CN113272542B - 用于控制共轨系统中的喷射器的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于控制共轨系统中的喷射器的方法，包括以下步骤：检测（E2）在观察到的静态流量和参考静态流量之间的增加，并且确定（E3）经校正的轨道压力设定点（Pcor），其确保以观察到的静态流量喷射的流体量与以参考压力（Pref）和参考静态流量喷射的流体量相同。因此，本发明有利地使得可以保持相同的喷射持续时间。

Description

用于控制共轨系统中的喷射器的方法

技术领域

本发明总体上涉及发动机控制领域。特别地，本发明旨在提供一种用于控制共轨系统中的喷射器的方法，使得能够校正所述喷射器的静态流量的增加。

背景技术

众所周知的实践是使用喷射器来用于将流体喷射到内燃发动机的气缸中。在共轨系统中，所述共轨构成已知压力下的流体储备，并且位于至少一个喷射器的上游。因此，喷射器充当可以在打开位置和关闭位置之间转换的阀。如果知晓在共轨和在其中实施喷射的气缸之间的压力差以及喷射器的工作截面或通道截面，则在给定的持续时间期间命令喷射器处于打开位置则确定了喷射的流体量。

因此，理论上或经验上，可以针对给定的共轨压力建立函数或表格，该函数或表格指示喷射器为了喷射给定量的流体而打开的持续时间。

可能起作用的流体特性（例如粘度）能够被消除，因为对于给定的发动机，所涉及的流体总是相同的流体。

以已知的方式，共轨喷射系统包括腔室（或轨道）和伺服液压泵，以控制所述腔室中的流体压力。燃烧室是内燃发动机所有气缸共用的。伺服控制被排序成使得确保对于期望喷射到其中的每个气缸，以下在计算步骤中测量平均轨道压力、液压泵的输送和喷射的这些事件完全在所述计算步骤期间执行，并且该计算步骤在给定的角度窗口中发生。

该系统能够以伺服的方式借助于用于检测喷射器的打开和关闭的检测装置根据待喷射的设定点量或质量以及共轨的压力来调节喷射的液压持续时间，并且针对每个喷射器单独地这样进行。

共轨中的压力是已知的，因为它是将它保持在给定的设定点压力的伺服控制的对象。也可以用传感器来测量它。静态流量由通过打开至最大程度的喷射器的流量来限定。其取决于喷射器的通道截面以及在喷射器上游侧（共轨）和下游侧（气缸）之间的压力差。在第一近似中，静态流量被认为是恒定的，并且对于给定的喷射器，可以根据压力的变化在理论上或经验上识别该静态流量。

当该静态流量变化时会出现问题。例如，这种变化可能与喷射器的腐蚀或磨损有关，其导致静态流量的增加。如果不改变命令，其将导致喷射的流体量有害地增加。

可以使用例如从DE 102016214464、DE 102016211551或DE 102015214817中已知的方法或流量传感器来检测静态流量的增加。甚至可以确定相对于参考静态流量（通常是新喷射器的静态流量）的静态流量比率。

传统上，现有技术通过改变喷射器打开的时间来校正静态流量的增加，从而保持喷射的流体量相同。

这种校正模式存在问题，因为它相对于由发动机管理初始期望的引入速率或瞬时流量改变了所述引入速率或瞬时流量。针对恒定的喷射的流体量，图1在示出了随时间（其为横坐标）而变化的喷射器的瞬时流量（其为纵坐标）的图表上比较了对应于标称静态流量的轮廓P0、对应于减少的静态流量的轮廓P2和对应于增加的静态流量的轮廓P1。可以看出喷射轮廓改变，其持续时间增加得越多，静态流量减少得越多。

轮廓的这种改变（特别是当静态流量增加时）可能导致稀释：即燃料引入发动机润滑油中，其能够导致发动机的损坏。轮廓的改变也可能导致过高的气缸压力，这可能导致发动机的损坏或污染物的排放。

发明内容

本发明的目的是根据喷射持续时间校正的替代原理来实施静态流量的校正。

该目的是通过一种用于控制共轨系统中的喷射器的方法来实现的，该方法包括以下步骤：检测在观察到的静态流量和参考静态流量之间的增加，并且确定经校正的轨道压力设定点，确保以观察到的静态流量喷射的流体量与以参考压力和参考静态流量喷射的流体量相同。

根据另一个特征，通过将针对观察到的静态流量应该具有的压力和参考压力之间的差值添加到参考压力上，基于取决于轨道压力的静态流量的特性曲线以实验的方式确定经校正的压力。

根据另一个特征，根据公式，通过使用伯努利方程以理论的方式确定经校正的压力，其中Pcor是经校正的压力，ρ是喷射的流体的密度，Pref是参考压力，T是喷射的流体的温度，Pcyl是气缸中的压力，且R是观察到的静态流量与参考静态流量的比率。

根据另一个特征，该方法还包括通过较低阈值使经校正的压力饱和的步骤。

根据另一个特征，喷射持续时间或喷射的流体质量保持相同。

附图说明

通过阅读以下仅作为示例给出的描述并且参考附图将更好地理解本发明，在附图中：

已经描述过的图1比较了不同的喷射轮廓。

图2描绘了本发明的流程图。

图3描绘了特性曲线4，其示出了随共轨压力（其为横坐标）而变化的静态流量（其为纵坐标）。

图4描绘了一条校正曲线，其示出了对于给定的磨损和给定的气缸压力，为了确定随参考压力（其为横坐标）而变化的经校正的压力（其为纵坐标）而要应用的压力校正。

图5比较性地描绘了随时间而变化的控制电压的三条曲线。

图6比较性地并且在与图5相同的时间尺度上描绘了相应的随时间而变化的流量的三条曲线。

具体实施方式

当检测到喷射器的静态流量增加时，本发明的原理是在只要有可能的时候就改变喷射压力，而不是改变喷射持续时间Tref以补偿上述缺点。

为此，参照图2，根据本发明的用于控制共轨系统中的喷射器的方法包括以下步骤。在第一步骤E2中，测试观察到的静态流量Qobs和参考静态流量Qref之间是否存在增加。参考静态流量Qref是处于崭新状态时的喷射器的初始流量。观察到的静态流量Qobs是在执行该方法的时刻观察到的流量。它可以由流量传感器测量，或者甚至由任何方法确定，例如由上述三个现有技术文献中的一个提出的方法之一来确定。在该步骤的过程中，还确定观察到的静态流量Qobs和参考静态流量Qref之间的比率R。

如果不存在静态流量的任何增加，则本发明不改变任何东西。测试T2之后是步骤E5，对应于其“否”分支。由发动机管理在先前步骤E1期间确定的参考压力Pref和参考质量Mref参数在步骤E5中一方面用于控制共轨压力（参考压力Pref作为设定点被传输到负责调节共轨压力的伺服控制器），且另一方面用于确定喷射持续时间，该喷射持续时间取决于参考质量Mref和参考压力Pref，并通过根据打开的所述持续时间Tref打开喷射器来命令喷射。

相反，如果在测试E2期间检测到静态流量增加，则该方法接下来遵循“是”分支，并在步骤E3继续。在该步骤，确定经校正的轨道压力设定点Pcor，使得其校正静态流量的增加。为此，经校正的压力Pcor是新的压力设定点值，其被确定为使得以观察到的静态流量Qobs喷射的流体量与以参考压力Pref和参考静态流量Qref喷射的流体量相同。

如步骤E6所示，该经校正的压力Pcor代替参考压力Pref用作共轨压力伺服控制的设定点。

这里可以注意到，为了确定喷射持续时间Tref并且根据该喷射持续时间Tref控制喷射器的打开，保持参考质量Mref（其限定待喷射流体质量）和参考压力Pref。具体地，压力的校正（该压力的校正确定经校正的压力Pcor）实现了对静态流量的校正。经校正的压力Pcor使得以Pcor，Qobs对进行的喷射与以Pref，Qref对的进行的喷射是喷射了相同量的流体。因此，由于通过经校正的压力Pcor对静态流量进行了校正，所以使用相同的参考质量Mref和相同的参考压力Pref作为设定点来确定喷射持续时间Tref是合适的，该喷射持续时间Tref与以Pref、Qref所需要的喷射持续时间相同。因此，有利地，本发明使得喷射轮廓保持相同。

可以根据任何方法在步骤E3中实施对经校正的压力Pcor的确定。下面指出了两种说明性的方法。

根据第一种实验的方法，经校正的压力Pcor是基于取决于轨道压力的静态流量的特性曲线C以实验的方式确定的。这种特性曲线C在图3中示出，并且描绘了随共轨压力（其为横坐标）而变化的静态流量（其为纵坐标）。该特性曲线C被用于确定在针对观察到的静态流量Qobs应该具有的压力Pobs和参考压力Pref之间的差值。然后将该压力差值添加到参考压力Pref上，以获得经校正的压力Pcor。

因此，例如，如果取代32.82mg/ms的参考静态流量Qref，观察到已增加的所述观察到的静态流量Qobs为35mg/ms，则读取特性曲线C，以便确定针对观察到的静态流量Qobs应该具有的压力Pobs，即通过特性曲线C得知作为观察到的流量Qobs的象的压力Pobs，即Pobs= 135 MPa。因此，对于参考压力Pref = 120 MPa，有一个-15 MPa的Pref-Pobs差值。这个差值被添加到参考压力Pref上，以便获得经校正的压力Pcor，即Pcor = Pref + (Pref-Pobs)= 2.Pref-Pobs = 105 MPa。

根据另一种理论的方法，通过使用伯努利方程来确定经校正的压力Pcor。伯努利方程写为，其中，Q是喷射器的静态流量，ρ是喷射的流体的密度，T是喷射的流体的温度，A是喷射器的工作截面，P是共轨的（上游）压力，并且Pcyl是气缸的（下游）压力。对于参考喷射器，由/>限定参考静态流量Qref。

对于表现出静态流量Qobs漂移的喷射器，期望通过本发明保持静态流量与参考喷射器的静态流量Qref相同。因此，有以下关系式，其中 Aref 是对应于新喷射器的参考工作截面，而Aobs 是当前的工作截面，如观察到的。此外，以下比率是相等的：/>。通过使用某些简化假设进行简化，得到公式，其中Pcor 是经校正的压力，ρ是喷射的流体的密度，Pref是参考压力，T是喷射的流体的温度，Pcyl是气缸中的压力，且R是观察到的静态流量Qobs与参考静态流量Qref的比率。

无论采用哪种方法，经验的、理论的还是其他方法，都可以取决于初始确定的参考压力Pref而确定经校正的压力Pcor。对于给定的静态流量增加dQ和给定的气缸压力Pcyl，这可以由类似于图4的曲线来表示，该曲线在纵坐标上描绘了要应用的压力校正Pcor-Pref，其是作为横坐标的参考压力Pref的函数。这种函数也可以制成表格，供以后使用。图4中的曲线表明磨损导致静态流量增加20%，即比率R = 1.2。

根据另一个特征，该方法可以进一步包括通过较低阈值Pmin使经校正的压力Pcor饱和的步骤。因此，如图2所示，该方法在步骤E4中将由前述方法中的一种确定的经校正的压力Pcor与最小压力阈值Pmin进行比较。如果经校正的压力Pcor低于较低阈值Pmin，则经校正的压力Pcor取值等于阈值Pmin。因此，如图2所示，如果经校正的压力Pcor低于较低阈值Pmin，则在步骤E7中使用压力Pmin作为共轨压力伺服控制的设定点。通过最小压力Pmin使经校正的压力Pcor饱和是合理的，因为在最小压力Pmin以下，共轨不能正确确保其功能。

因为将共轨压力改变为经校正的值Pcor会校正喷射器的静态流量，所以喷射持续时间Tref需要保持相同，以便喷射相同质量的流体Mref。这可以应用于所有情况，如图2所示，在所有情况E5、E6和E7中，确定喷射持续时间的待喷射流体质量的设定点Mref保持与步骤E1中初始确定的相同。

这有利地使得可以保持相同的喷射轮廓：相同的幅度Qref，相同的持续时间Tref。

图5以比较的方式示出了作为时间函数的喷射器控制电压。U1对应于参考喷射器。U2对应于呈现20%的静态流量增加的喷射器，没有校正。U3对应于呈现20%的静态流量增加的同一喷射器，其具有共轨压力的校正。

图6以比较的方式示出了作为时间函数的合成瞬时流量，并与图5的曲线进行了比较。Q1对应于参考喷射器。Q2对应于呈现20%的静态流量增加的喷射器，没有校正。Q3对应于呈现20%的静态流量增加的同一喷射器，其具有共轨压力的校正。可以看出，就幅度和持续时间而言，校正后的轮廓Q3基本上再现了参考轮廓Q1。这里，例如，校正导致从220 MPa的参考压力Pref变化到158 MPa的经校正的压力Pcor。

另一个实施例也可以应用于对应于步骤E7的饱和的特殊情况。具体来说，由于饱和，静态流量没有完全被校正。在这种情况下，可以改变喷射持续时间，以便进行缺失的额外的校正。通过任何方法（例如作为现有技术的部分提到的方法）进行这种喷射持续时间的校正。应当注意的是，该校正仅适用于由于饱和而缺失的校正。因此，针对现有技术提到的缺点相应地受到限制。

以上作为示例描述了本发明。应当理解，本领域的技术人员能够例如通过组合上述单独或组合的各种特征实现本发明的不同变型实施例而不脱离本发明的范围。

Claims (3)

1.一种用于控制共轨系统中的喷射器的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

-检测（E2）在观察到的静态流量（Qobs）和参考静态流量（Qref）之间的增加，

-确定（E3）经校正的轨道压力设定点（Pcor），其确保以所述观察到的静态流量（Qobs）喷射的流体量与以参考压力（Pref）和参考静态流量（Qref）喷射的流体量相同，其中喷射持续时间以及分别地喷射的流体质量（Mref）保持相同，并且其中通过将针对所述观察到的静态流量（Qobs）应该具有的压力（Pobs）和所述参考压力（Pref）之间的差值添加到所述参考压力（Pref）上，基于取决于轨道压力的静态流量的特性曲线（C）以实验的方式确定经校正的压力（Pcor）。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，根据公式，通过使用伯努利方程以理论的方式确定所述经校正的压力（Pcor），其中Pcor是经校正的压力，ρ是喷射的流体的密度，Pref是参考压力，T是喷射的流体的温度，Pcyl是气缸中的压力，且R是所述观察到的静态流量（Qobs）与所述参考静态流量（Qref）的比率。

3.根据权利要求1或2中任一项所述的方法，还包括通过较低阈值（Pmin）使所述经校正的压力（Pcor）饱和（E4）的步骤。