专利名称：用于确定内燃机的燃烧室的压力值的方法
技术领域：
本发明涉及一种用于确定内燃机的燃烧室中的压力值的方法，其中借助压力传感 器来测量压力值。此外，本发明还涉及一种计算机程序以及一种用于内燃机的控制装置。
背景技术：
在柴油内燃机和汽油内燃机中使用用于确定内燃机的燃烧室中的压力的压力传 感器，以便获得改善的关于内燃机的燃烧室中运行的燃烧过程的回馈。这尤其在内燃机的 较新的操作方法方面意义重大，例如在均质压缩燃烧(亦被称为HCCI)方面意义重大。已证实，为了获得充分准确的压力测量值而应当使用具有较高信号质量的压力传 感器。然而在大批量生产方面值得追求的是，同样能够使用具有较低信号质量的压力传感
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发明内容
本发明提出，一方面根据压力测量值并且另一方面根据内燃机的燃烧室的工作循 环情况和/或燃烧情况来获取用于确定压力值的校正值。在从属权利要求中给出了有利的改进方案。此外，在以下描述中并且在附图中可 找到对于本发明而言重要的特征，其中这些特征既可独立地又可不同组合地对于本发明而 言是重要的，对此不再明确地指出。根据本发明的方法使得能够校正压力传感器的压力测量值。此校正是借助校正值 来实现的，这些校正值则是根据压力测量值和内燃机的工作循环情况来确定的。在根据本 发明的方法的范围内认识到，测得的压力测量值与实际压力值的偏差取决于内燃机的分别 被观察的燃烧室的工作循环情况。取决于燃烧室的工作循环情况，某些干扰因数仅短暂地 出现。例如，随着燃烧，燃烧室的温度显著上升。此温度上升会引起对压力传感器的短时干 扰。此干扰亦可被称为“温度突变”或“短时漂移(Kurzzeitdrift) ”。在本发明的范围内，工作循环被理解为一种循环，在该循环期满之后，内燃机的燃 烧室再度经历另一次工作循环。在四冲程往复活塞式内燃机中，一个工作循环与内燃机的 曲轴旋转两圈以及经历四个阶段(进气、压缩、膨胀、排气)相对应。内燃机的不同燃烧室 的这些阶段是分别彼此偏置的。在二冲程往复活塞式内燃机中，一个工作循环与内燃机的 曲轴旋转一圈相对应。工作循环情况指示燃机的燃烧室(尤其是气缸)的工作循环进展如何。例如，一 个工作循环可延伸通过0°到720°的曲轴转角区间。工作循环情况可以通过指示所提及 的区间中的角度来确定。燃烧情况指示送入燃烧室(尤其是气缸)的燃料转换成热量的进展如何。例如， 燃烧情况可以通过预定部分的燃料被完全燃烧掉来表征。根据本发明的对有误差的压力测量值的补偿使得使用具有较低信号质量的压力传感器成为可能。但是替换地或补充地，还可以在使用具有较高信号质量的压力传感器情 况下确定较准确的压力值。由于校正值是分别根据内燃机的燃烧室的当前工作循环情况和/或燃烧情况以 及根据压力测量值来确定的，因而可以为燃烧室的每个工作循环或每个循环重新确定校 正。这实现了对有缺陷的压力信号的实时补偿。在最简单的情形中，校正值对应于对于某个工作循环情况/燃烧情况和测得的压 力测量值来说所预期的误差，该误差可以以反置的符号加给测得的压力测量值。有利地，将不同的校正值分配给燃烧室的工作循环内的不同情况，以便根据内燃 机的燃烧过程来补偿有误差的压力测量值。特别有利地，设置用于根据燃烧室的工作循环的变化和/或燃烧情况的变化来分 配校正值的校正函数。此类校正函数使得能够特别容易地且准确地预先规定跨越工作循环 的变化的校正值。有利地，通过不同的函数段来定义校正函数。这实现了能够设置在其不同的函数 段中最优地与燃烧过程相匹配的校正函数。同时，不同的函数段能够不以始终可区分的方 式彼此转变，由此同样在这些转变区域中和转变区域相邻处达成精确且快速的补偿。特别优选地，将至少一个带有校正值的数值上升的第一函数段与燃烧室内的温度 上升联系起来(korreliert)。以相应方式有利地，将至少一个带有校正值的数值下降的第二函数段与燃烧室内 的温度下降联系起来(korreliert)。为了确定校正函数的至少一个函数段的开始和/或结束而有利的是，为此使 用至少一个表征燃烧室的预定燃烧状况的参量。此类参量的一个示例为燃烧重心位置 (Verbrennungsschwerpunktlage)，在其处送入燃烧室的燃料的一部分(例如50% )被完全 燃烧掉。待使用的参量的另一示例为在工作循环内测得的最大压力。此最大压力也可被用 来确定燃烧重心位置。在此情况下，尤其使用由于燃烧(而非压缩)引起的最大压力。如果将第一校正最大值分配给燃烧室中由于燃烧过程引起的压力上升，那么可在 燃烧重心位置的区域中实现特别准确的误差补偿。如果将第二校正最大值分配给燃烧室中由于气体交换引起的压力上升，那么也可 以在此关键区域中实现准确的误差补偿。特别有意义的是以计算机程序的形式来实现根据本发明的方法，该计算机程序可 存储在电子的存储器介质上并且能够以此形式向控制内燃机的控制装置指派该计算机程序。从以下参照附图来描绘本发明的不同实施例的描述中得到本发明其他的优点、特 征和细节。在此，在权利要求和说明书中所提及的特征可以分别各自独立地或任意组合地 对于本发明而言是重要的。
以下参照附图来说明本发明的实施方式。在附图中示出图1示意性地示出了具有燃烧室和用于检测燃烧室中的压力的压力传感器的内 燃机的一个实施例；
图2示意性地示出了用于补偿压力传感器的误差的过程的一个实施例；图3示出了校正函数的一个实施例；图4是根据图1的压力传感器的、标绘在内燃机的一个工作循环上的、带有和不带 有误差补偿的压力值以及参考压力传感器的参考压力值的图示；图5是在其中示出压力传感器的分别带有和不带有误差补偿的压力值相对于参 考压力传感器的参考值之差的图示；图6示出了图4中用VI标记的部分的放大图；以及图7是根据图6的部分的与图5对应的图示。
具体实施例方式图1中示意性地示出了内燃机并且总体地用附图标记10来表示该内燃机。内燃 机10具有多个燃烧室，在该附图中示出了其中的一个燃烧室12。内燃机10尤其是具有活塞14的往复活塞式内燃机，该活塞14通过连杆16对曲 轴18起作用。内燃机10尤其是四冲程内燃机，其中一个工作循环伴随着曲轴18旋转两圈，由此 活塞14在每个工作循环(亦被称为周期)中在上止点位置与下止点位置之间往返运动两 次。在内燃机10的四个工作冲程期间，从下止点位置起经历排气冲程、进气冲程、压缩冲程 和膨胀冲程。可以用所谓的HCCI方法来操作内燃机，在该HCCI方法中，还可以可选地在气体交 换阶段在排气冲程与进气冲程之间的转变中发生燃烧。内燃机10具有示意性示出的分配给每个燃烧室12的进气口 20，通过该进气口 20 可将燃烧空气、必要时还将燃料送入燃烧室12。在HCCI方法中，直接喷射是有利的，但是附 加地或替换地，吸管喷射(Saugrohreinspritzung)也是可行的。此外，内燃机10具有分配给每个燃烧室12的排气口 22，借助该排气口 22可将废 气从燃烧室12排出。为了监视内燃机12的压力而设置压力传感器24，该压力传感器24按需要还可用 于爆燃识别。压力传感器24通过数据线26与控制装置28相连接。优选地，控制装置28 还用于控制内燃机10的燃料喷射装置(未示出)、内燃机10的必要时存在的点火装置、必 要时能够可变地控制的阀门系统、至少一个可控制的涡轮增压器和/或必要时存在的用于 控制回引到内燃机10的废气流的装置。借助压力传感器24来测量压力测量值，可以借助控制装置28来读取这些压力测 量值。对压力测量值的读取对应于图2中所示的用于补偿有误差的压力测量值的过程的步 骤30。步骤30之后为任选的数据处理步骤32、24和36，其中可以对压力测量数据进行滤 波、校正灵敏度误差和执行偏移补偿。接着以上提及的步骤30到36之一，在阶段38中对 测得的压力值进行校正。在该校正的范围内尤其校正所谓的“温度突变误差”。对测得的压力测量值的校正是借助图3中所示的校正模型40来实现的。在阶段 38的范围内可以执行图2中所示的步骤42、44、46和48或者这些步骤中的一部分。例如，可以在步骤42中确定校正模型40的固定参数。在步骤44中可以确定一个工作循环(其中曲轴18旋转两圈)内测得的最大压力值pMax以及燃烧重心位置OMFB50。 燃烧重心位置OMFB50指示该工作循环内的情况，其中送入燃烧室12的燃料的50 %被完全 燃烧掉。在步骤46中，可以计算真正的校正值K。在步骤48中，可以将计算出的校正值K与测得的压力测量值相加。在步骤50中， 可以计算用于控制内燃机10的燃烧特征。校正模型40包括具有多个函数段的校正函数52。这些函数段彼此拐入，然而并不 可始终微分。校正函数52尤其具有四个或五个函数段。因此，设置具有陡峭的校正值上升的第 一函数段54，具有缓慢下降的校正值的第二函数段56、具有校正值上升的第三函数段60、 具有下降的校正值的第四函数段62以及具有尤其等于0的恒定校正值的第五函数段64。 函数段54到64分别对应于内燃机10的工作循环中的一个子部分。如以上所说明的，一个 工作循环延伸通过曲轴18旋转两圈并且因此通过720°曲轴转角。在图3到图7中，0° 曲轴转角(°C A = °曲轴转角)与活塞14的上止点相对应，在该上止点处进行点火(点火 0T)或者至少开始膨胀冲程。在负的或正的温度突变误差的情况下，从温度影响的时刻起直至温度下降到正常 水平结束，测得的压力传感器24的压力测量值过小或过大。借助所示的校正函数52可以 补偿这些误差。函数段54、56、60和62可以分别线性地或指数地上升或下降。然而特别优 选地，为函数段54、56、60和62的定义考虑以下关系。以下内容尤其适用于与内燃机10的压缩冲程和膨胀冲程对应的函数段54和56 的定义温度突变误差直接取决于燃烧室中的温度并且因此取决于燃烧的时刻。相对于燃 烧开始，误差的出现要略微延迟一些。一旦燃烧的温度到达压力传感器24的敏感部件，压 力信号就会在曲轴18的较小度数的曲柄转角内产生最大误差值的失真。接着，温度突变误 差指数地衰减直至排气冲程结束。为每个周期重新确定校正模型40。该校正模型——在此处描述的实施方式中—— 描绘了负值形式的预期的温度突变误差并且被添加至测得的压力测量值。最大校正值 ThermoSlffl(Cycl)取决于燃烧室中的温度并且该温度又取决于燃烧强度。各个工作循环的最 大压力pMaX(Cycl)提供了良好的用于估计燃烧强度并且因此估计最大误差值的依据。例 如，根据作为最大压力的函数的线性方程来确定函数段54的校正值(替换地，也可以根据 最大的压力上升和/或根据多个参数来确定这些校正值)。Thermos 皿(Cycl) = pMax (Cycl) *steigHD+offsetHD该线性方程的斜率由Steigm来定义并且可以如同偏移值offset^那样基于传感 器特性来确定。校正的开始是固定给定的或者取决于燃烧时刻。由于燃烧重心位置(OMFB50)在 未经校正的压力信号情况下已具有了良好的准确性，因而该燃烧重心位置被用作开始的参 考。校正相对于参考点的开始是由参数Versatz^定义的并且可以基于传感器24的特性来 确定
权利要求
1.一种用于确定内燃机(10)的燃烧室(12)中的压力值(68)的方法，其中借助压力传 感器(24)来测量压力测量值(66)，其特征在于，一方面根据所述压力测量值(66)并且另一 方面根据所述内燃机(10)的所述燃烧室(12)的工作循环情况和/或燃烧情况来获取用于 确定所述压力值(68)的校正值(K)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，向所述燃烧室(12)的工作循环内的不同 情况分配不同的校正值(K)。
3.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其特征在于校正函数(52)，所述校正函数 (52)用于根据所述燃烧室(12)的工作循环的变化和/或所述燃烧情况的变化来分配校正 值⑷。
4.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述校正函数(52)是由不同 的函数段(54，56，60，62，64)来定义的。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，向所述燃烧室(12)的工作循环内的不同 部分分配不同的函数段(54，56，60，62，64)。
6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，将至少一个带有所述校正值(K)的数 值上升的第一函数段(54)与所述燃烧室(12)内的温度上升联系起来。
7.根据权利要求4到6中任一项所述的方法，其特征在于，将至少一个带有所述校正值 (K)的数值下降的第二函数段(56)与所述燃烧室(12)内的温度下降联系起来。
8.根据权利要求4到7中任一项所述的方法，其特征在于，为了确定所述校正函数 (52)的至少一个函数段(54)的开始和/或结束而使用至少一个表征所述燃烧室(12)的预 定的燃烧状态的参量。
9.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，向所述燃烧室(12)中由于燃 烧过程引起的压力上升分配第一校正最大值(Thermos m(Cycl))。
10.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，向所述燃烧室(12)中由于 气体交换引起的压力上升分配第二校正最大值(Thermos m(Cycl))。
11.一种计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被编程为执行根据以上权利要求中 任一项所述的方法。
12.一种用于内燃机(10)的控制装置(28)，其特征在于，所述控制装置(28)被配置成 执行根据权利要求1到10中任一项所述的方法。
全文摘要
本发明涉及一种用于确定内燃机(10)的燃烧室(12)的压力值的方法，其中借助压力传感器(24)来测量压力测量值，其中，一方面根据所述压力测量值并且另一方面根据所述内燃机(10)的燃烧室(12)的工作循环情况和/或燃烧情况来获取用于确定压力值的校正值。
文档编号G01L23/00GK101995314SQ20101025425
公开日2011年3月30日 申请日期2010年8月12日 优先权日2009年8月13日
发明者D·阿曼, R·卡雷尔迈耶, V·里肯, W·菲舍尔 申请人:罗伯特.博世有限公司