CN1388859A - 在汽油直接喷射的内燃机中混合气适配的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明介绍了对内燃机的燃料定量先导控制的失配进行补偿的方法,该内燃机至少在两种不同的工作方式均匀运行和分层运行下工作。在均匀运行时进行混合气的控制和混合气控制的适配,根据给定的工作方式在不同的工作方式间转换,给定的工作方式从多个工作方式要求中获得并且每个工作方式要求都被分配一优先级,给定工作方式的获得根据工作方式要求的优先级来进行,其中,将适配的物理紧迫性在不同的时间标度线内设置成高位并因此要求转换到均匀运行。

Description

在汽油直接喷射的内燃机中混合气适配的方法
现有技术
已知的是，在内燃机的空燃比控制中先导控制和调节相互重叠。进一步已知的是，为了补偿先导控制与已经改变的工作条件的失配，根据控制参数的状态推导出另外的修正值。这种补偿也被称作适配。US 4 584 982举例描述了在内燃机不同的负载/转速谱范围内具有不同适配值的适配。不同的适配值对不同的故障建立补偿。根据原因和作用可以区分三种故障类型：热膜式空气流量计的故障对燃料的定量产生乘法的影响，空气泄漏根据每单位时间产生加法影响，在喷射阀吸动延迟的补偿中的故障根据每次喷射产生加法影响。
根据法规的要求与排气相关的故障应通过在线的装置进行识别并在必要时启动故障灯。混合气的适配也被用于故障诊断。例如当适配的修正作用太大时，即意味着出现了一个故障。
由于使用寿命、同型元件的参数差异和在无调节的试探器加热情况下，汽油直喷内燃机主要是在分层运行时其测量的λ值与物理存在的λ值相比存在偏差。由于混合气适配考虑了用测量的λ值来识别故障，所以在分层运行时这种适配不能达到目的。因此为了适配就必须转换到均匀运行并使混合气适配被激活。
由DE 198 50 586公开的一内燃机控制程序控制在分层运行和均匀运行之间的转换。
为了实现尽可能低的燃料消耗，在分层运行时内燃机工作在很强分层的汽缸装载(Ladung)和高的过量空气条件下。分层装载通过延迟燃料喷射来实现，理想情况下这导致燃烧室分为两个区域：第一个区域包含一可燃的在火花塞周围的空气-燃料混合气云。该第一区域被第二区域包围，该第二区域由一个由空气和剩余气体组成的隔绝层形成。燃料消耗优化的潜力还在于内燃机可在避免装载转换损失的情况下在尽可能不节流的条件下工作。在负荷相对较低时优选分层运行。
在负荷较高时，当必须考虑功率优化时，内燃机将在均匀汽缸充气(Zylinderfuellung)状态下工作。均匀汽缸充气通过在吸气冲程时提前燃料喷射来实现。结果是，在燃烧之前有较长的时间来形成混合气。这种工作方式的功率优化潜能例如在于充分利用整个燃烧室容积以充满可燃混合气。
关于适配存在多个打开条件：
这样，例如内燃机温度必须已达到打开温度阈值并且λ试探器必须处于准备工作状态。此外转速和负荷的当前值必须处于一定范围内，在该范围内被分别学习。这已由例如US 4 584 982公开。此外还必须存在均匀运行。根据这一已知程序混合气适配在固定的时间范围内被激活。
这就可能与其他的控制功能、例如油箱排气的控制产生目标冲突。在活性炭过滤器高负荷时须启动油箱排气。此外还希望在活性炭过滤器负荷较低和没有完全关闭适配时激活混合气适配。
由于这一背景，本发明的目的是，扩大内燃机可以优化消耗地在分层运行中运行的时间区域。为了诊断而转换到均匀运行降低了汽油直喷的燃料消耗方面优势，因为均匀运行油耗高于分层运行。因此，特别是为了诊断而转换到均匀运行，如果没有故障，则不必要地提高了燃料消耗。这种转换必须尽可能避免而不影响对有关排气的故障的发现。
该目的通过权利要求1的特征来实现。
为此具体进行以下步骤：为了对以至少两种不同运行方式即均匀运行和分层运行运行的内燃机的燃料定量先导控制的失配进行补偿，
-在均匀运行时进行混合气调节和混合气调节的适配，
-根据给定的工作方式在不同的工作方式间转换，给定的工作方式从多个工作方式要求中获得并且每个工作方式要求都被分配一优先级，
-给定工作方式的获得根据工作方式要求的优先级来实现，在此将适配的物理紧迫性在不同的时间标度线(Zeitraster)内设置成高位并因此要求转换到均匀运行。
因此对于混合气适配的均匀运行要求将被优化使得满足法规的要求。
进一步的实施形式是，时间标度线取决于是否有故障或故障嫌疑。
进一步的实施形式是，内燃机控制程序还包括一用作相位判定器的程序模块，一用作基本适配要求的GA-要求程序模块，一用作基本适配停止的GA-停止程序模块和一用于最终决定的程序模块。
进一步的实施形式是，当混合气适配的其他打开条件满足时，混合气适配要求程序模块(GA-要求)要求在活性炭过滤器低负荷时少于1分钟时间TGAPA的混合气适配(GA)。
进一步的实施形式是，混合气适配停止(GA-停止)程序模块在活性炭过滤器燃料负荷高和混合气适配被关闭时通过相位判定器禁止混合气适配要求。
进一步的实施形式是，相位判定程序模块将混合气适配的物理紧迫性在不同的时间标度线内设置成高位并因此要求转换到均匀运行。
进一步的实施形式是，这些时间标度线取决于控制装置是否识别了故障或存在故障嫌疑。
本发明也提供一种电子控制装置用以实施至少一种上述方法和实施形式。
在汽车通常的日常运行情况下，仅当混合气适配也可被激活时，才要求转换到均匀运行。当系统中没有故障时，混合气适配仅在确定的时间间隔起作用。这就使得在时间上增加汽车在燃料消耗较经济的分层运行条件下工作的时间段成为可能。
以下根据附图对本发明的实施例进一步阐述。
图1表示了本发明的相关技术。
图2表明了根据图1中的信号燃料定量信号的形成。
图3公开了工作方式转换的实施例的示意图。
图1中1代表一内燃机，它有进气管2，排气管3，燃料定量装置4，内燃机工作参数传感器5-8和控制装置9。燃料定量装置4可由例如将燃料直接喷射到内燃机燃烧室的喷射阀配置组成。
传感器5提供给控制装置由内燃机吸入的空气质量信号ml。传感器6提供内燃机转速信号n。传感器7提供内燃机温度T，传感器8提供内燃机排气组分信号Us。根据这些信号和需要时内燃机其他工作参数的其他信号，控制装置除其他调节参数之外还给出燃料定量信号ti用于控制燃料定量装置4，使得能调整内燃机达到所希望的性能，特别是所希望的排气组分。
图2表示了燃料定量信号的形成。方框2.1表示一特性曲线族，它通过转速n和相对空气充气量rl被定址并在其中截取用于形成燃料定量信号的先导控制值rk。相对空气充气量rl与燃烧室的空气最大充入量有关并且在一定程度上说明了最大燃烧室或汽缸充气量的一小部分。它基本上由信号ml构成。rk对应于根据空气量rl分配的燃料量。
方框2.2表示已知的乘法关系的λ控制作用。当燃料量相对空气量失配时，排气传感器产生信号Us。根据信号Us控制装置2.3产生一控制调节参数fr，它通过作用处2.2减小失配。
根据已修正的信号在方框2.4就已经能形成定量信号，例如用于控制喷射阀的控制脉宽，因此方框2.4代表了在考虑了燃料压力、喷射阀几何参数等因数后将相对的和已修正的燃料量换算成实际的控制信号。
方框2.5到2.9表示已知的根据工作参数的混合气适配，它可以起乘法和/或加法作用。圆圈2.9代表了上述三种可能性。开关2.5由装置2.6控制打开或关闭。内燃机的工作参数如温度T、空气质量ml和转速n输入给该装置2.6。装置2.6与开关2.5相连并因此允许根据工作参数范围启动上述三种适配可能性。对燃料定量信号形成的适配作用fra的形成通过方框2.7和2.8说明。方框2.7在开关2.5关闭时产生了控制调节参数fr的平均值frm。平均值frm与中性值1的偏差由方框2.8接受变为适配作用参数fra。例如控制调节参数根据先导控制的失配首先约为1.05，与值1的偏差0.05在方框2.8中被接受变为适配作用值fra。在乘法fra作用时fra接近1.05，结果是fr又回到1。因此适配使得，先导控制的失配不必在每次工作点转换时重新被控制。适配参数fra的匹配当内燃机温度较高、例如冷却水温度超过70°摄氏度时在开关2.5关闭时进行，一次匹配好，fra也可在开关2.5打开时对燃料定量信号的形成起作用。
图3表示了工作方式转换的实施例的示意图。
内燃机控制程序还包括一个被称为相位判定器的程序模块，一个被称为基本适配要求器的GA-要求程序模块，一个被称为基本适配停止器的GA-停止程序模块和一个被称为最终决定器的程序模块。这在图3a中得到说明。
相位判定程序模块将混合气适配的物理紧迫性在不同的时间标度线内设置成高位并因此要求转换到均匀运行。这在图3b中得到说明
这些时间标度线取决于，控制装置是否识别出故障或存在故障嫌疑。故障或故障嫌疑在程序技术上可通过一诊断程序被设置为位。接着故障或故障嫌疑作为一个在控制装置中已知的参数输出。当内燃机起动时在控制装置中没有故障嫌疑时，在图3b中状态3.1中经过初始化后首先在半小时大小的一段长时间tteofini上不需要混合气适配(状态3.2)。当在这段时间内通过诊断功能发现了故障或最后一次行驶的故障已通过诊断知道时，在状态3.2中时间tteofini就会缩短到几分钟大小的ttefvini。没有故障时在经过时间tteofini后会要求几分钟的混合气适配(状态3.3)。这对于混合气适配来说是相对较长的时间，因为混合气适配能在几分钟内识别故障。在故障情况下在经过时间ttefvini后要求约一半时间的混合气适配(状态3.4)。上述时间是有故障或无故障系统的初始化时间。
在初始化时间之后，在混合气适配已被检查了时，在状态3.5中在10分钟大小的长时间ttegae上不需要混合气适配而在状态3.6中在1到2分钟大小的短时间tgagae上需要混合气适配。当在没有混合气适配时出现故障，则从状态3.5和状态3.6的回路转变到一已改变时间标度线的回路。在图3b中表示了从状态3.5到状态3.8和3.7组成的回路的一个分支。在状态3.7中在几分钟的短时间ttengae上不需要混合气适配而在状态3.8中同样在几分钟的时间tgangae上需要混合气适配。这一回路需要时也可从状态3.6达到。当混合气适配还没有被检查时，则直接从状态3.4或状态3.3到达状态3.7和3.8组成的回路。相位判定器是作为状态自动装置来实现的。它可以理解为在内燃机控制程序中作为程序模块被执行的开关功能算法，它控制在具有不同持续时间的状态之间的转变。
在图3c中描述了混合气适配的要求和禁止。当混合气适配的其他打开条件满足时，混合气适配要求程序模块(GA-要求)要求在活性炭过滤器低负荷和在没有设置加法或乘法适配修正的循环标志时少于1分钟时间TGAPA的混合气适配(GA)。这种要求可以或者仅用于均匀运行或者用于所有工作方式。
混合气适配停止GA-停止程序模块在活性炭过滤器燃料负荷高和混合气适配被关闭时通过相位判定器禁止混合气适配请求。

Claims (8)

1.对内燃机的燃料定量先导控制的失配进行补偿的方法，该内燃机至少在两种不同的工作方式即均匀运行和分层运行下工作，
-在均匀运行时进行混合气的控制和混合气控制的适配，
-根据给定的工作方式在不同的工作方式间转换，给定的工作方式从多个工作方式要求中获得并且每个工作方式要求都被分配一优先级，
-给定工作方式的获得根据工作方式要求的优先级来进行，
其中，将适配的物理紧迫性在不同的时间标度线内设置成高位并因此要求转换到均匀运行。
2.按权利要求1所述的方法，其特征在于，这些时间标度线取决于是否有故障或故障嫌疑。
3.按权利要求1所述的方法，其特征在于，内燃机控制程序还包括一个用作相位判定器的程序模块，一个用作基本适配要求器的GA-要求程序模块，一个用作基本适配停止器的GA-停止程序模块和一个用作最终决定器的程序模块。
4.按权利要求3所述的方法，其特征在于，当混合气适配的其他打开条件满足时，混合气适配要求器(GA-要求)程序模块要求在活性炭过滤器低负荷时少于1分钟时间TGAPA的混合气适配(GA)。
5.按权利要求3所述的方法，其特征在于，混合气适配停止器(GA-停止)程序模块在活性炭过滤器燃料负荷高和混合气适配被关闭时通过相位判定器禁止混合气适配要求。
6.按权利要求3所述的方法，其特征在于，相位判定器程序模块将混合气适配的物理紧迫性在不同的时间标度线内设置成高位并因此要求转换到均匀运行。
7.按权利要求6所述的方法，其特征在于，这些时间标度线取决于控制装置是否已识别一个故障或存在一个故障嫌疑。
8.电子控制装置，用于实施权利要求1-7所述方法至少之一。
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