CN104011353A - 用于零量校准一燃料喷射阀的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于校准尤其机动车的内燃机的具有至少一个喷射器的燃料配量系统的方法和装置，其中，时间上地在一主喷射之前进行至少一个预喷射，利用至少两个时间上地在至少第一预喷射之前所进行的测试喷射来加载一待校准的喷射器，其中，第一测试喷射利用第一操控持续时间来执行，在此情况下所述喷射器还未打开，其中，至少第二测试喷射在一随后的喷射周期中利用一相对于所述第一测试喷射分别逐步地提高的操控持续时间来执行，直到调节出所述燃料配量系统或所述内燃机的运行参数的变化，并且其中，从在所述运行参数的变化的情况下所存在的操控持续时间中获知所述喷射器的最小操控持续时间。

Description

用于零量校准一燃料喷射阀的方法和装置

技术领域

本发明涉及用于校准尤其机动车的内燃机的燃料配量系统的方法和装置。

背景技术

在这里包括的类型，例如在共轨柴油喷射系统中的如今的燃料喷射系统中，为了改善一混合物制备，时间相同地在一相应的主喷射之前进行具有比较小的燃料量的部分喷射。在此情况下所述主喷射通常基于一相应的驾驶员的力矩要求来计算。所述部分喷射的喷射量应该尽可能小，用以避免排放缺点。另一方面所述喷射量必须足够大，使得在考虑所有公差源的前提下始终卸下（abgesetzt）对于相应的计算过程所需的最小量。以这种方式改善的混合物制备能够实现减少的废气排放以及减小的燃烧噪音。

在所述部分喷射的情况下的很小的燃料量需要精确地配量各喷射量。如果完全取消部分喷射，例如由于当前的喷射部件、在共轨喷射系统中一喷射器由于常见的公差在一所基于的操控信号的情况下还未喷射，则其对于内燃机的运行具有巨大的影响，这例如通过在燃烧时提高的噪音产生而表现出来。

在所述共轨柴油喷射系统中借助于一高压存储器，所谓的“轨”，将压力产生和喷射相互脱开，其中，与马达转速和喷射量无关地产生喷射压力并且在所述高压存储器中准备好用于喷射。各喷射时间点和各喷射量在此情况下在一电子马达控制器中计算并且从内燃机的每个缸的相应的喷射器经由远程控制的阀来添加。在此情况下要确保的是，所述部分喷射始终利用尽可能高的精确度来实现。

在制造一相应的燃料配量系统的喷射器时所出现的制造公差引起单个的喷射器的运行特征参数中的区别，所述区别常常在各喷射器或燃料配量系统的使用寿命中就出现或者在使用寿命期间甚至还被放大。此外，一燃料配量系统的喷射器通常具有不同的量特征场，也就是说，在喷射量、轨压和操控持续时间之间的不同的相关性。这导致了，不同的喷射器即使在特别精确的操控的情况下也以不同的燃料量填充相应的燃烧室。

因此，针对所述预喷射的量准确度的一个重要的公差源是各喷射器的所谓的“漂移”，也就是说，在所述喷射器的使用寿命中不断变化的运行特征参量。

所述最小量的配量基于一所谓的零量校准来进行。这例如在出版物DE 199 45 618 A1 中描述。在此情况下，在各内燃机的所谓的“推力运行”中，操控一个唯一的喷射器并且如此长时间地逐步提高所述操控持续时间，直到在一最小操控持续时间的情况下调节出一量备用信号的变化，例如在所述内燃机上可测量的转矩提高，参照该变化可知，从现在起已经发生一喷射或者说注射。之后存在的操控持续时间相应于一运行状态，在该运行状态下所述喷射针对相关的内燃机，也就是说所述内燃机的缸正好使用。该过程步骤关于所述内燃机的所有喷射器或缸都相应地执行。由在此情况下所获得的操控持续时间值中减去标称的操控持续时间，也就是说在不应用所述功能的情况下会得出的操控持续时间，并且将该差值非易失性地存储。在接下来的在点火运行中操控所述喷射器的情况下，将所存储的差值作为操控持续时间修正值与在不应用现有的功能的情况下会得出的值相加。

从DE 10 2008 002 482 A1中还公开了用于校准一内燃机的燃料配量系统的方法和装置，其中，利用一具有第一测试操控持续时间的第一测试喷射来操控至少一个喷射器，并且检测一在此情况下所得出的第一量信号。之后，利用至少一个具有一不同于所述第一操控持续时间的第二操控持续时间的第二测试喷射来操控所述至少一个喷射器，并且检测一在此情况下所得出的至少第二量信号。然后，基于所述第一最小操控持续时间和所述至少第二最小操控持续时间以及所述第一量信号和所述至少第二量信号，执行一回归计算。借助于其中所介绍的方法可以改进在零量校准中的学习方法，其方式为，减小为了学习一校准值所需的时间。

此外，在DE 10 2008 043 165 A1中描述了用于校准一内燃机的喷射系统中的部分喷射的喷射量的方法和装置，其中，通过模拟一喷射模式并且通过改变一通过所述喷射模式所引起的内燃机的转速振动来获知一针对内燃机的单个缸中的部分喷射的修正值。为此在一优选稳定的负荷点，典型地在空转中，通过切换所述喷射模式来执行一量转移。为此将轨压有目的性地预调到各校准压力上。在此情况下在单个的轨压级的情况下单个喷射器的校准顺次地进行。

发明内容

在两个出版物中的第一个出版物中描述的校准方法可以仅在前述述内燃机的推力运行中进行。这种运行状态在一些内燃机类型，例如混合动力机器中不存在。

在后一出版物中公开的方法也可以在不具有推力运行的情况下，例如在机动车的内燃机的行驶运行中进行。但所述轨压的调整，尤其是所述喷射模式的切换是可听觉地感受到的且因此在轿车的领域中由于减小的行驶舒适度而无法接受。

因此，本发明的任务是，提出一种用于校准尤其机动车的内燃机的燃料配量系统的方法和装置，所述方法和所述装置不具有由于噪音的产生而对行驶舒适度的影响且此外也适用于混合动力系统。

该任务通过一种根据独立权利要求1的方法和一种根据独立权利要求11的相应的装置来解决。有利的实施方式在从属权利要求中撰写。

根据本发明的方法，为了校准一这里所涉及的燃料配量系统规定，利用至少两个时间上地在至少第一预喷射之前所进行的测试喷射来加载一待校准的喷射器，其中，利用第一操控持续时间来执行所述至少两个测试喷射中的第一测试喷射，在此情况下所述喷射器还未打开。至少一个其它的、在一接下来的喷射周期中执行的测试喷射的操控持续时间一直被逐步地提高，直到调节出所述燃料配量系统或所述内燃机的运行参数的变化。从在所述运行参数变化的情况下所存在的操控持续时间中推导出所述喷射器的最小操控持续时间。

根据本发明的方法的一种变型方案，所述校准结合一常见的零量校准来进行，其中，利用至少一个时间上地在所述零量校准的测试喷射之前所进行的其它的测试喷射来加载一待校准的喷射器，并且在此情况下获知所述燃料配量系统或所述内燃机的量信号的所调节出的变化。

所述时间上的第二测试喷射的操控持续时间如此选择，使得在借助于零量校准（NMK）获知量信号的情况下实现一明显高于噪声的稳定的信号水平。所述第一测试喷射的操控持续时间从所述喷射器确保还未打开这一水平出发，分别被逐步地提高，确切地说，一直提高，直到调节出所述燃料配量系统或所述内燃机的运行参数、尤其所述量备用信号的变化。

本发明还涉及一种用于校准一相应的燃料配量系统的装置，其具有用于利用至少两个时间上地在所述第一预喷射之前进行的测试喷射来操控一待校准的喷射器的控制器件。所述控制器件还能够实现具有一操控持续时间（在此情况下所述喷射器还未打开）的第一测试喷射的操控以及所述操控持续时间的逐步地提高。所述装置还包括用于检测所述燃料配量系统或所述内燃机的运行参数的变化的传感器器件，以及用于从在所述运行参数改变的情况下所存在的操控持续时间中获知所述喷射器的量备用信号的计算器件。

根据本发明的校准方法可以在一内燃机的点火运动中执行且因此也适用于混合动力系统。此外，所建议的方法在燃烧时不产生明显的噪音且因此不具有对于听觉上的行驶舒适度的不利影响。

所建议的方法和装置尤其可以应用在一共轨柴油喷射系统中。

本发明的其它优点和设计方案由说明书和附图中获得。

不言而喻，前面提到的和后面的还待阐释的特征能够不仅在对应说明的组合中，而且在其它的组合中或者以单独的形式应用，而不离开本发明的范围。

附图说明

图1a-c 示出了用于展示根据本发明的测试喷射的三个时间图表，

图2 参照一流程图示出了根据本发明的方法的一个实施例，

图3 参照一方框图示出了根据本发明的装置的一个实施例。

具体实施方式

在图1a中示出了根据本发明的测试喷射的第一实施例的喷射模式，其在一假定的内燃机的负荷运行（也叫做“点火运行”）中执行。在该图表中关于时间（操控持续时间）绘制了一相关的喷射器的操控信号。

所示的喷射模式包括一主喷射100，在其前面时间上地连接两个预喷射105、110。一根据本发明的额外的测试喷射115被时间上地在所述预喷射105、110之前应用。该图表仅示出了具有第一操控持续时间t2-t1的这种测试喷射，其中，至少第二测试喷射以一（这里未示出的）提高的操控持续时间向下一时间点相应地进被操控。

所述测试喷射115和VE1 105之间的时间间隔t3-t1以及所述测试喷射115的操控持续时间t2-t1优选如此选择，使得在所述燃料配量系统中通过所述测试喷射115所引起的燃料压力波借助于波重叠来放大所述运行参数变化的效果。通过所述额外的、时间上前置的测试喷射在某些情况下触发了一燃料压力波，其又影响了正常喷射（主喷射和预喷射）的量。倘若所述喷射器由于所述测试喷射115的过小的操控持续时间而还未打开，则不触发压力波。但一旦达到了所述操控持续时间，从该操控持续时间开始所述喷射器打开，则建立一压力波。

所述压力波与各喷射之间的时间间隔相关的特性是已知的。因此，可以如此地选择所述测试喷射和所述正常喷射之间的时间间隔，使得在校准时所基于的测量效果被放大。该放大效果在图1c中示出，在那里在根据本发明的测试喷射的比较小的时间间隔（在此在100μs的范围中）的范围中所测量的NMK信号明显提高。该波形的减小是一种对于在此情况下所基于的重叠效果（波干涉）的暗示。

在图1b中所示的喷射模式中在推力运行中执行一在现有技术中已知的零量校准（NMK）。根据本发明，时间上地在所述NMK喷射操控120之前执行至少两个根据本发明的测试喷射125。

只要所述测试喷射125的操控持续时间还如此之小，使得所述喷射器还未打开，则不影响所述NMK的测试喷射120。一旦所述喷射125的操控持续时间超过了所述最小操控持续时间且由此所述喷射器打开，则触发所述燃料系统中的一压力波，其改变借助于所述NMK（或者说ZFC）量备用信号所测量到的量。通过所述间隔t6-t4的灵活选择，这里也可以利用所述测量效果的基于所触发的压力波的放大。

图2示出了具有一根据本发明的校准方法的实施例的流程图。小量燃料的校准在该例子中参照一有学习能力的方法来进行。不言而喻，所述方法也可以作为不具有学习能力的系统来实现。

为了能够实现一精确的校准，有利的是，事先定义所述内燃机的稳定的运行条件，该运行条件用作针对所描述的学习方法的释放条件。例如可以应用一排放测试的稳定点。因此根据所述方法首先进行一释放检验200。

在所进行的释放205的情况下将根据本发明的校准方法在此在所述内燃机的负荷运行中开始210。待校准的喷射器利用至少两个测试喷射来加载215、220，它们额外地并且时间上地在第一预喷射之前来进行。在此情况下，其可以仅涉及一个唯一的预喷射或者两个或更多个如在图1a中所示的例子。

从具有一比较短的操控持续时间的第一测试喷射215出发，在此情况下所述喷射器确保还未打开，所述操控持续时间在其它的、在各随后的喷射周期中所进行的测试喷射220中一直被逐步地提高225，直到调节出230所述燃料配量系统或所述内燃机的运行参数的根据振幅的和/或根据相位的变化，例如一转速信号的变化。之后获知如下的操控持续时间，在此情况下所述喷射器刚好开始打开，也就是说，所述最小操控持续时间，或者说所谓的“零量”的操控持续时间。

在此情况下，正常的喷射（图1a中的附图标记100、105和110）的喷射时间点（例如图1a中的时间点“t3”）和操控持续时间保持不变。仅相继进行的测试喷射的操控持续时间（t2-t1）被改变，但单个的测试喷射的操控时间点（t1）不改变。

作为运行参数优选应用描述所述内燃机的转动均匀性的特性的参数，例如由一马达控制器所提供的转速信号，一排气调节装置的拉姆达探测器的输出信号，或在所述排气调节装置中存在的离子电流探测器的输出信号。所述运行参数的变化，例如所述内燃机的转速信号的变化关于振幅和/或相位进行评价。在此情况下，所述运行参数的变化可以借助于线性的回归曲线和一拐点的确定来评价，或者借助于常见的曲线作法（确定MIN/MAX或拐点）。该拐点被视为定义所述喷射器行为。

从所获知的最小操控持续时间中减去240一事先在一参考喷射器上所获知235的一标称的最小操控持续时间的值，并且将在此情况下所得出的差值作为用于所述燃料配量系统和/或所述内燃机的修正值来应用245。所获知的差值可以作为学习到的修正值被存储250在一有学习能力的校准系统中。

在一自点燃的内燃机的具有共轨系统的燃料配量系统中应用根据本发明的校准方法的情况下，所述修正值可以在至少两个不同的轨压下获知并且将在此情况下所得出的学习值作为与轨压相关的特征曲线保存下来。

在此情况下所基于的轨压可以有利地根据在正常的行驶运行中所得出的轨压来选择并且充其量仅须针对几个凸轮回转的短的校准序列进行“冻结”。在此情况下，所述学习值不针对每个喷射器在固定预设的压力级的情况下获知，如在现有技术中（例如零量校准）的情况下那样，而是作为与轨压相关的特征曲线保存下来。由此取消了所述学习值经由不同的轨压值的内插/外插。

在图1b中所示的变型方案中，传统的推力运行被用作稳定点（参见前面描述的释放条件）。这能够实现本方法与已知的零量校准（NMK）方法的结合。除了具有一相应于一典型的预喷射量（例如1-2mm3/H）的操控持续时间的正常的NMK测试喷射之外，根据本发明，逐渐地应用其它的测试喷射并且如下面所述改变它们相应的操控持续时间。只要所述时间上地前置的喷射操控还未导致所述喷射器打开，则产生一比较恒定的并且明显高于所述噪音水平的可测量的量备用信号。一旦根据本发明的测试喷射的额外的操控导致所述喷射器打开，则可以检测到所述量备用信号中的一锋利的拐点。这里可以利用前述的压力波效果来放大所述测量信号。

相对于在现有技术中已知的NMK方法，该优点在于，在NMK的情况下所述动力总成系统的传输行为必须针对每个变量详细地配量，以便能够建立所测量的量备用信号和实际喷射的量之间的定量关联，相反在本发明中一纯的拐点识别就足够。在该拐点识别的情况下，不需要所述定量关联的知识，而是仅需要所基于的比例（Proportionalität）的知识（因为“喷射器不打开”向“喷射器打开”的过渡的纯检测）。

替选于利用凸轮轴频率的激励，其中，待校准的喷射器或缸在每个工作间隙的情况下经历一额外的测试喷射，该额外的测试喷射也可以利用半个、三分之一个等等的凸轮轴频率来进行。该替选方案的优点是，为此不必断开所谓的运转平稳性调节或“燃油平衡控制”（FBC），因为其基于其转速评价方法针对半个凸轮轴频率及其谐波是“看不见的”。相应的FBC/MAR频率评价例如在公开出版物DE 195 27 218 A1中，尤其那里的图2中描述。

还要注意的是，所描述的方法也可以在一个内燃机的两个缸上同时进行。在该情况下所述测量信号不仅按照值也按照相来评价。通过所述两个缸中的每一个缸的激励被引入到所述动力总成系统上并且按照值和相累加成一总振动。由于所述两个缸之前的角度是已知的，可以通过所述总振动的值和相的测量来所述两个单个振动的值。

此外，所述方法可以与一在DE 10 2008 002 482 A1中描述的回归算法进行结合。为此将所述量信号与操控持续时间和轨压相关地保存下来并且执行一在那里描述的特征场平整。

图3以重要的功能元件的方框图的形式示出一从之前公开出版物DE 10 2008 002 482 A1中公开的内燃机的燃料配量系统，其中，可利用上述优点来使用本发明。所示的燃料配量系统优选布置在一自点燃的或直接喷射的机动车马达中。

仅示意性表示的内燃机310从一燃料配量单元330中获得在一确定的时间点所配量的一确定的燃料量。不同的传感器340检测测量值315，这些测量值描述所述内燃机的运行状态的特性，并且将所述测量值导向一控制器320。向该控制器320还导入其它传感器345的不同的输出信号325。所述传感器检测描述所述燃料配量单元和/或周围环境条件的状态的特性。这种参数例如是驾驶员需求。所述控制器320从测量值315和其它参数325出发计算操控脉冲335，利用该操控脉冲来加载所述燃料配量单元330。

所述燃料配量单元330可以不同地设计。这样，可以例如作为燃料配量单元采用一分配泵，在此情况下，一磁阀确定所述燃料喷射的时间点和/或持续时间。此外，所述燃料配量单元可以构造成共轨系统。在此情况下，一高压泵压缩一存储器中的燃料。然后，燃料从该存储器经由喷射器到达所述内燃机的燃烧室中。借助于所述喷射来控制所述燃料喷射的持续时间和/或开始。在此情况下，所述喷射器优选包括一磁阀或一压电致动器。

所述控制器320以已知的方式计算喷射到所述内燃机中的燃料量。该计算根据不同的测量值315，例如所述内燃机310的转速n或运行温度、实际的喷射开始或可选地还根据其它的描述所述车辆的运行状态的特性的参数325来进行。所述其它的参数例如是行驶踏板的位置或周围环境空气的压力和温度。此外可以规定，由另外的控制单元，例如变速器控制装置预设一力矩需求。

然后，所述控制器320将所希望的燃料量转换成操控脉冲。然后，利用所述操控脉冲加载所述燃料配量单元的量确定的环节。所述的电操作的阀用作所述量确定的环节。所述电操作的阀是如此布置的，使得通过所述阀的打开持续时间或者说通过关闭持续时间来确定一待喷射的燃料量。不言而已，这里描述的喷射器也可以包括另外的燃料配量装置，例如常见的喷射阀或压电控制的喷射阀，因为本发明的应用不与这些装置的技术特征相关。

Claims (11)

1.用于校准尤其机动车的内燃机的具有至少一个喷射器的燃料配量系统的方法，其中，时间上地在一主喷射之前进行至少一个预喷射，其特征在于，利用至少两个时间上地在至少第一预喷射之前所进行的测试喷射来加载一待校准的喷射器，其中，第一测试喷射利用第一操控持续时间来执行，在此情况下所述喷射器还未打开，其中，至少第二测试喷射在一随后的喷射周期中利用一相对于所述第一测试喷射分别逐步地提高的操控持续时间来执行，直到调节出所述燃料配量系统或所述内燃机的运行参数的变化，并且其中，从在所述运行参数的变化的情况下所存在的操控持续时间中获知所述喷射器的最小操控持续时间。

2.用于校准尤其机动车的内燃机的具有至少一个喷射器的燃料配量系统的方法，在所述方法中，执行一零量校准，其特征在于，利用至少一个时间上地在所述零量校准的测试喷射之前所进行的其它的测试喷射来加载一待校准的喷射器，并且获知在此情况下所调节出的所述燃料配量系统或所述内燃机的量信号的变化。

3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，作为运行参数使用描述所述内燃机的转动均匀性的特性的参数或一拉姆达探测器的输出信号或一离子电流探测器的输出信号。

4.按照权利要求3所述的方法，其特征在于，所述内燃机的转速信号的变化关于振幅和/或相位进行评价。

5.按照前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述运行参数的变化借助于线性的回归曲线和拐点的确定进行评价。

6.按照前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，从所获知的最小操控持续时间中减去一在一参考喷射器上所获知的标称的最小操控持续时间，并且将在此情况下所得出的差值作为用于所述燃料配量系统和/或所述内燃机的修正值。

7.按照权利要求6所述的方法，其特征在于，所述差值作为学习到的修正值被存储在一有学习能力的校准系统中。

8.按照权利要求7所述的方法，用于应用在尤其机动车的内燃机的具有一共轨系统的燃料配量系统中，其特征在于，所述修正值在至少两个不同的轨压下获知并且将在此情况下所得出的学习值作为与轨压相关的特征曲线保存下来。

9.按照前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在所述至少两个测试喷射和所述至少一个预喷射之间的时间间隔如此调节，使得在所述燃料配量系统中通过所述至少两个测试喷射所引起的燃料压力波借助于波重叠来放大所述运行参数的变化的效果。

10.按照前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述至少两个测试喷射在所述内燃机的点火运行中执行。

11.用于校准尤其机动车的内燃机的具有至少一个喷射器的燃料配量系统的装置，其中，时间上地在一主喷射之前进行至少一个预喷射，其特征在于

控制器件，用于操控一待利用至少两个时间上地在至少第一预喷射之前所进行的测试喷射进行校准的喷射器，用于利用第一操控持续时间来操控第一测试喷射，在此情况下，所述喷射器还未打开，并且用于利用一相对于所述第一测试喷射分别逐步地提高的操控持续时间来操控所述至少第二测试喷射，

传感器器件，用于检测所述燃料配量系统或所述内燃机的运行参数的变化，以及

计算器件，用于从在所述运行参数变化的情况下所存在的操控持续时间中获知所述喷射器的最小操控持续时间。