CN109964021B - 用于运行内燃机的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于运行机动车的带有至少两个气缸（102、103、104、105）的内燃机（106）的方法，该方法包括：‑获知所述气缸（102、103、104、105）的相应的扭矩输出，所述扭矩输出分别基于燃料进入到相应的所述气缸（102、103、104、105）中的喷射来实现，‑获知所述扭矩输出的差，‑将所述扭矩输出的差与针对所述扭矩输出的预定的阈值进行比较，‑获知到相应的所述气缸（102、103、104、105）中的相应的喷射的相应的喷射量，‑获知所述喷射量的差，‑将所述喷射量的差与针对所述喷射量的预定的阈值进行比较，并且，当所获知的差分别超过所属的所述阈值时，‑获知，相应的所述扭矩输出是否与所属的所述喷射量相符合，并且，当相应的所述扭矩输出处在针对相应的、相符合的喷射量的预定的公差范围之外时，‑至少在所述气缸（102、103、104、105）的其中一个气缸中改变喷射时间点（T）。

Description

用于运行内燃机的方法和装置

技术领域

本发明涉及一种用于运行内燃机的方法。本发明还涉及一种用于运行内燃机的装置，该装置构造用于执行所述方法。

背景技术

在带有所谓的共轨喷射系统（也称为存储器喷射系统）的机动车中，多个喷射器、典型地所有的喷射器均与一处在高压下的共同的燃料分配器（共轨）相耦联。分别在一个气缸行程（也称为工作行程）内有待喷射到内燃机的气缸中的燃料喷射量，典型地首先以如下方式进行配量，即，用选择得较短或较长的驱控持续时间来驱控相应的喷射器，以便将燃料喷射到相应的气缸中。在驱控持续时间期间，喷射器分别被打开。

基于喷射系统内的制造公差和老化现象，在各个气缸之间的喷射量可能发生变化。这可能导致气缸间的扭矩差异，这可能对内燃机的运转平稳性或排放性能产生不利影响。因此磨损现象或沉积物尤其可能导致，在喷射器的使用寿命期间，喷射器的实际打开持续时间或实际打开程度在燃料压力给定和驱控持续时间给定时发生改变。

发明内容

值得期待的是，说明用于运行内燃机的一种方法以及一种相符合的装置，该装置使得内燃机能可靠地运行。

本发明的特征在于用于运行内燃机的一种方法和一种相符合的装置，所述内燃机带有至少两个气缸。

按照一种实施方式，获知气缸的相应的扭矩输出。扭矩输出基于到相应的气缸中的燃料喷射实现。获知扭矩输出的差。将所获知的、扭矩输出的差与针对扭矩输出的预定的阈值进行比较。获知到相应气缸内的相应喷射的相应喷射量。获知喷射量的差。将该喷射量的差与针对喷射量的预定的阈值进行比较。当所获知的差分别超过了所属的阈值，即当扭矩输出的差大于针对扭矩输出的预定的阈值，并且喷射量的差大于针对喷射量的预定的阈值时，获知相应的扭矩输出是否与所属的喷射量相符合。当相应的扭矩输出处在针对相应的相符合的喷射量的、预定的公差范围之外时，喷射时间点至少在气缸的其中一个气缸中发生改变。

喷射量，即分别喷射到气缸中用以在内燃机的曲轴上产生扭矩的燃料的量，通常与由喷射量引起的扭矩呈线性关系。所喷射的燃料的量因此通常预定了相应气缸的功率输出。喷射量因此按传统与曲轴的扭矩成比例。

按照本申请的方法额外能够推断出，是否基于不同的喷射量产生了气缸的不同的扭矩输出，或者喷射的喷射时间点是否是针对不同的扭矩输出的诱因。由于获知了导致相应气缸所输出的扭矩的喷射量，所以在喷射量中的偏差、喷射时间点和燃烧中的误差之间可以进行可信度测试。

当喷射量的差与扭矩输出的对应的差不相符合时，那么获知，作为喷射中的差异的备选或者除了喷射中的差异外，应当至少在气缸的其中一个气缸中改变喷射时间点，以便获得在预定的公差内的气缸的扭矩输出。

在柴油内燃机中，将燃料喷射到气缸里的经压缩的热空气中。然后通过基于因压缩而上升的气缸温度的自点火开始燃烧。在喷射开始和燃烧开始之间的时间被称为点火延迟。化学的点火延迟时间点强烈取决于混合物的雾化并且因此取决于压力和温度。转速变化于是又取决于气缸压力和惯性力。

在上止点前不久产生了最高的压缩温度。若由于过早的喷射而过早开始了燃烧，那么燃烧压力陡然上升并且对抗气缸中的活塞运动。在此输出的热量使马达的效率变差。因此在时间上前移的燃烧开始（Verbrennungsbeginn）会造成气缸中的温度上升。

过迟的喷射时间点在负荷很小时可能导致不完全燃烧。这导致碳氢化合物和一氧化碳的值在排放时升高，因为燃烧室中的温度已经又开始下降。燃烧室温度可以例如借助废气温度传感器获知。

尤其根据在燃料分配器（也称为共轨）内中的所属的压降获知喷射量。由燃料分配器将燃料喷射到相应气缸中。在燃料喷射到气缸中时出现的燃料压力下降，是在喷射到气缸内时所喷射的燃料的量的量度。通过获知燃料压力基于喷射的下降可以推导出喷射量。

喷射量通常与所输出的扭矩呈线性关系。在较高的喷射量时，通常输出较高的扭矩。在较小的喷射量时通常输出相应较小的扭矩。因此能以此为出发点，即，当基于喷射量中的变化出现了不同的扭矩输出时，所获知的喷射量的差与扭矩输出的差相符合。但当喷射量的差没有与扭矩输出的差相符合时，那么按照本申请对燃料喷射的喷射时间点进行修正，以便使气缸的扭矩输出彼此平衡。

按照实施方式，当相应的扭矩输出处在针对相应的相符合的喷射量的、预定的公差范围之内时，有待喷射的喷射量针对气缸的其中至少一个气缸根据所获知的、扭矩输出的差而改变。获知气缸的其中至少一个气缸的另一扭矩输出，该另一扭矩输出基于对已改变的喷射量进行喷射来实现。接下来获知，该另一扭矩输出是否与已改变的喷射量相符合。当所述另一扭矩输出处在针对已改变的喷射量的、预定的公差范围之外时，那么将有待喷射的喷射量设置到初始值上。喷射时间点至少在气缸的其中一个气缸中发生改变。

在正常工作的内燃机中，在喷射的与扭矩相关联的部分中，燃料量的提高导致该气缸所输出的扭矩的提高。但在错误的喷射时间点中可能无法达到该效果，并且例如提高喷射量可能不会导致期待的扭矩的提高。在按本申请的方法中，当在喷射量改变后没有出现在喷射量和扭矩之间期待的线性关系时，则改变喷射时间点，以便使气缸的扭矩输出彼此平衡。

按本申请的方法使得能够推断出，是否基于不同的喷射量产生了气缸的不同的扭矩输出，或者喷射的喷射时间点是否是针对不同的扭矩输出的诱因。喷射时间点分别涉及相应气缸的气缸行程（也称为工作行程）。该气缸行程的时间段例如在进气前在上止点上开始并且在燃烧气体排出后在上止点上结束。

基于对喷射时间点的额外的调整能避免对气缸均衡的错误的微调。能确认的是，有偏差的扭矩输出实际上是否基于不同的喷射量或基于不正确的喷射时间点而发生。因此也能减少不准确的误差诊断。

按照实施方式，例如借助发送器轮传感器和与曲轴相耦联的发送器轮获知相应的曲轴加速度。发送器轮（Geberrad）例如是齿轮并且发送器轮传感器例如是霍尔传感器。因此能评估齿时间（Zahnzeit），以便获知曲轴加速度。

备选或附加地根据内燃机的运转平稳性获知曲轴加速度。

备选或附加地根据曲轴的转速变化获知曲轴加速度。

按照实施方式，至少部分重复所说明的方法步骤，直至扭矩输出的另一个所获知的差小于针对扭矩输出的预定的阈值。

按照实施方式，当另一所获知的差在预定时间段之后没有小于针对扭矩输出的预定的阈值时，获知了一其它误差。当按照本发明的方法在多次执行之后在预定的时间段之后也没有导致扭矩输出实现平衡时，那么存在一其它误差作为扭矩偏差的诱因，所述其它误差不会基于喷射量或喷射时间点出现。例如该方法被执行五次或十次，直至获知其它误差。所述其它误差例如是在废气再循环中的误差或者压缩中的误差。

附图说明

其它的优点、特征和扩展设计方案由接下来结合附图所阐释的例子得出。

附图中：

图1示意性示出了按照一种实施方式的带有内燃机的系统；

图2示意性示出了按照一种实施方式的方法的流程图；

图3示意性示出了按照一种实施方式的、在扭矩和喷射量之间的关系；

图4示意性示出了按照一种实施方式的基于喷射的燃料压力下降；以及

图5示意性示出了按照一种实施方式的在喷射时间点和扭矩之间的关系。

具体实施方式

图1示出了带有内燃机106和燃料分配器101（也称为共轨）的系统100。来自未示出的燃料箱的燃料在高压下积聚在燃料分配器101中并且接下来直接喷射到内燃机106的气缸102、103、104和105中。所喷射的燃料的燃烧导致气缸102至105到内燃机106的曲轴107上的扭矩输出。在所示的实施例中，内燃机106具有四个气缸102至105。按照其他实施例，内燃机具有多于四个或少于四个的气缸。气缸102至105也可以称为内燃机106的燃烧室。

基于系统100内的制造公差以及由于老化现象的出现，在各个气缸102至105之间的实际上喷射的燃料量可能有所变化。例如每个喷射器在驱控持续时间保持不变时实际上喷射的燃料的量发生改变。在相应的气缸102至105的喷射量之间的所述差异导致了气缸102至105到曲轴107上的不同的扭矩输出。所述扭矩差异可能对内燃机的运转平稳性或排放性能产生不利影响。

在燃料分配器101上布置有压力传感器108，以便获知在燃料分配器101内的压力。

例如是马达控制器的一部分的装置110被设立用于执行接下来结合图2所阐释的方法，以便修正不同的扭矩输出，从而使气缸102至105的相应的扭矩输出处在预定的公差范围之内。

在步骤201中启动按照图2的方法。

接下来在步骤202中将气缸102的扭矩输出与气缸103的扭矩输出以及气缸104的扭矩输出和气缸105的扭矩输出进行比较。为此例如比较气缸102至105的每一个气缸行程的曲轴加速度。尤其获知曲轴加速度的差，以便推断出曲轴加速度的差异。按照其他实施例，使用气缸102至105的其它组合用于比较。

在步骤203中，存储所获知的扭矩差异用于之后的应用。

在步骤204中获知喷射到气缸102至105中的喷射量，喷射造成了在步骤202中获知的扭矩输出。尤其根据在燃料分配器101中的压力下降获知所述喷射量。

尤其由图4可知，其中在X轴上记录时间并且在Y轴上记录燃料分配器101中的燃料压力，燃料压力下降401紧接在时间点T的喷射之后。由压力下降401的值可以推断出喷射量。喷射量的改变因此也导致了燃料压力下降401的改变。

所获知的喷射量差异或所获知的压力下降差异在步骤205中被存储用于之后的应用。

在步骤206中获知，气缸102至105的相应的扭矩输出的偏差是否大于预定的阈值。例如比较，在扭矩输出之间的差是否大于预定的阈值。此外还获知，压力下降彼此间的偏差，即喷射量彼此间的差异，是否大于预定的阈值。例如比较，在喷射量之间的差是否大于预定的阈值。若扭矩输出的差和所喷射的燃料量的差小于分别所属的阈值，那么推断出系统正常运转，并且在步骤207中在不调节喷射的情况下至少暂时结束所述方法。

若在步骤206中获知，扭矩输出的偏差和/或压力下降的偏差大于预定的阈值和/或压力下降的偏差大于预定的阈值，那么在步骤208中获知，所获知的压力下降是否与所属的获知的扭矩输出相符合。因此获知了，期待的扭矩输出是否在压力下降401的特定的值上发生。

倘若所获知的压力下降不与所获知的喷射量相符合，那么在步骤209中推断出错误的喷射位置。这会在步骤209中相应地进行修正。

若在步骤208中获知了，压力下降和扭矩彼此相符合，那么在步骤210中，至少在气缸102至105的其中一个气缸中调整喷射量。例如改变每一个气缸行程喷射到气缸102中的喷射量。喷射量的改变取决于在步骤203中存储的扭矩输出之间的所获知的差。

尤其由图3可知，喷射量和由此引起的扭矩彼此呈线性关系。在X轴上记录了喷射量，在Y轴上记录了扭矩。若气缸102的扭矩应当减小了值Y1，那么针对气缸102的喷射量相应地减小了值X1。若应当提高气缸102的扭矩，那么相应地提高针对气缸102的喷射量。

但倘若喷射时间点T是错误的，那么可能的是，喷射量的改变不会导致相符合的改变的扭矩。例如喷射量的提高于是不会导致由此引起的扭矩的提高。

喷射时间点T尤其是这样的时间点，在该时间点上，对于每一个气缸行程而言进行燃料的喷射量的与扭矩关联的喷射。喷射时间点T也称为喷射位置和/或喷射相位。

尤其由图5可知，当喷射时间点T偏离了最优的喷射时间点T1时，所输出的扭矩减少，其中在X轴上记录了喷射时间点并且在Y轴上记录了扭矩。

在考虑到废气温度的情况下例如迭代地对喷射时间点T进行修正。若例如喷射时间点的向前的改变不会导致在重新调整喷射量时对所输出的扭矩进行期望的改变，但是会导致废气温度的提高，那么可以推断出，喷射时间点在调节之前是过早的。所有其它的迭代步骤于是应当朝着更晚的方向进行。

接下来在步骤211中额外对扭矩变化与喷射量变化进行可信度测试。获知了例如气缸102的另一扭矩输出，该另一扭矩输出基于已改变的喷射量的喷射实现。接下来获知，该另一扭矩输出与已改变的喷射量是否处在针对该已改变的喷射量的预定的公差范围之内。

当已改变的喷射量导致扭矩的期待的改变时，那么在步骤202中重新开始所述方法。

当所述另一扭矩输出处在针对已改变的喷射量的预定的公差范围之外时，在步骤212中撤销来自步骤210的喷射量变化，因为扭矩偏差不是基于不同的喷射量而出现。此外，在步骤212中修正喷射的喷射时间点T。

一直重复调节过程，直至基于喷射量和喷射时间点T的调整而在所有的气缸102至105上产生了相同的扭矩。尤其是一直重复方法步骤202至212，直至在步骤206中获知，所述差小于所属的预定的阈值。

若在预定的时期之后未发生所述方法的收敛，即在预定的时期内没有确认所述差小于所属的预定的阈值，则可以推断出系统中的其它误差。于是不会因不同的喷射量或错误的喷射时间点T而引起不同的扭矩输出。所述其它误差尤其是在燃烧中的误差，例如气缸102至105的其中一个或多个气缸的压缩损失和/或针对气缸102至105的不均匀的废气再循环。

因此在所述方法中考虑到了基于燃料分配器中由喷射引起的压降而对喷射量的估计，并且将对喷射量的估计与喷射量和扭矩输出之间的线性关系结合起来。因此能够对喷射量相对于扭矩变化执行可信度测试。基于对喷射时间点T的调整可以避免对气缸均衡的错误的微调。因为喷射修正值也用于评估喷射，所以可以通过对所获知的燃料压力下降进行附加的横向可信度测试来避免错误的诊断。因此可以在直喷式内燃机中实现可靠的气缸均衡。这造成了内燃机106的可靠的运行。

附图标记列表

100 系统

101 燃料分配器

102、103、104、105 气缸

106 内燃机

107 曲轴

108 压力传感器

110 装置

201-212 方法步骤

401 压降

T 时间点

T1 喷射时间点

X1、Y1 值。

Claims (10)

1.用于运行机动车用的内燃机（106）的方法，所述内燃机带有至少两个气缸（102、103、104、105），该方法包括：

- 获知所述气缸（102、103、104、105）的相应的扭矩输出，所述扭矩输出分别基于燃料进入到相应的所述气缸（102、103、104、105）中的喷射来实现，

- 获知一气缸与其他各气缸的扭矩输出的差，

- 将所述扭矩输出的差与针对所述扭矩输出的预定的阈值进行比较，

- 获知到相应的所述气缸（102、103、104、105）中的相应的喷射的相应的喷射量，

- 获知一气缸与其他各气缸的喷射量的差，

- 将所述喷射量的差与针对所述喷射量的预定的阈值进行比较，并且，当所获知的差分别超过所属的所述阈值时，

- 获知，相应的所述扭矩输出是否与所属的所述喷射量相符合，并且，当相应的所述扭矩输出处在针对相应的、相符合的喷射量的预定的公差范围之外时，

- 至少在所述气缸（102、103、104、105）的其中一个气缸中改变喷射时间点（T）。

2.按照权利要求1所述的方法，当相应的所述扭矩输出处在针对相应的、相符合的喷射量的预定的公差范围之内时，

- 根据所获知的、扭矩输出的差来改变针对所述气缸（102、103、104、105）的其中至少一个气缸的有待喷射的喷射量，

- 获知所述气缸（102、103、104、105）的其中至少一个气缸的另一扭矩输出，该另一扭矩输出基于对已改变的喷射量所进行的喷射而实现，

- 获知该另一扭矩输出是否与所述已改变的喷射量相符合，并且，当该另一扭矩输出处在针对所述已改变的喷射量的预定的公差范围之外时，

- 将有待喷射的喷射量设置到初始值上，并且

- 至少在所述气缸（102、103、104、105）的其中一个气缸中改变所述喷射时间点（T）。

3.按照权利要求1或2所述的方法，包括：

- 获知所述内燃机（106）的曲轴（107）的相应的曲轴加速度，其中，该曲轴加速度分别基于燃料进入到相应的所述气缸（102、103、104、105）中的喷射来实现，

- 根据相应的所述曲轴加速度来获知相应的所述扭矩输出。

4.按照权利要求3所述的方法，其中，所述曲轴加速度借助于发送器轮传感器和与所述曲轴（107）相耦联的发送器轮而获知。

5.按照权利要求3所述的方法，其中，根据所述内燃机（106）的运转平稳性来获知所述曲轴加速度。

6.按照权利要求3所述的方法，其中，根据所述曲轴（107）的转速变化来获知所述曲轴加速度。

7.按照权利要求1所述的方法，其中，分别根据在燃料分配器（101）中的所属的压降（401）来获知所述喷射量，燃料从所述燃料分配器喷射到相应的所述气缸（102、103、104、105）中。

8.按照权利要求1所述的方法，包括

- 重复方法步骤，直至所述扭矩输出的另一所获知的差小于针对所述扭矩输出的预定的阈值。

9.按照权利要求8所述的方法，包括

- 当所述另一所获知的差在预定的时间段之后没有小于针对所述扭矩输出的预定的阈值时，获知其它误差。

10.用于运行内燃机（106）的装置，所述装置被构造用于实施按照权利要求1至9中任一项所述的方法。

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