CN105604706B - 用于对内燃机的气门控制时间进行适应处理的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于对内燃机的气门控制时间进行适应处理的方法。该方法包括以下步骤:通过与预先给定的工作点的比较来选择(31)内燃机的多个当前的工作点(b);在所选择的工作点中的每个工作点的情况下确定(32)所述内燃机的至少一个气缸的气缸充气量(Z(b));从所确定的每个气缸充气量(Z(b))与相应工作点(b)的气缸充气量的期望值(Zsoll(b))的差值中确定(33)所选择的每个工作点(b)的充气偏差(F(b));将所确定的充气偏差(F(b))与所期望的充气偏差(Fsoll(b))进行比较(34);并且从所述比较的结果中确定(35)所述气门控制时间的匹配值(A)。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于对内燃机的气门控制时间进行适应处理的方法。此外,本发明涉及一种计算机程序,该计算机程序被设置用于实施根据本发明的方法的每个步骤;并且本发明涉及一种机器可读的存储介质,在该机器可读的存储介质上存储有根据本发明的计算机程序。最后,本发明涉及一种电子的控制器,该电子的控制器被设置用于借助于根据本发明的方法来对内燃机的气门控制时间进行适应处理。
背景技术
内燃机的现今的燃烧方法、但特别是还处于开发之中的燃烧方法向气门运行的精度提出了更高的要求,其中所述燃烧方法针对较高的内部的残余气体率设置了较高的气门重叠并且/或者推迟或者提早关闭进气门。处于开发之中的燃烧方法用于例如通过不节流(Entdrosselung)来降低内燃机的燃料消耗。表示出特征的气门控制时间,例如进气门关闭或者气门重叠在这些燃烧方法中对新鲜空气气缸充气量或内部的残余气体量的影响程度明显比在常规的燃烧方法中强。有错误的气门控制时间尤其在基于压力的充气检测的情况中导致充气偏差,因为所述充气量在这种情况中不是通过传感器、例如热膜式空气质量测量计(HFM)来测量,而是通过模型来算出。除了进气管压力之外,所述气门控制时间也输入到该模型中。
所述气门控制时间中的偏差一方面通过包括相位调节器和传感轮的凸轮驱动机构的装配-及制造公差而产生,另一方面通过凸轮轴位置传感器的安装公差及传感器公差并且通过对曲轴位置的感测来产生。此外,在内燃机的使用寿命的范围内还加入了通过链条-或带伸长引起的影响。
存在好些用于对气门控制时间进行适应处理的方案。不过已知的方法的共同点是,不在实际的充气量的基础上进行适应处理。因此例如假设,所述凸轮轴的装配和制造公差明显地小于所述传感器安装公差。在这种情况中,在新的内燃机的情况下,即在到达参考位置(例如所述相位调节器的止挡部)时还不存在链条伸长的情况下,角度偏差作为额定角度与实际角度之间的差值可以被得知。根据关于各个公差所作出的假设是否正确,由此可以实现公差情况的改进。
发明内容
用于对内燃机的气门控制时间、尤其是进气门控制时间进行适应处理的根据本发明的方法包括以下步骤:
-通过与预先给定的工作点的比较来选择内燃机的当前的工作点;
-在所选择的工作点中的每个工作点的情况下,例如通过建立在一个工作循环中的转速变化的基础上的方法的使用来确定所述内燃机的至少一个气缸的气缸充气量;
-从所确定的每个气缸充气量与相应工作点的气缸充气量的期望值的差值中确定所选择的每个工作点的充气偏差;
-将所确定的充气偏差与所期望的充气偏差进行比较;
-从所述比较的结果中确定所述气门控制时间的匹配值。
借助于根据本发明的方法,可以提供所述气门控制时间的匹配值,所述匹配值基于实际的控制时间偏差。由此提高了充气检测的精度。气门传动机构、包括感测机构中的公差由此可以更加精确地被划分,并且相应地得以考虑。这能够在内燃机的运行中实现额外的诊断功能和提高了的稳健性,而为此不需要另外的传感器。
所述工作点例如可以通过内燃机的负载或者转速来定义。在根据本发明的方法的一种实施方式中,当前的工作点的选择在被保存在组合特性曲线中的预先给定的工作点的基础上进行。为此,在设计所述内燃机的控制器的数据的过程中可以规定,哪些工作点适合于所述分析并且哪些工作点不适合于分析。于是对于另外的方法步骤而言只能使用允许的工作点。在根据本发明的方法的另一种实施方式中,优选在内燃机的负载恒定时通过改变气门控制时间来预先给定所述工作点。
在本发明的一种优选的实施方式中,在内燃机的转速的基础上确定气缸充气量。为此尤其借助于基于转速的函数、例如机械功MWF(Mechanical Work Feature)在所选择的工作点的情况下确定气缸充气量。这使得即使在没有空气质量测量计的系统中也能够确定气缸充气量。在根据本发明的方法的另一种实施方式中,优选借助于所述内燃机的进气管中的空气质量测量计来确定所述气缸充气量。所述空气质量测量计尤其是热膜式空气质量测量计。由此可以在本来就具有空气质量测量计的系统中将该空气质量测量计用于确定所述气缸充气量并且随后计算所述气门控制时间的匹配值。
所期望的充气偏差特别地分别相当于在所述内燃机的所选择的凸轮轴偏差的情况下所期望的充气偏差。
如果充气偏差的模型相当于所期望的模型或者在所述模型之间存在着相互关系,那就可以计算所述气门控制时间的匹配值。例如对于充气量关于凸轮轴偏差具有较高的敏感度的工作点而言可以确定较大的充气偏差,并且对于具有较小的敏感度的工作点而言则可以确定较小的充气偏差。
在本发明的一种实施方式中,对于内燃机的整个运行范围而言或者对于有关的范围而言确定组合特性曲线并且将其保存在控制器中,在所述组合特性曲线中包含了所述充气量关于控制时间偏差的敏感度。如果在这种组合特性曲线与所确定的充气偏差之间产生足够的相互关系,那就可以认为,所述原因由控制时间偏差而引起。
优选通过以下方式来确定所述匹配值,即通过充气模型的转换以及关于所选择的工作点中的多个工作点的统计分析来将所述充气偏差换算为所述内燃机的进气门的气门控制时间偏差。而后从这些气门控制时间偏差中确定所述匹配值。通过使匹配值的确定以实际的控制时间偏差为基础这种方式来提高充气检测的精度。
根据本发明的计算机程序被设置用于:尤其在其在计算器或者控制器上执行时实施根据本发明的方法的每个步骤。所述计算机程序能够在传统的电子的控制器上实现根据本发明的方法的流程,而不必对其进行结构上的改动。为此,根据本发明的计算机程序被存储在根据本发明的机器可读的存储介质上。通过将根据本发明的计算机程序装载到传统的电子的控制器上这种方式,来得到根据本发明的电子的控制器,该电子的控制器被设置用于:借助于按照本发明的方法来对内燃机的气门控制时间进行适应处理。
附图说明
本发明的实施例在附图中示出并且在下面的描述中进行详细解释。
图1示意性地示出了传统的内燃机的截取部分,可以借助于按照本发明的一种实施例的方法来对所述内燃机的气门控制时间进行适应处理;
图2是按照本发明的一种实施例的方法的流程图;
图3以图表的方式示出了在根据本发明的一种实施例的方法中气缸容积根据曲轴角并且因此根据气门控制时间偏差对气缸充气量的理论影响的导数以及所述气缸容积对分别与曲轴角有关的工作容积的比例;
图4a示出了在本发明的一种实施例中充气偏差与充气量的敏感度的较强的相互关系;并且
图4b示出了在本发明的一种实施例中充气偏差与充气量的敏感度的较弱的或不存在的相互关系。
具体实施方式
传统的内燃机10具有多个气缸11。这些气缸11之一示意性地在图1中示出。通过进气门12将来自进气管13的空气输送给所述气缸11。所配量的空气质量可以借助于进气管13中的空气质量测量计14来确定,所述空气质量测量计在此构造为HFM。所述气缸11通过曲轴(未示出)和电子的控制器20来控制。
在图2中示出了在根据本发明的方法的第一种实施例中对所述内燃机10的进气门12的气门控制时间进行的适应处理。在开始30所述方法之后选择31所述内燃机10的当前的工作点b,所述当前的工作点与在预先给定的工作点的组合特性曲线K中所保存的工作点相一致。所述预先给定的工作点的这种组合特性曲线K已经在对所述电子的控制器20进行适应处理的过程中得到确定。相应当前的工作点由通过所述内燃机10来驱动的机动车的驾驶员来选择。根据本发明的方法对这种选择没有影响。对于所述内燃机10的在列表K中所包含的工作点b、即工作点b1、…、bm而言,确定32所述内燃机10的至少一个气缸11的气缸充气量Z(b)。为此将机械功MWF用作基于转速的函数,该函数可以根据公式1来计算:
在此,代表所述内燃机10的惯性矩,可以从所述内燃机10的几何图形中计算出所述惯性矩。相当于所述曲轴的、从数字-和分段部分(Zahlen- und Segmentteile)中计算的角速度。所述旋转角φ和/或角速度可以从所述曲轴的转速n中计算。为此借助于转速传感器来测量所述转速n。作为替代方案,也可以用旋转角度传感器来测量所述角速度。乘积代表所述曲轴的旋转的转动能或动能。这种转动能作为基于转速的特征在燃烧之前以及燃烧之后的时刻被确定。在此规定,在所述内燃机的曲轴到达上死点(OT)时达到所述燃烧之前的时刻。在此在所述曲轴关于中心的上死点(96°KWnZOT)具有例如96°的位置时产生燃烧之后的位置。在不取决于在燃烧之前和之后的哪个时刻的情况下计算所述乘积作为基于转速的特征,可以通过该特征来确定所述机械功MWF。
根据公式2来确定33所选择的每个工作点b的充气偏差F(b):
在此,针对相应的工作点b确定每个被确定的气缸充气量Z(b)与所述气缸充气量的期望值Zsoll(b)之间的差值。
气门控制时间偏差、尤其是进气门-关闭时刻IVC(Intake valve close)在米勒(Miller)-或者阿特金森(Atkinson)-控制时间的情况下随着与下死点(UT)的距离越来越大而获得对气缸充气量Z(b) 更强烈的影响。如在图3中针对与传统的控制时间41相比较的阿特金森控制时间42所示出的那样,以曲轴角(曲线 V/Vh)来改变所述气缸容积,导数dv/dφ表示在所述曲轴角变化时所述气缸容积的变化,并且由此反映所述气缸充气量关于控制时间偏差的敏感度。由此首先随着所述IVC相对于UT的间距的增大而产生增大的绝对的充气偏差F(b)。这种偏差还通过以下方式得以加剧:随着所述IVC与UT的间距增大还减小所述气缸11的充气量,从而产生更小的参考数并且因此相对的充气偏差Frel更剧烈地增大。
如果通过所述工作点b中的多个工作点来观察所述充气偏差F(b)的、与所期望的特性Fsoll(b)相对应的特性,那就认为,所述充气偏差F(b)的原因来自于气门控制时间偏差。随后确定35所述气门控制时间的匹配值A,方法例如是:转换所述内燃机10的充气模型并且通过多个工作点b来进行统计分析或者例如通过借助于相关值来计算拟合直线的方式来进行统计分析,以确定气门控制时间偏差。然后可以将该气门控制时间偏差用作匹配值A,在所述内燃机10的进一步的运行中借助于所述匹配值对所述进气门12的气门控制时间进行适应处理。图4a和4b示出了在所选择的工作点的情况下产生的充气偏差F(b)与所述充气量关于控制时间的敏感度S之间的不同程度的相互关系的示例。所述敏感度被定义为每1°KW控制时间偏差的充气偏差F(b)。在较强的相互关系的情况中,可以通过对所拟合直线的斜率的计算来确定以°KW计的匹配值。
在根据本发明的方法的第二种实施例中,不在所述组合特性曲线K的基础上来选择所述工作点b。替代地确定合适的工作点b,方法是:对内燃机10的负载恒定情况下的进气门12的气门控制时间以及所确定的充气偏差的特性进行分析。例如以典型的米勒-控制时间来开始并且随着变化到气门控制时间在下死点时进气口-关闭(Einlass-Schließt)。为了使所述负载保持恒定,而后必须相应地对进气管压力进行调整。如果在早期的气门控制时间的情况下充气偏差比较大并且在围绕下死点的控制时间的情况下所述充气偏差比较小,则认为,存在着控制时间偏差。
在根据本发明的方法的第三种实施例中,不在转速n的基础上确定气缸充气量Z(b)。替代地借助于所述空气质量测量计14来确定所述气缸充气量。
Claims (9)
1.用于对内燃机(10)的气门控制时间进行适应处理的方法,包括以下步骤:
-通过与预先给定的工作点的比较来选择(31)所述内燃机(10)的当前的工作点;
-在所选择的工作点中的每个工作点的情况下确定(32)所述内燃机(10)的至少一个气缸(11)的气缸充气量;
-从所确定的每个气缸充气量与相应工作点的气缸充气量的期望值的差值中确定(33)所选择的每个工作点的充气偏差;
-将所确定的充气偏差与所期望的充气偏差进行比较(34);并且
-从所述比较的结果中确定(35)所述气门控制时间的匹配值,该步骤包括确定穿过相关值的拟合直线,计算拟合直线的斜率,基于拟合直线的斜率计算匹配值,其中相关值反映了在所选择的运行点处的充气偏差与气缸充气量在每1°曲轴角度的控制时间偏差下的敏感度之间的关系。
2.按权利要求1所述的方法,其特征在于,在组合特性曲线中预先给定的工作点的基础上选择(31)所述工作点。
3.按权利要求1所述的方法,其特征在于,在所述内燃机(10)的负载恒定时通过改变气门控制时间来预先给定所述工作点。
4.按权利要求1至3中任一项所述的方法,其特征在于,在所述内燃机(10)的转速的基础上确定(32)所述气缸充气量。
5.按权利要求1至3中任一项所述的方法,其特征在于,借助于所述内燃机的进气管(13)中的空气质量测量计(14)来确定(32)所述气缸进气量。
6.按权利要求1至3中任一项所述的方法,其特征在于,所期望的充气偏差分别相当于在所述内燃机(10)的所选择的凸轮轴偏差的情况下所期望的充气偏差。
7.按权利要求1至3中任一项所述的方法,其特征在于,通过充气模型的转换以及关于所选择的工作点中的多个工作点的统计分析来将所述充气偏差换算为所述内燃机(10)的进气门(12)的气门控制时间偏差,从所述气门控制时间偏差中确定所述匹配值。
8.机器可读的存储介质,在该机器可读的存储介质上存储有计算机程序,该计算机程序被设置用于实施按权利要求1至7中任一项所述的方法的每个步骤。
9.电子的控制器(20),该电子的控制器被设置用于借助按权利要求1至7中任一项所述的方法来对内燃机(10)的气门控制时间进行适应处理。
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