CN1270073C - 内燃机的工作方法和控制装置 - Google Patents
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Abstract
内燃机(1)尤其是车用内燃机，其中燃料可在至少两种工作方式中喷入一个燃烧室(4)中，空气/燃料混合气流经一个油箱通风阀(17)输送到燃烧室(4)中，其特征在于，通过一个控制装置(18)可计算出流经油箱通风阀(17)的空气/燃料混合气的单位理论燃料率(fkastes)。
Description
技术领域
本发明涉及一种内燃机的工作方法，尤其是车用内燃机的工作方法，其中燃料至少在两种工作方式下喷入燃烧室中，空气/燃料混合气流经一个油箱通风阀供入燃烧室中。本发明还涉及一种相应的内燃机和一种用于这种内燃机的控制装置。
背景技术
这样一种方法、这样一种内燃机和这样一种控制装置例如可从一种所谓的汽油直接喷射中已知。其中，在均匀工作方式(Homogenbetrieb)中燃料在进气阶段喷入内燃机的燃烧室中，在分层工作方式(Schichtbetrieb)中燃料在压缩阶段喷入内燃机的燃烧室。均匀工作方式最好用于内燃机全负荷工况，而分层工作方式适用于怠速和部分负荷工况。分层工作方式还突出表现在发动机以过量空气工作，即稀薄燃烧工况。在这样一种直接喷射中根据内燃机的工作参数在上述两种工作方式之间切换。
作为内燃机的工作方式，Lambda等于1的均匀工作方式也可以理解为一种稀薄的均匀工作方式或者均匀的稀薄燃烧工作方式以及其它可能的内燃机工作方式。其中Lambda＝吸入空气量/理论空气需要量。
另外在这种内燃机中还已知设有油箱通风，借助油箱通风空气/燃料混合气可以从燃料油箱经油箱通风阀输送到内燃机的燃烧室。借助该油箱通风可以避免未燃的燃料释放到大气中。
上述油箱通风必须适应于内燃机的整个控制和/或调节过程。为此特别要求这样控制油箱通风阀，即，一方面最大可能地实现燃料油箱的通风，而另一方面对有害物质的产生以及汽车驾驶员希望的转矩没有任何负作用。
发明内容
本发明的任务是创造一种内燃机工作方法，借助该方法可实现最佳的油箱通风。
根据本发明，该任务在前述类型的方法中是这样实现的，即计算流经油箱通风阀的空气/燃料混合气的单位理论燃料率。在一种内燃机和用于这种内燃机的控制装置中，按照本发明相应地解决了上述任务。
借助流经油箱通风阀的空气/燃料混合气的单位理论燃料率给出了一个可以在控制和/或调节油箱通风过程中考虑内燃机实际Lambda的参数。因此油箱通风不仅可以在Lambda等于1时采用，而且在任意的内燃机空燃比情况下都可以采用。这样，油箱通风也可以在Lambda不等于1的直喷内燃机中采用。基于该单位理论燃料率可以进行油箱通风，尤其是油箱通风阀的控制。
为此特别有利的是，单位理论燃料率调节到流经油箱通风阀的空气/燃料混合气的一个理论燃料含量。所谓理论燃料含量在这里可以特别是从取决于内燃机工作参数的一族特征曲线中得出。单位理论燃料率可以用一个因子加权，该因子表示在内燃机的燃料油箱中的活性炭过滤器的吸附浓度。
另外特别有利的是，单位理论燃料率由一个积分器产生，单位理论燃料率与理论燃料含量比较，比较结果反馈给积分器。由此最终通过积分器调整该比较结果。这样就完成将单位理论燃料率调节到理论燃料含量。如前所述，单位理论燃料率从而整个前述的调节在任意内燃机空燃比情况下都可以采用。因此所述调节不限于Lambda等于1的情况。
在本发明的一种优选技术方案中，流经油箱通风阀的空气/燃料混合气的一个理论通流因子产生并衰减。该理论通流因子表现为理论通流与最大通流的商。借助该理论通流因子最后可以控制油箱通风阀。通过该理论通流因子的衰减实现了该因子在正方向上不会突变。因此实现了油箱通风阀只会减速开启。以此方式保证了对内燃机的精确控制和/或调节。
特别有利的是，理论通流因子由一个正反馈积分器产生，理论通流因子受一个最大通流因子限制。该最大通流因子尤其是可以从单位理论燃料率计算出。以此实现了理论通流因子只会减速上升，但可以突变下降。由此避免了油箱通风阀突然开启，而同时油箱通风阀可以突然关闭。
在本发明的另一种优选设计方案中，一个通过油箱通风阀的理论物流产生并衰减。因此又实现了理论物流至少在正方向上不会突变。因此可靠避免了在整个内燃机的控制和/或调节范围内的正向突变。
特别有利的是，理论通流因子转换为通过油箱通风阀的最大物流，理论物流由一个正反馈的积分器产生，理论物流受最大物流限制。因此，一方面实现了理论物流只会减速上升。而另一方面理论物流避免了突变从而可以下降。
特别有利的是，本发明的方法以计算机程序形式实现的，该计算机程序用于内燃机的控制装置。计算机程序可在控制装置的一个计算机上运行并适于实施本发明的方法。在这种情况下，本发明也可以通过计算机程序实现，从而该计算机程序以与该计算机程序适于实施的方法同样的方式示出了本发明。计算机程序可以存储在一个闪存中。作为计算机可以使用一个微处理器。
本发明的其它特征、应用可能性以及优点由下面结合附图的实施例描述给出。所有描述的或示出的特征本身或任意组合构成了本发明的主题。
附图说明
图1示出了本发明内燃机的一个实施例的机组连接图，
图2示出了图1所示本发明内燃机的工作方法实施例的方块图。
具体实施方式
图1所示是一个车用内燃机1，其中活塞2在气缸3中上下运动。气缸3有一个燃烧室4，该燃烧室由活塞2、进气阀5和排气阀6限定。一个进气管7与进气阀5相连，一个排气管8与排气阀6相连。
在进气阀5和排气阀6处，有一个喷油嘴9和一个火花塞10伸到燃烧室4中。燃料可通过喷油嘴9喷到燃烧室4中。火花塞10可以点燃燃烧室4中的燃料。
在进气管7中装有一个可转动的节气门11，通过该节气门可以向进气管7输送空气。输送的空气量与节气门11的开度位置有关。在排气管8中装有一个催化转化器12，其用来净化因燃料燃烧所产生的废气。
油箱通风管16从燃油箱15的一个活性炭过滤器14通到进气管7。在油箱通风管16中有一个油箱通风阀17，借助该通风阀可以调节输送到进气管7的空气/燃料混合气的量。活性炭过滤器14、油箱通风管16和油箱通风阀17构成了所谓的油箱通风。
活塞2通过燃烧室4中的燃料燃烧而上下运动，这种运动传递到一个未示出的曲轴上，对该曲轴施加一个转矩。
一个控制装置18的输入信号19是借助传感器测量的内燃机1的工作参数。例如该控制装置18与一个空气量传感器、一个Lambda传感器、一个转速传感器等连接。此外控制装置18与一个油门踏板传感器相连，该油门踏板传感器产生一个表示驾驶员可致动的油门踏板位置从而也就是所需的转矩的信号。控制装置18产生输出信号20，借助这些输出信号，通过执行元件和调节器可以影响内燃机的行为。例如，控制装置18与喷油嘴9、火花塞10以及节气门11等相连并产生控制所需的信号。
另外，控制装置18用来控制和/或调节内燃机1的工作参数。例如，由喷油嘴9喷入燃烧室4中的燃料量由控制装置18特别在考虑很小的油耗和/或很少的有害物质产生的条件下控制和/或调节。为此，控制装置18有一个微处理器，该微处理器在一个储存介质中尤其是一个闪存中储存有一个程序，该程序用来实施上述的控制和/或调节。
图1的内燃机1可以多种工作方式工作。也就是该内燃机1可以均匀工作方式、分层工作方式、均匀的稀薄燃烧工作方式、带有均匀加载(Grundladung)的分层工作方式等工作。
在均匀工作方式中，燃料在进气阶段由喷油嘴9直接喷入内燃机1的燃烧室4中。从而燃料形成强烈涡流直到点燃，因而在燃烧室4中产生基本均匀的燃料/空气混合气。所产生的力矩基本可通过节气门11的位置由控制装置18调节。在均匀工作方式中，内燃机1的工作参数被控制和/或调节，使得Lambda等于1。均匀工作方式尤其用于全负荷。
均匀稀薄燃烧工作方式大部分与均匀工作方式相应，但Lambda被调到大于1的数值。
在分层工作方式中，燃料在压缩阶段由喷油嘴9直接喷入内燃机1的燃烧室4中。因此在火花塞10点火时燃烧室4中还没有均匀混合气，而是存在一种燃料分层。不考虑例如油箱通风要求，节气门11可以完全打开，因此内燃机工作不受节流。在分层工作方式中所产生的力矩大部分通过燃料量调节。分层工作方式尤其可适于内燃机1的怠速和部分负荷工况。
可根据内燃机1的工作参数在上述内燃机1的工作方式之间来回切换。这种切换由控制装置18实施。为此在控制装置18内有一组工作方式特征曲线，其中为内燃机1的每一种工况都存储了一种相应的工作方式。
前述的油箱通风必须在内燃机1的整个控制和/或调节中都考虑。这里，必须考虑多个油箱通风参数，例如活性炭过滤器14上的碳氢化合物吸附浓度、油箱通风阀17的位置、内燃机1的瞬时工作状态、尤其是内燃机的瞬时工作方式、驾驶员要求和内燃机1给出的转矩等等。为考虑油箱通风，需要计算通过油箱通风阀17的一个理论通流因子ftevflos以及通过油箱通风阀17的一个理论物流mstesoll。
下面借助图2描述能够计算上述理论通流因子ftevflos和上述理论物流mstesoll的一种方法。
为此，图2中示出了一个积分器21，其输出信号表示油箱通风的单位理论燃料率(Soll-Kraftstoffrate)fkastes。这个单位理论燃料率fkastes与活性炭过滤器14的吸附浓度ftead相乘。相乘的结果与油箱通风的理论燃料含量fkates比较。该理论燃料含量fkates由方块22计算，表示由油箱通风应该传递的理想燃料含量。
前述比较的结果必要时还可以与一个由方块23给出的因子结合以便修正和匹配。由此得出的信号接着送到积分器21作为输入信号。最后，在积分器21中是上述比较结果的必要时加权的形式。
方块24产生油箱通风的单位燃料率的一个最大值fkastex并传递给积分器21。通过该最大值fkastex限制积分器21的输出信号，即油箱通风的单位理论燃料率fkastes。
带有相应反馈回路的积分器21表示一个调节回路，以该调节回路将单位理论燃料率fkastes调节到油箱通风的理论燃料含量fkates。这里，该调节回路的积分器21被限制在油箱通风的单位燃料率的最大值fkastex。
前述调节回路的输出信号，也就是单位理论燃料率转换为通过油箱通风阀17的一个最大通流因子ftevflox。为此，首先单位理论燃料率fkastes被Lambda理论值lamsbg除。所得理论吹洗率(Spülrate)ftefsoll与进气管7中的全部物流mssgin相乘。得出的物流最后被油箱通风阀17开启时的物流msteo除。这一步的结果是通过油箱通风阀17的通流因子的上述最大值ftevflox。
通过油箱通风阀17的通流因子的最大值ftevflox输给积分器25并限制该积分器的输出信号。积分器25的输出信号涉及通过油箱通风阀17的理论通流因子ftevflos。该理论通流因子ftevflos在积分器25的输入端反馈。在该反馈回路中可以乘以由方块26产生的一个修正因子或别的因子。此外，在该反馈回路中与内燃机的工作参数的进一步结合在方块27中进行。由积分器25产生的理论通流因子ftevflos与油箱通风阀17开启时的物流msteo相乘。相乘的结果是通过油箱通风阀17的最大物流mstemx。这个最大的物流mstemx作为最大值输给另一个积分器28。
积分器28产生通过油箱通风阀17的理论物流mstesoll作为输出信号。该理论物流mstesoll在积分器28的输入端反馈。这里可以将理论物流mstesoll与一个因子相乘，其中该因子由方块29产生。另外也可以在方块回路中借助方块30考虑内燃机1的其它工作参数。
积分器28的输出信号即理论物流mstesoll在这里被限制在通过油箱通风阀17的物流的最大值mstemx。
两个积分器25和28通过其各自的反馈回路正反馈。这意味着两个积分器25，28总有放大其输出信号的趋势。各输出信号的这种升高的坡度取决于反馈回路，尤其是对反馈信号的影响。因此所谓的坡度可以通过方块26，27以及通过方块29，30被调节到理想的值。
同时两个积分器25，28分别由一个最大值限制。这意味着，两个积分器25，28的输出信号一方面一直在增长，另一方面总是受各自的最大值限制。
因此，两个积分器25，28与其反馈回路一起作为衰减元件工作。两个积分器25，28的输出信号一方面可以向更大值变化，其中，如前所述，这种变化的坡度可以调节，另一方面，这两个积分器25，28的输出信号由各自的最大值限制，因此最大值的降低会立刻直接地导致相应积分器25，28的各自输出信号的降低。
换句话说，两个积分器25，28的输出信号在向着更大值上升时对其上升速度有限制，而在向着更小值下降时不存在这种速度限制，因此下降不减速。
如上所述，积分器25的输出信号涉及油箱通风阀17的理论通流因子ftevflos。借助该理论通流因子ftevflos最终控制油箱通风阀17。这意味着，油箱通风阀17不会突然打开，而是在油箱通风阀17向着更大的通流打开时存在一个上述的速度限制。但同时也可以使油箱通风阀17不减速因而不突然地关闭。如前所述，在油箱通风阀17这样关闭时没有速度限制。
同样如前所述，积分器28的输出信号涉及通过油箱通风阀17的理论物流mstesoll。因此该理论物流mstesoll不会突变。相反，理论物流mstesoll的升高有一个上述的速度限制。但反过来，理论物流mstesoll可以突变因此可以不减速地降低。这里没有速度限制。
总之，第一积分器21调节单位理论燃料率fkastes。由该单位理论燃料率fkastes借助第二积分器25导出一个衰减的理论通流因子ftevflos。最后由该理论通流因子ftevflos借助第三积分器28计算一个衰减的理论物流mstesoll。这种方法可以用于任意Lambda值。在所述方法中空燃比通过理论Lambda值lamsbg被考虑。
Claims (8)
1.内燃机(1)的工作方法，其中燃料在至少两种工作方式中喷入一个燃烧室(4)中，空气/燃料混合气流经一活性炭过滤器(14)和一个油箱通风阀(17)输送到燃烧室(4)中，其特征在于，由一个积分器(21)产生一个输出信号，该输出信号表示流经油箱通风阀(17)的空气/燃料混合气的单位理论燃料率，借助该单位理论燃料率考虑内燃机(1)的当前实际Lambda值，其特征还在于，计算流经油箱通风阀(17)的空气/燃料混合气的理论燃料含量，该理论燃料含量表示理想的燃料含量并应通过油箱通风阀(17)输送，其特征还在于，单位理论燃料率与活性炭过滤器(14)的吸附浓度相乘，相乘的结果与理论燃料含量比较，比较结果反馈给积分器(21)，从而将单位理论燃料率调节到流经油箱通风阀(17)的空气/燃料混合气的理论燃料含量。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，单位理论燃料率被限制在单位燃料率的一个最大值上。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，单位理论燃料率被转换为流经油箱通风阀(17)的空气/燃料混合气的一个最大通流因子。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，流经油箱通风阀(17)的空气/燃料混合气的一个理论通流因子产生并衰减。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，理论通流因子由一个正反馈的积分器(25)产生，理论通流因子受最大通流因子限制。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，经油箱通风阀(17)的一个理论物流产生并衰减。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，理论通流因子被转换为经油箱通风阀(17)的一个最大物流，理论物流由一个正反馈的积分器(28)产生，理论物流受最大物流限制。
8.用于内燃机(1)的控制装置(18)，其中燃料可在至少两种工作方式中喷入一个燃烧室(4)中，空气/燃料混合气流经一个油箱通风阀(17)输送到燃烧室(4)中，其特征在于，通过控制装置(18)可计算出流经油箱通风阀(17)的空气/燃料混合气的单位理论燃料率。
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