CN109555617B - 用于运行内燃机的方法以及用于内燃机的电子控制装置 - Google Patents

Abstract

描述了一种用于运行内燃机的方法，其中，从高压储存器中取出燃料并且将其喷射到内燃机的至少一个气缸的燃烧室中，其中方法具有步骤：‑在第一次喷射到至少一个气缸中期间并且在稍后的、第二次喷射到至少一个气缸中期间，角度同步地检测在高压储存器中的燃料的压力（P），‑求得所检测的压力（P）的梯度（G），‑求得所检测的压力（P）的、频率变换的谱（DFT(P)）和所求得的梯度（G）的、频率变换的谱（DFT(G)），‑对所检测的压力（P）的、频率变换的谱（DFT(P)）校正了所求得的梯度（G）的、频率变换的谱（DFT(G)），以及‑从所检测的压力（P）的、所校正的、频率变换的谱（DFT(P)_k）中求得燃料的、气缸单独的喷射量（Q），已经将喷射量喷射到至少一个气缸中。

Description

用于运行内燃机的方法以及用于内燃机的电子控制装置

技术领域

本发明涉及一种用于运行内燃机的方法、一种用于内燃机的电子控制装置、一种计算机程序以及一种机器能够读取的存储介质。

背景技术

从实践中已知，将燃料喷射到内燃机的气缸的燃烧室中的操控是一项复杂的任务。例如，必须精确地确定待喷射的燃料的喷射时刻和喷射量。然而，例如根据运行点和/或在内燃机的使用寿命期间，这两个参数能够在内燃机的运行期间变化。

从 DE 10 2014 215 618 Al中已知一种方法，其中，在运行内燃机期间确定燃料的喷射量，从构造为共轨系统的喷射系统的高压存储器中取出所述喷射量并且将其喷射到内燃机的、相应配属的气缸的一个或者多个燃烧室中。为此，在高压储存器中的燃料压力根据角度得到检测，并且转换成燃料压力的、频率变换的压力谱，从在内燃机的点火频率的时刻上的、频率变换的压力谱的幅度中求得喷射量。在此，所求得的喷射量对应于内燃机的所有气缸的平均喷射量。

值得期望的是，如此运行内燃机，使得能够特别精确并且简单地实现内燃机的喷射。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种用于运行内燃机的方法，其中，从高压储存器中取出燃料并且将其喷射到所述内燃机的至少一个气缸的燃烧室中，其中，所述方法具有步骤：

- 在第一次喷射到所述至少一个气缸中期间并且在稍后的、第二次喷射到所述至少一个气缸中期间，角度同步地检测在所述高压储存器中的所述燃料的压力，

- 求得所检测的压力的梯度，

- 求得所检测的压力的、频率变换的谱和所求得的梯度的、频率变换的谱，

- 对所检测的压力的、所述频率变换的谱校正了所求得的梯度的、所述频率变换的谱，以及

- 从所检测的压力的、所校正的、频率变换的谱中求得所述燃料的、气缸单独的喷射量，所述喷射量喷射到所述至少一个气缸中。

已经证实了，在将燃料在所述时间内喷射到内燃机的气缸中期间，在（尤其是共轨系统的）高压储存器中的压力能够持续地上升，因为在连续喷射时例如能够从高压储存器中取出过少的燃料，并且同时借助于输送泵将连续保持不变的燃料输送到高压储存器中，在所述连续喷射时在对应的喷射操作中将燃料喷射到气缸中。因此，在高压储存器中的压力能够连续地升高。可替代地，能够进行：越过多次喷射地，能够将比补充到高压储存器中的燃料更多的燃料喷射到气缸中，使得在高压储存器中的压力能够连续地下降。因此，两种压力变化能够在内燃机的运行期间动态地发生。

这种压力梯度能够与在高压储存器中的压力信号叠加，所述压力信号随着每个喷射操作而周期性地重复出现，所述压力信号在每次喷射中能够通过压力下降和通过压力增加来表征，所述压力下降由于喷射而引起，所述压力增加由于对高压储存器的补充而引起。然而，为了能够精确地确定燃料的、气缸单独的喷射量，能够如下地分析在较长的时间内所检测的、关于曲轴的旋转角度（即，曲轴旋转角度或者简称为曲轴角度）而角度同步地测量的压力，从而能够求得所检测的压力的梯度。例如，所检测的压力的梯度能够对应于在高压储存器中的、连续的压力变化（例如，压力上升或者压力下降）。所检测的压力和所求得梯度都能够例如借助于离散的傅里叶-变换来转换成频率空间，从而能够计算出所检测的压力的、频率变换的谱（或者，换言之，频率变换的压力谱）和所求得梯度的、频率变换的谱（即，换言之，频率变换的梯度谱）。对频率变换的压力谱校正了频率变换的梯度谱，使得就喷射频率而言能够从所校正的、频率变换的压力谱中求得燃料的、气缸单独的喷射量，所述喷射量用于第一和/或第二喷射。为此，能够基于一种模型，就所述模型而言，所检测的压力和流体温度能够是用于喷射量的模型量。例如，就喷射频率而言能够单独地求得用于每次喷射的、所校正的压力谱的幅度和/或相位，并且，在使用特性场函数的情况下，从这些值中求得相应的喷射量，所述特性场函数使这些值与喷射量相关联。

因此，根据本发明的方法能够在所述方法的运行时间期间具有少的计算步骤，使得在发动机控制中能够有效地实施它。与在角度空间中的压力梯度的补偿相比，需要更少的计算步骤，因为并非所有的测量数据都必须在频率-变换之前被修正，根据曲轴旋转角度来测量所述压力梯度，就所述角度空间而言必须为所检测的建立校正在频率-变换之前的压力梯度。对压力梯度的补偿能够阻止对借助于模型求得的喷射量的、错误的确定，从而能够简单并且精确地实现喷射，当在考虑所求得喷射量的情况下进行所述喷射时。此外，越过多次喷射地、即使在非静态的压力条件下，也能够精确地求得喷射量。

就所述方法而言，每次喷射的高压储存器能够借助于两个输送冲程、通过高压泵来供应燃料，使得喷射的压力信号能够有利地与泵信号分离。

在执行所述方法时，内燃机的运行点基本上能够是相同的。

在一种实施方式中，能够求得所述梯度，通过借助于线性函数来为压力变化建模的方式，所述压力变化在所述第一次喷射和所述第二次喷射之间。这种措施能够基于以下思想：梯度在第一近似中线性地在待评估的喷射操作中上升或者下降。线性函数能够具有线性的斜率和/或例如能够是直线。因此，这种措施能够示出所述方法的、简单的实施，所述实施能够考虑在第一近似中的压力变化。

在一种实施方式中，在求得所述梯度时，考虑在用于所述第一次喷射的第一评估窗口中的第一组压力值和在用于所述第二次喷射的第二评估窗口中的第二组压力值。在此，能够在角度空间中自由地选择评估窗口的长度，所述评估窗口配属于相应的喷射。尤其地，两个评估窗口的长度能够是相同的。能够通过预期的喷射时刻来定义相应的评估窗口的开始，和/或，能够通过预期的喷射持续时间来定义相应的评估窗口的长度。在使用离散的压力值的情况下来求得梯度能够显著地简化对梯度的建模，因为必须考虑少的测量点。在此，评估窗口的选择能够示出在实施所述方法时小的计算花费。

在一种实施方式中，所述第一组和/或所述第二组包括一个压力值或者多个压力值。例如，在每个组中的压力值的数量是相同的。如果所述组仅包括单个的压力值，则这个值例如能够是所检测的压力值或者多个所检测的压力值的平均压力值。

在一种实施方式中，在检测时间期间的压力能够增加，并且，梯度能够作为线性上升的直线适配于第一组压力值和第二组压力值，在所述检测时间中能够角度同步地检测压力。换言之，直线能够适配于第一组的压力值和第二组的压力值，从而能够以少的计算花费为压力的梯度建模。

在一种实施方式中，在相应的评估窗口开始时能够选择出第一和/或第二组压力值。这种措施能够基于下述假设：就相同的运行点而言，在多个喷射操作期间，在高压储存器中的压力在取出用于喷射的燃料取出量之后并且在再次供应燃料之后应当是相同的。因此，就所选择的第二组压力值而言，压力上升或者压力下降特别是能够看出的。尤其地，在评估窗口开始时，还不能看到由于喷射而引起的压力变化，因为稍后才能够进行在高压储存器中的压力下降。

在一种实施方式中，对所检测的压力的、频率变换的频率的校正包括形成差值，所述差值在所检测的压力的、所述频率变换的谱和所述梯度的、所述频率变换的谱之间（即，从压力谱中减去梯度谱）。这种措施能够示出对频率变换的压力谱的、特别简单的校正。

在此，尤其是在整个所检测的压力范围内并且以如在这个范围中所检测的压力值那样的步长地，所建模的梯度在其频率变换之前能够再次转换成离散的压力值，使得能够简单地执行到频率空间的变换。

应当理解，能够在所述方法中考虑多于两次的喷射，使得能够显著地提高所述方法的精确度。

注意，就所有方法而言，所述方法在频率空间中工作，也就是说，所述方法能够将频率变换的函数或者频率变换的测量值的幅度或者相位位置用作特征，这些梯度都能够损害这些特征的确定的精确度。可能的示例是对转速信号的评估，所述信号根据行驶情况能够例如在滑行运行、自由落体等中基本上近似线性地变化。在这个示例中，能够借助于所描述的方法来校正相关的谱分量（即，幅度和/或相位）。

根据第二方面，设置了用于内燃机的电子控制装置，如此设置所述电子控制装置，以用于执行根据第一方面的方法的步骤。在此，例如能够将电子控制装置构造为传统的处理器，特定的计算机程序能够在所述处理器上运行，所述计算机程序控制根据第一方面的方法。可替代地或者附加地，电子控制装置能够被构造为电子的发动机控制装置或者被容纳在其中。可替代地或者附加地，电子控制装置能够具有对应的单元，所述单元能够执行所述方法的、一个或者多个方法步骤。在此，例如能够借助于相应的电路来实现电子控制装置或者单元。

根据第三方面，设置了计算机程序，设置所述计算机程序，以用于执行根据第一方面的方法的步骤，当它由（尤其是电子控制装置的）处理器执行时。计算机程序（例如，上述特定的计算机程序）能够具有指令并且形成控制装置代码，所述控制装置代码包括用于执行所述方法的算法。

根据第四方面，设置了机器能够读取的存储介质，在所述存储介质上储存有根据第三方面的计算机程序。例如，机器能够读取的存储介质能够被构造为外部的存储器、内部的存储器、硬盘或者USB-存储器设备。

附图说明

以下，参照附上的附图来详细地阐述本发明的、优选的实施方式。附图示出：

图1示出了根据本发明的一种实施例的内燃机的、示意性的视图，所述内燃机具有以共轨系统的形式的燃料喷射器；

图2示出了根据一种实施例的电子控制装置的、示意性的图示，所述电子控制装置用于在图1中的内燃机；

图3示出了根据一种实施例的方法的、示意性的流程图，所述方法由在图2中的电子控制装置来执行；

图4示出了示意性的图表，所述图表借助于在图3中所示的方法来说明从所检测的压力值中求得梯度；

图5示出了示意性的图表，与在图1中的、在没有使用在图3中的方法的情况下的内燃机的运行相比，所述图表示出了在图3中的方法的实现。

具体实施方式

柴油-机动车辆的六缸内燃机10具有燃料喷射器12，所述燃料喷射器被构造为共轨系统。燃料喷射器12被设计用于，从燃料喷射器12的高压储存器14中取出柴油形式的燃料，并且，借助于配属的喷射器18将其喷射到内燃机10的气缸16的燃烧室15中。为清楚起见，只有燃烧室15、气缸16和喷射器18设有附图标记。

燃料喷射器12具有燃料箱20，所述燃料箱20在下游通过对应的输入管路24与燃料输送泵22连接，所述燃料输送泵22被构造为低压泵。燃料输送泵22通过在输入管路24中的压力调节阀26与高压泵28连接，所述高压泵又与高压储存器14流体连通。燃料能够从高压储存器14中供应到相同构造的喷射器18中，所述喷射器18被设置，将燃料配给到配属的气缸16的、相应的燃烧室15中，所述气缸分别与不同的喷射器18连接。高压储存器14和每个喷射器18通过导出管路30与燃料箱20连接。

在每个气缸16中设置有活塞（未示出），所述活塞用于压缩气缸16的燃烧室15的自由体积，并且，在使用内燃机10的曲轴（未示出）的情况下，所述活塞的运动用于驱动内燃机10。内燃机10的凸轮轴（未示出）通过曲轴来运行，并且，用于打开和关闭用于每个气缸16的进气阀或者排气阀。

根据一种实施例的电子控制装置32被设置，以用于如此利用配属的控制信号、以操控电流的形式来操控每个喷射器18，使得它在特定的打开时刻打开并且在特定的关闭时间关闭。

操控电流决定喷射器18的操控持续时间。此外，设置控制装置32，以用于操控压力调节阀34和配给单元36，所述压力调节阀被布置在高压储存器14处，所述配给单元被设置在高压泵28中。同样可能的是，共轨系统12仅具有压力调节阀34或者配给单元36。压力传感器38被设置，以用于角度同步地、连续地测量高压储存器14中的燃料的当前压力，所述压力传感器被布置在高压储存器14处。为此，压力传感器38能够通过电子控制装置32来供给电压，并且，被设置，将压力测量信号输出到控制装置32，根据曲轴的旋转角度（即，曲轴角度）来检测所述压力测量信号。例如，能够将电子控制装置32构造为电子的发动机控制器或者其构件。

在图2中所示出的电子控制装置 32具有第一单元40，所述第一单元为压力值确定第一或者第二评估窗口，所述评估窗口用于借助于喷射器18中的同一个进行的第一次或者第二次喷射，并且，在评估窗口中选择第一组压力值或者第二组压力值，所述压力值借助于传感器38角度同步地来测量出，所述评估窗口配属于第一次或者第二次喷射。例如，在压力下降之前，两组中的每一组能够在每个评估窗口的开始时包括一个或者多个点。单元40的输出信号被输送至单元42，所述输出信号作为对{Pi；φi}来说明压力值Pi和其配属的角度值φi，所述单元42被设置，以用于从两组的压力值和配属的角度值中求得所测量的压力的、线性的梯度。为此，设置了单元42，以用于将直线建模到第一组的压力值和第二组的压力值处。直线的函数参数是曲轴角度φ。此外，设置单元42，以用于根据所述角度将所建模的直线转换成离散的压力值。单元42的输出信号能够被输送至单元44，所述输出信号根据曲轴角度来说明以离散的压力值的形式的、所求得的梯度，所述单元44被设置，以用于从所转换的直线的、离散的点中形成频率变换的梯度谱。

设置单元46，以用于从压力值P中求得频率变换的压力谱DFT(P) ，借助于传感器38来检测所述压力值。单元44的输出信号和单元46的输出信号被输送至单元48，所述输出信号说明相应的谱，所述单元48被设置，以用于从所检测的压力的、频率变换的谱DFT(P)中减去频率变换的梯度谱DFT(G)，以便获得所校正的、频率变换的压力谱 DFT(P)_k。单元48的输出信号被输送至单元50，所述输出信号说明差谱DFT(P)_k，所述单元50被设置，以用于在考虑模型的情况下通过以下方式来求得第一次喷射或者第二次喷射的喷射量Q：就喷射频率fE而言，在相应的频率变换的评估窗口中，在考虑所基于的模型的情况下求得所校正的压力谱的相位和/或幅度。模型使喷射量Q与燃料的压力P和流体温度相关联，并且，使用特性场以从所求得的值中计算出喷射量。喷射频率fE是已知的。单元50的输出信号能够被输送至单元52，所述输出信号对应于喷射量Q，所述单元52被设置，以用于调节喷射器18的操控持续时间AD。在此，喷射量Q用作用于调节的引导量。将操控持续时间的实际值AD_Ist输送至单元52，并且，将额定-操控持续时间AD_Soll作为电流施加在喷射器18上。

在可替代的实施中，电子控制装置32具有处理器和传统的计算机的存储器。在存储器中储存有计算机程序，所述计算机程序被设置用于，产生单元50或者52的输出信号。为了更好的理解，根据用于在图2中所示出的电子控制装置32的实施例来描述在图3中所示出的方法。

在运行控制装置32时，在用于运行内燃机的方法中，在第一方法步骤S0中借助于传感器38来角度同步地检测压力。在另外的步骤S2中，为第一次和第二次喷射确定相应的评估窗口，并且，分别选择每个评估窗口的、压力值的组，所述步骤由单元40执行。图4示出了这个方法步骤，并且，为此示出了图表，所述图表的x轴54示出曲轴旋转角度φ并且所述图表的y轴56示出离散的压力值P。曲线58表示周期性的压力信号。对于在一运行点处的n次喷射，能够检测出压力P，在所述方法中考虑所有所述喷射，即使为了简单起见仅针对两次喷射来描述所述方法。评估窗口Z1、Z2分别在高压储存器14中的压力下降之前不久开始，所述压力下降由于将燃料输送至所观察的喷射器18而出现。在每个评估窗口Z1、Z2……Zn开始时，选择并且平均多个压力值的每个组G1、G2……Gn，使得分别求得平均压力值P1、P2……Pn。在另外的方法步骤S4中，求得所检测的压力的梯度，通过将直线（曲线60）适配于点P1、P2的方式，所述方法步骤由单元42执行。再次将直线60转换为离散的压力值。在另外的方法步骤中，借助于离散的傅里叶-变换来计算出所求得的梯度60的、频率变换的梯度谱DFT(G) ，所述方法步骤由单元44执行。在另外的方法步骤S8中，借助于离散的傅里叶-变换，从所测量的压力（曲线58）中求得频率变换的压力谱 DFT(P) ，所述方法步骤借助于单元46执行。在方法步骤S10中，在频率变换的压力谱DFT(P) 和频率变换的梯度DFT(G)中求得差值DFT(P)_k，所述方法步骤借助于单元48执行。在另外的方法步骤S12中，在求得在频率变换的压力谱中的相位和/或幅度的情况下，就喷射频率fE而言，在频率变换的评估窗口Z1、Z2中的每个中求得气缸单独的喷射量Q，所述方法步骤由单元50执行。在另外的方法步骤S12中，利用所求得的喷射量Q来执行对用于喷射器18的操控持续时间AD的调节，所述喷射量作为用于喷射器18的引导量，所述方法步骤由单元52执行。将电流信号输出到喷射器18，所述喷射器示出用于喷射器18的操控持续时间的额定值AD-Soll。

图5示出了出自测量的部分，所述部分被记录在发动机测试台处。测量示出IMR（“喷射平均轨道、Injection Mean Rail”）-振幅（曲线70）、用于六倍的凸轮轴频率（因为在这里描述的是6缸发动机）的频率变换的压力变化过程的谱分量（在这里为幅度）（单位为1/10巴（bar））、内燃机10的转速n（单位为每分钟转数（rpm））（曲线72）、在高压储存器14中的轨道压力P（曲线74）（单位为巴（bar））、标称喷射量Qn（曲线76）（单位为mg/冲程）和与时间t（单位为毫秒）相关的、借助于模型所求得的喷射量Q（曲线78）（单位为mg/冲程），在喷射器18的新状态下能够预期所述标称喷射量。图5的左侧示出了在未使用所述方法的情况下对所建模的喷射量Q的计算，而图5的右侧示出了在考虑先前示出的、根据本发明的方法的情况下、所建模的喷射量Q。对压力梯度的补偿能够特别显著地在下述范围中看出，在所述范围中在高压储存器14中的压力急剧上升（在t=225s处）。以椭圆形标注出了这个范围。通过根据本发明的方法，实现了所计算的模型喷射量的、显著的改善。在剧烈的压力梯度时，在图5的左侧部分中能够识别到在标称喷射量Qn和所求得的模型喷射量Q之间的、显着的偏差，而在图5的右侧部分中，模型喷射量Q非常好地跟随标称喷射量Qn。

Claims (10)

1.用于运行内燃机（10）的方法，其中，从高压储存器（14）中取出燃料，并且将其喷射到所述内燃机（10）的至少一个气缸（16）的燃烧室（15）中，所述方法具有步骤：

- 在第一次喷射到所述至少一个气缸（16）中期间并且在稍后的第二次喷射到所述至少一个气缸（16）中期间，角度同步地检测（S0）在所述高压储存器（14）中的所述燃料的压力（P），

- 求得（S4）所检测的压力（P）的梯度（G），

- 求得（S6、S8）所检测的压力（P）的频率变换的谱（DFT(P)）和所求得的梯度（G）的频率变换的谱（DFT(G)），

- 以所求得的梯度（G）的频率变换的谱（DFT(G)）为幅度对所检测的压力（P）的频率变换的谱（DFT(P)）进行校正（S10），以及

- 从所检测的压力（P）的所校正的频率变换的谱（DFT(P)_k）中求得（S12）所述燃料的气缸单独的已经喷射到所述至少一个气缸（16）中的喷射量（Q）。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，通过借助于线性函数（60）为所述第一次喷射和所述第二次喷射之间的压力变化建模的方式求得所述梯度（G）。

3.根据权利要求1或者2所述的方法，其中，在求得所述梯度（G）时，考虑在用于所述第一次喷射的第一评估窗口（Z1）中的第一组（G1）压力值（P1）和在用于所述第二次喷射的第二评估窗口（Z2）中的第二组（G2）压力值（P2）。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述第一组（G1）和/或所述第二组（G2）包括一个压力值（P1、P2）或者多个压力值（P1、P2）。

5.根据权利要求2所述的方法，其中，所述压力（P）在检测时间期间增加，并且，所述梯度（G）作为线性上升的直线适配于所述第一组（G1）压力值（P1）和所述第二组（G2）压力值（P2）。

6.根据权利要求3所述的方法，其中，在相应的评估窗口（Z1、Z2）开始时，选择所述第一和/或第二组（G1、G2）压力值（P1、P2）。

7.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述校正（S10）包括形成差值（DFT(P)_k），所述差值在所检测的压力（P）的所述频率变换的谱（DFT(P)）和所求得的梯度（G）的所述频率变换的谱（DFT(G)）之间。

8.用于内燃机（10）的电子控制装置（32），设置所述电子控制装置，以用于执行根据权利要求1至7中的任一项所述的方法的步骤。

9.机器能够读取的存储介质，在所述存储介质上储存有计算机程序，所述计算机程序被设置成，当它由处理器执行时执行根据权利要求1至7中的任一项所述的方法的步骤。

10.根据权利要求9所述的机器能够读取的存储介质，其中所述处理器是按照权利要求8所述的电子控制装置（32）的处理器。

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