸的内燃机开始。所述运行平稳调节器在空载中没有预喷射地调节数值K₁，K₂，K₃，...K_n。当流量只在一个汽缸、例如在第p个汽缸上缺少时，运行平稳调节器如此对这个缺少量作出反应，该调节器在这个汽缸上将一个流量Δ_p*(n-1)/n增加到K_p，其中Δ_p为缺少量，而K_p为由运行平稳调节器调节到第p个汽缸上的数值。对于其余汽缸分别减少一个量Δ_p/n，因为运行平稳调节器基本上无平均值地运行。

因此对第i个汽缸的运行平稳调节器-反应Q_i ^FBC基于对第p个汽缸的干扰其结果为：

如果i＝p，Q_i ^FBC＝Δ_p*((n-1)/n)，

否则Q_i ^FBC＝Δ_p/n

如果将所有的汽缸误差相加，则对第i个汽缸新的运行平稳调节器-修正值K^新结果为：

$=K_i+{\mathrm{\Σ}}_{j=1;j\≠i}({-\mathrm{\Δ}}_j/n)+{\mathrm{\Δ}}_i-({\mathrm{\Δ}}_i/n)$

$=K_i-{\mathrm{\Σ}}_{j=1}^n{\mathrm{\Δ}}_j/n+{\mathrm{\Δ}}_i$

$=K_i-{\mathrm{\Δ}}_M+{\mathrm{\Δ}}_i$

因此新的与老的修正量之间对第i个汽缸的差值是一个平均误差与一个汽缸专有项的和。Δ_M对应于接通预喷射之前和之后的给定“期望量”之间的差值。喷射量与预喷射平均值的偏差能够由上述等式获得。平均值与期望量的偏差可以在下面的喷射中通过对于不同汽缸的喷射量集体适配性得以补偿。

Claims (8)

1.一种用于使一个具有一个流量平衡调节的内燃机喷射系统运行的方法，其中该喷射系统具有至少一个通过一个控制期间控制的喷射器，并且其中流量平衡调节根据内燃机的至少一个运行参数通过一个修正量来执行对于借助于所述至少一个喷射器喷射的燃料所进行的流量修正，其特征在于，为了确定预喷射量而断开一个喷射器的预喷射，并且从由流量平衡调节进行的流量修正推断出预喷射量。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在给定运行点实现所述预喷射的断开。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预喷射量的确定在一个计算单元中通过修正量与一个效率相乘来实现。

4.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述由于断开预喷射而缺少的预喷射量在接着进行的主喷射时喷射。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述由于断开预喷射量而缺少的预喷射量在接着进行的主喷射时通过预喷射量事先被断开的喷射器进行喷射。

6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述由于断开预喷射而缺少的预喷射量通过喷射量集体的适配于所有喷射器进行补偿。

7.内燃机喷射系统，其中该喷射系统具有至少一个通过控制期间而进行控制的喷射器，并且其中一个流量平衡调节根据内燃机的至少一个运行参数通过一个修正量来执行在所述至少一个喷射器中喷射的燃料的流量修正，其特征在于，该喷射系统设置了用于通过所述至少一个喷射器断开预喷射的机构、设置了用于获得由所述流量平衡调节而已经提供的修正量的机构并设置了用于由修正量确定预喷射量的计算机构。

8.如权利要求7所述的内燃机喷射系统，其特征在于，所述计算机构是发动机控制器的一部分。

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