喷射到发动机尤其柴油发动机中的燃料量的确定方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于确定喷射到发动机，尤其柴油型发动机中的燃料量的方法。
【背景技术】
[0002] 在柴油型发动机中，在燃烧室中对空气进行压缩然后在压力下将燃料喷射到该室 中。然后在喷射期间燃烧室中的温度和压力情况使燃料得以燃烧。
[0003]为了更好地控制发动机而且还限制污染物的排放，更好地控制燃料在燃烧室内进 行燃烧的条件是适合的。关于燃料喷射，优选地是不在单次喷射中喷射燃烧所必需的燃料 量，而是实行称为"先导喷射"的第一次喷射，然后进行第二次喷射或者"主喷射"。在先导 喷射期间，在一次喷射或者在若干连续"微喷射"中喷射少量燃料。此燃料燃烧使得在燃烧 室内的温度和压力增加，以及由此促进在主喷射期间所喷射燃料的燃烧。此燃料喷射方法 一方面使发动机噪声减小，且另一方面限制了氮氧化物(命名成叽的化合物)的排放，例如 一氧化氮N0和二氧化氮N02。
[0004] 本发明此处尤其关注在循环期间喷射到燃烧室中的燃料量的控制。
[0005] 燃料借助于喷射器喷射到燃烧室中，该喷射器根据从发动机相对应的控制和命令 装置所接收的信号来供应燃料量。这些喷射器具有根据老化程度、操作条件等随着其初始 设计中固有的灵敏度变化的特性。
[0006] 通过装载在各个喷射器中的功能来实现所喷射的燃料量的控制，这些功能是为了 测量实际喷射的量，且如果在期望量与实际喷射量之间发现偏差，则其允许校正喷射量。此 控制功能一般由喷射器制造商开发，并且如果发动机配备有入探针（sondelamda)，则最 通常基于在喷射实验期间对发动机工况的振荡分析和/或基于对富余度的分析。
[0007] 文献FR2 901 848描述了一种用于先导喷射流量校正的方法和设备。所描述的 设备包括：用于在有或者没有先导喷射的情况下基于在气缸内的压力测量(通过该压力测 量推导出热量释放值）或者基于发动机转数测量(通过发动机转数推导出旋转速度差）的流 量值估算模块。
[0008] 现有技术教导了根据由G.Woschni开发的考虑热损失的模型，其包括计算曲轴的 所有程度的损失。由此类考虑热损失的方法产生的存储空间和计算时间与热机的连续发动 机循环的运行快速性、发动机计算机的尺寸和成本很难兼容。
[0009] 文献DE10 2007 061225A1和FR2 846 373A1教导了用于从气缸压力和对所 释放热量的计算确定喷射到内燃发动机的气缸中的燃料质量的方法。这些模型未考虑到热 损失。
【发明内容】
[0010] 相对于现有技术已知的解决方案，本发明的目的在于提供一种更准确的用于确定 由喷射器喷射的燃料量的方法。
[0011] 由本发明所提出的解决方案优选地独立于联接至发动机的变速器。以此方式，可 以减少在具有共用的发动机的车辆平台的管理中的成本。
[0012] 为此，本发明提出了一种用于确定喷射到内燃发动机的气缸中的燃料质量的方 法，所述气缸配备有能够检测在其内部的主导压力的传感器。
[0013] 根据本发明，该方法包括以下步骤： ?从所测量的压力一方面确定在所述气缸中相对应的主导温度，以及另一方面确定所 释放的热量； ?对在预定区间上所释放的热量进行积分，以确定累积热量； ?估算热损失，通过首先考虑由辐射引起的取决于所测量的温度的四次方的热损失，以 及其次考虑由传导和/或对流引起的两者均取决于所测量的温度和相对应的发动机工况 的热损失，根据下列公式： QP = ^HRcum 其中： QP是对应于热损失的热量； HRniM是所述累积热量； ^是所述累积热量的校正因子； ?确定与所述累积热量加上热损失成正比的所喷射的燃料量。
[0014] 以创造性的方式，此方法借助于基于由在燃烧室中的燃料燃烧所释放的总能量的 模型进行估算。由于根据本发明所定义的模型使能考虑到热损失，因此其允许非常准确的 结果。根据此模型，在发动机控制系统的背景下，随后进行尤其有利的选择来考虑热损失。 特别地，根据本发明，对于与在所考虑的发动机循环整体上计算的热量释放成正比的热损 失的公式的选择使得将累积热量的校正因子在所述发动机循环的燃烧循环期间视作常数。 此校正因子因此独立于曲轴在所考虑的循环中的角位置。因此，特别地，使用此方法的计算 机的存储空间和计算时间是有限的。
[0015] 在根据本发明的此确定方法中，可以通过假设一方面压力和体积的乘积与另一方 面温度的比值是常数，由此能够通过压力来计算温度。
[0016] 例如，在完整的燃烧循环期间，对所释放热量进行积分针对四冲程发动机是在 720°的区间上进行的。然而，也可以在更短区间上进行计算，以便例如控制在燃料喷射期 间实施的先导喷射。还可以预见到，对于根据曲轴的旋转角度来跟踪在燃烧循环期间所喷 射的质量的变化。
[0017] 为了提高根据本发明的确定方法的准确度，热损失估算还有利地考虑气流在其进 入气缸之前的密度增加。
[0018] 为了实施喷射到燃烧室中的燃料质量的确定方法，本文中提出了优选实施例的变 型，其借助于以下公式来估算由辐射引起的热损失： QE =BHRcum (Tfflax4 -Tco4) /Tco4 其中： QK是由辐射所耗散的热量； B是常数； HR?是累积热量； T_是在对于确定累积热量所考虑的预定区间上所确定的最大温度； T?是发动机温度。
[0019] 同样地，一个优选实施例的变型提供了借助于以下公式来估算由传导和/或对流 引起的热损失： 其中：
【主权项】
1. 一种用于喷射到内燃发动机的气缸中的燃料质量的确定方法，所述气缸配备有能够 检测在其内部的主导压力的传感器， 其特征在于，所述方法包括以下步骤： ?从所测量的压力一方面确定在所述气缸中相对应的主导的温度，以及另一方面确定 所释放的热量； ?对在预定区间上所释放的热量进行积分，以确定累积热量； ?估算热损失，通过一方面考虑由辐射引起的取决于所测量的温度的四次方的热损失， 以及另一方面考虑由传导和/或对流引起的两者均取决于所测量的温度和相对应的发动 机工况的热损失，根据下列公式： Qp - 〇 HRcum 其中： Qp是对应于热损失的热量； HRciim是所述累积热量； G是所述累积热量的校正因子； ?确定与所述累积热量加上热损失成正比的所喷射的燃料量。
2. 根据权利要求1所述的确定方法，其特征在于，通过一方面假设压力和体积的乘积 与另一方面温度的比值是常数，由此通过所述压力来计算所述温度。
3. 根据权利要求1或者2中任一项所述的确定方法，其特征在于，对所释放的热量进行 积分是在完整的燃烧循环期间上实现，即，对于四冲程发动机的720°的区间上。
4. 根据权利要求1至3中任一项所述的确定方法，其特征在于，热损失的估算还要考虑 气流在其进入所述气缸之前的密度增加。
5. 根据权利要求1至4中任一项所述的确定方法，其特征在于，借助于以下公式来估算 由车射引起的热损失： Qe = B HRcum (Tfflax4 - Tco4) / Tco4 其中： Qk是由辐射所耗散的热量； B是常数； HRaa是所述累积热量； Tmax是在对于确定所述累积热量所考虑的预定区间上所确定的最大温度； !?是发动机温度。
6. 根据权利要求1至5中任一项所述的确定方法，其特征在于，通过使用以下公式来估 算由传导和/或对流引起的热损失： Qc - f (N) HRcum (Tmax - T⑶）/ Tco 其中： Qc是由传导和/或对流所耗散的热量； f (N)是具有对应于所述发动机工况的变量N的函数； Tmax是在对于确定所述累积热量所考虑的预定区间上所确定的最大温度； !?是发动机温度。
7. 根据权利要求4、5和6中任一项所述的确定方法，其特征在于，借助于以下公式来估 算热损失： Qp-A HRcum + Qe + Qc + C HRcum Pin / Pamb 其中： Qp是对应于热损失的热量； A和C是常数； Pin是气流在其正要进入所述气缸之前的压力； Panib是大气压力； 在此公式中，由此所述累积热量的所述校正因子写成如下形式： G =A + B (Tmax4-T⑶4) / T⑶4 + f (N) (Tmax-Tco) / Tco + C Pin / Pamb〇
8. -种用于喷射到内燃发动机中的燃料流量的校正方法，其特征在于，所述校正方法 包括以下步骤： ?确定在根据权利要求1至7中任一项所述的燃烧循环期间所喷射的燃料量； ?将在前述步骤中确定的所述燃料量与对应于在相同燃烧循环期间待喷射的燃料量的 命令值进行比较；以及 ?重复前述的确定和比较步骤； ?使用在通过根据权利要求1至7中任一项所述的方法确定的所述燃料量与命令量之 间的比较结果，以便于限定校正值来应用于与待喷射燃料量相对应的命令值。
9. 一种用于确定喷射到内燃发动机的气缸中的燃料量的设备，所述气缸配备有允许了 解在所述气缸中的主导压力的传感器，其特征在于，所述设备包括：包含用于执行根据权利 要求1至7中任一项所述的方法的各个步骤的装置的计算机。
【专利摘要】一种用于喷射到内燃发动机的气缸中的燃料质量的确定方法，所述气缸配备有压力传感器，所述方法包括以下步骤：从所测量的压力一方面确定在所述气缸中主要的相对应的温度，以及另一方面确定所释放的热量；对在预定区间上所释放的热量进行积分，以确定累积热量；估算热损失，通过一方面考虑由辐射引起的取决于所测量的温度的四次方的热损失，以及另一方面考虑由传导和/或对流引起的两者均取决于所测量的温度和相对应的发动机工况的热损失，根据下列公式：QP =HRCUM其中：QP是对应于热损失的热量；HRCUM是所述累积热量；是所述累积热量的校正因子；确定与所述累积热量加上热损失成正比的所喷射的燃料量。
【IPC分类】F02D35-02, F02D41-24
【公开号】CN104838116
【申请号】CN201380066222
【发明人】B.瓦罗基, C.朱弗内勒
【申请人】法国大陆汽车公司, 大陆汽车有限公司
【公开日】2015年8月12日
【申请日】2013年12月17日
【公告号】WO2014095047A1