CN1165678C - 控制柴油内燃机的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

描述了一种控制内燃机的方法和装置。提供了一些对内燃机的废气施加影响的措施。在一定的条件下将引入一个希望提高废气的蓄能量的特殊工况。在特殊工况中对燃烧重心进行这样的影响，使得废气的温度提高。

Description

控制柴油内燃机的方法和装置
技术领域
本发明涉及一种用于柴油控制内燃机的方法和装置。
背景技术
从没有提前公开的专利文献DE 19906287中公开了一种控制内燃机的方法和装置在其中所描述的系统中应用了一种颗粒物过滤器，用于过滤出废气中所含的颗粒物。在一定的工况下，颗粒物过滤器将通过合适的措施进行再生处理。为了进行再生处理，必须提高废气的温度。提高废气温度的工况一般将导致燃油消耗的增加。
此外还有一些公知的控制内燃机的方法和装置，其中包括用增压器利用废气中所含的能量来压缩输入内燃机的空气。这种增压器在一定的工况下，例如在小的转速时具有滞后的动作特性。
发明内容
对于用于控制带有废气后处理系统的内燃机的方法和装置，本发明的任务是提供这样一种方法和装置，即应用该方法和装置时可以有利于使用地对颗粒物过滤器进行再生处理和/或改善增压器的特性。
上述任务的技术方案在方法方面是一种用于控制柴油内燃机的方法，该柴油内燃机包括对该内燃机的废气施加影响的装置，其中，在预定的操作条件下提高该内燃机的废气温度，其特征在于，为了提高该内燃机的废气温度一主喷射沿着迟后的方向移动。
上述任务的技术方案在装置方面是一种柴油内燃机的控制装置，该内燃机包括对该内燃机的废气施加影响的装置，其中，在一定的操作条件下提高废气温度，其特征在于，设置为提高废气温度将主喷射沿着迟后的方向移动的装置。
利用本发明的方法，可以对颗粒物过滤器进行有利的再生处理和/或改善增压器的特性。这是这样实现的，即对燃烧重心进行这样的影响，使得废气的温度提高和/或废气的能量含量提高。
尤其有利的是将燃烧重心沿着延迟的方向移动。对燃烧的不良的影响是这样避免的，即在主喷射之前至少进行两次预喷射。
附图说明
下面根据在附图中示出的实施例说明本发明，附图中，
图1是一个本发明的装置的方框图；
图2是用于燃油计量的控制信号的一个随时间变化的曲线图；
图3是本发明的装置的一部分的方框图；
图4是本发明的方法的一个流程图。
具体实施方式
以下以一种压燃式内燃机作为例子对本发明的装置进行描述，在这种内燃机中燃油的计量是用一种所谓的蓄压式燃油系统进行控制的。但是本发明的方法并不局限于该系统，而是也能够应用于其它的内燃机。
标号100表示的是一台内燃机，它通过吸气管102获得输入的新鲜空气并通过一个废气管104排出废气。在废气管104中安置了一个废气后处理器110，废气由它清理后经管道106进入环境中。废气后处理器110主要包含一个所谓的预催化剂112和一个沿气流方向安置的过滤器114。最好在预催化剂112和过滤器114之间设置一个温度传感器124，提供温度信号T。在预催化剂112之前和在过滤器114之后分别设置了传感器120a和120b。这些传感器用作差压传感器120，提供可以表示废气后处理器的进口和出口之间的压差特性的压差信号D。
在废气管104中安置了一个涡轮162，它通过轴164驱动一个安置在吸气管102中的压缩机。
内燃机100的燃油通过一个燃油计量单元140进行计量，该燃油计量单元140经过喷油器141，412，143和144对内燃机的各个汽缸进行计量。该燃油计量单元最好是一种所谓的蓄压式燃油系统。一个高压泵将燃油供入到一个储压室中，燃油从储压室经喷油器进入内燃机。
在燃油计量单元140上设置了各种传感器151，这些传感器提供代表了燃油计量单元的状态特征的信号。例如在蓄压式燃油系统情况下，这涉及到储压室中的压力P。在内燃机100上设置了传感器152，提供内燃机的状态特征。此时最好是一种提供转速信号N的转速传感器和没有示出的其它传感器。
这些传感器的输出信号到达一个控制器130，该控制器130分成一个第一分部控制器132和一个第二分部控制器134。两个分部控制器最好组成一个结构整体。第一分部控制器132最好利用对燃油计量施加影响的控制信号AD控制燃油计量单元140。为此，第一分部控制器132含有一个燃油量控制器136。燃油量控制器136将一个代表了要喷射的燃油量的特征的信号ME提供给第二分部控制器134。
在内燃机上配置了对废气施加影响的装置，在所示的实施例中，这涉及到一个增压机和/或一个颗粒物过滤器，除了这些以外还可以设置其它的对废气施加影响的装置。这种用于废气处理的装置例如有各种催化器。
第二分部控制器134最好控制废气后处理系统，为此它处理相应的传感器信号。此外，第二分部控制器134与第一分部控制器132交换信号，尤其是有关被喷射的燃油量信号ME。最好是两个控制器相互利用传感器信号和内部信号。
第一分部控制器，也称为发动机控制器132，它根据不同的信号，即代表了内燃机100的工况、燃油计量单元140的状态和环境条件的特征的各种信号以及一个代表了内燃机所要求的功率和/或转矩的特征的信号，对用于控制燃油计量单元140的控制信号AD进行控制。这种装置是公知的并被以各种形式使用。
尤其在柴油机中，废气中会出现颗粒物排放物，为此要求废气后处理器110将这些颗粒物从废气中过滤出去。通过这种过滤过程使颗粒物收集在过滤器114中。然后在某些工况中和/或在一定的时间以后将这些颗粒物烧掉，以便清洁过滤器。为此通常规定，为了使过滤器114再生(还原)，要提高废气后处理器110中的温度，直到颗粒物燃烧。
通常在内燃机中安置催化剂，作为废气后处理器。尤其是所谓的DENOX催化剂必须在一定的间隔后进行再生。这就是说，通过提高废气温度消除沉积物，尤其是硫和/或硫化物。
在颗粒物过滤器中，为了提高温度，设置了预催化剂112。温度的提高例如通过提高废气中未燃的碳氢化合物的部分来实现。这些未燃的碳氢化合物则在预催化剂112中反应，由此提高其温度，从而也提高了进入过滤器114的废气的温度。
预催化剂112和废气的这种温度的提高需要增加燃油的消耗，因此只有在必要的时候才进行实施，亦即是在过滤器114中聚积了一定量的颗粒物之后时。识别聚积状态的一种可能性是检测废气后处理器的入口和出口之间的压差DP，从压差DP出发，查明聚积状态。这要求设置一个压差传感器120。
借助于各种传感器可以掌握确定过滤器114的聚积状态的量B。表示聚积状态的量B则用于控制废气后处理系统，就是说，根据聚积状态将引入一个特殊工况，该工况在后面也称为再生。
在图1中示出了具有增压器和一个废气后处理器110的装置，废气后处理器110含有一个颗粒物过滤器114。本发明的方法也可以用于只配备了一个增压器或只配备了一个废气后处理器的系统。
按照本发明，再生是通过提高废气温度开始和/或支持的。为了提高废气温度，将燃烧重心向迟后的方向移动，这意味着，很大部分的燃油是在上止点OT之后才喷射的。一般地，延迟喷射会使废气排放变坏。这一点是这样解决的，即在实际的主喷射之前至少进行两次预喷射。
按照本发明，在一个配置了一个增压器的内燃机中，废气温度的提高是通过设置一个特殊工况实现的。在配置了一个增压器的内燃机中会出现以下问题。在小负荷下，即小的喷油量，和/或小的转速时，如果要使内燃机加速，那么增压器的反应在时间上有一定的滞后，因为在这种工况下增压器只有很少的用于压缩空气的能量。按照本发明，这样的工况被看作为特殊工况，即其中引入了用于提高废气温度的措施的工况。
图2中示出了用于其中一个喷油器141至144的控制信号A随时间的变化曲线。在分部图2a中示出了正常运行下的情况。主喷射HE是在上止点CT的区域中进行的，在主喷射HE下将计量到内燃机的大部分燃油。在主喷射HE之前将进行一个第一预喷射VE1，用于对燃烧室进行预处理。通过预喷射可以使排放物，尤其是噪音的排放明显降低。为了进一步改善燃烧，可以设置一个第二预喷射VE2，图中用虚线示出。两个预喷射都明显地在上止点前进行。
在分部图2b中示出了设置特殊工况时的情况。内燃机的大部分燃油是在主喷射HE期间计量的，该主喷射HE明显地被沿着迟后的方向移动了。它是在上止点OT之后进行的。在主喷射HE之前进行的是一个第一预喷射VE1，它用于在主喷射之前对燃烧室进行预处理。为了在第一预喷射VE1之前对燃烧室进行预处理，设置了一个第二预喷射VE2。第一预喷射VE1是直接在上止点之前或者在上止点区域中进行。此外，在第一预喷射VE1下，将计量到比正常运行时提高的燃油量。
图3示出了本发明的装置的方框图。在图1中已经说明的部件在这里用相应的标号表示。
第二部分控制器134将一个参数提供给一个修正值测定装置300，该装置将指示出是否存在一个特殊工况，在一个带有颗粒物过滤器的内燃机中，此时涉及的是代表了过滤器14的吸附状态特征的参数B。修正值测定装置300向修正器310提供修正值DFB和DME。第一部分控制器向修正器310提供信号FB和ME。然后修正器310向燃油计量单元提供信号AD。
依据各种不同的信号，由第一部分控制器对确定喷射开始FB和喷射持续时间ME的信号进行计算。这种计算不仅用于主喷射，也用于预喷射。当修正值测定装置300检测出有一个特殊工况存在时，那么它就向修正器310提供修正值DFB和DME。利用信号DFB修正喷射的开始时间，并利用信号DME修正喷射的持续时间。修正值DFB是这样选择的，即图2中所示的喷射将被沿着迟后的方向移动。修正值DME是这样选择的，即要使得内燃机发出的扭矩保持不变。此外，修正值DME尤其在预喷射时是这样选择的，即使得排放物减少。
图4中示出了一个流程图，用于进一步说明本发明的方法。在第一步骤中将获取各种数值，例如检测过滤器114的吸附状态B。随后的应答器410检验是否存在一个特殊工况，例如是这样的情况，即当吸附状态B超过一个界限值时。如果不存在特殊工况，则重新进行步骤400。如果存在一个特殊工况，则在步骤420中引入上面说述的措施。
在一个带有增压器的内燃机中，在一个第一步骤中将获取各种数值，例如转速和/或负荷的数值。随后的应答器410检验是否存在一个特殊工况，例如是这样的情况，即当转速小于和/或负荷大于一个界限值时。如果不存在特殊工况，则重新进行步骤400。如果存在一个特殊工况，则在步骤420中引入上面说述的措施。
尤其有利的是，通过沿着迟后的方向移动燃烧重心，可以在相同的废气排放下使增压器的涡轮功率明显提高。
可以通过这样的方式使燃油消耗的增加达到最小化，即只在存在特殊工况时，例如在从低转速进行加速和/或为了对颗粒物过滤器进行再生处理时，才使用上述措施。
利用第二预喷射，可以使主喷射向后移动很远，同时又不会出现更多的排放物。

Claims (7)

1.一种用于控制柴油内燃机的方法，该柴油内燃机(100)包括对该内燃机(100)的废气施加影响的装置(164，112，114)，其中，在预定的操作条件下提高该内燃机(100)的废气温度，其特征在于，为了提高该内燃机(100)的废气温度一主喷射沿着迟后的方向移动。
2.按照权利要求1的方法，其特征在于，在提高废气温度时在主喷射之前至少进行一次预喷射。
3.按照权利要求2的方法，其特征在于，在提高废气温度时，至少有一个第一和一个第二预喷射在一个主喷射之前进行。
4.按照权利要求1的方法，其特征在于，作为影响废气的装置是一个废气涡轮增压器，在提高该废气涡轮增压器的功率时就提高了废气的温度。
5.按照权利要求1的方法，其特征在于，该影响废气的装置是一颗粒物过滤器(114)，当表示该颗粒物过滤器(114)的吸附状态的数值(B)超过一个界限值时，就提高废气温度。
6.按照权利要求1的方法，其特征在于，该影响废气的装置是一催化剂(112)，当表示该催化剂(112)的吸附状态的数值(B)超过一界限值时，就提高废气温度。
7.一种柴油内燃机的控制装置，该内燃机(100)包括对该内燃机的废气施加影响的装置(164，112，114)，其中，在一定的操作条件下提高废气温度，其特征在于，设置为提高废气温度将主喷射沿着迟后的方向移动的装置(132)。
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