CN101149020A - 用于确定喷油执行元件的喷射量的误差的方法和控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有至少一个可控喷油执行元件(20)的内燃机(10)的燃料喷射系统(12)的实际喷射量与预定的参考量的偏差(F)的确定方法，在这种方法中，不同的燃烧过程具有不同的喷油模式，每个燃烧过程喷入内燃机(10)的一个确定的工作点内需要的实际喷射量(QLL)；偏差(F)从第一喷油模式形成的参考量与第二喷油模式形成的参考量的比较中确定。这种方法的特点是，第一喷油模式(35)具有x单重喷油，第二喷油模式(37)具有y单重喷油，其中x和y分别大于1，且x不等于y。此外，本发明涉及一种控制装置，该控制装置是为实施该方法设置的。

Description

用于确定喷油执行元件的喷射量的误差的方法和控制装置

技术领域

本发明涉及权利要求1前序部分所述的方法以及有关装置的独立权利要求的前序部分所述的控制装置。这种方法和控制装置可从DE 10343 759 A1中得知。

背景技术

为了达到内燃机的最佳噪声特性和废气特性，现代内燃机对喷油时间和喷射量的精确性要求很高。在触发喷油执行元件例如喷油器时，由于制造引起的和老化引起的公差会导致实际喷入的喷射量与内燃机的控制装置算出的喷射量的偏差。这种偏差会导致噪声特性的恶化、引起噪声问题、运转不稳定和不可接受的功率耗散。

为了确定这种偏差，DE 103 43 759 A1提出首先用单重喷入，然后用多重喷入相同的喷射量计量用于保持恒定工作点需要的燃料。由于一次在单重喷油时和多次在多重喷油时产生误差，因而可产生误差的定量确定的依赖性。原则上，误差是可以补偿的。

特别是在小的喷射量时，油量误差的补偿具有重大的意义。小的喷射量例如对于柴油机以预先喷油的形式计量。要满足当时的和将来的噪声和废气要求，需要喷入的预先喷射量的高度的时间稳定性。实际喷入的预先喷射量的很小变化就可能对废气质量和发动机噪声产生严重的影响。

发明内容

在这种背景下，本发明旨在提出一种方法和控制装置来可靠地校正尤其在小喷射量时的上述误差，使剩下的残余误差的波动幅度小于DE103 43 759 A1所述的。这个目的是通过权利要求1所述的一种方法和通过有关装置的独立权利要求所述的一种控制装置来实现的。

与DE 103 43 759 A1公开内容的明显区域在于，为了确定上述偏差，本发明使用两种具有两个多重喷油的喷油模式。多重喷油的数目相差至少一次喷油。而在DE 103 43 759 A1中则是一个单重喷油作为参考与一个多重喷油相关联。

所以在上述方法中，在多重喷油模式的部分喷油的相对短的触发持续时间和单重喷油的比较长的触发持续时间之间产生相对大的差别。由于这种相对大的差别可能出现在部分喷油的相对短的触发持续时间时产生的误差具有一个不同于单重喷油的长的触发持续时间时产生的误差的值。

本发明的清楚地认识到，这类偏差是造成残余误差的原因，尤指在小喷射量时产生的剩余误差。

而在本发明使用两个多重喷油模式来确定误差的情况下，多重喷油模式的部分喷油的触发持续时间之间产生的间隔则小得多。其结果是，上述触发持续时间产生的误差也只可能有很小的差别，从而可在小的喷射量时实现误差的明显精确的确定。这尤其是对柴油机来说是一大优点，该柴油机在正常运行时的喷射量分为一个小的预先喷射量和一个较大的主喷射量。

所以本发明特别可可靠识别预先喷射量的制造引起的分散性以及可靠识别喷油系统的使用寿命中的预先喷射量的漂移。此外，用这种可靠识别可实现上述偏差的可靠和精确的补偿。这样就从根本上防止了由于一个太小的触发持续时间而引起的预喷油的不希望的消失。识别可借助例如怠速调节方法和运转平稳性调节方法的现成功能来完成，所以本发明不需要附加的传感器。

其他的优点可从说明中和附图中得知。

很明显，上述的和下面待述的特征不仅可用于已给定的组合，而是也可用于别的组合或单独的场合，而不偏离本发明的范围。

附图说明

本发明的实施例示于附图中并在下面予以详细说明。附图分别以示意的形式表示：

图1具有一个控制装置和一个喷油系统的内燃机；

图2喷油系统触发信号形成的流程图；

图3一种公知方法的喷射量与触发持续时间的关系特性曲线；

图4本发明方法的一个实施例的可比特性曲线；

图5本发明方法的一个实施例。

具体实施方式

图1详细表示具有一个喷油系统12、一个角度传感器14、一个控制装置16和一个司机意愿传感器18的内燃机10。喷油系统12具有至少一个喷油执行元件20。喷油执行元件20设计成一个喷油器，用它把燃料单独地计量喷入内燃机10的一个燃烧室中。内燃机10优先为柴油机，但本发明不限于柴油机，而是也可用汽油机和汪克尔发动机。

司机意愿传感器18用于探测内燃机10的扭矩要求。如果内燃机10作为公路汽车的发动使用，则扭矩要求由司机给出。但替换或补充的是，扭矩要求也可通过汽车的功能预先确定，这种功能在控制器16中或在汽车或内燃机10的其他控制器中实施。在控制器16中实施一种功能的例子是怠速转速调节装置，该装置无需操作司机意愿传感器18也可动作并使内燃机10的怠速转速保持恒定。控制器16根据上述扭矩要求算出触发持续时间AD，用触发持续时间触发至少其中一个喷油执行元件20。触发持续时间AD和在这个触发持续时间AD过程中通过喷油执行元件20计量的燃料量Q表示用于确定内燃机10的扭矩的一个重要影响因素。

角度传感器14设计成感应传感器，它探测传感轮的铁磁标记并由此提供转角信息°KW。控制器16由这个转角信息°KW特别形成用于内燃机10的平均转速的值作为怠速转速调节装置的输入值并在需要时还形成与这个平均转速值的气缸-个体偏差的值作为一个众所周知的量补偿调节装置或运转平稳性调节装置的输入值。此外，在内燃机10的活塞的正确位置的情况下，转角信息°KW允许控制装置16输出执行信号AD。

此外，为了控制这里提出的方法之一的流程并特别是为产生执行信号AD以触发喷油执行元件20，而设置控制装置，特别是编程。

图2表示用于形成喷油执行元件20的执行信号AD的方案的流程图。其中，步骤22表示用于控制内燃机10的上级主程序HP。从主程序22出发，与内燃机10的活塞运动同步地到达步骤24，在这个步骤中形成内燃机10的确定工作点上要喷入的燃料量Q的基本值Qb。基本值Qb例如根据司机意愿传感器18的信号或根据行驶动力学调节装置(ESP)的力矩作用或根据控制装置中的一个怠速调节器和/或运转平稳性调节器的预控制参数以及根据内燃机10的转速来产生。

紧接着在步骤26中产生校正的气缸-个体值Qkorr。校正是通过众所周知的怠速调节器和或运转平稳性调节器来进行的。在没有操作加速踏板时，怠速调节器调节一定的怠速转速。运转平稳性调节器保证全部气缸的均匀喷射量并由此改善运转平稳性和废气排放。在步骤28中，校正值Qkorr必要时被分成k份部分喷射量Qk，即Qkorr除以k。

部分喷射量Qk表示一个为具有k个部分喷油的多重喷油模式确定的参考量。如下面还要详细说明的那样，实际喷入的燃料量是与这个参考量有差异的。

在步骤30中，喷射量Qk对应有触发持续时间AD，喷油执行元件20要用这个触发持续时间触发，以便计量要求的量Qk。其中，这种对应是借助控制装置16中存储的关系来进行的，这种关系在图2中通过步骤30左方在步骤30旁示出的特性曲线Q_EDC来表示。在所示方案中，这种关系是一条直线，即不断变大的触发持续时间AD对应较大的燃料量Qk和相反，其中，为了计量燃料量Qk＞0需要一个最少触发持续时间AC_0。

如迄今为止所述的那样，事先给定一个量Qk，并与此匹配地形成一个触发持续时间AD作为反函数Q_EDC^-1的对燃料量Qk的值，然后在步骤32中在程序转回到主程序22之前，在校正角度位置的情况下把触发持续时间AD发送到喷油执行元件20。根据值k产生单重喷油(k＝1)或多重喷油(k＞1)。

图3表示特性曲线Q_EDC和一条特性曲线Q_实际，前者在喷油系统12的新状态中存储在控制装置16中，而后者则是由于制造公差和实际产生/或由于喷油系统12包括喷油执行元件20在时间过程中产生老化而设定。QLL是燃料量，该燃料量借助在一个固定怠速工作点上的怠速调节和/或运平稳性调节亦即在确定的扭矩要求和确定的怠速转速情况下按照实际的有效特性曲线Q_实际实际喷入。为此，控制装置16为一个单独喷油31发出触发持续时间AD1。

但由于在控制装置16中存储有特性曲线Q_EDC，控制装置16是从这样的前提出发的，即用触发持续时间AD1计量较小的喷射量QL1。由于QL1比QLL小误差F，所以控制装置16基于油量QL1的全部计算同样带有这个误差F。这个误差F表示已述及的偏差并在下面作为偏差的同义词使用。怠速运转中的燃烧过程的总喷射量还要通过怠速调节进行校正，而内燃机10的另一些工作点上的例如小的预先喷油则根据情况无单独的调节作用。所以对于这些小的喷射量特别有意义的是，控制装置16可使用喷入的燃料量Q和触发持续时间AD之间的实际匹配的对应。

如果观察从已经观察过的油量QLL的单重喷油过渡到内燃机10应在相同工作点运行的多重喷油，则误差匹配的作用也就得很清楚。控制装置16在不知道误差F的情况下给出一个具有几个部分喷油的喷油模式，每个部分喷油都具有一个触发持续时间ADn^*。其中ADn^*作为ADn^*(QL1/n)从控制装置存储的特性曲线Q_EDC的反函数Q_EDC^-1中得出。但由于实际的有效特性曲线Q_实际，用触发持续时间ADn^*加入的油量不是算出的量QL1/n，而是较大的量F+QL1/n。

在图3的图示中，n＝5在Q_实际和Q_EDC的示出的平行位置处，每个部分喷油都有误差F，所以5个部分喷油之和具有一个量误差，该误差是单重喷油误差F的5倍。控制装置16必须通过一个调节过程使部分喷油的触发持续时间减少来补偿这个5倍大的误差，这需要一个干扰的摆动过程。喷油模式33表示调节过程的结果，根据这个结果，把每次燃烧室填充，为确定的工作点保持恒定的总喷射量QLL分成n＝5个部分喷油，以这些部分喷油，每次喷入一个喷射量QLL/n。

为了定量确定误差F，前面提及的DE 103 43 759 A1提出如下步骤：首先存储单重喷油需要的量QL1，在转换到具有n个部分喷油的多重喷油后在恒定工作点的前提下调定触发持续时间ADn所属的部分喷射量QLL/n。除了触发持续时间AD1和量QL1外，控制装置16知道n个部分喷油的每个的触发持续时间ADn和量QLn/n和部分喷油数n。然后从下式得出油量误差F：

F＝(QL1-QLn)/(n-1)                        (1)

在此QLn/n不是QL1的第n部分，而是多重喷油33的一个部分喷油的虚拟量，它在调节到恒定工作点时从特性曲线Q_EDC中得出。误差F的这种计算基于这样的前提，即量误差F是累积性质的，所以特性曲线Q_实际和Q_EDC是平行的。平行性必须在触发持续时间轴上的整个距离dAD延伸，这个距离位于一个部分喷油的触发持续时间ADn和大的单重喷油的触发持续时间AD1之间。

发明人清楚地认识到，如果用触发持续时间轴的大的区段来确定偏差的话，这种平行性在本质上不应当看到是先决条件。平行性的任何偏差都会导致确定的误差F的不精确性。

而本发明则利用一个第一多重喷油模式35和一个第二多重喷油模式37代替一个大的单独喷油31和一个多重喷油33来确定误差F。

图4表示对于与图3相同特性曲线Q_实际和Q_EDC用x＝5个部分喷油的第一多重喷油模式和y＝4部分喷油的第二多重喷油模式喷入的喷射量QLL的情况的关系。其中QLL/x是在恒定工作点上按第一多重喷油模式的一个单独部分喷油喷入的油量。

F是累加的误差，QLx/x是假想地根据存储在控制装置16中的特性曲线Q_EDC以第一多重喷油模式的唯一的部分喷油喷入的喷射量。

然后从QLx/x和误差F之和的x倍得出QLL，即：

QLx+x^*F＝QLL    (2)

类似地，QLL/y是在恒定工作点上以第二多重喷油模式的一个单个部分喷油喷入的量，F又是累加的误差，QLy/y是根据存储在控制装置16中的特性曲线Q_EDC以第二多重喷油模式的单一的部分喷油喷入的喷射量。

然后从QLy/y和误差F之和的y倍得出QLL，即：

QLy+y^*F＝QLL    (3)

在和中，用两个多重喷油模式每次燃烧室灌注喷入相同油量QLL。在此如果内燃机10的工作点通过一个调节过程不依赖于所用的喷油模式地保持恒定时，则可获得相同性。

如果指数i是内燃机10的一个确定的气缸编号，则下式相应的适用于第一多重喷油：

QLx，i＝QLL，i-x^*Fi    (4)

同理，下式适用于第二多重喷油模式：

QLy，i＝QLL，i-y^*Fi    (5)

方程式(4)和(5)相减，并按气缸-个体误差Fi的结果变换则得误差Fi的下列定量结果：

Fi＝(QLx，i-QLy，i)/(y-x)    (6)

第一多重喷油模式和第二多重喷油模式的部分喷油数x和y至少相差数值1。

气缸-个体的EDC-油量QLx，i和QLy，i是借助怠速调节器和运转平稳性调节器来确定的。在此用于调节一个稳定怠速工作点所设定的触发持续时间与存储在控制装置中关系的存储数据的用(虚拟的)Q_EDC量来表示。在由于漂移引起特性曲线移动时，Q_EDC油量则与由于假设为恒定的部分Fi与实际喷入的量有所不同。

用已知的特性曲线漂移或小量区中的误差Fi即可通过触发持续时间的相应匹配调节要求的预喷射量。

特性曲线Q_EDC和Q_实际为了可靠误差确定必须平行的整个区域dAD的宽度在用多个多重喷油模式时比在用一个大的单重喷油和一个多重喷油模式时小得多。这样就降低了破坏由于平行性的假定和由此不可靠地校正的危险。换句话说：通过使用两个多重喷油模式可获得在触发持续时间轴上特性曲线Q_实际和Q_EDC必须平行的较小的区域。

特性曲线在该处实际平行的概率大于在触发持续时间轴上观察较大的区域时。所以在用两个多重喷油模式代替一个单重喷油模式和一个多重喷油模式时提高了确定误差F的可靠性。另一个优点是，在用第一多重喷油模式和第二多重喷油模式时成倍增加了在新状态和老化状态之间或在理论状态和实际状态之间的量差。所以在两种情况中都增加了怠速调节和/或运转平稳性调节的调节作用的参考变量和调节量之间的偏差，从而原理上增加了对量漂移的敏感性。

图5表示本发明方法的一个实施例。其中步骤22表示结合图2已述及的控制内燃机10的主程序HP。如果存在一个恒定的工作点BP＝恒定，则在步骤34中预先给定一个第一多重喷油模式的部分喷油的一个数量k＝x，然后用k的这个值实施图2的步骤24至30，从而在步骤36中对k＝x输出一个触发持续时间ADx，并在步骤38中和参考量QLx一起存储。量QLL/x实际用这个触发持续时间ADx计量，但控制装置根据特性曲线Q_EDC只计量一个小的油量QLx/x。然后对应于步骤34至38对一个第二多重喷油模式的部分喷油数k＝y实施步骤40至44。随后在程序通过标记A、B转回步骤22的主程序之前，在步骤46中按方程式(6)确定误差F。为了确定气缸个体误差Fi，对每个气缸单独实施这种方法。

在下一个设计中进行预先确定的误差F和/或Fi的补偿。为此，从确定的误差F和/或Fi与存储在控制装置16中的特性曲线Q_EDC_老的产生一条新的特性曲线Q_EDC_新的。这种产生是通过F或Fi与Q_EDC相加来实现的，如步骤48所示。这种方法为补偿在较大的预定的距离内进行。在一个优选的方案中，这个预定的距离通过一个在两次实施之间完成的z公里行驶距离得出，其中z为1000数量级。

Claims (9)

1.用于确定内燃机(10)的燃料喷射系统(12)的实际喷射量与预定的参考量的偏差(F)的方法，该喷射系统具有至少一个可触发的喷油执行器(20)，在这种方法中，对于不同的燃烧过程以不同的喷油模式喷入每个燃烧过程中在内燃机(10)的确定的工作点上需要的实际喷射量(QLL)，并且从第一喷油模式时形成的参考量与第二喷油模式时形成的参考量的比较中确定偏差(F)，其特征为，第一喷油模式(35)具有x个单独喷油，第二喷油模式(37)具有y个单独喷油，其中x和y分别大于1，并且其中x不等于y。

2.按权利要求1的方法，其特征为，这种比较直接基于控制装置(16)中确定的参考量(QLx/x，QLy/y)或间接基于与参考量(QLx/x，QLy/y)对应的触发持续时间(ADx，ADy)。

3.按权利要求1或2的方法，其特征为，确定的偏差(F)在内燃机(10)的继续运行中在形成参考量和/或触发持续时间时被补偿。

4.按权利要求3的方法，其特征为，其在预先给定的间隔内重复进行。

5.按权利要求1或2的方法，其特征为，x和y之差等于1。

6.按权利要求1或2的方法，其特征为，确定的工作点通过转速和扭矩的恒定值来确定。

7.按前述权利要求任一项的方法，其特征为，喷油模式(35，37)的单独喷射量(QLL/x，QLL/y)是相同的。

8.用于确定具有至少一个可触发的喷油执行器(20)的内燃机(10)燃料喷射系统(12)的实际喷射量与控制装置(16)中预定的参考量的偏差(F)的控制装置(16)，其中控制装置(16)对于不同燃烧过程为每个燃烧过程在内燃机(10)的特定工作点所要求的实际喷射量(QLL)形成并输出不同的喷射模式，并且其中该控制装置(16)从第一喷油模式时形成的参考量与第二喷油模式时形成的参考量的比较中确定上述偏差，其特征为，为确定偏差(F)所述控制装置(16)形成并输出具有x个单独喷油的第一喷油模式(35)和具有y个单独喷油的第二喷油模式(37)，其中x和y分别大于1，并且其中x不等于y。

9.按权利要求8的控制装置(16)，其特征为，该控制装置是为了控制按权利要求2至7中任一项所述方法的流程而设置的。

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