CN102472187B - 用于运行内燃机的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于运行内燃机（10）的方法，其中燃料借助于至少一个包括电磁的操纵装置（24）的喷射阀（18）进入到至少一个燃烧室（20）中。通过所述喷射阀（18）的触发持续时间的改变以及对所述喷射阀（18）的表征该喷射阀（18）的阀元件（28）的运动的电气的运行参量的特性曲线的分析来求得该喷射阀（18）的打开延迟时间。

Description

用于运行内燃机的方法和装置

技术领域

本发明涉及一种用于运行按内燃机的方法。 

背景技术

从市场上比如已知一些内燃机，其中汽油由喷射阀直接喷射到各个燃烧室中。这样的喷射阀拥有比如由电磁的操纵装置操纵的阀针。为了以精确的量来计算燃料的最佳的喷射量，已知不同的方法，对于所述不同的方法来说此外检测用于喷射阀的比如是触发开始、触发持续时间和/或触发结束的触发信息。越精确地提供这些信息，就可以由所述控制和/或调整装置越精确地控制计量情况，其中为此也应该在打开和关闭阀针时考虑到延迟时间。 

发明内容

本发明的任务是，继续开发一种开头所述类型的方法，该方法进一步对通过喷射阀进行的燃料喷射进行优化。 

该任务按本发明通过一种按照本发明的方法得到解决。本发明还给出了有利的改进方案。除此以外，对本发明来说重要的特征可以在以下的说明书和附图中找到。这些特征在此不仅单独地而且以不同的组合对本发明来说都可能是重要的，而之后没有再次明确地指出这一点。 

借助于所述按本发明的方法来求得喷射阀的打开延迟时间。在此考虑到阀元件、阀座以及也可能磁电枢的个别的彼此偏离的误差，所述误差导致打开延迟时间带有公差。由电磁的操纵装置操纵的喷射阀的原则上的结构对按本发明的方法来说不重要，也就是说所述阀元件不仅可以固定地与磁电枢相连接，而且其也可以具有相对于所述阀元件具有一定的轴向间隙的磁电枢。 

阀打开持续时间由触发持续时间减去打开延迟时间并且加上（在触发持续时间结束之后）关闭时间所组成。因此在纯数学上适用： 

阀打开持续时间=触发持续时间-打开延迟时间+关闭时间   （1）

所述按本发明的方法以这样的构思为基础，即求得相应的触发持续时间，对于该触发持续时间来说恰好不再可能或者恰好还不能进行阀元件的提升运动并且所述阀由此保持关闭的状态。由此没有阀打开持续时间并且没有关闭时间。通过上述公式的用于这种情况的转换，所述公式于是在纯数学上简化为：

打开延迟时间=触发持续时间                          （2）

这意味着，对于这种情况来说如此求得的触发持续时间相当于打开延迟时间，所述打开延迟时间在与牵引过程中的实际的触发持续时间无关的情况下、在最简单的情况下可以被视为是恒定的。

所述喷射阀的关闭可以通过不同的已知的方法、比如借助于传感器和/或通过对电气的或者电磁的参数的分析来容易地进行检测。其中一些参数为控制和调整喷射阀本来就得到了实现。这由此不代表附加的成本因素。 

当逐渐地如此降低触发持续时间，直到恰好不再能够确定喷射阀的关闭时，或者当逐渐地如此提高触发持续时间，直到能够确定喷射阀的关闭时，所述按本发明的方法特别有效，并且所述用于喷射阀的打开延迟时间从由触发开始一直到最后一次或者说第一次关闭的时间中求得。为了减少计算时间，在此可以在所述方法的第一步骤中朝临界点的附近实施较大的时间上的跳跃并且该跳跃随后以较小的节距（schritt）接近于临界的触发持续时间，其中恰好又识别出或者说恰好没有识别出所述阀元件的提升运动和关闭运动。在此可以考虑到，在阀元件以最小的程度打开时无法诊断到关闭情况并且由此所诊断到的触发持续时间偏离精确的数值。为此比如可以在所述控制和/或调整装置中通过根据经验找到的比如来自试验场或者测试场的匹配值来相应地对所述触发持续时间的所求得的数值进行校正。也可以设想，从两侧接近临界的触发持续时间并且随后根据预先确定的算法（比如通过形成平均值）从两个所求得的数值中形成精确的临界的触发持续时间。 

在按本发明的方法中规定，所述电气的运行参量是所述电磁的操纵装置的磁线圈的电压的时间上的导数（梯度），并且从所述梯度的最小值中推断出喷射阀的关闭。通过将阀元件安放在喷射阀的阀座中，通过互感的由所述阀元件的运动变化所引起的变化来影响所述电磁的操纵装置的衰减的电压，从而形成类似于鞍形的电压特性曲线，对于该电压特性曲线来说曲线的拐点相当于阀元件的安放时刻。为了可靠地识别阀元件的安放，所述电压特性曲线的时间上的导数（梯度）是有利的，因为在此将类似于鞍形的曲线转换为容易进行诊断的最小值。在此在结束触发持续时间之后，应该仅仅考虑出现的第一最小值，因为比如通过所述阀元件或者电枢的振动会在晚些时候产生其它的最小值。作为替代方案或者补充方案，在函数的第二导数中可以识别出所述阀元件的安放，所述函数在阀元件关闭时具有一个零点。所述电压特性曲线的导数能够在所述控制和/或调整装置中容易地并且以较小的成本来实现。 

为了随时得到关于打开延时的可靠的数值，并且为了识别喷射阀的滑移或者说由磨损所引起的老化，在内燃机的运行过程中重复（比如分别在特定的运行时间之后或者在特定数目的运行周期之后）实施所述方法。 

也有利的是，可以在内燃机的运行过程中用多次喷射来实施所述方法，其中而后仅仅在单次喷射时实施触发持续时间的改变并且通过至少另一次单次喷射的触发持续时间的改变基本上在转矩无变化和/或废气无变化的情况下得到补偿。这意味着，所述方法不干扰内燃机的运行。 

此外，所述方法可以在内燃机的滑行运行中用较迟的点火角来实施。这样做的优点是，比如可以根据对于确定打开延迟时间的压力依赖关系的需求自由地改变燃料压力。喷射时间在此可以从喷射阀的肯定没有打开的状态直到第一次打开逐渐提高。由此最小限度地损害尾气。如果为所述触发分配了较迟的点火角，那就基本上在转矩无变化的情况下燃烧所喷射的燃料。这项措施也用于使内燃机的正常运行不受所述方法的妨碍。 

知晓准确的打开延迟时间允许在控制和/或调整喷射阀时考虑到所述打开延迟时间。由此可以进一步改进燃料计量和燃料喷射的整体的控制和/或调整（为此参照公式（1））。-当求得用于内燃机的所有喷射阀的打开延迟时间时，喷射量从一个喷射阀到另一个喷射阀的离散度会降低，这节约了燃料并且使内燃机的运行变得均匀。 

此外提出，为不同的燃料压力来实施所述方法并且从所述方法结果中形成组合特性曲线。其而后比如可以用于燃料喷射阀的经过调整的或者说经过控制的运行。 

附图说明

下面参照附图对本发明的一种实施方式进行详细解释。附图示出如下： 

图1是具有多个喷射阀的内燃机的示意图；

图2是图1所示的喷射阀的示意图；

图3是两张图表，在这两张图表中关于时间一方面绘出了图2所示的喷射阀的触发电流并且另一方面绘出了所述触发电流对所述喷射阀的升程的影响；

图4是三张图表，在这三张图表中关于时间绘出了触发电流、升程以及线圈电压的导数（在内燃机的正常运行的过程中）；

图5是三张与图3相类似的图表，但是具有相对于图3缩短的触发持续时间；

图6是三张与图4相类似的图表，但是具有相对于图4再次缩短的触发持续时间；并且

图7是用于运行图1的内燃机的方法的流程图。

具体实施方式

内燃机在图1中在总体上用附图标记10表示。其包括燃料箱12，输送系统14从该燃料箱12中将燃料输送到共轨16中。在该共轨上连接有多个喷射阀18a到18d，所述喷射阀18a到18d将燃料直接喷射到为其分配的燃烧室20a到20d中。所述内燃机10的运行由控制及调整装置22来控制或者说调整，所述控制及调整装置22此外也触发所述喷射阀18a到18d。 

图2示范性地更为详细地示出了喷射阀18a。所述喷射阀18a包括电磁的操纵装置24，所述操纵装置24又包括电磁线圈26和布置在阀针28上的磁电枢30。所述磁电枢30在此固定地与所述阀针28相连接。但是也可以在磁电枢30与阀针28之间存在着一定的轴向间隙。 

所述喷射阀18a原则上以如下方式进行工作：在图2中在关闭的状态中示出了所述喷射阀18a，也就是说阀针28抵靠在阀座32上。为操纵所述磁电枢30通过所述控制及调整装置22的控制以及未示出的输出级在所述电磁线圈26上加载电压（“触发电压”），所述电压使线圈26通电并且以相应的强度和持续时间将阀针28从阀座32上提升起来。 

图3关于时间示出了所述喷射阀18a的这样的触发的原理图（作为示范性的实例）以及对喷射阀18的打开时间的影响。图3由两张图表组成，其中上方的图表示出了触发电流I的时间曲线并且下方的图表示出了喷射阀18a的由此引起的升程H。 

在上方的图表中示出了，触发电流I的曲线首先快速上升（参照附图标记40），而后在一定的时间范围内保持恒定，而后大约下降了一半（参照附图标记42）。直至触发持续t_i结束时保持这种电流水平。触发持续时间t_i的结束的特征在于，切断电流I（参照附图标记44）。 

在下方的图表中可以看出，所述喷射阀18a的阀针28在触发开始之后在一定的打开延迟时间t₁₁之后才提升起来（参照附图标记46）。如果所述阀针28已经达到其最大升程，那么较小的触发电流I就足以用于保持这种水平。如果切断触发电流I，那么所述阀针28就又下降到所述阀座32中，但是同样以一定的迟延来下降（参照附图标记48）。从触发电流I的切断直到完全关闭的时间间隔定义为所述阀针28的关闭时间t_ab。整个阀打开持续时间用T_op来表示。因此在纯数学上适用： 

T_op=t_i-t₁₁+t_ab

图4到6示出了对于不同长度的触发持续时间t_i来说在操纵喷射阀18时的三种情况。每张图都有三张图表。上方的图表分别示出了触发电流I的曲线，中间的图表示出了阀升程H的曲线，并且下方的图表示出了在结束在电磁线圈26上衰减的电压U_M的触发之后所述线圈电压的时间上的第一导数（“时间梯度”）的曲线。

图4示出了一种比如在正常运行中进行的情况。所述触发电流I和所述阀针28的升程H相当于已知的、上面所描述的曲线。从下方的图表中可以清楚地看出，所述电压U_M的第一导数的曲线具有最小值50，该最小值50表示所述阀针28安放在阀座32中的时刻。该最小值50由电磁线圈26上的电压特性曲线的变化所引起，该电压特性曲线在安放阀针28的时刻具有类似于鞍形的曲线。这通过在安放阀针28时的运动变化以及由此在电磁线圈26中的互感的相关联的变化所引起。 

图5示出了一种具有稍许缩短的触发持续时间t_i的情况。通过触发持续时间t_i的缩短，不再达到所述阀针28的最大升程。由此也缩短阀打开持续时间T_op。通过将阀针28安放在阀座32中，所述电压U_M的第一导数的曲线又具有最小值50。 

在图6中，所述触发持续时间t_i进一步缩短，并且更确切地说如此缩短，使得所述阀针28不再能够从所述阀座32上提升起来。由此所述电压U_M的第一导数的曲线没有最小值。所述阀打开持续时间T_op和关闭时间t_ab不存在，因而在数学上看来=0。 

如果在上述用于定义阀打开持续时间T_op的公式中加入两个零值，那么对于所述触发持续时间t_i如此之短使得所述阀针28恰好不再提升起来这种情况来说则在所述公式的转换之后获得： 

触发持续时间t_i=打开延迟时间t₁₁

这意味着，通过所述触发持续时间的逐渐缩短的原理能够确定所述打开延迟时间t₁₁。准确地知道打开延迟时间t₁₁就能够控制并且调整所述喷射阀18a到18d并且由此改进整个喷射过程。

图7示出了一种可能的用于求得打开迟延时间t₁₁的方法： 

起始点是以通过所述控制及调整装置22预先确定的触发持续时间t_i（附图标记100）进行的正常的牵引。而后所述控制及调整装置22在步骤110中检查，所述内燃机10的外部条件是否允许缩短用于至少一个喷射阀18的触发时间t_i，而不损害内燃机10的牵引。这比如在滑行运行中发生。如果这一点是可能的，那么对于所选出的喷射阀18来说在步骤120中降低触发持续时间t_i。同时形成用于所配属的电磁线圈26的电压特性曲线U_M的第一导数。如果在所述第一导数的曲线中发现最小值50（附图标记130），那进一步降低所述触发持续时间t_i（步骤120之后的跃变）。如果不再发现最小值，那就达到了临界的触发持续时间t_i。在这种情况下在步骤140中从触发开始和触发结束的差中计算所述打开延迟时间t₁₁。可能的话还可以一同考虑校正因数。在步骤150中在所述控制及调整装置中标示出经过测量的喷射阀18，以便在下一个测量周期中可以选择其它的喷射阀18。

Claims (8)

1.用于运行内燃机（10）的方法，其中燃料借助于至少一个包括电磁的操纵装置（24）的喷射阀（18）进入到至少一个燃烧室（20）中，其特征在于，

所述方法包括以下步骤：

为喷射阀（18）的不同的触发持续时间分析所述喷射阀（18）的表征该喷射阀（18）的阀元件（28）的关闭的电气的运行参量，

逐渐地如此降低所述触发持续时间，直到刚好不再能够确定所述喷射阀（18）的关闭，或者逐渐地如此提高所述触发持续时间，直到刚好能够确定所述喷射阀（18）的关闭，

求得所述触发持续时间，对于该触发持续时间来说刚好还能够或者刚好才能够检测到所述阀元件（28）的关闭，

求得所述触发持续时间作为所述喷射阀（18）的打开延迟时间，

所述电气的运行参量是所述电磁的操纵装置（24）的线圈（26）的电压的时间上的梯度，并且从所述梯度的最小值中推断出所述喷射阀（18）的关闭。

2.按权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述内燃机（10）的运行过程中重复实施所述方法。

3.按权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述内燃机（10）的运行过程中用多次喷射来实施所述方法，其中在单次喷射时实施所述触发持续时间的改变并且通过至少另一次单次喷射的触发持续时间的改变基本上在转矩无变化和/或废气无变化的情况下得到补偿。

4.按权利要求2或3所述的方法，其特征在于，在所述内燃机（10）的滑行运行中用较迟的点火角来实施所述方法。

5.按权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，规定所述打开延迟时间等于在最后一次或者说第一次确定所述阀元件（28）运动时的触发持续时间。

6.按权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，在控制和/或调整所述喷射阀（18）时考虑所求得的打开延迟时间。

7.按权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，对于具有多个喷射阀（18）的内燃机（10）来说为所有的喷射阀（18）求得所述打开延迟时间。

8.按权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，为不同的燃料压力来实施所述方法并且从所述方法结果中形成组合特性曲线。