CN101725429B - 用于控制内燃机的喷射系统的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于控制内燃机的喷射系统的方法,所述喷射系统具有至少一个尤其设有低压级的能够电触发的喷射器,其中燃料配量被划分为第一部分喷射(PI)和至少一次第二部分喷射(MI),其中至少依赖于表示电的喷射间隔的特征的信号以及表示轨压的特征的信号对确定有待借助于所述至少一个喷射器喷射的燃料量的控制信号进行校正,其特征在于,所述控制信号的校正是触发持续时间的缩短。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于控制内燃机的喷射系统的方法,所述喷射系统具有至少一个尤其配有低压级的能够电触发的喷射器。
用于实施所述方法的一种计算机程序以及一种具有保存在机器可读的载体上的程序代码的计算机程序产品也是本发明的主题。
背景技术
有害物质极限值的遵守是在内燃机的开发中占优先地位的目标之一。这里用共轨喷射系统获得进步,通过所述共轨喷射系统能够获得决定性的减少有害物质的贡献。这样的共轨系统的优点在于,它们可以不依赖于喷射压力、转速和负载来运行。为了也实现将来的废气极限值,在柴油发动机上需要改进混合物形成。这一方面通过使用所谓的废气再循环(AGR)来实现,利用所述废气再循环来成功地抵抗氮氧化物形成。但是,另一方面高的废气再循环率有利于烟灰的形成。为了防止这一点,燃料-空气混合物必须快速混合,此外这在当前的共轨系统上通过喷射压力的提高来实现。
另一方面,高的喷射压力要求速率整形(Ratenformung),所述速率整形在今天通常通过多次喷射来实现。在这方面规定了不同的喷射的可变的设计,其中这些喷射除了数值为零的液压间隔之外先后相随。
这样的紧邻的多重喷射比如一次或者多次预喷射、一次主喷射和一次或者多次补充喷射一方面要求很快的阀门开关时间,所述阀门开关时间可以用今天的压力平衡的电磁阀或者也可以用压电阀来实现。另一方面,需要“硬的”喷射器机构,该“硬的”喷射器机构实现了快速复位。然而,现在这样的喷射器机构恰好不具有尤其设有低压级的能够电触发的具有电磁阀的喷射器。更确切地说,通过所述低压级,喷嘴针在轨压高时受到强烈的预加应力。这种预加应力不仅在打开时而且在喷射结束之后复位时引起一定的延时。如果在这种情况下第二部分喷射在时间上如此靠近地跟随前面的喷射,使得所述喷射器还没有复位,那么这就引起不期望的并且对发动机的排放特性不利的多余量(Mehrmenge)。这样的电磁阀喷射器比如从Friedrich Viehweg&Sohn出版社/GWV专业出版社有限公司的书籍出版物BOSCH Kraftfahrtechnisches Taschenbuch,第25版,2003年10月,第706页中得知。
发明内容
在按本发明的用于控制内燃机的具有至少一个能够电触发的喷射器的喷射系统的方法中,燃料配量被划分为第一部分喷射和至少一次第二部分喷射,其中至少依赖于表示电的喷射间隔的特征的信号以及表示轨压的特征的信号对确定有待借助于所述至少一个喷射器喷射的燃料量的控制信号进行校正,其特征在于,所述控制信号的校正是触发持续时间的缩短,从而对通过喷射器的喷嘴针和喷嘴座的因压力引起的压缩引起的复位进行校正,其中,所述触发持续时间的缩短与表示电的喷射间隔的特征的信号以及与表示轨压的特征的信号之间的依赖关系保存在喷射器所特有的组合特性曲线中。按本发明的方法具有这样的优点,即这样的尤其设有低压级的喷射器也可以用于非常靠近的多重喷射。
本发明的基本构思是,通过触发信号的校正的意义上的变化来对通过喷射针的顶压(Stauchung)引起的不利的效应进行补偿。本发明在此基于这样的基本构思和认识,即机械的或者液压的复位遵循一定的规律性,所述规律性可以在数学上容易地描述。之所以如此,是因为在这里主导的效应上比如在所述喷射针项压时可以观察到很大程度上的线性。在从现有技术中已知的方法中喷射量作为触发时间和压力的函数保存在组合特性曲线中,与这样的方法相反,在本发明中作为电的喷射间隔和轨压的函数如此对确定接下来的喷射的量的控制信号进行校正,使得所述控制信号的校正是触发持续时间的缩短。
这种校正超越已经从现有技术中知悉的并且比如从DE 10 2006 043 326.2中得知的压力波校正。利用所述压力波校正来对多重喷射中通过压力波引起的多余量进行校正。但是,这种方法不适合于非周期性的线性的上升。按本发明的方法与压力波校正相反借用了一种校正函数,该校正函数仅仅依赖于少数几个输入参量并且具有几乎线性的特性。在此,本发明的要点是,这里不对依赖于温度和轨压的压力波进行校正,而是对由构件尤其喷嘴针和喷嘴座的因压力引起的压缩引起的复位进行校正。不完全的复位在多重喷射时引起喷射量增加。在此本发明利用这样的认识,即基于机械的复位时间产生的多余量不依赖于预喷射量,更确切地说,它仅仅依赖于电的喷射间隔和轨压。由此,校正的确定大为简化。除此以外所述机械的复位时间通过典型的喷射器参量如喷嘴针的轴向刚度、入口节流阀的参量、喷嘴座的刚度来确定,由此不必为每个喷射器样品实施校正,而是可以为整个结构系列一次性也就是按照喷射器所特有的特点来确定校正。在这里也重要的是,这个效应不依赖于温度并且具有近似线性的表现。复位时间是轨压的函数。由此所述校正函数能够在构件公差之内以非常有利的方式应用于一个类型的所有喷射器。
通过在以下说明中所列举的措施,可以获得按本发明的方法的有利的扩展方案和改进方案。
例如,优选如此选择所述触发持续时间的缩短,从而对至少一次第二部分喷射的通过所述喷射器的喷嘴针的延时的复位引起的多余量进行补偿。
一种有利的设计方案在此规定,将所述触发持续时间的缩短与表示电的喷射间隔的特征的信号以及与表示轨压的特征的信号之间的依赖关系保存在喷射器所特有的组合特性曲线中。“喷射器所特有的”在此又意味着,对应于喷射器的一个结构系列,该结构系列在公差之内对每个喷射器来说显示出相同的特性。
所述组合特性曲线优选通过在内燃机的试验台上或者在内燃机本身上的应用来求得。
附图说明
本发明的实施例在附图中示出,并且在下面的说明中得到详细解释。其中:
图1是电磁阀喷射器的示意图,按本发明的方法优选用在该电磁阀喷射器上;
图2是在这样的电磁阀喷射器上预喷射和主喷射的喷射变化曲线的示意图;
图3a是关于两次先后相随的喷射的在时间上的触发持续时间的差绘出的喷射量以及根据按本发明的方法对触发持续时间进行的校正;
图3b是用于确定所述主喷射的经过校正的喷射时间的组合特性曲线的示意图;
图4是在借助于按本发明的方法进行校正之后根据触发信号和喷嘴针打开绘出的喷射变化曲线的示意图,并且
图5是在借助于按本发明的方法进行校正之后关于两次先后相随的喷射的时间上的喷射持续时间的差绘出的所喷射的量。
具体实施方式
图1示意示出了电磁阀喷射器,该电磁阀喷射器能够电触发。该喷射器具有燃料回路101、励磁线圈102、电枢103、阀门球体104、阀控制室105、喷嘴针的压力凸肩106、喷嘴孔眼107、出口节流阀108以及高压接头109、入口节流阀110和阀活塞111。所述阀活塞111平放在真正的喷嘴针112上。下面对这样的电磁阀喷射器的作用原理进行说明。
燃料从高压接头109通过输入通道导送给喷嘴针106并且通过入口节流阀110导送到所述阀控制室105中。所述阀控制室105通过所述出口节流阀108与所述燃料回路101相连接,所述出口节流阀108可以通过一个由励磁线圈102、电枢103和阀门球体104构成的电磁阀来打开。
在所述出口节流阀108的关闭的状态中,作用于所述阀活塞111的液压力相对于作用于所述喷嘴针112的压力凸肩106的力占优势。因此,将所述喷嘴针112挤压到其配合状态中并且相对于发动机室密封地隔断高压通道。在发动机没有运行并且在轨中没有压力时(未示出)喷嘴弹簧关闭所述喷射器。在触发所述电磁阀时,打开所述出口节流阀108。所述入口节流阀110阻止完全的压力平衡,从而所述阀控制室105中的压力以及由此作用于所述阀控制活塞111上的液压力下降。一旦所述液压力低于作用于所述喷嘴针112的压力凸肩106上的力,那就打开所述喷嘴针112。现在燃料通过所述喷嘴孔眼107进入内燃机的燃烧室中(未示出)。
在不再触发电磁阀时,所述电枢103被阀门弹簧的力向下挤压。所述阀门球体104封闭所述出口节流阀108。由此在阀控制室中通过所述入口节流阀110的入流(Zufluss)又形成与在轨中一样的压力。这种增加的压力将增加的力施加到所述控制活塞111上,使得所述喷嘴针112再度关闭。所述入口节流阀110的流量确定了所述喷嘴针112的关闭速度。
通过液压的力放大系统来进行这种间接地触发喷嘴针112,因为为快速打开所述喷嘴针112所需要的力无法用所述电磁阀来产生。在此除了所喷射的燃料量所需要的控制量通过所述控制室105的节流阀到达燃料回路中。
今天的共轨系统以高达2500bar的压力来运行。在此,为获得最佳的废气排放值,设置多次预喷射、一次主喷射并且必要时设置多次补充喷射。在这种情况下有必要的是,也进行靠得很近的多重喷射,所述多重喷射又要求快速的阀门开关时间,不过所述快速的阀门开关时间无法轻易地用前面所说明的压力平衡的电磁阀或者压电阀来实现。这样的阀的机械的复位时间通过喷射器所特有的参量如所述喷嘴针112的轴向刚度、所述入口节流阀110的参量、喷嘴座的刚度及类似参量来确定。换句话说,这种复位时间是喷射器所特有的并且因此不必为每个喷射器来求得。更确切地说,一个类型的喷射器在预先给定的公差之内表现相同。这样的喷射器现在具有决定性的缺点,即所述喷嘴针112在轨压高时受到剧烈的预加应力。这种预加应力不仅在打开时而且在喷射结束之后复位时都引起一定程度的延时。如果现在一次喷射在时间上如此靠近地紧随前面的喷射,使得所述喷射器还没有复位,那就引起不期望的多余量。下面结合图2对此进行解释。
在图2的上面的图表中,关于时间“time”示出了这样的喷射器的触发“energizing”,用于借助于曲线210实现预喷射PI并且用于借助于曲线220实现主喷射MI。在图2的下面的一半中,借助于用于预喷射PI的曲线211并且借助于用于主喷射MI的曲线221来关于所述触发持续时间“ET”示出喷嘴针打开“needle lift”。如果将所述主喷射MI与所述预喷射PI之间的时间上的喷射间隔TDIFF*选择得和在图2中示出的一样大小,那么在所述阀针112打开或者复位时就不会出现延时。如可以从图2中看出的一样,喷射器的复位在图2中用212表示的时间间隔中进行。而后跟随着主喷射。但是如果如借助于图2中的曲线230和231示出的一样在所述主喷射MI之前的一个短得多的时间差TDIFF之内跟随所述预喷射,那么在所述喷嘴针112还没有复位时就已打开喷嘴针。提前打开使所述喷嘴针112进一步打开并且由此使其打开时间更长,从而如借助于图2中的曲线231清楚地看出的一样喷射更多的喷射量。
图3示意示出了“TDIFF量波”。曲线310描绘了在预先给定轨压时预喷射模型/主喷射模型的总喷射量。如果这里改变电的喷射间隔tdiff,而用于预喷射PI和主喷射MI的触发时间则相应地是恒定的。这个函数主要示出三个区域。在第一区域I中,所述喷射以液压方式“合生”为一次唯一的喷射。在此低于数值为零的液压的喷射间隔。
在区域III中,所述喷射器以机械方式复位。多余量或者不足量通过液压的压力振动来触发。低频振动在此可以用本身已知的和开头所提到的压力波校正来校正。
在区域II中,所述喷射器还没有以机械方式完全复位。由此在跟随预喷射PI的主喷射MI中以上面所说明的方式产生多余量。现在,所述校正在按本发明的方法的一种特殊的基于线性近似法的设计方案中通过以下方式来进行,即喷射量校正通过喷射时间的缩短以以下方式来实现:
QMI,korr=ΔQ/ΔTDIFF·MIN(TDIFF)-TDIFF_0,
但是不局限于该方法。
然后,所述主喷射的喷射时间校正按照线性近似法以如下方式来计算:
ETMI,korr=ΔET/ΔQ·QMI,korr。
但在此应该指出,本发明不局限于线性近似法,而是在纯理论上也可以为近似使用更高阶的多项式。
主喷射的校正是:
ETMI=ET0,MI+ETMI,korr。
相应地这在区域II中通过线性近似法来确定,就像喷射量“injection quantity”依赖于所述喷射间隔TDIFF的缩短而增加一样。将所求得的参量QMI,korr用于在组合特性曲线中求得触发持续时间的校正值ETMI,korr,在所述组合特性曲线中保存着触发量“injection quantity”,与触发持续时间“ET”之间的关系。该组合特性曲线在图3b中示意示出。这个校正项用于确定所述主喷射的喷射持续时间“ET”,方法是以喷射间隔TDIFF_0为出发点,该喷射间隔TDIFF_0代表特定的喷射间隔,自该喷射间隔起完成所述喷射器的复位并且不再需要进行校正。
因而至少依赖于表示所述电的喷射间隔的特征的信号以及表示所述轨压的特征的信号对确定喷射量的控制信号进行校正,因为所述校正在专门的预先给定的并且存在的轨压时进行。
以这种方式经过校正的喷射次序的结果在图4中示意示出,在图4中在上面的一半中关于时间示出了所述电磁阀喷射器的触发“energizing”,并且在下面的一半中关于电的触发时间示出了喷嘴针打开“needle lift”。在由曲线410所代表的预喷射PI之后以时间上的间隔TDIFF*跟随着由曲线420所代表的主喷射MI*,或者作为替代方案在时间间隔TDIFF减小时跟随着另一次由曲线430所代表的喷射MI。在此,所述曲线410、420、411、412相应于图2中的曲线210、220、211、221。但是,与在图2中示出的实例不同,通过前面所说明的校正方法没有产生多余喷射量,因为由于所述控制信号的校正如借助于曲线430所示出的一样缩短了所述主喷射MI的喷射时间。因此,在这种情况下尽管存在所述阀针112还没有完全复位而已经进行所述主喷射MI的这种状况,也没有多余喷射量,如可以借助于曲线431清楚地看出的一样。
图5关于所述两次喷射的时间上的喷射间隔“TDIFF”示意示出了喷射量“injection quantity”,其中曲线530代表着在没有进行前面所说明的校正的情况下关于时间差的喷射量,并且曲线520代表着在进行前面所说明的校正的情况下关于喷射时间的电信号的时间差的喷射量。如可以从这两条曲线中看出的一样,在用II表示的区域中能够通过所述电的触发时间的缩短来明显降低所喷射的量,其中所述区域II如上面早已提到的一样是这样的区域,在该区域中所述喷射器还没有以机械方式完全复位,也就是这样的区域,在该区域中由于所述喷射器的这种还不完全的复位出现多余量。
换句话说,决定性的发明构思是,在所述区域II中通过电的触发时间的缩短来对主喷射MI的多余量进行校正。因此这种校正能够容易地得到实施,因为所述多余量在区域II中主要基于机械方面的原因。由此比如相对于压力波校正获得以下优点:
1.仅仅必须一次性地为相应的结构系列实施所述校正并且而后所述校正适合于所有的样品。结构系列应该与喷射器类型等同起来。因此所述校正是喷射器所特有的。
2.所述校正是一个函数,该函数仅仅依赖于电的喷射间隔和轨压。
3.所述校正函数不依赖于燃料温度和预喷射量。
4.量的上升近乎于线性。因此仅仅必须知道少数几个检验点用于建立校正函数。
前面所说明的方法比如可以有利地作为计算机程序在计算设备上、尤其在内燃机的控制仪上得到实施并且在那里运行。程序代码可以保存在机器可读的载体上,所述控制仪可以阅读所述载体。通过这种方式以后也能够“引入”所述方法的升级和细微的变化。
Claims (6)
1.用于控制内燃机的具有至少一个能够电触发的喷射器的喷射系统的方法,其中燃料配量被划分为第一部分喷射(PI)和至少一次第二部分喷射(MI),其中至少依赖于表示电的喷射间隔的特征的信号以及表示轨压的特征的信号对确定有待借助于所述至少一个喷射器喷射的燃料量的控制信号进行校正,其特征在于,所述控制信号的校正是触发持续时间的缩短,从而对通过喷射器的喷嘴针和喷嘴座的因压力引起的压缩引起的复位进行校正,其中,所述触发持续时间的缩短与表示电的喷射间隔的特征的信号以及与表示轨压的特征的信号之间的依赖关系保存在喷射器所特有的组合特性曲线(350)中。
2.按权利要求1所述的方法,其特征在于,选择所述触发持续时间的缩短,从而对所述至少一次第二部分喷射(MI)的通过所述喷射器的喷嘴针的延时的复位引起的多余量进行补偿。
3.按权利要求1所述的方法,其特征在于以下步骤:
-在喷射时间的时间差(TDIFF)的能够预先给定的范围中,对表示所喷射的量关于所述第一部分喷射(PI)和第二部分喷射(MI)的喷射时间的时间差的上升的特征的参量进行近似,
-依赖于所喷射的量的增加借助于组合特性曲线(350)来确定主喷射的喷射时间的校正项(ETMI,korr),
-所述主喷射的喷射时间通过所述主喷射的喷射时间的校正项(ETMI,korr)来校正。
4.按权利要求3所述的方法,其特征在于,所述表示所喷射的量的特征的参量与喷射时间的差之间的函数关系通过线性近似法或者通过借助于更高阶的多项式进行的近似法来确定。
5.按权利要求1到4中任一项所述的方法,其特征在于,所述组合特性曲线通过在内燃机的试验台上或者在内燃机本身上的应用来求得。
6.按权利要求1所述的方法,其特征在于,所述喷射器设有低压级。
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