CN106795820B - 用于借助于凸轮轴调节改善在内燃发动机的气缸中发生的燃烧过程的方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于改善在内燃发动机的气缸中发生的燃烧过程的方法和设备。该方法包括如下步骤：测量实际凸轮轴位置；测量实际轨压；根据所测量的实际轨压和待喷射的燃料量针对每个个体气缸确定相位校正值；通过评估所测量的实际凸轮轴位置和相应相位校正值，针对每个个体气缸确定校正的实际凸轮轴位置；以及根据一个或多个校正的实际凸轮轴位置，调节凸轮轴位置。

Description

用于借助于凸轮轴调节改善在内燃发动机的气缸中发生的燃 烧过程的方法和设备

本发明涉及用于改善在内燃发动机的气缸中发生的燃烧过程的方法和设备。

燃料喷射系统具有多个气缸，燃料-空气混合物被引入气缸中的每一个中且被点燃。这些气缸具有入口阀和出口阀，入口阀和出口阀与设置在入口阀凸轮轴或出口阀凸轮轴上的凸轮接合，入口阀和出口阀的打开和关闭时间通过控制单元根据由凸轮轴传感器提供的凸轮轴位置信号设置。

为了确定在不同情况下燃料-空气混合物所需要的空气的质量，已知的是使用由凸轮轴传感器提供的凸轮轴位置信号作为实际位置信号用于燃料喷射系统的所有气缸。此外，基于设定点空气质量和发动机速度计算入口阀凸轮轴的设定点相移。相移然后使用凸轮轴位置信号和设定点相移控制。

从DE 10 2005 057 974 A1已知一种控制用于内燃发动机的各个气缸的空气的量和/或燃料-空气比的方法。在该文献中，信号（其不是气缸个体的，且受不是气缸个体的致动器的影响）的振幅和频率被确定，且用于识别气缸个体的信号分量，且气缸个体的信号分量用作致动所述致动器（其不是气缸个体的）的基础。

此外，已知的是使用凸轮轴的凸轮驱动燃料喷射系统的高压泵。

在这样的燃料喷射系统中，如果轨中的压力和/或高压泵的输送体积增大，则因此通过凸轮轴将提供的扭矩也增大。

该增加的扭矩导致凸轮轴的进一步扭转。继而，这导致入口阀的控制时间的非期望偏差，相应凸轮距凸轮轴传感器的距离越大，该偏差就越大。控制时间的非期望偏差继而影响填充相应气缸的空气的量，且因此还影响燃料的关联量。

本发明的目的是详细说明用于改善在内燃发动机的气缸中发生的燃烧过程的方法和设备，其减小轨中的压力变化和/或内燃发动机的高压泵的输送体积的变化对在气缸中发生的燃烧过程的非期望影响。

该目的利用具有在权利要求1中指示的特征的方法和利用具有在权利要求6中指示的特征的设备实现。在从属权利要求中指示本发明的有利实施例和改进。

本发明的优势尤其在于，尽管使用仅仅一个凸轮轴传感器，但是减小了由于轨中的压力改变和/或高压泵的输送体积的改变所导致的凸轮轴的扭转对气缸中的燃烧过程的非期望影响。尤其因为根据一个或多个校正的实际凸轮轴位置调节凸轮轴位置平衡待通过个体气缸提供的扭矩的气缸个体的分量来实现这些优势。

该平衡优选地进行以使得定位在凸轮轴的纵向方向的中心区域中的气缸提供用于待提供的扭矩的气缸个体的分量的通过控制单元预定的值，且“左右”靠近该气缸定位的气缸提供仅略微偏离预定值的气缸个体的分量。

根据本发明的有利改进，通过额外地考虑所测量的实际进气管压力和/或通过额外地考虑气缸中测量的实际压力值调整凸轮轴位置的调节。

接下来是参考附图对本发明的示例性实施例的描述，在附图中：

图1是示出本发明能够在其中找到应用的内燃发动机的设备的框图，以及

图2是在图1中示出的设备的部分的更详细的图示。

图1示出本发明能够在其中找到应用的内燃发动机的设备的框图。

在图1中示出的设备具有新鲜空气入口导管9，在导管9中包含新鲜空气入口11、空气净化设备12和入口挡板13。

所示出的设备还具有排气导管5，其连接到排气涡轮增压器1的涡轮机2的出口2b。排气导管5包含催化转化器17、分支点18和消音器19。排气再循环导管6在分支点18处分叉。该导管6具有排气冷却器20和排气再循环阀8。

排气再循环阀8的出口连接到混合器7的第一入口7a。新鲜空气入口导管9的入口挡板13的出口连接到混合器7的第二入口7b。

混合器7的出口7c连接到排气涡轮增压器的压缩机4的入口4a。压缩机4具有压缩机转子，其抗相对转动地固定在轴3上，轴3同样与涡轮机2的涡轮机转子一起转动地固定。

内燃发动机16的排气以排气流的形式供应到涡轮机的入口2a。该排气流驱动涡轮机转子。这还使排气涡轮增压器1的轴3转动。轴的该转动传输到压缩机转子。

压缩机吸入并压缩在混合器7中产生且供应到压缩机的入口4a的新鲜空气/排气混合物。压缩的新鲜空气/排气混合物在压缩机的出口4b处排出，且经由增压空气冷却器14和节流挡板15供应到内燃发动机16。如上文中已经解释的，在内燃发动机中产生的排气在涡轮机2的入口2a处排出。

在图1中示出的设备还具有控制单元10，其包含处理单元和多个存储器单元，表格和特性图表储存在所述存储器单元中。来自多个传感器（其为控制单元供应多个参数的实际值）的输出信号作为输入信号供应到控制单元10。这些尤其包括检测加速踏板的致动的传感器。来自该传感器的输出信号告诉控制单元10存在加速期望。还包括的是传感器，其为控制单元10提供与实际进气管压力有关的信息。该传感器设置在节流挡板15的出口和内燃发动机16之间。还包括的是传感器，其提供与内燃发动机16的气缸中的实际压力有关的信息。

控制单元10评估来自传感器的输出信号、保存的表格和保存的特性图表，以计算控制信号，其用于致动所示的设备的部件。

尤其，控制单元10被设计成使得其计算用于排气再循环阀8的控制信号s1，且将这些信号传输到排气再循环阀8。这些控制信号s1使排气再循环阀8的打开状态根据瞬时需求改变，以便供应更多或更少的排气到混合器7。

此外，控制单元10被设计成使得其以个体气缸为基础确定内燃发动机16的空气质量，且使用针对每个气缸所确定的空气质量以便确定相应关联的燃料喷射质量。此外，控制单元10被设计成使得其根据一个或多个校正的实际凸轮轴位置控制凸轮轴位置的调节。

这在下文中参考图2更详细地解释，图2示出图1中示出的设备的部分的更详细的视图。尤其，图2示出为了充分理解本发明所必需的内燃发动机16的燃料喷射系统的那些部件。

这些包括高压泵21、连接到燃料喷射器23、24、25和26的轨22、支承凸轮28–36的凸轮轴27、入口阀37–44、总共四个气缸45–48（在每个气缸中，活塞49–52能够上下运动）和通过连杆54–57连接到活塞的曲轴53。

还包括的是已经在图1中示出的控制单元10和凸轮轴传感器58、凸轮轴调节器59、曲轴传感器60和传感器61，其输出信号供应到控制单元10。这些传感器尤其包括轨压传感器、进气管压力传感器和布置在气缸中的压力传感器。

设置高压泵21以便提高所供应的燃料的压力，且将高压燃料推进到轨22。燃料从轨22被供应到喷射器23、24、25、26，喷射器各自均将燃料喷射到气缸45–48中的一个中。在该背景下，控制单元10以已知的方式控制燃料量和喷射时间。

通过转动凸轮轴27经由凸轮36驱动高压泵21。轨22中的燃料的压力的增大和/或高压泵21的输送体积的增大导致凸轮轴的进一步扭转。

所述轨中的燃料的压力的增大和/或高压泵21的输送体积的增大还意味着待提供的扭矩的气缸个体的分量从气缸到气缸显著变化。

在本发明中，且为了避免这些缺点，确定气缸个体的相位校正值δ01、δ02、δ03和δ04。根据通过轨压传感器测量的实际轨压且根据通过控制单元10预先确定的待喷射的燃料的量确定这些校正值。对于每个个体气缸，所确定的相位校正值通过控制单元10添加到通过凸轮轴传感器58测量的凸轮轴位置。通过该添加步骤确定的校正的气缸个体的实际凸轮轴位置借助于凸轮轴调节器59用于调节凸轮轴位置。

一个实施例涉及根据布置在凸轮轴的纵向方向的中心区域中的凸轮的校正的实际凸轮轴位置发生的凸轮轴位置的该调节。在图2中示出的示例性实施例中，布置在凸轮轴的纵向方向的中心区域中的凸轮例如是凸轮31或凸轮32。控制单元10根据凸轮31或32的校正的实际凸轮轴位置来确定待通过与该凸轮关联的气缸46或47提供的扭矩的气缸个体的分量，使得该分量对应于全部气缸45–48的分量的平均值。在所示出的示例性实施例中，在其中设置总共四个气缸，待通过气缸46和47中的每一个供应的扭矩的分量能够例如是25%，用于气缸45的分量能够例如是26%，且用于气缸48的分量能够例如是24%。

另一示例性实施例涉及根据校正的实际凸轮轴位置的平均值调节凸轮轴位置。

在两个上述示例性实施例中，待通过气缸供应的扭矩的分量之间仅存在细微差异。待通过气缸提供的扭矩分量的该平衡允许精确提供所需的平均扭矩，且避免在气缸处生成的扭矩的更大变化。

为了进一步改善凸轮轴位置的调节，还使用布置在内燃发动机的进气管中的压力传感器测量实际进气管压力。所测量的实际进气管压力用于调整校正的实际凸轮轴位置。

作为对其的替代或补充，能够通过使用布置在气缸中的压力传感器测量相应气缸中的实际压力以及通过使用在气缸中测量的实际压力调整校正的实际凸轮轴位置来调节凸轮轴位置。

根据本发明的上述方法还使相应气缸中的燃料的量适应于相应气缸中的空气的量，且因此改善在气缸中发生的燃烧过程。

Claims (10)

1.一种用于改善在内燃发动机的气缸中发生的燃烧过程的方法，所述内燃发动机具有凸轮轴、通过所述凸轮轴驱动的高压泵、轨和控制单元，所述方法具有如下步骤：

- 使用凸轮轴传感器测量实际凸轮轴位置，

- 使用轨压传感器测量实际轨压，

- 根据所述测量的实际轨压和针对每个气缸的待喷射的燃料的质量，针对每个气缸确定相位校正值，

- 通过评估所述测量的实际凸轮轴位置和所确定的每个气缸的相应的相位校正值，针对每个气缸确定校正的实际凸轮轴位置，以及

- 根据一个或多个校正的实际凸轮轴位置使用凸轮轴调节器调节凸轮轴位置。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述凸轮轴位置的所述调节根据布置在所述凸轮轴的纵向方向的中心区域中的凸轮的所述校正的实际凸轮轴位置发生。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述凸轮轴位置的所述调节根据所述校正的实际凸轮轴位置的平均值发生。

4.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其具有如下另外的步骤：

- 使用布置在所述内燃发动机的进气管中的压力传感器测量实际进气管压力，以及

- 使用所述测量的实际进气管压力调整所述校正的实际凸轮轴位置。

5.根据权利要求1-3中的一项所述的方法，其具有如下另外的步骤：

- 使用布置在每个相应气缸中的压力传感器测量所述气缸中的实际压力，以及

- 使用在所述气缸中测量的所述实际压力值调整所述校正的实际凸轮轴位置。

6.一种用于改善在内燃发动机的气缸中发生的燃烧过程的设备，其具有：

- 凸轮轴，

- 通过所述凸轮轴驱动的高压泵，

- 轨及

- 控制单元，

其特征在于，所述控制单元（10）被设计成执行如下步骤：

- 从凸轮轴传感器接收描述实际凸轮轴位置的输出信号，

- 从轨压传感器接收描述实际轨压的输出信号，

- 根据所述接收的实际轨压和针对每个气缸的待喷射的燃料的质量，针对每个气缸确定相位校正值，

- 通过评估所述接收的实际凸轮轴位置和所确定的每个气缸的相应的相位校正值，针对每个气缸确定校正的实际凸轮轴位置，以及

- 根据一个或多个校正的实际凸轮轴位置，使用凸轮轴调节器调节凸轮轴位置。

7.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述控制单元（10）被设计成根据布置在所述凸轮轴的纵向方向的中心区域中的凸轮的所述校正的实际凸轮轴位置控制所述凸轮轴位置的所述调节。

8.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述控制单元（10）被设计成根据所述校正的实际凸轮轴位置的平均值控制所述凸轮轴位置的所述调节。

9.根据权利要求6-8中的一项所述的设备，其特征在于，所述控制单元（10）被设计成执行如下另外的步骤：

- 接收布置在所述内燃发动机的进气管中的压力传感器的输出信号，所述输出信号描述实际进气管压力，以及

- 使用所述接收的实际进气管压力调整所述校正的实际凸轮轴位置。

10.根据权利要求6-8中的一项所述的设备，其特征在于，所述控制单元（10）被设计成执行如下另外的步骤：

- 接收布置在所述气缸中的压力传感器的输出信号，所述输出信号描述所述气缸中的实际压力，以及

- 使用在所述气缸中测量的所述实际压力值调整所述校正的实际凸轮轴位置。

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