CN110612387A - 用于优化内燃发动机喷射装置的管理的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种用于内燃发动机喷射装置管理的控制方法，内燃发动机联接到废气后处理装置，当由控制装置要求用于气体处理的附加喷射或用于校准喷射装置的附加喷射时，该方法包括将用于气体处理的附加喷射和用于校准喷射装置的附加喷射合并的步骤，当附加喷射的参数兼容时执行合并。

Description

用于优化内燃发动机喷射装置的管理的控制方法

技术领域

本发明总体上涉及内燃发动机的管理。

更具体地说，它涉及一种用于管理内燃发动机喷射装置的方法。

本发明的方法可以例如在发动机控制计算机中实现。

背景技术

随着污染控制标准越来越严格，控制和处理由机动车辆排放到大气中的废气中的污染物具有重要意义。然而，这些污染物的处理必须既不影响机动车辆的性能，也不使驾驶员的驾驶体验不愉快。为了符合这些标准并限制污染物的排放，工业界一直在开发各种技术解决方案。

本领域技术人员熟知的第一种技术解决方案依赖于处理由内燃发动机排放的废气的原理。使用用于废气后处理的装置，其包括例如催化转化器，并且在这种情况下允许通过催化转化来处理废气中存在的污染物。催化转化器对未燃烧的碳氢化合物、一氧化碳和甚至氮氧化物进行氧化。为了执行这种催化转化，催化转化器包含通常采用“蜂窝”结构的催化剂。催化剂可以由陶瓷整料与贵金属合成而成。

为了激活催化反应，需要将催化剂提高到大约300℃的运行阈值温度。一旦达到该运行阈值温度，催化转化器被认为在处理污染物方面是有效的，这意味着催化反应是最佳的。然而，为了有效地处理所述污染物，催化转化器需要在内燃发动机的整个运行期间处于该运行阈值温度（或者甚至高于该运行阈值温度），否则催化反应是不太活跃的或不活跃的，并且废气中存在的污染物没有被恰当地处理。

在城市使用机动车辆的情况下，由于发动机转速低，难以达到该运行阈值温度，并且尤其难以保持该运行阈值温度。

为了最佳地激活催化反应，工业界已经开发了一种用于控制内燃发动机的策略，使得通过直接影响内燃发动机的喷射控制来实现温度的升高并保持催化转化器的这个运行阈值温度。因此，例如，本领域技术人员已知的一种解决方案涉及命令延迟喷射，以便恰好在排气阶段之前产生燃烧，这有助于大大提高离开内燃发动机的废气的温度，且从而提高催化转化器的温度。

因此，该技术方案使得改善由内燃发动机排放的废气的处理成为可能。然而，它的主要缺点是显著降低内燃发动机的运行条件，且尤其增加了其燃料消耗。具体来说，这些延迟喷射仅用于提高和保持催化转化器的温度，而对产生发动机扭矩没有任何作用。

由工业界开发的用于控制由机动车辆排放的污染的第二种解决方案依赖于监测和考虑内燃发动机喷射器中的潜在偏移。具体来说，在喷射器的寿命期间，由于各种原因，喷射器可能偏移，且因此对于相同的设定点信号喷射更多或更少的燃料。

存在若干解决方案用于控制这种偏移。因此，例如，一种解决方案是执行被称为测试喷射的喷射，该喷射不是设计来产生发动机扭矩的。这种测试喷射是在非常精确的条件下执行的，并且使得可以通过各种方式测量喷射器的标称响应和实际响应之间的差异。

因此，例如，喷射器液压关闭的偏移可以通过读取该喷射器端子处的电压来测试。在使用具有“伺服”控制和压电致动器的喷射器的情况下，压电元件可以用作传感器来确定喷射器关闭的时刻。测试喷射在发动机循环结束时执行（且因此不产生发动机扭矩），因为确定关闭时刻需要一定量的测量时间，这与由传统喷射模式所要求的喷射之间的间隔不相容。

另一种解决方案是通过测量轨道中的压降来测量喷射量中的差异。为了做到这一点，使用给定的量并且在测试喷射之前和之后有足够的时间来在该喷射之前和之后进行压力测量的情况下执行该测试喷射。此外，该测试喷射是在高压泵的输送阶段之外执行的，因此压降测量仅与喷射的执行相关联，并且不受泵的输送的影响。以这种方式，实际喷射的量与测量的压降相关联。

喷射量的差异也可以通过测量废气的丰度来测量。为了做到这一点，使用设置在废气中的λ探头执行测试喷射和丰度测量。然后，测量的丰度值与喷射量相关联。

用于污染物后处理所需的燃烧和用于校准喷射器所需的燃烧是独立管理的。因此，使用以上技术解决方案的内燃发动机可能会表现出可高达10%的燃料的过度消耗。

发明内容

本发明提出了一种用于控制和优化机动车辆的内燃发动机喷射装置的管理的方法，该方法使得部分或完全克服所引用的现有技术的技术缺点成为可能。

为此，本发明的第一方面提出了一种用于内燃发动机喷射装置管理的控制方法，当由控制装置要求用于废气处理的燃料喷射命令或用于校准喷射装置的燃料喷射命令时，内燃发动机联接到用于废气后处理的装置，该方法包括将用于废气处理的燃料喷射命令与用于校准喷射装置的燃料喷射命令合并的步骤，当这些喷射命令兼容时，执行所述合并。

因此，通过将不产生扭矩的喷射合并，可以控制机动车辆的燃料消耗。

在一个示例性实施例中，提出用于废气后处理装置的处理的燃料喷射命令具有第一喷射参数。

作为替代，还提出用于校准喷射装置的燃料喷射命令具有第二喷射参数。

有利地，本发明的方法提出，当要求用于废气后处理装置的处理的燃料喷射命令时，该方法包括比较第一喷射参数和用于校准喷射装置的潜在燃料喷射命令的第二喷射参数的步骤。

例如提出：当第二喷射参数与第一喷射参数兼容时，则用于废气后处理装置的处理的燃料喷射命令是通用的，并且用于校准喷射装置。

为了改善不产生发动机扭矩的喷射的合并，该方法例如包括以下步骤：其中，当要求用于校准喷射装置的燃料喷射命令时，该方法包括比较第二喷射参数和用于废气后处理装置的处理的潜在燃料喷射命令的第一喷射参数的步骤。

有利地，例如提出由第一喷射参数代替用于校准喷射装置的第二喷射参数。

例如，用于废气后处理装置的处理的喷射命令和用于校准喷射装置的燃料喷射命令是后喷射。

为了简化其实现，例如提出控制装置是发动机控制计算机。

附图说明

通过阅读下面的描述，本发明的其他特征和优点将变得更加明显。该描述纯粹是说明性的，且应当参照附图阅读，其中：

图1是本发明的方法的流程图。

具体实施方式

说明书的其余部分将阐述一种用于机动车辆的内燃发动机喷射装置管理的控制方法。喷射装置例如是允许将燃料喷射到内燃发动机共轨中的喷射器。作为替代，喷射器可以直接联接到相应的气缸。

喷射装置由至少一台电子计算机（诸如例如发动机控制计算机）控制。电子计算机被设计成尤其基于确定的策略，通过修改例如喷射器打开的时间长度来控制由喷射装置喷射的燃料量。当然，可以修改喷射装置的其他参数，以便控制喷射的燃料量。

如本领域技术人员所知，内燃发动机以确定的发动机循环运行。例如，四冲程发动机的发动机循环由四个发动机阶段组成：进气冲程、压缩冲程、燃烧冲程，及最后的排气冲程。

根据发动机冲程，电子计算机尤其命令喷射装置执行燃料喷射，以便产生推进机动车辆所需的发动机扭矩。通常，发动机的冲程相对于曲轴的位置是同步的。存在若干用于相对于曲轴位置同步喷射的策略，且这些是本领域技术人员所熟知的。

如本说明书前面提到的，除了产生发动机扭矩的喷射之外，附加的喷射也可以由电子计算机管理。这些附加的喷射用于监测例如喷射装置的潜在偏移。具体来说，在机动车辆的寿命期间，喷射装置老化并可能偏移。这里偏移指的是：响应于同一设定点信号，喷射器可喷射更多或更少的燃料。

为了监测和确定喷射装置的偏移，由电子计算机执行和监测对产生发动机扭矩的喷射作补充的附加喷射。这些附加喷射可以放在产生扭矩的喷射之前或之后。当然，本领域技术人员知道，与产生扭矩的喷射相比，喷射的燃料量极小，并且所述附加喷射旨在监测喷射装置的偏移。控制这些喷射的策略将不在此进一步阐述。

如上所述，在机动车辆装备有废气后处理装置的情况下，还使用燃料的其他附加喷射来保持废气后处理装置有效。通常，为了是有效的，这些附加喷射需要在发动机循环中设置在与用于校准喷射装置的其他附加喷射不同的曲轴角度处。此外，用于校准喷射装置的附加喷射中喷射的燃料量不同于用于废气后处理装置的附加喷射中喷射的燃料量。

因此，在发动机循环期间，除了产生扭矩的燃料喷射之外，还可以执行若干燃料喷射。此外，在附加喷射的情况下，喷射燃料的频率以及数量通常不同，导致机动车辆的燃料消耗增加。

本发明的方法聪明地提出根据确定的策略将一些附加喷射合并，以便减少这些喷射的数量，且从而显著降低机动车辆的燃料消耗，并因此降低其对环境的影响。

为了使本发明更容易理解，已选择不详细阐述燃料喷射的特征。因此，将不会根据发动机冲程或根据相对于曲轴角度的精确位置来阐述燃料喷射。本领域技术人员完美地知道，根据控制策略和内燃发动机的类型，这些喷射可以占据位置范围，该位置范围可以相对于确定的曲轴位置稍微偏离。

在下面的描述中，喷射的特征在于对应于燃料喷射开始的第一角度正时点（相对于发动机循环期间的曲轴角度位置）、对应于燃料喷射结束的第二角度正时点、由喷射装置输送的燃料流量和燃料压力。此外，还可以考虑燃料喷射期间的平均发动机转速。

图1是本发明的方法的流程图。本发明的方法例如从内燃发动机启动阶段开始并激活，并且保持运行直到所述内燃发动机完全停止。

本发明的方法具有第一步骤e1：激活。在该第一激活步骤e1过程中，至少激活第一监测参数PS_1。例如，第一监测参数PS_1是一个测距仪，并根据所覆盖的距离而增加。

作为替代，第一监测参数PS_1也可以是测量内燃发动机运行持续时间的计时器。

在另一种替代形式中，第一监测参数PS_1可以包括多个监测参数。

根据本发明的方法，第一监测参数SP_1用于校准喷射装置。因此，根据本发明的方法的策略，当第一监测参数SP_1高于第一参考值PS_1_ref时，则需要校准喷射装置。该校准步骤将在后面的描述中阐述。

本发明的方法接下来包括第二步骤e2，其包括监测至少第二监测参数SP_2。根据本发明的方法，第二监测参数SP_2用于确定是否需要激活废气后处理装置。这里，激活废气后处理装置是指增加到和/或保持在确定的温度。因此，在需要激活废气后处理装置的情况下，本发明的方法计划进行到第三步骤e3，而在不需要激活废气后处理装置的情况下，该方法计划进行到第六步骤e6。

例如，在废气后处理装置包括催化剂，并且如本领域技术人员所知的那样，催化剂需要处于确定的运行温度以便发生催化现象的情况下，那么第二监测参数SP_2对应于催化剂的温度。在第二监测参数SP_2的值低于第二参考值SP_2 _ ref的情况下，则根据本发明的方法，需要附加的气体处理喷射，以提高和/或保持催化剂的温度。催化剂的温度例如通过合适的温度测量装置来测量。温度测量装置可以是温度传感器。

用于气体处理的附加喷射IC_TG_1的特征在于第一用于气体处理的附加喷射的角度正时点P1_IC_TG_1、第二用于气体处理的附加喷射的角度正时点P2_IC_TG_1和用于气体处理的附加喷射的燃料流量D_IC_TG_1。这里，用于气体处理的附加喷射IC_TG_1的特征还在于发动机转速RPM__IC_TG_1。这里，发动机转速对应于第二步骤e2开始时的发动机转速。

如上所述，用于气体处理的附加喷射IC_TG_1独立于产生发动机扭矩的喷射。

作为替代，在相同的发动机循环期间，用于气体处理的附加喷射IC_TG_1可以被分解成几个用于气体处理的附加喷射。

在另一示例性实施例中，仍然在第二步骤2期间，在废气后处理装置包括颗粒过滤器的情况下，则第二监测参数SP_2可以是压力值。因此，例如，可以测量颗粒过滤器上游和下游的压力，以使得能够计算对应于颗粒过滤器出口处和入口处的压力之间的差的压差。因此，该压差值对应于第二监测参数SP_2。

因此，根据本发明的方法，当第二监测参数SP_2的值高于阈值压力值SP_2_ ref时，这意味着需要颗粒过滤器的回热程序。颗粒过滤器的回热包括使用至少一个用于气体处理的附加喷射IC_TG_2来提高其温度。

用于气体处理的附加喷射IC_TG_2的特征在于第一用于气体处理的附加喷射的角度正时点P1_IC_TG_2、第二用于气体处理的附加喷射的角度正时点P2_IC_TG_2和用于气体处理的附加喷射的燃料流量D_IC_TG_2。这里，用于气体处理的附加喷射IC_TG_2的特征还在于发动机转速RPM__IC_TG_2。这里，发动机转速RPM__IC_TG_2对应于第二步骤e2开始时的发动机转速。

例如，在废气后处理装置包括NOx捕集器的情况下，第二监测参数SP_2可以对应于由传感器推断或由电子计算机中实现的模型推断的NOx的量。因此，例如，根据本发明的方法，认为如果第二监测参数SP_2的值高于阈值压力值SP_2_ref，这意味着需要回热NOx捕集器。回热NOx捕集器包括使用至少一个用于气体处理的附加喷射IC_TG_3来提高其温度。

用于气体处理的附加喷射IC_TG_3的特征在于第一用于气体处理的附加喷射的角度正时点P1_IC_TG_3、第二用于气体处理的附加喷射的角度正时点P2_IC_TG_3和用于气体处理的附加喷射的燃料流量D_IC_TG_3。这里，用于气体处理的附加喷射IC_TG_3的特征还在于发动机转速RPM__IC_TG_3。这里，发动机转速对应于第二步骤e2开始时的发动机转速。

作为替代，本发明的方法可以管理上述各种要素的所有用于气体处理的附加喷射。

当需要执行至少一次用于气体处理的附加喷射时，本发明的方法提出执行第三步骤e3。根据本发明的方法聪明地，在该第三步骤e3期间，使用确定的策略来确定用于气体处理的附加喷射IC_TG_X是否可以与用于校准喷射装置的附加喷射IC_CI_X合并。

用于校准的附加喷射IC_CI_1的特征在于第一用于校准的附加喷射的角度正时点P1_IC_CI_1、第二用于校准的附加喷射的角度正时点P2_IC_CI_1和用于校准的附加喷射的燃料流量D_IC_CI_1。这里，用于校准的附加喷射IC_CI_1的特征还在于发动机转速RPM__IC_CI_1。这里，发动机转速对应于第三步骤e3开始时的发动机转速。作为替代，发动机转速可以是给定的最佳速度，例如3000转/分。

因此，例如，在废气后处理装置包括催化剂的情况下，本发明的方法将用于气体处理的附加喷射的参数IC_TG_1与用于校准的附加喷射的参数IC_CI_1进行比较。在附加喷射的参数中的大多数兼容的情况下，则本发明的方法合并两个喷射，使得有可能通过一个单次的喷射来保持催化剂温度，同时校准喷射装置。

例如，在第三步骤e3期间，当废气后处理装置包括催化剂并且要求用于气体处理的附加喷射时，则本发明的方法在第三步骤e3期间执行用于气体处理的附加喷射的参数和用于校准喷射装置的附加喷射的参数之间的比较。为此，例如比较：

·燃料流量，

·相对于曲轴的角度正时，

·燃料压力，

·发动机转速。

在参数兼容的情况下，则将两个附加喷射合并，且本发明的方法前进到第四步骤e4。例如，合并的附加喷射的参数是用于气体处理的附加喷射的参数。一旦已经执行了合并的附加喷射，该方法进行到第九步骤e9。

第九步骤e9包括将第一监测参数PS_1重置为零。一旦第一监测参数PS_1被重置为零，该方法计划前进到第二步骤e2。

当然，如果气体后处理装置包括颗粒过滤器和/或Nox捕集器，则附加喷射的参数的比较使用相同的策略。作为替代，执行用于废气后处理装置的所有装置的合并喷射。

在附加喷射的参数不兼容的情况下，则本发明的方法提出转到第五步骤e5。

在该第五步骤e5期间，仅执行用于气体处理的附加喷射。当然，用于气体处理的附加喷射的参数将考虑废气后处理装置的元件。

一旦已经执行了用于气体处理的附加喷射，本发明的方法进行到第一步骤e1。

该方法还计划，当第一监测参数SP1高于参考值SP_1_ref时，即换言之，需要校准喷射装置，因为所覆盖的距离大于阈值距离（诸如例如500 km）。在这种情况下，本发明的方法提出检查用于校准的附加喷射是否也可以用于回热废气后处理装置。

为了做到这一点，本发明的方法提出，在该第五步骤e5期间，一方面，将用于校准的附加喷射的参数与用于气体后处理的附加喷射的参数进行比较，另一方面，确定废气后处理装置是否被适当地设置成接受附加喷射。具体地，例如，在废气后处理装置仅包括催化剂并且催化剂已经处于催化反应的最佳温度的情况下，则不需要执行能够进一步提高催化剂温度的附加喷射。另一方面，如果催化剂处于有利于其接受该附加喷射的情况下，则该方法计划合并这两个附加喷射。

在第六步骤e6期间，本发明的方法计划检查用于校准喷射装置的附加喷射的需求。如果不需要这种喷射，则该方法进行到第二步骤e2。如果需要这种喷射，则该方法进行到第七步骤e7。

第七步骤e7包括检查两个附加喷射是否可以合并。在这些附加喷射可以合并的情况下，则该方法进行到第四步骤e4。在它们不能合并的情况下，则该方法进行到第八步骤e8。

在第八步骤e8期间，仅利用用于校准喷射装置的参数来执行后喷射，且然后该方法进行到第九步骤e9。

关于喷射装置的校准策略，这可以通过测量例如液压喷射持续时间或者通过测量共轨中的压降来执行，该压降是由附加喷射引起的，或者通过测量燃料/空气混合物的丰度来执行。

在用于校准的附加喷射的液压持续时间的情况下，这可以通过测量喷射器端子处的电压来执行，从而可以确定喷射量的偏移。

压降就其本身而言可以使用位于共轨中的专用压力传感器来测量，从而可以确定喷射量的相关偏移。

最后，例如，可以使用位于排气管线中的丰度传感器来测量丰度，并且此后可以使用专用的计算机程序来确定喷射量的相关偏移。

上面通过示例描述了本发明。应当理解，本领域技术人员能够在不脱离本专利范围的情况下产生本发明的各种变型。

Claims (9)

1.一种用于内燃发动机喷射装置管理的控制方法，所述内燃发动机联接到废气后处理装置，当由控制装置要求用于气体处理的附加喷射或用于校准喷射装置的附加喷射时，所述方法包括将用于气体处理的附加喷射和用于校准喷射装置的附加喷射合并的步骤，当附加喷射的参数兼容时执行合并。

2.根据权利要求1所述的用于内燃发动机喷射装置管理的控制方法，其中，当第二监测参数SP_2的值低于第二阈值SP_2_ref时，激活用于气体后处理的附加喷射。

3.根据权利要求2所述的用于内燃发动机喷射装置管理的控制方法，其中，当要求用于气体后处理的附加喷射时，执行比较用于气体后处理的附加喷射的参数和用于校准的附加喷射的参数的步骤。

4.根据权利要求3所述的用于内燃发动机喷射装置管理的控制方法，其中，当两个附加喷射的参数兼容时，执行使用用于废气后处理的附加喷射的参数的单次合并喷射。

5.根据权利要求4所述的用于内燃发动机喷射装置管理的控制方法，其中，当执行合并的附加喷射时，执行重置第一监测参数SP_1的步骤。

6.根据权利要求1所述的用于内燃发动机喷射装置管理的控制方法，其中，当要求用于校准的附加喷射时，执行测试废气后处理装置的状态的步骤。

7.根据权利要求6所述的用于内燃发动机喷射装置管理的控制方法，其中，当废气后处理装置有利于附加喷射时，则执行合并的附加喷射。

8.根据权利要求7所述的用于内燃发动机喷射装置管理的控制方法，其中，合并的附加喷射的参数是用于气体后处理的附加喷射的参数。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的用于内燃发动机喷射装置管理的控制方法，其中，控制装置是发动机控制计算机。