CN103154484A - 用于对内燃机喷射阀的喷射时间的适配进行监视的方法 - Google Patents

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Abstract

用于对内燃机的喷射阀的延迟时间的适配进行监视的方法，其中针对至少一个喷射阀以下述方式通过检测或查明喷射阀的有效打开时间对喷射阀的喷射持续时间进行适配：喷射阀在喷射持续时间与有效打开时间之间的关系方面的公差至少基本上得到补偿，提出了，对于至少一个燃烧室调节出燃烧室自己的空气量和/或对于至少一个燃烧室查明燃烧室自己的转矩；由将有效打开时间分配为至少两个部分打开时间而引起的空气量和/或转矩方面的改变被考虑用于对所述适配进行监视。

Description

用于对内燃机喷射阀的喷射时间的适配进行监视的方法
技术领域
本发明涉及一种用于对内燃机的喷射阀的延迟时间的适配进行监视的方法，其中针对至少一个喷射阀以下述方式通过检测或查明喷射阀的有效打开时间对喷射阀的喷射持续时间进行适配：喷射阀在喷射持续时间与有效打开时间之间的关系方面的公差至少基本上得到补偿。本发明还涉及计算机程序、电存储媒介以及用于内燃机的控制和/或调节装置。
背景技术
在具有直喷装置的内燃机中,燃料被直接喷射到相应的燃烧室中；这以同样的方式适用于汽油机和柴油机。在此燃料喷射通过至少一个喷射阀进行。理想地，线性地利用喷射阀的打开时间来校正由喷射阀喷射的燃料量。在此在延迟时间中考虑打开过程和关闭过程。整个喷射持续时间在一简化的模型中由没有燃料输入的延迟时间和具有恒定的燃料输入的有效打开时间组成。延迟时间、以及进而在喷射持续时间期间喷射的燃料量在喷射阀的使用寿命中改变；该效果被称为“漂移（Drift）”。由于漂移而改变的喷射量可能导致排气性能的恶化或者导致噪声产生的增大。因此必要的是：识别出在使用寿命中的漂移并且通过在触发喷射阀时对延迟时间的适配来进行补偿。一种适配方法是所谓的受控阀操作(CVO)。在此，通过获得以及评估关于喷射阀的电执行器的电参量来确定喷射阀的打开时刻和关闭时刻点并由此查明有效打开时间或确定延迟时间。
由文献DE 102006019894已知一种方法，该方法将λ-偏差用于适配延迟时间，该λ-偏差在从单次喷射变换到多次喷射时出现。
文献DE 10343759公开了一种方法，该方法将在从单次喷射变换到多次喷射时的转矩偏差用于确定实际喷射的燃料量与所计算出的基准量的偏差。
发明内容
根据本发明的已知方法的组合具有如下优点：通过CVO-方法对延迟时间进行的适配借助于在从单次喷射到多次喷射的变换时的转矩偏差或λ-偏差来检查。因此，所喷射的燃料量的精确性即使在弹道范围内也得到确保：从而排气性能、噪声产生以及内燃机的可靠性得到改善。
本发明基于以下思想：首先以CVO-方法查明喷射阀的有效打开时间。测量电路在该适配过程中检测通过喷射阀的线圈的电流。借助该电流，控制装置求得喷射阀实际打开和关闭的时刻。所述时刻根据电流时间历程的表征性特征而被识别出，其因此引起：喷射阀的阀针在喷射阀打开或关闭时被加载并且其因此反作用于流经线圈的电流。这样求得的实际打开时间是喷射阀完全打开的时间。因此，喷射持续时间——即该阀被触发或者说喷射阀的线圈被电流流过的时间——因此由燃料输入最大的有效打开时间和一延迟时间组成，该延迟时间考虑打开过程和关闭过程。该适配过程补偿了在喷射阀的触发持续时间与由此引起的所喷射的燃料量之间的关系方面的、各喷射阀的公差，只要其由有效打开时间中的偏差引起。以此方式查明的在喷射持续时间、延迟时间和有效打开时间之间的关系被存储在控制装置中。
接下来，阀的有效打开时间被分成多个喷射脉冲。通过多次地打开和关闭在恒定的有效打开时间内提高了延迟时间的份额。因为在延迟时间期间不进行燃料输入，所以如果控制装置中存储的延迟时间被选择得过小，则喷射到燃烧室中的燃料量与单次喷射相比减小。由此，在燃烧之后排气中保留较高的氧含量，其通过λ-探针检测出来。
替代地，也可以代替排气中氧含量的偏差而对转矩偏差进行检测和评估，这是因为针对各汽缸自己的转矩同样与所喷射的燃料量相关。由排气中氧含量的改变或转矩的改变，在从单次喷射变换到多次部分喷射时，根据本发明查明在喷射阀的有效打开时间与实际喷射的燃料量之间的关系。由此，喷射阀的漂移可以识别出并量化，并且通过对延迟时间进行的适配来补偿。
由此根据本发明的已知方法的组合实现了：在数量不同的喷射脉冲以及恒定的有效打开时间时允许了通过比较排气中的氧含量和/或转矩波动来对适配进行监视。
根据本发明的方法的另一优点在于：部分打开时间的数量的每次改变都被用于监视。由此可以将紧接在其后观察到的、由λ-探针探测的排气中氧含量的偏差或转矩偏差直接分派给延迟时间。在提高喷射脉冲数量时延迟时间与喷射脉冲数量成比例地增大。由此，如果实际延迟时间大于控制装置中存储的延迟时间，则燃烧室中的燃料量减小，排气中的氧含量提高或所导致的转矩降低。如果喷射脉冲数量减小，延迟时间与之成比例地下降。因此燃烧室中的燃料份额提高，以及排气中的氧含量降低或者说转矩升高。
根据本发明的方法因此可以在喷射脉冲的数量每次改变时被使用并且由此实现了对延迟时间的经常适配，从而以有利的方式影响排气性能、燃料消耗和噪声产生。
优选地，当部分打开时间的数量提高时应用根据本发明的方法。因为延迟时间随喷射数量而倍增，而其它附加作用的混合误差保持不变。也就是说，喷射脉冲的数量越高，附加作用的与延迟时间相关的混合误差的影响越小。因此改善了诊断。
其它优点由下面的描述和附图得出。
显然，上面提到的以及以下将要说明的各特征不仅能以所述的组合应用，而是也能以其它组合应用或单独应用，而不会偏离本发明的范围。
附图说明
本发明的实施例在附图中示出并且在以下的说明中被更详细地说明。附图分别以示意性的方式示出：
图1示出了内燃机的示意图，其中通过喷射阀进行直喷；
图2示出一图表，其中喷射阀的特征曲线将喷射持续时间与所喷射的燃料量联系起来；
图3示出一图表，其中示出了在多次喷射时喷射时间与所喷射的燃料量的关系；
图4示出了根据本发明的方法的流程图。
具体实施方式
在图1中示出了用于内燃机10中燃料直喷的装置的原理结构。其包括至少一个燃烧室12以及设置在其上的喷射阀14。燃烧室12连接到进气通道16和排气通道18。在排气通道18中设有λ-探针20。内燃机由一控制装置22来控制。
每个燃烧室12由一在其中以能往复运动方式支承的活塞来界定，该活塞以已知方式如此与内燃机10的曲轴24相联接，从而在燃烧室12内的燃料燃烧时所产生的能量转化成作用到曲轴24上的转矩M。转矩M指的是各燃烧室自己的转矩M，该各燃烧室自己的转矩有助于形成曲轴24上的总转矩Mg。
在内燃机11的曲轴24上设有一转速传感器26，该转速传感器被设置成用于检测内燃机10的转速n。在本发明的一种实施方式中可以提出，借助于转速传感器26还检测曲轴24的瞬时转角φ。
内燃机10的工作方式如下：在一进气过程中空气经进气通道16流入燃烧室12中。同时或者在时间上延迟地，通过喷射阀14将燃料喷入燃烧室12中。所喷射的燃料量Q至少近似地与喷射持续时间ti成比例。喷射持续时间ti由有效打开时间teg和延迟时间tv组成，在该有效打开时间期间进行燃料输入，在该延迟时间中考虑喷射阀14的打开和关闭过程。一相应的特征曲线28通过一适配过程A求得并且持续地被适配。该特征曲线28存储在控制装置22中并且能如图2所示地具有线性的走向。
控制装置22根据传感器信号、例如λ-探针20的信号和驾驶员的转矩意愿来控制内燃机10、特别是喷射阀14的打开和关闭。λ-探针20的信号与排气通道18中的氧含量成比例。排气中的氧含量与所吸入的空气量和所喷射的燃料量Q相关。各汽缸自己的转矩M同样与所喷射的燃料量Q相关。
图2示出了一图表，其中示出了喷射阀14的特征曲线28，该特征曲线将触发持续时间ti与所喷射的燃料量Q联系起来。在一简单的模型中，该触发持续时间ti由无燃料输入的延迟时间tv和具有恒定燃料输入的有效打开时间teg组成。在延迟时间tv中考虑喷射阀14的打开和关闭过程。
如果喷射持续时间ti被划分成两个或多个喷射脉冲tix，如图3所示，则延迟时间tv与喷射脉冲tix的数量x成比例地倍增。在图3中示例性地示出了两个喷射脉冲tix。但根据本发明的方法也可以以三个或更多个喷射脉冲tix工作。喷射脉冲tix在此不必是同样长的，而是可以如此选择，使得有效打开时间tex的总和与单次喷射的有效打开时间teg相当。
在延迟时间tv期间不喷射燃料。由此，如果喷射脉冲tix的数量x提高并且对于在控制装置22中存储的特征曲线28而将延迟时间tv选择得过小，则实际喷射的燃料量Q相对于单次喷射的燃料量Q降低。其结果是，由λ-探针20探测到排气中的氧含量较高。或者是，转速传感器26在曲轴24上检测到一由于各汽缸自己的转矩M较低而引起的转速波动。而如果对于在控制装置22中存储的特征曲线28而将延迟时间tv选择得过大，则所喷射的燃料量Q相对于单次喷射提高，并且λ-探针20探测到排气中的氧含量过低，并且由于各汽缸自己的转矩M较大而引起曲轴24的转速波动。
借助于图4中所示的流程图详细说明根据本发明的方法。在该方法的开始30之后，在一步骤32中开始用于对燃料量Q进行适配的适配过程A。该适配过程A在喷射阀14的触发与由该触发导致的燃料量Q之间的关系方面对各喷射阀14的公差进行平衡，只要其是由实际的有效打开时间teg相对于在控制装置中存储的打开时间的偏差引起的。
对于适配过程A可能需要多个测量。可以提出，针对内燃机10的不同运行状态、例如针对在燃料高压存储器(未示出)中的燃料压力的不同值来求得延迟时间tv。因此，在步骤34中检查，是否足够地求得了延迟时间tv的值。也就是说检查：是否结束适配过程A。如果不是这种情况(N)，则重复分支34。否则(Y)该方法以步骤36继续。
在该步骤36中，用于调节各燃烧室自己的空气量λ的调节参量过程R开始。根据该调节参量过程R，控制装置22借助于λ-探针20对于每个燃烧室12分别检测空气量λ并且在必要时改变内燃机10的调节参量，以使所检测的、空气量λ的值接近一预定的理论值。例如可以与所检测的空气量λ相关地来改变燃料量Q。
接下来，在一步骤38中检查：各燃烧室自己的λ-调节R的上述调节参量过程是否波动，也就是说，对于各燃烧室12检测的、空气量λ的值是否足够接近理论值，该理论值例如可以为λsoll=1，和/或所检测的值λ是否以足够小的振幅围绕理论值波动。如果识别出：各汽缸自己的λ-调节R仍不是波动的(N)，则重复步骤38。否则(Y)以步骤40继续。
在该步骤40中，首先检测λ-调节R的实际值并且为进一步的应用而将其存储起来。这时在控制装置22的控制下针对各汽缸自己由单个喷射变换到具有至少两个喷射脉冲tix的多次喷射。喷射脉冲tix在此优选处于非常小的弹道（ballistischen）的值上。
接下来在步骤42中与步骤36相应地重新开始用于调节各燃烧室自己的空气量的调节参量过程R。接下来在步骤44中与步骤38类似地检查：前面的调节参量过程R是否结束以及各汽缸自己的λ-调节是否波动。如果不是这种情况(N)则重复步骤44。否则以步骤46继续。
在步骤46中，将λ-调节R的新的实际值与在步骤40中存储的值相比较。因为借助于对喷射阀14的触发的适配A使所喷射的燃料量Q的偏差与喷射阀14、特别是延迟时间tv1的公差相关地至少在很大程度上被补偿，所以可以从这一点出发：不同的λ-值指示出错误的适配A。该偏差可能通过喷射阀14的磨损或在喷射阀14上的沉积、特别是炭黑或积炭的沉积引起。该偏差不能由适配过程A补偿，这是因为适配过程A仅能识别出在喷射持续时间ti与喷射阀14的实际打开时间teg之间的关系方面的偏差。但是该适配过程不允许推断出在打开时间teg期间实际喷射的燃料量Q。另外可设想，对于空气值λ的偏差预先规定一阈值，在超过该阈值时将用于该喷射阀14的输入实现到一故障存储器中。
另一种实施方式提出，替代于步骤36至46在根据本发明地执行该方法时在步骤48中求出各燃烧室自己的转矩M。为此检测出曲轴24的瞬时转速n。可以提出，针对曲轴24的转角范围(或相应的时间间隔)对转速n进行评估，在该转角范围中特定的燃烧室12有助于产生总转矩Mg。以这种方式可以依次地针对每个燃烧室12求得相应的转矩M。作为转矩M的量度，例如可以考虑转速随时间的变化n'，也就是说转速的时间导数。也可以借助于燃烧室压力传感器检测各燃烧室12内的燃烧室压力p并且该转矩M至少还借助燃烧室压力p和/或借助其时间历程而被求得。与此不同或补充于此，内燃机10可以具有用于检测转矩M和/或总转矩Mg的转矩传感器并且在步骤48中借助于转矩传感器检测该转矩M或总转矩Mg。此外可以求得表征内燃机10运行不平稳性的特征参量L。
因为借助于对喷射阀14的触发的适配A使所喷射的燃料量Q的偏差与喷射阀14、特别是延迟时间tv的公差相关地至少在很大程度上被补偿，所以能以较大的可靠性假设：各燃烧室自己的转矩M彼此间的不同主要由各燃烧室12的新鲜气体充量mg之间的不同引起。在一跟随步骤48之后的步骤50中,可以借助于用于每个燃烧室12的转矩M计算出相应的新鲜气体充量mg。替代或补充于此也可以计算出各充量mg之间的差。一般地,在转矩M与新鲜空气充量mg之间存在比例性，从而在已知的比例常数时新鲜空气充量mg或者是在各燃烧室12的新鲜空气充量mg之间的差能被计算出。各燃烧室自己的转矩M和用于运转不平稳的特征参量L却受到多个参量——例如各燃烧室12间的燃料量Q的偏差、各燃烧室12的新鲜空气充量mg彼此间的偏差以及各燃烧室12间的点火角φ偏差——的影响。但是因为借助于适配过程A使各燃烧室12之间的涉及燃料量Q的偏差至少在很大程度上被消除，所以能够由此推断出：各转矩M彼此间的偏差以及运转不平稳L主要由新鲜空气充量mg彼此间的偏差引起。点火角φ方面的偏差在此对转矩之间的差或运转不平稳L的影响相对较小。
在该方法的另一种实施方式中,设置一步骤52，在该步骤中，在各汽缸自己的转矩M之间的差或者是运转不平稳L被减小。在此可以规定，例如对于与其它燃烧室12相比产生相对较小的转矩M并因此引起内燃机10的运转不平稳L的燃烧室12，提高燃料量Q。但因为特别是在内燃机10起动时以及在内燃机10负荷低时燃料量Q的提高可能引起有害物质排放、例如炭黑排放的提高，所以优选地仅当内燃机10不处在开始过程和/或内燃机负荷大于或等于一预定的最小值时才改变所喷射的燃料量Q。例如可以设置总转矩Mg作为内燃机10负荷的量度。该最小值这时会对应于最小总转矩。
可以设想，在用于补偿不同的转矩M或者说用于降低运转不平稳L的步骤52中，附加或替代于改变燃料量Q对如下的燃烧室12的点火角φ进行调节：其转矩M与希望转矩或其它燃烧室12产生的转矩M有偏差。以这种方式，可以至少接近地达到各燃烧室12的转矩M的平衡。
在一些情况下，在各喷射阀12中也可能出现关于有效打开时间teg和所喷射的燃料量Q之间的关系的偏差。因此，在打开时间teg方面喷射到不同燃烧室12中的燃料量Q不同。该偏差可能由于喷射阀14的摩损或由于喷射阀14上的沉积、特别是炭黑沉积或积碳引起。该偏差不能由适配过程A补偿，这是因为适配过程A仅能识别出在喷射持续时间ti与喷射阀14的实际打开时间teg之间的关系方面的偏差。
该偏差可以确定：何时在另一步骤54中在控制装置22的控制下针对各汽缸自己地从单次喷射变换到具有至少两个喷射脉冲tix的多次喷射。该喷射脉冲tix在此优选处在非常小的弹道值上。
在接下来的步骤55中与步骤48类似地检测各汽缸自己的转矩。如果在此前的步骤32中正确地适配延迟时间tv或者是有效打开时间teg并且接下来消除了转矩偏差，则变换到多次喷射不会引起转矩偏差。但如果不是这样，则能以足够的可靠性从这一点出发：对延迟时间tv的适配A是错误的。另外可设想的是：对于各汽缸自己的转矩M偏差预定一阈值，在该阈值被超过时在一故障存储器中进行对该汽缸的输入。
不仅步骤36至46、而且步骤48至54都能在内燃机10运行期间定期地、例如周期地在达到特定地运行状态时或在内燃机10的运行状态之间转变时执行。何种评估特别是与内燃机10的构造以及可用于诊断的运行状态相关，亦即或者在步骤36至46中λ-探针20的信号或在步骤48至54中的转矩M评估是最适合的。可设想预定可自由选择的负荷和转速阈值，负荷和转速阈值在一步骤56中被询问并且然后选出一合适类型的评估。
在一种未示出的实施方式中，并不针对各燃烧室12评估各燃烧室自己的空气量λ。在此可以省去步骤36至46。
在另一种未示出的实施方式中，不评估各燃烧室自己的转矩。在此可以省去步骤48至54。
对于36至46或48至54的这两种类型的评估，在超过一预定的阈值时在一故障存储器中进行故障输入。

Claims (7)

1.用于对内燃机(10)的喷射阀(14)的延迟时间(tv)的适配进行监视的方法，其中针对至少一个喷射阀(14)以下述方式通过检测或查明喷射阀(14)的有效打开时间(teg) 对喷射阀(14)的喷射持续时间(ti)进行适配(A)：喷射阀(14)在喷射持续时间(ti)与有效打开时间(teg)之间的关系方面的公差得到补偿，其特征在于，对于至少一个燃烧室(15)调节出燃烧室自己的空气量(λ)和/或对于至少一个燃烧室(12)查明燃烧室自己的转矩(M)；由将有效打开时间(teg) 分配为至少两个部分打开时间(tex)而引起的空气量(λ)和/或转矩(M)方面的改变被考虑用于对所述适配(A)进行监视。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述部分打开时间(tex)的数量x的每次改变都被用于监视。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述部分打开时间(tex)的数量x被提高。
4.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于,能自由选择一评估方式。
5.计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被编程以用于应用在根据上述权利要求中任一项所述的方法中。
6.用于内燃机(10)的控制和/或调节装置(22)的电存储媒介，其特征在于，在所述电存储媒介上存储了用于应用在根据权利要求1至3所述的方法中的计算机程序。
7.用于内燃机(10)的控制和/或调节装置(22)，其特征在于，所述控制和/或调节装置被编程以用于应用在根据权利要求1至3所述的方法中。
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