CN100538052C - 控制内燃机的方法和装置 - Google Patents

Abstract

控制内燃机的装置和方法。从工作特征参数确定表征实际喷射燃料量的第一值和表征希望喷射的燃料量的第二值。第一值与第二值进行比较。根据该比较，可预先给出用于修正燃料量的第一修正值和用于修正空气量的第二修正值。第一修正值有一个最大值限制。

Description

控制内燃机的方法和装置

现有技术

本发明涉及根据独立权利要求前序部分的、用于控制内燃机的方法和装置。

未在先公开的DE 102 21 376中公开了用于控制内燃机的方法和装置。该文献中描述了用于控制内燃机的方法和装置，其中根据工作特征值确定废气的λ值。将该值与实际的λ值进行比较，并根据该比较计算出用于修正燃料量信号或者空气量信号的修正值。

基本上由λ传感器和空气量传感器的传感器信号确定表征实际喷射的燃料量的第一值，并将该第一值与表征希望喷射的燃料量的第二值进行比较。根据该比较，预先确定用于修正燃料量的第一修正值和/或用于修正空气量的第二修正值。

在理想的完美系统情况下，实际喷射的燃料量必须与希望的燃料量相符。由于误差和/或老化，会出现希望的燃料量与实际喷射的燃料量不符的情况。如果这时根据希望喷射的燃料量控制和/或调节为内燃机配给的空气量，就会产生错误的空气量。根据实际喷射的燃料量进行控制难以实现，因为实际喷射的燃料量难以检测。通过测量废气的λ值和供给内燃机的空气量可以计算出实际喷射的燃料量，并将其与希望喷射的燃料量进行比较。根据这两个信号的偏差修正值。现在可用该修正值来干涉进气系统。这例如按如下方式实现，即用相应的修正值修正输送给进气系统的燃料量值。此外，可相应地直接修正空气量。作为计算燃料量的替代方案，还可以直接使用表征燃料量的λ信号或其它值。

作为另外一种选择，还可直接干涉燃料配给-系统，借助修正值修正燃料量值，直到要喷射的和实际喷射的燃料量相符为止。这种直接修正燃料量是有问题的，因为这种修正会导致燃料量增加。因此，由于安全的原因，不希望直接的量干涉修正任意大的偏差或在整个发动机工作范围内起作用。

在例如借助废气再循环通过空气控制进行间接干涉情况下，不存在这种限制。因为在排放方面间接干涉是同样的或更好，所以通常对空气量的间接干涉是优选的。

根据本发明已知喷射量的偏差可能对行驶特性有负面影响。

因此，根据本发明，修正值作用于燃料量和/或空气量。在此作用于燃料量的修正值有一个最大值限制。借助这种作法，既可以补偿对废气排放的影响，也可以补偿对行驶性能的影响。在优选实施方式情况下，所有的偏差都借助直接干涉补偿。如果这是不可能的，则借助间接干涉补偿剩余的偏差。直接干涉作用于燃料量，间接干涉作用于空气量。

根据本发明，与实际燃料量和希望燃料量之差相当的量偏差部分地通过直接干涉配给和与剩余量偏差上的空气量的匹配来补偿。

特别有利的是根据发动机工作状态进行干涉。这例如按照如下方式实现，即根据工作状态预先给定并从而不断调整直接干涉的界限和份额。在此最好使用转速和/或表征内燃机负荷的参数作为工作特征值。

最好对第一和/或第二修正值进行适配。即在可获知修正值的情况，根据内燃机的工作状态在一个或多个特性曲线族中存储修正值，或者获知并存储可用于根据数学方法计算修正值的参数。在不能获知修正值的情况，使用存储的修正值或者存储的参数。

在特别有利的设计方案情况下，内燃机的气缸分成至少两组，为不同的组预先给定不同的第二修正值。这意味着，两个组的平均量偏差通过干涉燃料量来修正。各个组的剩余的和/或单独的偏差通过间接干涉修正。

最好在一定的偏差之内借助燃料量干涉进行修正。在更大和/或不对称偏差情况下，另外借助空气量干涉进行修正。

下面借助附图中所示实施方式描述本发明。其中：

图1为根据本发明装置的框图，

图2和图3分别为内燃机的设计方案，其中内燃机的气缸分成至少两组。

下面以要喷射的燃料量为例描述根据本发明的构思。还可以用其它的表征燃料量的参数替代燃料量。特别可使用扭矩值、燃料体积和/或相应执行元件的控制持续时间。

在图1中用100表示燃料量控制。根据各种输入参数，例如内燃机转速和表征驾驶员愿望的信号FP，该燃料量控制预先给定希望的要喷射燃料量MES。该希望的要喷射燃料量在下面也称为第二值。与该希望的要喷射燃料量有关的信号通过逻辑连接点105到达燃料量执行元件110。燃料量执行元件110确定燃料配给的时刻和结束，从而确定了燃料配给的持续时间。最好该燃料量执行元件是电磁阀或者压电致动器，最好布置在喷油器、喷油嘴或者其它的执行元件内。

根据不同的输入参数，例如内燃机转速N和表征要喷射的燃料量的参数MES，空气量控制200提供空气量信号MLS。最好将量控制100的输出信号用作要喷射燃料量的输入参数。通过逻辑连接点205将空气量控制200的输出信号MLS加载到空气量执行元件210。根据关于希望的新鲜空气量的信号MLS，空气量执行元件210设定相应的空气量。这里最好是废气再循环控制器形式的、节气门形式的、用于影响再循环的废气量的执行元件和/或增压器，其中所述节气门影响供给内燃机的空气量。

根据各种输入参数，燃料量计算120确定表征实际喷射的燃料量的参数MEI，该参数在下面也称为第一值。作为输入参数，燃料量计算特别处理表征废气中的氧浓度的信号L和表征供给内燃机的空气量的信号MLI。这两个信号最好由传感器，特别是λ探测器和空气质量测量器提供。作为另外一种选择，这些信号还可根据其它的参数确定。

除图1中示出的输入参数外，燃料量控制，空气量控制和燃料量计算还可考虑其它的输入参数。

第一和第二值MES和MEI以不同的符号到达逻辑连接点125。逻辑连接点的输出信号DME表示实际喷射的燃料量和希望喷射的燃料量之间的偏差。该关于喷射量偏差的信号DME通过积分器130和限幅器132到达第一特性曲线族134。将第一特性曲线族的输出信号QME加载到105的第二输入端。限幅器132又对积分器130加载信号。向限幅器132和特性曲线族134输送各种工作特征参数，如例如内燃机转速N和其它的参数。

此外，关于喷射量偏差的信号DME通过滤波器140和符号-翻转器142到达第二特性曲线族144，将第二特性曲线族的输出信号QML加载到逻辑连接点的第二输入端。同样，向第二特性曲线族144输送关于各种工作特征参数如例如转速N的不同信号。

积分器130和限幅器132相当于具有输出值限制和抗输出饱和功能的积分控制器。即喷射量偏差由积分器130积分。在达到限幅器132的界限值的情况下，积分器停止，这通过限幅器和积分器130之间的连接示出。一旦达到限幅器132的界限值，限幅器的输出信号就保持在达到的参数。

根据本发明，在一种设计方案情况下，可根据内燃机的工作状态预先给定限幅器132的界限值，积分器130的输出信号就限制在该界限值。最好根据内燃机转速N和/或其它的工作特征参数预先给定界限值。

限幅器132的输出信号是应通过直接干涉燃料量补偿的量偏差。该量偏差在随后的第一特性曲线族134中适配。即如果到达内燃机的一定工作点，该工作点最好由转速和负荷定义，则根据第一和第二值的比较，确定和积分以及限制喷射量偏差。因此，这样确定的参数根据工作点存储在特性曲线族134中。

根据本发明，现在应仅在一定的工作范围内修正燃料量。这是通过在不应进行燃料量修正的其它工作区域中，将界限值设定为零来保证的。在其余的工作点，对燃料配给进行适配从而调整行驶性能。在其余的工作点或在限幅器启动的工作点，即偏差不能通过燃料量修正来完全修正，就另外修正空气量。即或者仅修正燃料量或者仅修正空气量或者两个量都修正。

即对于不同的工作点，可不断调整界限。在此剩余的量偏差自动通过空气量补偿。

如果积分器达到界限，则通过燃料配给没有完全补偿喷射量偏差。相应地，积分器的输入信号不等于零，即喷射量偏差不等于零。该剩余的喷射量偏差将通过空气量补偿。在此两个干涉的符号是相反的，这是通过翻转器142保证的。滤波器140最好是低通滤波器，通过该滤波器能够独立于燃料量配给来应用空气分流动力学。最好空气量分流具有动态变慢的性质，从而不必影响燃料量修正的学习。

在第一值MEI已知的工作点，计算要喷射的燃料量的修正值QME和空气量的修正值QML，并根据各个工作点存储在，即记在特性曲线族134和144中。如果不存在第一值MEI，这例如是λ信号没有提供有效值的情况，则使用在特性曲线族134和144中存储的参数来修正燃料量和/或空气量。

还可以使用其它的学习功能或者适配过程代替特性曲线族134和144。

在图2中示出了根据本发明构思的另一种设计方案。该构思特别用于特别的所谓V形发动机，这种发动机基本由两个直列式发动机组成，这两个直列式发动机具有共用的曲轴。但该实施方式不局限于这种发动机，而是通用于内燃机气缸分配给不同的排/组的内燃机，其中为排/组中的每一个都各分配了一个执行元件以影响空气量。

此外，该构思还可应用于更大数量的排。特别是当为每个气缸都分配了用于影响空气量的执行元件时，也可以应用该构思。

图1中已经描述的元件用对应的附图标记表示。基本上，图2的设计方案与图1的区别在于，为实际喷射的燃料量设置了两个量计算单元120。第一排用的量计算单元相应地如图1中所示。第二排用的量计算单元用320表示。分配给第一排的第一值在下面用MEIL表示，分配给第二排的第一值用MEIR表示。第一排的逻辑连接点125与第二排的逻辑连接点325对应。第一排的量偏差用DMEL表示，第二排的量偏差用DMER表示。第一排的元件140，142，144和205在第二排情况下用340，342，344和305表示。这些元件的作用方式与图1的对应元件作用方式对应。

除法器350的输出信号输送给积分器130，该除法器处理逻辑连接160的输出信号。第一排的喷射量偏差DMEL和第二排的喷射量偏差DMER输送给逻辑连接点160。即向积分器输送两个不同排的两个喷射量偏差的平均值。在此很明显，量计算单元120或320的输入信号由分配给各排的不同传感器提供。

根据本发明，图1的构思现在主要套用到排中的一个上，即零件加倍了。在此为两个排统一修正燃料量。这是必须的，因为不同的修正会导致与其它的调节和控制发生干扰。如果在燃料量修正的情况下达到界限，那么通过空气量干涉补偿剩余的排自己的剩余偏差。当不同的排出现不同的偏差时，同样适用。在这种情况下，平均偏差通过燃料量干涉补偿，排自己的剩余偏差另外通过空气量干涉补偿。

在图3中示出了另一种实施方式。其基本与实施图2的功能对应，但需要使用较少的计算机运行时间和较少的存储空间。在图2和1中已经描述的元件用对应的附图标记表示。第一排的喷射量偏差DMEL到达逻辑连接点410和逻辑连接点420。相应地，第二排的喷射量偏差DMER同样到达两个逻辑连接点410和420。在逻辑连接点410形成两个信号的和，在逻辑连接点420形成两个信号的差。在接着的除法器415或425中将逻辑连接点410或420的输出信号除以2。因此，两个排的两个喷射量偏差的平均值输送到滤波器140。与平均值的偏差输送到滤波器340。将特性曲线族144的输出信号一方面加载到滤波器430，另一方面加载到两个逻辑连接点440和450。滤波器最好是系数元件。相应地，特性曲线族344的输出信号加载到两个逻辑连接点440和450上。滤波器430的输出信号到达限幅器132.。在逻辑连接点440输出端是信号QMLL，在逻辑连接点450的输出端是信号QMLR。

根据本发明，在该实施方式情况下，平均值和半差，即单个偏差与平均值之差，学习到特性曲线族144或344内。适当选择符号，通过适当的适配性逻辑连接，从这些值确定三个修正项QME，QMLL和QMLR。即可根据工作点预先给定元件430和132。在此两个对空气量的干涉关于平均值对称，带有相反的符号。作为另外一种选择，特性曲线族144和/或344还可是任意的学习功能。

为学习平均值，不使用积分器，而是使用低通滤波器140。因此，量偏差永远不会通过对燃料量的干涉来完全补偿。即始终同时有对空气量的干涉。和限幅器132的界限值一样，同样可根据工作状态预先给定滤波器430的传递特性。

在图2和3的实施方式情况下，对于全部的气缸，通过统一干涉燃料量进行修正。对于不同的气缸组，单独借助干涉空气量修正。在此可以一起修正单个气缸或者多个气缸。最好修正值的数量与空气质量测量器的数量和/或执行元件的数量对应。

Claims (6)

1、控制内燃机的方法，其中从工作特征参数确定表征实际喷射燃料量的第一值和表征希望喷射的燃料量的第二值，将第一值与第二值进行比较，根据第一值与第二值的该比较预先给出用于修正燃料量的第一修正值，根据第一值与第二值的该比较预先给出用于修正空气量的第二修正值并且第一修正值有一个最大值限制。

2、根据权利要求1的方法，其特征在于，对第一和/或第二值进行适配。

3、根据权利要求1的方法，其特征在于，根据工作特征参数预先给定上述最大值。

4、根据权利要求1的方法，其特征在于，根据工作特征参数存储第一和/或第二修正值。

5、根据权利要求1的方法，其特征在于，内燃机的气缸分成至少两组，并且为不同组预先给定不同的第二修正值。

6、控制内燃机的装置，带有由工作特征参数确定表征实际喷射燃料量的第一值和表征希望喷射的燃料量的第二值的机构，该机构根据第一值与第二值的比较预先给出用于修正燃料量的第一修正值，根据第一值与第二值的比较预先给出用于修正空气量的第二修正值，和使第一修正值有一个最大值限制。

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