CN101668937A - 用于在内燃机中控制喷射的方法和控制仪 - Google Patents
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Abstract
提出一种方法和一种装置，借助于所述方法和装置可以在燃料喷射系统中更加精确地计量喷射量，而不需要额外的硬件。这通过对压力值的校正来进行，所述压力值可以具有时间迟延地由压力传感器(205)提供给控制仪(260)使用并且在那里得到分析。
Description
背景技术
由于比如在欧洲和美国在排放立法方面的要求增加，在共轨燃料喷射系统中达到所喷射的燃料量的高精确度变得越来越重要。另一方面，向将来的共轨系统的最大的轨压提出不断增加的要求。
为了能够满足对高轨压的愿望，必须减小泄漏损失。另外，这通过输送阶段的缩短来实现。缩短的输送阶段尤其在转速高时导致高输送流量并且由此导致轨中出现陡峭的压力梯度，这给所期望的喷射量的精确配量造成困难。
为了尽可能精确地为每个喷射器实现所期望的喷射量，在喷射器的触发之前不久借助于压力传感器来测量轨中的压力并且用该压力值从组合特性曲线即所谓的流量-触发持续时间-组合特性曲线中求得触发持续时间。
通过为减少噪声所必需的设在压力传感器及控制仪中的不同的低通滤波器，在所述控制仪中的真实的轨压信号具有时间迟延地出现。此外，必须在给所述喷射器真正通电之前早在动态的中断(Interrupt)中就读出压力，用于在控制仪中还预留足够的时间用于计算所必需的触发持续时间。总之由此在测量压力值和在控制仪中可使用该压力值之间产生时间迟延Δt，在所述控制仪中所述压力值可以用于求得所述喷射器的触发持续时间。
在有些具有高转速并且由此具有陡峭的轨压梯度的工作点中，通过上面所提到的迟延Δt在所述在控制仪中所使用的所测量的轨压和实际上在喷射时刻存在的轨压之间产生高达80bar的压差。此外因为所述喷射量依赖于在轨上存在的压力，所以这种压力偏差导致显著的喷射量误差。
从DE 198 57 971A1中公开了一种方法，在该方法中通过线性内插法求得在喷射开始的时刻的压力值。但是该方法在所述压力梯度很陡并且此外还经受剧烈波动时仅仅能够受限制地使用。
发明内容
本发明的任务是，提供一种方法，该方法实现了喷射量的更加精确的计量并且能够以尽可能低廉的成本来实现。
按本发明，该任务在一种用于运行用于内燃机的燃料喷射系统的方法中得到解决，所述燃料喷射系统具有高压泵、共轨、压力传感器、至少一个喷射阀以及用于触发所述喷射阀的控制仪，其中为每次喷射在第一时刻检测所述共轨的第一轨压pRail-1并对其进行分析，其中所述第一时刻在所述喷射器的喷射之前相隔时间间隔ΔT，所述任务通过以下方式得到解决，即为每次喷射在第二时刻检测所述共轨的第二轨压pRail-2，所述第二时刻迟于所述第一时刻并且所述在第一时刻为喷射j检测到的第一轨压pRail-1(j)依赖于在时间上更早的喷射(j-r)的第二时刻t2(j-r)检测到的第二轨压pRail-2(j-r)来校正。
按本发明的方法利用这样的事实，即从在第一时刻t1第一轨压pRail-1的检测与在第一时刻t2第二轨压pRail-2的检测之间的时间迟延中产生的误差具有一定的规律性。由此可以将这种从已经过去的喷射j-r中比较精确地了解的系统性的误差用于在下次喷射j时对所述第一轨压pRail-1进行校正。由此可以明显降低关于轨压的误差并且因此更加精确地对喷射量进行计量。在此不需要额外的硬件。
按本发明的方法的另一个重要的优点是，不需要任何额外的硬件，因为仅仅必须通过本来就存在的压力传感器进行额外的压力测量。按本发明的方法由此也可以在早已批量生产的燃料喷射系统中通过软件更新来实现。
在按本发明的方法的另外的优选的设计方案中，为了对在所述喷射j的第一时刻t1的第一轨压进行校正，也考虑在时间上更早的喷射j-r的第一轨压pRail-1(j-r)。由此可以进一步改进轨压的校正并且进一步改进所喷射的燃料量的精确度。
按本发明的方法的一种特别优选的设计方案规定，按照在权利要求3中所示出的方程式来校正所述第一轨压pRail-1。
为了对该方程式进行解释引入以下概念：
工作循环是指在根据四冲程方法工作的内燃机中曲轴旋转两圈，相当于720°的曲轴角度。在一个这样的工作循环之内，所述内燃机的m个气缸中的每个气缸都经过四冲程发动机的所有四个冲程(吸气、压缩、做功、排气)。而后在下一个工作循环中重复所述流程，使得所述过程在内燃机内部关于工作循环是周期性的。在此利用循环变量j，用于给内燃机的m个气缸编号。
在本发明的意义上，所述喷射j意味着，朝具有编号j的气缸中喷射燃料。在一个工作循环之内，朝所述内燃机的m个气缸的每个气缸中喷入一次燃料，其中结合本发明没有在主喷射、预喷射和补充喷射之间做出区分，因为按本发明的方法可以应用在主喷射和/或预喷射和/或补充喷射中。
因为燃料高压泵与内燃机的曲轴进行刚性耦合，所以所述燃料高压泵的输送冲程也跟随某种周期性，其中所述输送冲程的周期性优选通常是所述工作循环的整数倍。在一个工作循环之内所述输送冲程的数目依赖于所述燃料高压泵的泵元件的数目以及依赖于内燃机的燃料高压泵与曲轴之间的变换系数。通常在一个工作循环之内所述输送冲程的数目是一个整数。因此。比如在4缸内燃机中可以规定，在一个工作循环之内由所述燃料高压泵执行两个输送冲程。
因此，如果现在比如在4缸内燃机中在一个工作循环之内进行四次喷射以及所述燃料高压泵的两个输送冲程，那就在每第二次喷射上取消一个输送冲程。这也意味着，在当前的喷射j之前的两次喷射j-2在轨中已经具有非常类似的压力情况。按本发明的方法利用这种效应，用于对下一次喷射j的当前的喷射压力pRail-1进行校正。通过按本发明的方法，可以明显地减少因有误差的压力值引起的喷射量误差。
在所介绍的例子中，当前喷射j和类似的更早的喷射之间的错位等于2。该错位在下面用字母r来表示。
因此，结合按权利要求3的方程式，对于4缸内燃机的上面所说明的例子来说适用r＝2。
在此应该注意，仅仅在使用具有泵的喷射同步的输送性能和足够的均匀输送性能的直列缸系统的情况下才可以动用在点火顺序中处于前面的气缸。在使用非喷射同步的变换系数和/或使用V系统时，轨压曲线在喷射的环境中在各个气缸之间有偏差。因此，必须依赖于系统在点火顺序中以相应于错位r的一个或者多个气缸的幅度返回到过去，用于能够使用从在喷射到气缸j-r中的喷射j-r中得知的第一轨压pRail-1(j-r)和第二轨压pRail-2(j-r)来对当前能够使用的第一轨压pRail-1(j)进行校正。在下列表格中，为流行的发动机方案和在内燃机与燃料高压泵之间的变换系数说明所述错位r。
| 发动机 | 每工作循环的输送冲程 | 错位r | 附注 |
| 直列，m＝4 | 4 | 1 | |
| 直列，m＝5 | 5 | 1 | |
| 直列，m＝6 | 6 | 1 | |
| V，m＝6 | 6 | 2 | 气缸组之间的有规律的交替点火导致在喷射中在气缸组上出现相同的压力图。 |
| V，m＝8 | 8 | 8 | 无规律的交替点火只有在一次完整的工作循环之后才导致压力图的重复 |
| 直列，m＝4 | 2 | 2 |
表格1：在不同的发动机结构类型中错位r与每工作循环的输送冲程的关系。
在本发明的另外的有利的设计方案中，为了对所述喷射j的第一轨压pRail-1(j)进行校正，考虑气缸j-r的第二轨压pRail-2和/或所测量的第一轨压pRail-1，其中在气缸j和j-r中直接在喷射之前和/或在喷射的过程中存在类似的压力情况。
按本发明的任务同样通过一种控制仪得到解决，该控制仪根据按本发明的方法之一来工作。
本发明的其它优点和有利的设计方案可从以下附图、其说明及权利要求中获知。所有在附图、其说明中及在权利要求中所提到的特征不仅单个地而且以彼此间任意的组合地对本发明来说是重要的。
附图说明
附图示出：
图1是共轨燃料喷射系统的示意图，并且
图2是在每工作循环具有两个输送冲程的四缸内燃机中在一个工作循环之内的压力曲线。
具体实施方式
图1示意示出了用于内燃机的燃料喷射系统，下面借助于该燃料喷射系统对按本发明的方法进行解释。
用100来表示喷射器，通过所述喷射器来给未示出的内燃机的各个燃烧室配量燃料。每个喷射器100被分配给所述未示出的内燃机的气缸。在按图1的实施例中，示出了4缸内燃机的三个喷射器100-1到100-4。在内燃机的气缸数m不同时，喷射器100-1到100-m的数目相应地发生变化。
所述喷射器由下面称为“共轨”的蓄压器200来加载燃料。所述共轨200通过高压管路210与高压泵220相连接。所述高压泵220又通过低压管路240与大多数构造为电燃料泵的低压泵250相连接。所述低压泵250优选布置在燃料箱255中。
在所述蓄压器200上布置了压力传感器205。在所述低压泵250和高压泵220之间布置了量控制阀230。作为替代方案，所述量控制阀230也可以布置在所述高压泵220和共轨200之间(未示出)。所述量控制阀230和喷射器100由输出级160加载电压。所述输出级160优选集成在控制仪260中，该控制仪260对压力传感器205和其它不同的传感器270的输出信号进行处理。
所述燃料喷射系统现在以如下方式进行工作：所述低压泵250将处于燃料箱255中的燃料通过所述低压管路240输送给高压泵220。该高压泵220对燃料进行压缩并将其通过所述高压管路210输送到蓄压器中，通过触发所述喷射器100-j，可以控制燃料到第j个气缸中的喷射j的开始和结束。这种控制依赖于所述内燃机的用所述传感器270检测的运行特征参量来进行。
借助于所述压力传感器205来检测在所述蓄压器200中存在的燃料压力prail(t)并且优选在控制仪260中对其进行分析。
依赖于所测量的压力值prail来如此对所述量控制阀230进行触发，从而在共轨200中调节压力额定值pSoll。借助于所述量控制阀230可以控制由所述高压泵220输送的燃料量并且由此控制蓄压器200中的压力形成。此外有必要的是，在特定的第一时刻对所述量控制阀230进行触发并且在第二时刻取消触发。为了实现精确的压力控制，有必要在经过精确预先计算的时刻来打开和/或关闭所述量控制阀230。在此有利的是，在所述量控制阀230的触发和实际的反应也就是该量控制阀230的打开和/或关闭之间的迟延时间尽可能地小。
在符合需要地控制压力时，所述高压泵220输送对在蓄压器200中压力pRail的保持或所期望的变化来说必要的燃料质量。
图2以图表形式示出了在超过一个相当于720°的曲轴角的工作循环的范围内轨压pRail的变化曲线。通过线条280表示的轨压pRail(t)跟随周期性的模型。在相当于从0°到720°的曲轴角的一个工作循环之内，进行了两次输送冲程。这些输送冲程可以在曲轴角为180°和540°时在轨压pRail(t)的最大值上看出。
所述两次输送冲程直接处于到所述内燃机的气缸2和4中的喷射之前。所述内燃机的全部四个气缸的喷射j通过编号的标记j＝1、j＝2、j＝3和j＝4来表示。在相应于标记j＝1和j＝3的气缸1和3的喷射过程中，所述燃料高压泵没有进行输送。
因为通过将燃料喷射到燃烧室中这一过程减少了在共轨200中存在的燃料量，所以共轨200中的压力pRail在喷射1和3的过程中下降。这一点也可以借助于第一线条280清楚地看出。
因为如早已提到的一样，从所述轨压pRail的检测直到喷射，一定的时间迟延是不可避免的，所以所述比如在曲轴角为0°时计算用于将燃料喷射到第一气缸中的喷射j＝1的喷射持续时间的控制仪必须动用在时刻t1(j＝1)所测量的第一轨压pRail-1(j＝1)。因为在曲轴角为0°时在时刻t1(j＝1)和第一喷射j＝1之间没有通过所述燃料高压泵来输送燃料，所以所述轨压pRail在这个时间间隔ΔT之内几乎保持恒定。
在喷射到所述第二气缸中的喷射j＝2时表现则不同，这通过标记j＝2来示出。在这里也绘出时间间隔ΔT。在进行这次喷射时，由于通过所述燃料高压泵进行的输送，所述压力pRail在该时间间隔ΔT中发生显著变化，该时间间隔ΔT在时刻t1(j＝2)时开始并且以在曲轴角为180°时的喷射结束。如果现在如在传统的用于控制内燃机的喷射量的方法中常见的一样仅仅考虑使用在时刻t1(j＝2)时用于第二喷射j＝2的第一轨压pRail-1(j＝2)来确定喷射持续时间，那么实际喷射的燃料量将会大于所期望的燃料量，因为在第二喷射j＝2开始时，共轨200中实际存在的压力pRail明显高于作为触发持续时间的求得的基础的压力pRail-1。在图2所示的图表中，在第二喷射j＝2时第二轨压pRail-2与第一轨压pRail-1之间的压差大约为80bar！
按本发明现在规定，在每次喷射j之前还应该在第二时刻t2(j)检测所述轨压。这个第二时刻t2(j)直接在喷射开始之前或者与喷射同时开始。所述第二轨压pRail-2和所述第一轨压pRail-1之间的压差在这里的情况中大约为80bar。如可以从图2中看出的一样，这个系统的“误差”在通过标记j＝4表示的且在曲轴角为540°时进行的第四喷射j＝4时以几乎相同的方式进行重复。
按本发明的方法利用这种周期性，方法是通过为所述第二喷射j＝2求得的压差(pRail-2(j＝2)-pRail-1(j＝2))对在时刻t1(j＝4)的第四喷射j＝4之前测量的第一轨压pRail-1(j＝4)进行校正。由此可以明显地降低在喷射量方面应该归因于有误差的压力值的误差。
Claims (8)
1.用于运行用于内燃机的燃料喷射系统的方法，所述燃料喷射系统具有高压泵(220)、共轨(200)、压力传感器(205)、至少一个喷射阀(100-j，其中j＝1到m)以及用于触发所述喷射阀(100)的控制仪(160)，其中为喷射(j)在第一时刻(t1(j))检测所述共轨(200)的第一轨压(pRail-1(j))并对该第一轨压(pRail-1(j))进行分析，其中所述第一时刻(t1(j))在所述喷射器(100-j)的喷射(j)之前相隔时间间隔(ΔT)，其特征在于，为每次喷射(j)在第二时刻(t2(j))检测所述共轨(200)的第二轨压(pRail-2(t2(j))，所述第二时刻(t2(j))迟于所述第一时刻(t1(j))并且对在第一时刻(t1(j))为喷射(j)检测到的第一轨压(pRail-1(j))依赖于在时间上更早的喷射(j-r)的第二时刻t2(j-r)检测到的第二轨压pRail-2(t2(j-r))进行校正。
2.按权利要求1所述的方法，其特征在于，为了对所述第一轨压pRail-1(t1(j))进行校正也考虑在时间上更早的喷射(j-r)的第一轨压(pRail-1(t1(j-r))。
3.按权利要求1或2所述的方法，其特征在于，按照以下方程式来校正所述第一轨压(pRail-1(t1(j))：
pRail-1，korr(t1(j))＝pRail-1(t1(j))+[pRail-2(t2(j-r)-pRail-1(t1(j-r)]；
其中：
pRail-1，korr(t1(j))：喷射j的经过校正的第一轨压；
pRail-1(t1(j))：喷射j的所测量的第一轨压；
pRail-2(t2(j-r)：在时间上在所述喷射j之前的喷射j-r的所测量的第二轨压；
pRail-1(t1(j-r)：在时间上在所述喷射j之前的喷射j-r的所测量的第一轨压；
j：循环变量，j＝1到m，其中m相当于所述内燃机的气缸的数目；
r：r≤j，错位。
4.按前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述时间间隔(ΔT)大于或者等于在信号检测和喷射持续时间的求得与喷射开始之间的时间迟延。
5.按前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述时间间隔(ΔT)大于或者等于中断的持续时间和喷射开始。
6.按前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，为了对所述喷射j的第一轨压pRail-1(t1(j))进行校正，考虑气缸(j-r)的第二轨压pRail-2(t2(j-r))和/或所测量的第一轨压(pRail-1(t1(j-r))，并且在气缸j-r和j中直接在喷射之前和/或喷射过程中存在类似的压力情况。
7.计算机程序，其特征在于，在执行该计算机程序时它实施按权利要求1到7中一项或多项所述的方法的所有步骤。
8.用于内燃机的控制仪，其特征在于，在该控制仪运行时它实施按权利要求1到7中一项或多项所述的方法的所有步骤。
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