CN106468224B - 用于控制具有燃料压力传感器的内燃机的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于运行内燃机的方法，内燃机除了燃料蓄压器外还具有控制器、至少一个喷射阀、燃料蓄压器和低压传感器以及低压泵，低压泵被设置用于在燃料蓄压器中产生燃料压力，其中，低压传感器检测在燃料蓄压器中存在的燃料压力以及控制器根据燃料压力形成了用于低压泵的操控信号。在运行的内燃机中检测影响燃料蓄压器中的燃料压力的运行参数。低压传感器的功能能力被检验，以及当低压传感器功能有效时，检测低压传感器的压力测量值以及将其作为用于调节燃料压力的实际值。该方法的特征在于，当低压传感器失效时，影响低压泵的控制的参数的为所检测的运行参数储存的且由调节回路的若干先前的过程求出的替代值被从替代值存储器中读出且被用于形成针对低压泵的操控信号。另一个独立权利要求涉及被编程用于执行该方法的控制器。

Description

用于控制具有燃料压力传感器的内燃机的方法

技术领域

本发明涉及按本发明所述的用于运行内燃机的方法。本发明此外还涉及带有根据本发明装置方面的特征的控制器。

背景技术

这种方法和这种控制器例如由DE 102 48 627 A1公知。这一文献示出了内燃机，其既可以用燃料的进气管喷射（PFI，port fuel injection 进气道喷射）运行，也可以用燃料的直接在燃烧室内进行的喷射（DI，direct injection直接喷射）来运行。进气管喷射以较小的喷射压力进行。喷射在此仅须克服在进气管中存在的压力，该压力在没有增压的情况下小于约1 bar。从属的燃料系统因此也被称为低压系统。直接喷射用较高的喷射压力进行，因为喷射在此克服在燃烧室内存在的较高的压力进行。从属的燃料系统因此也被称为高压系统。

原则上无论是带有以及没有回行系统的低压系统还是按需调节的系统都彼此不同，在低压系统中不调节低压泵的传送，在按需调节的系统中则调节低压泵的传送。在有回行的未按需调节的低压系统中，有比从燃料蓄压器那里经由喷射阀流出的燃料更多的燃料泵入到燃料蓄压器中。过剩的量经由布置在燃料蓄压器上的压力调节阀和回行线路流回到料箱。在没有回行的未按需调节的低压系统中，压力调节阀处在料箱中。因此可以取消回行线路。

按需调节的低压系统越来越重要，因为它们在其总能耗方面更为有利。在按需调节的系统中，仅恰好被马达消耗的且对于设定所期望的压力所需的燃料量被燃料泵泵入到燃料蓄压器中。压力调节通过内燃机的控制器在闭合的调节回路中进行，其中，当前的燃料压力通过低压传感器检测。机械的压力调节器在这些系统中并不存在。为了设定传送量，通过被控制器操控的节拍模块设定低压泵的工作电压。泄压阀用于在进给切断时或在马达停止运转后防止燃料压力上升到不期望的很高的值。

PFI和DI的组合实现了对两种用于最佳的混合物形成和燃烧的喷射方式的优势的利用。在内燃机的全负荷下以及快速的转速变化和/或负荷变化下，DI喷射系统更为有利（例如在避免爆震方面），并且在部分负荷范围内，PFI喷射系统则更为有利（例如为了把在废气中的颗粒数量和未燃烧的碳氢化合物的量保持得尽可能小）。

进气管喷射的总归存在的低压系统被随之用作这样的低压系统，在高压系统中产生更高的喷射压力的高压泵被从该低压系统供给。在低压泵有缺陷时，整个燃料供应就停止运转，这导致车辆保持静止。在上述的现有技术中，通常在低压系统内有其它的故障时切断PFI且将低压泵设定到满传送。在低压系统中的燃料压力然后由也被称为溢流阀的泄压阀决定。这个压力例如约9 bar且附带有+/- 1 bar的粗略的公差。

喷射然后单独通过DI喷射阀进行。与PFI的精确度相反的是，DI不受到有由低压系统的泄压阀的公差产生的不精确度。原因在于，在高压系统中进行自身的高压调节，因而与喷射压力相关的喷射量精确度在DI中得到了确保。切断PFI的理由在于对于确定PFI喷射阀的操控持续时间所缺少的燃料的低压值的准确的信息。在同样的操控持续时间下，所喷射的燃料量随着喷射压力的变化而变化。压力越高，那么所喷射的燃料量也越大。

低压传感器的功能能力的检验例如由DE 102 48 627 A1公知。

发明内容

本发明与本文开头所述的现有技术在它们的方法方面的区别在于本发明的表征性特征。本发明与这个现有技术在它们的装置方面的区别在于根据本发明的装置方面的表征性特征。

通过这些特征，低压传感器的失效不再会自动导致PFI的切断。由此得以避免切断。与PFI在低压传感器故障时被切断且燃料配给然后仅通过DI进行的现有技术相反的是，在本发明中，PFI的优势的可用性的优势即使在有缺陷的低压传感器中也得到保持。因为通过PFI喷射阀根据喷射阀的操控持续时间喷射的燃料量的漂移、特别是变化，也经过多个工时直至下一个被故障通知所请求的服务地仅缓慢地变化，所以低压系统在这个时间内以这样的精确度工作，该精确度比起低压受到附带很大公差（通常在约9 bar的打开压力下是+/- 1 bar）的机械的泄压阀的限制的运行，更是极为接近有闭合的压力调节回路的无故障的低压系统的精确度。因此在故障情况下也可以尤其使用一些特性图，在这些特性图中储存了有待通过PFI和DI配量的燃料量的分裂因子。这一点对消耗、废气排放（例如HC、NOx、颗粒等）和噪音排放起积极作用。

一种优选的设计方案的突出之处在于，在功能有效的低压传感器中形成的修正值没有如低压传感器的功能能力的完整的检验持续得那样长地被用于形成替代值。

也优选的是，替代值由至少一个在功能有效的低压传感器中形成的修正值形成。

还优选的是，各新的替代值在平均值的基础上由在功能有效的低压传感器中形成的修正值形成。

也优选的是，在最新的修正值的基础上形成了新的替代值的基础值，最新的修正值满足在功能有效的低压传感器中形成的条件。

还优选的是，新的替代值通过旧的替代值与新的替代值加权后的合并形成。

也优选的是，由更早的作为调节调整参量形成的对修正值求平均后的修正值作为替代值。

也优选的是，替代值由低压泵的更早的操控信号形成。

考虑到本发明的控制器方面，优选的是，控制器被设置用于，执行所述方法的优选的设计方案中的至少一个。

其它的优势由优选实施例和其它实施例、说明书和附图得出。

可理解的是，前面所提到并且在下文还要阐释的特征不仅能应用在各个被说明的组合中而且被用在其它组合中或单独中，而不离开当前发明的框架。

附图说明

本发明的实施例被展示在附图中并且在下文的说明中被具体地阐释。在此，在不同的图中的相同的附图标记分别标注相同的或至少功能相似的元件。分别示意性地表明：

图1是形式为带有控制器、传感器和喷射阀的能够DI和PFI的内燃机的本发明的技术环境；以及

图2是作为按本发明的方法的实施例的流程图。

具体实施方式

图1详细示出了内燃机10，其带有控制器12、不同的传感器14、16和燃料供应系统。燃料供应系统具有低压系统和高压系统。

低压系统具有带燃料温度传感器14的低压蓄压器18、至少一个与低压蓄压器液压地连接且与控制器12电连接的低压喷射阀20、与低压蓄压器液压的连接的泄压阀22、与低压蓄压器18液压地连接且与控制器12电连接的低压传感器16以及与低压蓄压器18液压地连接且与控制器12电连接的低压泵24以及燃料箱26。

低压泵24处在燃料箱26中且在加满的料箱中处于燃料中。低压泵被设置用于将燃料从燃料箱26输送到低压蓄压器18中以及因此在低压蓄压器中产生燃料压力。低压泵优选是电动燃料泵，其具有BLDC电动机（无刷直流电动机）。作为结果，基于有源控制的场换向获得了在精确度、结构空间、使用寿命和噪音方面的优势。

低压传感器16被设置用于，检测在低压蓄压器18中支配的燃料压力。低压传感器16对此例如处在低压线路中，低压线路将低压泵24液压地与低压蓄压器18连接起来。泄压阀22被设置用于，将在低压蓄压器18中的燃料压力限制在预定的最大值，且控制器12被设置用于，根据在燃料蓄压器中的压力来控制低压泵24的传送以及根据针对在低压蓄压器中存在的燃料压力的值形成针对至少一个低压喷射阀20的操控脉冲。低压喷射阀在打开的状态下将燃料从低压蓄压器18喷入到进气管28中，进气管可以通过进气阀30与内燃机的燃烧室32分开和连通。

高压系统额外具有燃料高压蓄压器34、至少一个与燃料高压蓄压器34液压地连接且与控制器12电连接的高压喷射阀37以及与燃料高压蓄压器34液压地连接且与控制器12电连接的高压泵36。控制器12控制高压泵36的电阀，电阀液压地处在低压蓄压器和高压泵的泵送目标之间。通过阀的受控制的打开和关闭，有待通过高压泵的泵活塞压缩的燃料量以及因此在高压蓄压器中的压力被控制。

高压泵36被设置用于，将由低压泵24传送的燃料从低压系统取出、压缩以及传送到燃料高压蓄压器34中且因此在燃料高压蓄压器34中产生了燃料高压。高压系统可以包含其它的部件，如燃料高压传感器和/或高压调节阀。在高压系统中存在的燃料压力例如处在100 bar和200 bar之间。在低压系统中存在的燃料压力反之更容易低于10 bar。

燃料供应系统总体上满足将有限定的压力的有待分配给燃烧室填充部的燃料传送给喷射阀20和37的目的。喷射阀20和37将燃料喷入进气管（PFI）或直接喷入燃烧室（DI）。针对PFI，燃料通过低压泵被从燃料箱传送到喷射阀。喷射压力被调节且在正常情况下为3至4 bar。正常情况的特征尤其在于功能有效的低压传感器22。经控制器12控制的点火装置33用于点燃燃烧室填充部。被控制器12控制的故障灯35用于向驾驶员和/或向车间人员显示故障。控制器优选是这样一种控制器，其控制喷射和内燃机的点火以及低压泵和高压泵。控制器尤其具有替代值存储器12.1。

图2示出了由控制器完成的程序的流程图作为按本发明的方法的实施例。

与方块关联的功能可以按顺序被完成，顺序由图2所示可知。但功能的一部分也可以按其它的顺序完成。

程序的单个方块一部分是单个的步骤以及一部分是子程序模块，子程序模块也可以包括多个步骤。

方块100代表用于控制内燃机的上级的主程序。在主程序中，驾驶员意愿例如根据扭矩被转化成用于喷射阀20、37和点火装置33的操控脉冲。在存在预先确定的条件时，例如当在主程序中不必完成任何具有更高的优先性的程序部分时，始终从这个主程序起重复地分支进入步骤102，在步骤102中检测预先确定的运行参数BPM，它们直接或间接影响在燃料蓄压器中存在的压力。这些运行参数优选至少包括内燃机的每一个工作循环和每一个燃烧室经由喷射阀20、37配给的燃料量、燃料温度和车载电网电压。这一列表并不是封闭的。

所述的燃料量在控制器12中是公知的，因为控制器也有这样的任务，即，确定用于不同的喷射阀20、37的操控脉宽，其中，对从属的燃料质量的计算在这种确定之前发生。燃料量尤其但不仅仅由对内燃机的当前的扭矩要求中得出。可以例如特别由废气规定得出其它的影响参量。有待喷射的燃料量按趋势对在燃料蓄压器18中的压力造成了下降的影响。

在燃料蓄压器18中的燃料温度优选用燃料温度传感器14测量，或者倘若不存在这种传感器时，由内燃机的其它的运行参数计算得出。用于测量的温度传感器优选在燃料蓄压器中或燃料蓄压器处与在燃料蓄压器中的燃料处于热接触。燃料温度影响燃料的密度。燃料温度越高，通常压力就变得越高。

车载电网电压尤其影响被电驱动的低压泵的传送能力。在内燃机运行中变化的车载电网电压越低，传送能力就变得越小，这按趋势对在燃料蓄压器中的压力造成了下降的影响。车载电网电压在控制器中是公知的。它优选用布置在控制器12中的伏特计检测。

由这些运行参数在步骤103中形成了针对低压泵24的操控信号AS的基础值B。为此调用以特性图的形式和/或以计算规则的形式储存在控制器12中的相互关系。

在步骤104中，在燃料蓄压器中存在的燃料压力p用低压传感器14检测。

在步骤106中进行低压传感器16的功能能力的检验。低压传感器的检验是公知的。作为例子，在此参考本文开头所述的DE 102 48 627 A1。所检测的压力p例如与针对当前的运行条件形成的期望值相比较。超过可信的差的偏差被评估为是误差。当在压力调节回路中额定值甚至不再可以被调节时，这一点备选地或补充地同样被评估为是误差。作为备选或补充，用于低压泵的不可信的操控信号、例如在内燃机的很低的燃料需求下产生了很高的传送的操控信号，被评估为误差。

也优选的是，这些误差首先仅适用作为误差猜测，它们必须通过进一步的测量结果得到确保。这种确保优选通过混合物调节回路进行。有误地过低的压力测量值通过在控制喷射阀时对所测得的压力的考虑而导致有过多的燃料被配给，这导致混合物调节回路的相反的反应。猜想的故障在一种设计方案中仅当它通过混合物调节回路的这种反应得到证实时才被认为是故障。

检验可以被划分成方法的多个过程，因而最后的结果可能在故障识别总体上所需的时段结束时才存在。这个时段可以尤其在所猜测的故障必须通过混合物调节回路的反应得到证实时才经过多个方法过程。

由步骤106达到分支步骤108，在分支步骤108中，所述的检验的结果受到询问。只要在步骤106中功能能力的检验没有表明低压传感器的功能无效，低压传感器就被认为是功能有效的。在这种情况下，方法分支到步骤110中。

在步骤110中，在燃料压力传感器中所检测到的压力的基础上形成了修正值K。修正值的形成在此在主程序100的被编程作为调节器的子程序中这样实现，使得作为实际值用低压传感器14测得的压力值p与额定值相比较，以及后来随同进入用于低压泵的操控信号的形成的修正值减小了至少在时间方面的平均值上的（亦即不考虑可能出现的调节波动）实际值与额定值的偏差。换而言之：若实际值小于额定值，那么确定了增大基础值的修正值。若实际值大于额定值，那么确定了缩小基础值的修正值。

紧接着将这样确定的新的修正值K_neu和在同一方法过程中检测的运行参数BPM一起储存在控制器中。这一点在步骤112中进行。所述储存例如通过读入控制器12的移位寄存器完成。读入移位寄存器中是保证新确定的用于替代值形成的修正值的更为普遍的想法的一个例子。保证修正值的时间，至少如用于保险地识别有缺陷的低压传感器至少所需的时段一样长。

在步骤114中，在过去确定的修正值（该修正值在下文中为了与新确定的修正值以示区别而称为K_alt）被写入控制器12的替代值存储器中。替代值存储器优选是控制器12的写/读存储器的特定的区域。这和一组在同一方法过程中被检测的运行参数BPM一起进行。

修正值的与运行参数相关的保存可以例如以表格形式实现。在此，表格（如矩阵）由行和列组成。每一个矩阵元素都代表特定的转速范围和特定的扭矩范围。转速范围例如被布置在列中，以及扭矩范围优选被布置在行中。当转速处在特定的范围内且扭矩处在特定的范围内时，修正值被指派给附属的矩阵元素。在很小的范围内需要很多存储器。为此精确度增大。在更为粗糙的划分中则需要较少的存储器。为此精确度下降。

当从确定修正值以及运行参数的附属的值开始至少已经过去了和识别有缺陷的低压传感器所需一样多的时间时，以及当在这个时间内没有探测到低压传感器的故障时，才进行这种到替代值存储器中的写入。这个条件在实施例中通过以下方式被遵循，即，移位寄存器在读入新的数据组（修正值加上运行参数）时将所储存的数据进一步移动了各一个存储位置，且针对每一个数据组具有这样多的存储位置，使得曾经在移位寄存器的输入端上被读入的数据组在所述的最少时间经过后才在移位寄存器的输出端上出现以及因此可以接管到控制器的替代值存储器中。

在按规定功能有效的低压传感器中，在步骤116中将用于低压泵的操控信号AS通过当前确定的修正值K_neu与当前为所检测的运行参数BPM确定的基础值的合并而合并。在紧接着的步骤118中，输出用于控制低压泵24的操控信号AS以及程序回到步骤100，亦即进入主程序，因而低压在按规定功能有效的低压传感器16中在闭合的调节回路中被调节。

反之，若在步骤108中发生的对低压传感器的功能能力的检验得出了低压传感器的故障，那么程序分支进入步骤120。在这个步骤120中，早先为相同的运行参数所确定的修正值K_alt被从替代值存储器中读出。替代值存储器在此是与在步骤114中获得的替代值K_alt所写入的存储区域相同的存储区域。在步骤122中，操控信号然后被确定为是当前的运行参数的以及修正值的早先获知的替代值K_alt的函数。确定如其在步骤116中那样进行。两个步骤之间的区别仅在于，在步骤116中的确定根据在功能有效的低压传感器中确定的修正值K_neu进行，以及在步骤122中则是在并非功能有效的低压传感器中根据早先在功能有效的低压传感器中获知的修正值进行。

修正值表现为调节干预，用该调节干预修正操控信号的预先确定的基础值。在备选的实施例中，代替修正值，完整的操控信号作为替代值被确定、储存且在故障情况下使用。

一种优选的设计方案规定，在步骤114中有待存入到替代值存储器中的替代值与已经针对相同组的运行参数存入的替代值，可以是修正值或操控信号，通过加权彼此合并，以便滤掉干扰。在最简单的情况下，这通过滑动的平均值形成来完成。加权因子在这种情况下分别是1/2且所述合并是相加的。加权因子也可以不同于1/2，以便例如更为强烈地对更老的所储存的值进行加权，或者以便例如更为强烈地对较新的所储存的值进行加权。在低压传感器和低压泵的新状态中，取代有待在内燃机的之后的运行中才获得的替代值，将预先确定的、优选中性的初始值写入到替代值存储器中，因而预先确定的基础值在这种情况下没有被改变。

在生成有待储存在移位寄存器也或者其它暂存器中的替代值时有待被储存的值（其可以是修正值或操控信号）在任何情况下都被按用于故障识别的故障识别方法所需那样程度地归还地被储存。当识别到故障时，暂存在暂存器中的值就被抛弃，因为它们已经是错误的了。

也可以考虑的是若干数字方法，例如高斯过程，其在无故障的情况下亦即在功能有效的低压传感器中利用修正值或操控信号在线上亦即在内燃机的连续运行中获知在相关的运行参数如燃料温度、PFI喷射量和DI喷射量、用于直接或间接控制低压泵的车载电网电压之间的相互关系。对修正值或操控信号的替代值的获知是在低压传感器的无故障阶段内的计算模型的获知或训练。然后在故障情况下使用已获知的替代值，其代表经训练的模型。在故障情况下，故障灯35被控制器12接通且向驾驶员显示在燃料系统中的故障。

Claims (10)

1.用于运行内燃机（10）的方法，该内燃机除了燃料蓄压器（18）外还具有控制器（12）、至少一个与燃料蓄压器液压地连接且与控制器电连接的喷射阀（20、37）、与燃料蓄压器液压地连接且与控制器电连接的低压传感器（16）以及与燃料蓄压器液压地连接且与控制器电连接的低压泵（24），其中，低压泵被设置用于将燃料传送到燃料蓄压器中以及因此在燃料蓄压器中产生燃料压力，低压传感器被设置用于，检测在燃料蓄压器中存在的燃料压力，以及控制器被设置用于，根据用于在燃料蓄压器中存在的压力的值形成用于低压泵的操控信号，在该方法中，在运行的内燃机中检测影响燃料蓄压器中的燃料压力的运行参数，检验（106、108）低压传感器的功能能力，以及在低压传感器功能有效时检测低压传感器的压力测量值且将该压力测量值用作在用于调节燃料压力的闭合的调节回路中的实际值，其特征在于，当低压传感器并非功能有效时，影响着低压泵的操控的参量的、为所检测的运行参数所储存的且由调节回路的若干先前的过程求出的替代值被从替代值存储器（12.1）中读出，且被用于形成用于低压泵的操控信号。

2.按权利要求1所述的方法，其特征在于，在功能有效的低压传感器中所形成的修正值在该低压传感器的功能能力的完整的检验的持续时间期间未被用于形成所述替代值。

3.按权利要求2所述的方法，其特征在于，所述替代值由至少一个在功能有效的低压传感器中所形成的修正值来形成。

4.按权利要求3所述的方法，其特征在于，在功能有效的低压传感器中所形成的修正值的平均值的基础上形成了各个新的替代值。

5.按权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，在最新的修正值的基础上形成了新的替代值的基础值，该最新的修正值满足这样的条件：在功能有效的低压传感器中被形成。

6.按照权利要求5所述的方法，其特征在于，新的替代值通过旧的替代值与新的替代值的经加权的合并来形成。

7.按照权利要求6所述的方法，其特征在于，由更早的、作为调节调整参量所形成的修正值求平均值后的修正值被形成作为替代值。

8.按权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，使用由低压泵的更早的操控信号所形成的替代值形成的值来作为替代值。

9.内燃机（10）的控制器（12），内燃机除了燃料蓄压器（18）外还具有控制器（12）、至少一个与燃料蓄压器（18）液压地连接且与控制器电连接的喷射阀（20、37）、与燃料蓄压器液压地连接且与控制器电连接的低压传感器（16）以及与燃料蓄压器液压地连接且与控制器电连接的低压泵（24），其中，低压泵被设置用于，将燃料传送到燃料蓄压器中以及因此在燃料蓄压器中产生燃料压力，该低压传感器被设置用于，检测在燃料蓄压器中存在的燃料压力，以及控制器被设置用于，根据用于在燃料蓄压器中存在的压力的值形成用于低压泵的操控信号，且在运行的内燃机中检测影响着燃料蓄压器中的燃料压力的运行参数，检验（106、108）低压传感器的功能能力，以及在低压传感器功能有效时检测低压传感器的压力测量值且将该压力测量值用作在用于调节燃料压力的闭合的调节回路中的实际值，其特征在于，控制器被设置用于执行有带有权利要求1的特征的方法。

10.按权利要求9所述的控制器（12），其特征在于，控制器被设置用于执行按权利要求2至8中任一项所述的方法。

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