CN103748342B - 用于调节蓄压管压力的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明建议一种以不同的点火顺序调节V形布置的内燃机蓄压管压力的方法，在该方法中由测得的蓄压管压力计算实际‑蓄压管压力，借助于实际‑蓄压管压力以及理论‑蓄压管压力确定调节差，并且在该方法中计算用于控制压力调节环节、尤其抽吸节流器的调整参数，用于调节蓄压管压力。本发明的特征在于，通过平均值滤波器由测得的蓄压管压力计算实际‑蓄压管压力,其方法是在极限转速（nLi）以下求得在恒定时间上的蓄压管压力平均值，和在极限转速（nLi）以上求得在内燃机工作循环上的蓄压管压力平均值。

Description

用于调节蓄压管压力的方法
技术领域
本发明涉及一种以不同的点火顺序调节V形布置的内燃机蓄压管压力的方法。
背景技术
V形布置的内燃机在A侧和B侧具有用于中间储存燃料的蓄压管。在蓄压管上连接喷射器，通过它们将燃料喷射到燃烧室里面。在蓄压管-同路喷射系统的第一结构形式中，各个高压泵在提高压力的条件下将燃料并行地输送到两个蓄压管里面。因此在两个蓄压管里面存在相同的蓄压管压力。蓄压管-同路喷射系统的第二结构形式的不同之处在于，第一高压泵输送到第一蓄压管，第二高压泵输送到第二蓄压管。例如由DE 43 35 171已知两种结构形式。
因为燃烧品质主要取决于蓄压管中的压力水平，因此要调节这个压力。蓄压管压力-调节回路一般包括压力调节器、具有高压泵的抽吸节流阀和作为调节路段的蓄压管以及在回授分路中的软件滤波器。在这个蓄压管-调节回路中，蓄压管中的压力水平对应于调节参数。测得的蓄压管压力原值通过滤波器转换成实际的蓄压管压力，并且与理论-蓄压管压力进行比较。然后压力调节器将由此得到的调节偏差转换成抽吸节流阀的调整信号，该调整信号对应于单位为升/分钟的体积流，它电地由PWM(脉宽调制)信号构成。由DE 10 2006049 266 B3已知相应的蓄压管压力-调节回路。
由DE 10 2007 034 317 A1已知V形布置的内燃机，具有不同的点火顺序和独立的A侧蓄压管-同路喷油系统以及独立的B侧蓄压管-同路喷油系统。当例如气缸A1、即A侧的第一汽缸点火，并且接着气缸A2、即A侧的第二汽缸点火，由此得到不同的点火顺序。不同的点火顺序又引起蓄压管中的压力振荡。为了解决这个问题，DE 10 2007 034 317 A1在第一解决方案中建议在两个蓄压管之间的平衡管。在第二解决方案中在A侧的蓄压管力调节回路中通过PI调节器调节A侧的蓄压管压力，在B侧的蓄压管压力-调节回路中通过P调节器调节B侧的蓄压管压力。由于在调节器中没有B侧的I分量，这个解决方案在尚存的调节偏差方面是苛刻的。
发明内容
因此，本发明的目的是，致力于在以不同的点火顺序V形布置的内燃机中更好地调节蓄压管压力。
为此本发明提出一种以不同的点火顺序调节V形布置的内燃机蓄压管压力的方法，在该方法中由测得的蓄压管压力计算实际蓄压管压力，借助于实际蓄压管压力以及理论蓄压管压力确定调节差，并且在该方法中计算用于控制压力调节环节的调整参数，用于调节蓄压管压力，其特征在于，通过平均值滤波器由测得的蓄压管压力计算实际蓄压管压力,通过在极限转速以下求得在恒定时间上的蓄压管压力平均值，和在极限转速以上求得在内燃机工作循环上的蓄压管压力平均值。
按照本发明通过平均值滤波器由测得的蓄压管压力计算实际-蓄压管压力,通过在极限转速以下求得在恒定时间上的蓄压管压力平均值，和在极限转速以上求得在内燃机工作循环上的蓄压管压力平均值。关于工作循环指的是曲轴的两转。已经证实这种解决方案在内燃机-发电机应用中是特别可靠的，其中发动机转速在发动机运行期间执行不同的转速范围。在稳定的转速范围中，例如在恒定的1500转/分钟的发动机转速时为了产生50Hz的网频，工作循环周期的蓄压管压力振荡由此被滤波，使蓄压管压力在内燃机的工作循环上被平均。在稳定转速范围以下的转速范围，例如从0转直到极限转速1000转/分钟，而蓄压管压力在恒定的时间上被平均。通过这个措施起到，使实际蓄压管压力的信号在极限转速以下不剧烈地延迟，这也首次实现令人满意的蓄压管压力调节。因此优点是，蓄压管压力-调节回路稳定在极限转速以下。
因此在内燃机-发电机应用中也保证，在稳定的行驶运行范围中可靠地实现蓄压管压力在工作循环上的平均值，因为蓄压管压力振荡是工作循环周期的。而在极限转速以下的转速范围中无需在工作循环上的精确平均，因此也无需工作循环周期的蓄压管压力振荡的精确滤波，因为在极限转速以下的范围只动态地驶过并因此在这里首次根本不持久地形成蓄压管压力振荡。
在一扩展结构中使平均值滤波器与低通滤波器组合，由此缓冲高频的蓄压管压力振荡，它们不是工作循环周期的。
本方法不仅可以在V形布置且具有独立的A侧以及独立的B侧同路喷油系统的不同点火顺序的内燃机中使用，而且可以在V形布置的不同点火顺序的内燃机中使用，其中唯一的高压泵同时输送燃料到A侧和B侧的蓄压管。
附图说明
在附图中示出本发明的优选实施例。附图中：
图1系统示意图
图2蓄压管压力-调节回路的方框图
图3曲线图
图4时间曲线图
图5流程图。
具体实施方式
图1示出电控的内燃机1的系统示意图，具有在A侧的同路喷油系统和B侧的同路喷油系统。A侧的同路喷油系统作为机械部分包括用于从油箱2输送燃料的低压泵3A、用于影响体积流的抽吸节流阀4A、高压泵5A、蓄压管6A和用于喷射燃料到内燃机1的燃烧室里面喷射器7A。B侧的同路喷油系统包括相同的机械部分，它们通过相同的标记数字附加B表示。
通过电子的发动机控制器10(ECU)控制内燃机1。在图1中作为电子的发动机控制器10的输入参数，例如是A侧的蓄压管压力pCR(A)、B侧的蓄压管压力pCR(B)和参数EIN。A侧的蓄压管压力pCR(A)通过A侧的蓄压管压力传感器9A测量。B侧的蓄压管压力pCR(B)通过B侧的蓄压管压力传感器9B测量。参数EIN代表其它输入信号，例如发动机转速或者操作者的功率期望。电子的发动机控制器10的输出参数是用于控制A侧抽吸节流阀4A的PWM信号SD(A)、用于控制A侧喷射器7A的确定功率的信号ve(A)、例如喷射开始/喷射结束、用于控制B侧抽吸节流阀4B的PWM信号SD(B)、用于控制B侧喷射器7B的确定功率的信号ve(B)和参数AUS。后者代表用于控制内燃机1的其它调整信号。例如用于控制AGR阀的调整信号、所示的同路喷油系统也可以由具有独立储存器的同路喷油系统构成。在这种情况下在喷射器7A里面组合独立储存器8A并且在喷射器7B里面组合独立储存器8B作为用于燃料的附加缓冲容积。独立储存器压力pE(A)和pE(B)是电子发动机控制器10的其它输入参数。所示实施例的特征是相互独立地调节A侧的蓄压管压力pCR(A)和独立地调节B侧的蓄压管压力pCR(B)。
图2示出A侧蓄压管压力-调节回路的方框图，它在附图中通过标记数字附加A表示。两个调节回路一致地构成。下面描述A侧的蓄压管压力-调节回路11A，其中其描述也符合意义地适用于B侧的蓄压管压力-调节回路。控制参数对于两个蓄压管压力-调节回路是一致的，在这里是公共的理论-蓄压管压力pCR(SL)。根据理论-转矩或者根据理论-喷射量和发动机转速计算理论-蓄压管压力。
蓄压管压力-调节回路11A的输入参数是理论-蓄压管压力pCR(SL)、用于PWM信号的基频fPWM、参数E1、发动机转速nMOT、时间常数T1和时间常数T2。输入参数E1包括电池电压和抽吸节流阀以及输入导线的欧姆电阻，输入导线加入到用于抽吸节流阀4A的控制信号SD(A)的计算里面。A侧的蓄压管压力-调节回路的输出参数是蓄压管压力pCR(A)的原值。由A侧的蓄压管压力传感器9A测得蓄压管压力pCR(A)的原值。其输出信号pMESS接着通过具有PT1特性和20Hz角频率的硬件滤波器16A滤波。输出值pHW通过A/D转换器17A数字化。然后A/D转换器17A的输出值pAD通过两个信息路径继续处理。第一信息路径包括平均值滤波器18A和可选的低通滤波器19A。第一信息路径对应于缓慢的滤波，通过它确定实际的蓄压管压力pIST(A)。平均值滤波器18A作为另一输入参数具有发动机转速nMOT和极限转速nLi。通过平均值滤波器18A确认，或者在工作循环、即曲轴的两转上或者在恒定的时间上是否进行了蓄压管压力的平均。在此在两种形成平均值方法之间的转换在极限转速nLi时实现。然后，如图所示，由低通滤波器19A继续处理平均值滤波器18A的输出参数pMW。这个低通滤波器具有时间常数T1作为输入参数。在实践中对于时间常数使用T1＝16ms，这对应于频率10Hz。通过低通滤波器19A缓冲高频的蓄压管压力振荡，它们不是工作循环周期的。第二信息路径包括具有PT1特性的快速滤波器20A。在此快速滤波器20A具有更小的时间常数并因此具有更小的相位延迟作为平均值滤波器18A和可选的低通滤波器19A。快速滤波器20A的输出值pDYN(A)可以用于执行抽吸节流阀的快速通电，由此实现在卸载时的更高动态性。
在点A上比较实际蓄压管压力pIST(A)与理论-蓄压管压力pCR(SL)。由此得出调节偏差ep(A)，具有至少PID特性的压力调节器12A由调节偏差计算理论-体积流VSL作为调整参数。理论-体积流VSL的物理单位为升/分钟。然后限制理论-体积流(未示出)并且对理论-体积流VSL通过泵特征曲线13A配置电的理论-电流iSL。理论-电流iSL在计算14A中换算成PWM信号SD(A)。PWM信号SD(A)是接通持续时间，频率fPWM对应于PWM信号SD(A)的基频。在换算时可以一起考虑抽吸节流阀包括电输入导线的运行电压和欧姆电阻的变化。然后通过PWM信号SD(A)加载A侧抽吸节流阀的磁线圈。由此改变磁芯的路径，由此自由影响高压泵的输送电流。高压泵5A、抽吸节流阀4A和蓄压管6A对应于A侧的调节路段。由此结束A侧调节回路11A。
图3示出特征曲线21。通过特征曲线21根据发动机转速nMOT的关系计算平均时间dT。平均时间dT也对应于这个时间，在该时间上由平均值滤波器(图2:18A)平均蓄压管压力值。特征曲线21由平行于横坐标的直线22和双曲线23组成。在较低的发动机转速值时作为极限转速nLi＝1000转/分钟通过直线22确定恒定的平均时间dT＝120ms。这个范围在图3中用阴影线表示。平均时间dT＝120ms由工作循环在1000转/分钟转速时的持续时间计算。工作循环对应于内燃机曲轴的两转，即720°的曲轴角。在极限转速nLi以下通过恒定的平均时间dT＝120ms滤波蓄压管压力。在较高的发动机转速值nMOT时作为极限转速nLi＝1000转/分钟平均时间dT对应于双曲线23给出的工作循环。因此例如在发动机转速nMOT＝1500转/分钟时计算平均时间dT＝80ms，或者在发动机转速nMOT＝2000转/分钟时计算平均时间dT＝60ms。
图4由分图4A至4C组成，它们示出不同的状态参数。在时间轴上示出：图4A中的发动机转速nMOT，在图4B中的平均时间dT和在图4C中的平均的蓄压管压力pMW。
在图4A中示出在内燃机-发电机结构中的起动过程和加载。在图4A中理论-转速nSL以点划线表示，极限转速nLi以虚线表示。理论-转速在nSL＝1500转/分钟时保持恒定，这对应于50Hz的频率。发动机转速nMOT对于时刻t1达到极限转速nLi＝1000转/分钟。对于时刻t2达到理论-转速nSL＝1500转/分钟。在转速过振荡以后发动机转速nMOT对于时刻t4振荡到理论-转速nSL。对于时刻t6实现加载，这导致发动机转速nMOT的来临。在时间区间t7至t8发动机转速低于极限转速nLi。现在由于发动机转速的理论-实际偏差喷射更多的燃料，由此再提高发动机转速nMOT。对于时刻t9发动机转速nMOT又达到理论转速nSL的转速水平并且对于时刻t10振荡到理论-转速nSL。
图4B示出平均时间dT，在该时间上平均蓄压管压力值、例如A侧的蓄压管压力pCR(A)。直到时刻t1发动机转速nMOT小于极限转速nLi。因此通过图3的特征曲线计算恒定的平均时间dT＝120ms。在极限转速nLi以下的转速范围无需在工作循环上的精确平均，因为这个范围只动态地驶过并因此在这里首次根本不形成蓄压管压力振荡。在恒定时间上的平均稳定地作用于蓄压管压力调节，因为实际蓄压管压力的信号不剧烈地延迟。在时刻t1过后，发动机转速nMOT大于极限转速nLi。现在根据发动机转速nMOT计算平均时间dT，而且通过图3的双曲线。因此平均时间dT随着发动机转速nMOT的增加而减小。因为蓄压管压力在内燃机的工作循环上平均，滤波蓄压管压力的工作循环周期的振荡。
对于时刻t4发动机转速nMOT振荡到理论-转速nSL＝1500转/分钟。由此平均时间也振荡到值dT＝80ms。如果现在对于时刻t6实现加载，则由于降低的发动机转速提高平均时间dT。在时间区间t7/t8发动机转速低于极限转速nLi＝1000转/分钟。现在通过图3的特性曲线，这里是直线22计算恒定的平均时间dT＝120ms。从时刻t8起发动机转速nMOT再次超过极限转速nLi，由此现在再根据发动机转速(图3：双曲线23)计算平均时间。
图4C的曲线图示出平均的蓄压管压力pMW，它首先升高并且对于时刻t3达到恒定的理论-蓄压管压力pCR(SL)＝800bar。在过振荡以后平均的蓄压管压力pMW对于时刻t5摆动到理论-蓄压管压力pCR(SL)。如上所述，转速扰动由于加载只略微影响平均蓄压管压力pMW。
在图5中以程序流程作为分程序示出方法。在S1检验，发动机转速nMOT是否大于/等于极限转速nLi。在实践中选择nLi＝1000转/分钟。如果发动机转速nMOT位于极限转速nLi以上，询问结果S1：是，则在S2对应于发动机转速nMOT和扫描时间tS计算数值N，以该数值上平均蓄压管压力。对于nMOT＝1500转/分钟和扫描时间tS＝1ms得到数值N＝80。如果发机转速nMOT低于极限转速nLi，询问结果S1：否，则在S3不根据发动机转速nMOT计算数值N，而是借助于恒定给定的极限转速nLi。对于极限转速nLi＝1000转/分钟这个数值N＝120。然后结束程序流程。
附图标记清单
1 内燃机
2 油箱
3A,3B 低压泵
4A,4B 抽吸节流阀
5A,5B 高压泵
6A,6B 蓄压管
7A,7B 喷射器
8A,8B 喷油蓄压器(可选)
9A,9B 蓄压管压力传感器
10 电子的发动机控制器(ECU)
11A,11B 蓄压管压力-调节回路
12A,12B 压力调节器
13A,13B 泵特性曲线
14A,14B 计算PWM信号
15A,15B 调节路段
16A,16B 硬件滤波器
17A,17B A/D 变换器
18A,18B 平均值滤波器
19A,19B 低通滤波器(PT1-滤波器，可选)
20A,20B 快速滤波器(PT1-滤波器)
21 性曲线
22 直线
23 双曲线。

Claims (4)

1.一种以不同的点火顺序调节V形布置的内燃机(1)蓄压管压力的方法，在该方法中由测得的蓄压管压力计算实际蓄压管压力，借助于实际蓄压管压力以及理论蓄压管压力确定调节差，并且在该方法中计算用于控制压力调节环节的调整参数，用于调节蓄压管压力，其特征在于，通过平均值滤波器由测得的蓄压管压力计算实际蓄压管压力,通过在极限转速(nLi)以下求得在恒定时间上的蓄压管压力平均值，和在极限转速(nLi)以上求得在内燃机(1)工作循环上的蓄压管压力平均值。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，补充地通过低通滤波器计算实际蓄压管压力。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，分别相互独立地通过一侧的蓄压管压力调节回路(11A)调节所述侧的同路喷油系统的蓄压管压力以及通过另一侧的蓄压管压力调节回路(11B)调节所述另一侧的同路喷油系统的蓄压管压力，并且确定公共的理论蓄压管压力作为两个蓄压管压力调节回路的控制参数。
4.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，根据理论转矩或者根据理论喷射量和发动机转速(nMOT)计算公共的理论蓄压管压力。
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