专利名称：尤其是汽车的气缸单独运转式内燃机的气缸传感器的校准方法
技术领域：
总体来说，本发明涉及尤其是汽车的气缸单独运转式内燃机，具体地说，本发明涉及根据独立权利要求1前序部分的、用于校准布置在这样的内燃机的至少两个气缸中的且用于测量一个表征在各气缸里的燃烧过程的参数的传感器的方法。
背景技术：
气缸单独运转式内燃机通常具有所谓的喷油量补偿调节(MAR)或运转平稳调节(LRR)，它们例如由DE19945618A1公开了。为此，内燃机的每个气缸配有一个调节器。这一措施的背景就是，当在燃油计量中可能出现油量不足时，出现了本身不希望有的旋转不连续性。如果现在由于公差给一个气缸配给了更多的燃油，则MAR造成为该气缸在驾驶员希望油量上加上一个负的油量。相反，如果给气缸配给了太少的燃油，则加上一个正的油量。
借助这两个调节器MAR和LRR，就可以控制在柴油发动机领域里可能出现的、会导致扭矩差并进而造成不均匀的发动机转速的喷油量不足并且在柴油发动机中众所周知的重要的发动机舒适性在低转速区里可以明显改善。此外，利用由该控制引起的气缸同等调节，不仅在与舒适性相关的低转速区里可以获得排放的改善，而且在高转速时也获得了排放的改善。
现在，借助MAR或LRR的喷油量同等调节不是在柴油发动机的所有工况下都有效的，因为取决于发动机类型地在曲轴上出现了附加作用如扭振，此外，扭振还与转速密切相关。因此，也曾提出了内燃机的气缸单独运转(分动)方法，其中，直接分析一个与燃烧直接相关的信号如缸压信号。该方法允许即便在高转速下也能实现气缸同步调整。在该方法里，从缸压变化过程中计算出燃烧过程的运转特性参数如在这些气缸中指示出的平均压力或者对应于平均压力的扭矩或在这些气缸之间的压差的重心位置。因此，可以通过调节所指示的平均压力在所有运转区里实现额定扭矩的更精确的单缸调节和进而实现更好的气缸同等调节。
对基于缸压的发动机控制来说，在发动机运转中出现的缸压借助压力传感器随时间或按照曲轴转角来测量并且供发动机控制装置使用。这样的压力传感器例如由DE19749841A1公开了。还知道了这样的方法，即借助该方法并根据在发动机运转中的高分辨率压力信号来求出特性参数，这些特性参数又被用于就目标参数如油耗、排放和舒适性来说逐个气缸地优化发动机程序。作为特性参数，例如采用压力或压差积分、示出功或示出扭矩。
另外，在未公开的德国专利申请10159017中公开了一种类似方法，其中，发动机运转特性参数的控制和/或调节根据由原来的压力信号推导出的参数来进行。该导出的参数例如表征压力信号变化或燃烧变化过程。这样，能够在发动机运转中很精确地预喷入燃油。
上述的气缸逐个控制通常借助安置在气缸之中或之上的调整器来完成，这些调整器通过气缸独有的调节参数来控制。这些调节参数例如可以是喷油的控制时间和/或控制起点。
基于缸压的方法的缺点是，由压力传感器提供的测量值因为加工公差和/或由运转决定的误差而经常有误差。如果不修正这些测量误差，则算出的缸压值失真并且由于上述调节而造成单缸之间失调。
上述测量误差表现为不同的传感器特性参数，它们最好不仅作为有误差的偏移量进入传感器特性曲线里，而且作为有误差的放大系数进入传感器特性曲线里。为了校准或修正偏移量，已经有一些解决办法，在这些办法里，对内燃机压缩阶段开始时的压力升高进行分析。但是，目前还没有校准或修正可能有误差的放大系数的方法。此外，这些放大系数对内燃机的整个运转来说扮演了重要角色，因为它们在计算另外四个缸压特征时也直接被考虑进来了。
发明内容
因此，本发明的任务是提供上述类型的校准布置在气缸单独运转时内燃机的至少两个气缸里的且用于测量一个表征在当时的气缸里的燃烧过程的参数的传感器的方法，该方法能够高精度地调准至少两个传感器。
通过方法独立权利要求的特征来完成上述任务。有利的实施方式是从属权利要求的主题。
本发明方法在第一步骤中规定了，为了执行上述的传感器调准，首先，起动内燃机的至少一个工作点，在该工作点里，可以通过上述喷油量同等调节方法如MAR或LRR相当精确地进行上述意义上的气缸同等调节。于是，在该工作点上借助至少一个上述喷油量同等调节方法来执行气缸的同等调节。
此外，在一个有利的实施形式里，可以挑选出这样的内燃机工作点，在该工作点上，预计只有少量的干扰副作用如上述的曲轴扭振或由于空气量不同而出现不同的燃烧室充气/气缸充气。优选的工作点是怠速运转。
根据本发明的第一步骤基于以下认识，借助上述一种喷油量同等调节方法的气缸同等调节的出发点在于，所有气缸得到相同的喷油量并因而提供相同的力矩或者相同的平均压力。
在第二步骤里，利用了在第一步骤中达到的同等调节，以便调准至少两个压力传感器的上述传感器特性参数里的至少一个。在这种情况下要利用，在第一步骤里在内燃机工作中出现在不同气缸里的燃烧过程状况且尤其是气缸内压(平均压力)或力矩状况是几乎相同的，因而由传感器分别测量的内燃机运转特性参数的偏差几乎只是由有误差的传感器特性参数且尤其是放大系数和/或偏移引起的。
通过在内燃机运转时可有利地执行的调准，可以从技术上简单但非常有效和精确地修正或校准有误差的传感器特性参数/特性曲线，因此，有效避免了可能有的内燃机的不同气缸的失调。
有关的传感器最好是用于测量在燃烧时出现的气缸内压(平均压力)的并因而间接测量由燃烧指出的力矩。
结果，借助本发明的方法并通过修正放大系数和/或偏移使在气缸里的压力变化过程与算出的内燃机运转特性参数相互匹配。尽管该方法不能绝对地校准传感器，但是可以相对地调准传感器，这样一来，总体改善了内燃机的气缸分动运转。
以下，参照附图并结合优选实施例来详细描述本发明，从这些实施例中得到了本发明的其它特征和优点。附图所示为图1结合流程图表示本发明校准方法的第一实施例；图2也结合流程图表示本发明的第二实施例；图3表示在借助MAR/LRR的气缸同等调节后在四缸内燃机中典型存在的传感器特性曲线。
具体实施例方式
图1表示用于校准安置在汽车的内燃机(BKM)的气缸(燃烧室)里的传感器的本发明方法的第一实施例，可结合该实施例来表示本发明的基本构思。
所示方法的起点是，根据步骤10使BKM转入一个运转状态，在该运转状态下，可以获得借助喷油量补偿调节(MAR)和/或运转平稳调节(LRR)的气缸同等调节。这种转入按照本身已知的方式借助发动机电子控制装置来完成。这样的运转状态在此是BKM在怠速下的无负荷运转(怠速运转)，因为在该运转状态下，干扰MAR和/或LRR的副作用例如曲轴扭振或空气量波动最小。
在怠速运转下，根据步骤12，按照已知的方式进行借助MAR和/或LRR的BKM的单独气缸的同等调节。通过同等调节实现了，所有气缸提供同等有效的平均压力pme。现在，简单地为所有气缸认定摩擦平均压力pmR是相同的，由此为所有气缸得到相同的示出平均压力pmi，它由有效的平均压力pme和摩擦平均压力pmR按照公式pmi＝pme+pmR组成。示出平均压力pmi还按照已知的方式可以由各缸压算出。因此，在各缸的算出的pmi值的偏差能够只归咎于有误差的传感器特性曲线，尤其是有误差的放大系数。此外，传感器特性曲线的偏移也可能至少部分地造成这样的偏差。
在此要注意，上述在现有技术中已真的偏移值的修正涉及到传感器特性曲线U＝f(p)。与此不同，图3所示的偏压修正涉及特性参数的特性曲线pmi＝f(me)。在传感器特性曲线U＝f(p)里的偏移误差不对算出的pmi值产生影响。而在特性曲线pmi＝f(me)里的偏移差值不涉及传感器误差，而涉及摩擦平均压力的差异，其前提条件是，可以实现有效平均压力的理想补偿并且已经调准了上述斜率。
在本实施例里，在步骤14里测量的缸压曲线本身做比较16并且比较结果与一些传感器特性参数做比较18，或者，也可以利用BKM的其它运转特性参数来调准传感器特性参数/特性曲线。如图2所示，该调准也可以通过同等设定上述算出的pmi值来完成。
值得注意的是，在上述实施例里，技术上简化地只在BKM的唯一一个工作点上进行调准，而在图2所示的实施例里，必须至少两个起动两个工作点。后一个变型方案允许更高的校准质量。但在图1所示的实施例里，为了抑制行程-形成离散性进入BKM的气缸中，还拟定了滤波措施，例如对BKM的多个工作周期的平均化。
在图2里是出了第二实施例，其中，传感器特性曲线在BKM的多个工作点上即主要在转速恒定的多个负荷下被调准。通过考虑在传感器特性曲线里的上述偏移，可以考虑单独气缸的不同的摩擦力矩或摩擦平均压力pmR，这归因于在各缸里的不同的压缩状况。
图2所示的作业在步骤100中这样开始，即计数器n＝1被启动。在步骤102里，BKM转入第n个运转状态，即在此先转入第1运转状态。第一运转状态由一个取决于在此工作点(me1)上的喷油量me的负荷和一个随后被取定为恒定值的转速z来表征。在BKM的第一工作点上，在步骤104里进行借助MAR/LRR的气缸相互同等调节，如结合图1所述的那样。在完成气缸同等调节后，借助压力传感器测量106在气缸里的压力并且由测量的压力值计算108出各自示出于气缸里的力矩或平均压力pmi。
现在的数据表(pmi，me)被暂储110起来。随后，计数n加上102增量1并检查114该n的增量值是否小于上限n-max。根据比较结果，或是跳回到步骤201或是继续前进。因此，极限值n-max规定多久重复环节102-110，就是说，要起动多少个不同的BKM的工作点(me2时负荷A2，me3时的负荷A3等)并要暂存多少个数据表。
如果超过上限n-max，则由暂存的数据表(pmi，me)建立116用于各缸的传感器特性曲线(图3)。
在特性曲线的一些测量点上，借助最小误差平方根法来调整118补偿直线。在步骤120里，该补偿直线的斜率被相互比较并且计算出它们之间的差。如果至少其中一个差大于一个根据经验确定的阈值，则在本实施例里发出122一个关于传感器功能和/或BKM功能的缺陷报警信号。步骤122只是可选的。
在这里，首先要假定在各缸里的摩擦力矩或摩擦平均压力pmR是恒定的，因此，传感器放大率被解释为补偿直线的斜率。作为恒定的摩擦力矩或摩擦平均压力pmR，得到了me＝0的补偿直线偏移量。
如果小于上述阈值，则可以实现传感器特性参数的调准。在步骤124里，借助对补偿直线斜率的调整来相互调准各压力传感器的放大系数。通过曲线调整或直线调整126，借助上述的补差功能直线偏移量来自动完成126气缸的摩擦力矩或摩擦平均压力pmR的相互调准。
作为用于传感器特性曲线的上述直线函数组pmi＝f(me)的替换方式，也可以采取高阶多项式函数。这样，尤其可以考虑一个随负荷而变的摩擦力矩或摩擦平均压力pmR。
在另一个附图未表示的方法变型方案里，还执行测定传感器特性参数且尤其是测定放大系数的似真性检查。这样，还可以类似于图2的步骤122地探测在一个或多个压力传感器上的可能有的功能缺陷或甚至在BKM本身上缺陷，但质量比图2要高。
最后，图3表示在借助MAR和LRR进行气缸同等调节后典型得到的传感器特性曲线。在这里，在BKM的三个不同工作点上测定的喷油量me上标出了由在每个缸中测定的压力值计算出的示出力矩或平均压力pmi。借助最小误差平方根法，使补偿直线匹配于该测量点。由这些直线的斜率直接得到了各压力传感器的放大系数。如要看到的，这三条特性曲线之一的斜率不同于其它特性曲线。恰好对该特性曲线来说，按照以上方法的调准导致了明显改善的传感器相互校准。
当然，本发明的基本构想不只是能用在具有成缸状的燃烧室的BKM上，而且能用在有至少两个燃烧室的BKM如旋转活塞式发动机里。另外在此要理解的是，本发明不只是能被用在上述的压力传感器里，而也能被用在BKM的气缸单独运转所需的即适用于测量一个直接或间接表征气缸内的燃烧过程的参数的所有传感器如喷油量传感器等中。
权利要求
1.一种校准至少两个传感器的方法，所述传感器测量一个表征在一个有至少两个气缸的尤其是汽车的气缸单独运转式内燃机里的燃烧过程，其特征在于，起动(10)该内燃机的至少一个在此可借助至少一个喷油量同等调节方法高精度地进行所述至少两个气缸的同等调节的工作点，并且在所述的内燃机的至少一个工作点上借助所述的至少一个喷油量调节方法进行所述至少两个气缸的同等调节(12)，在完成所述至少两个气缸的同等调节后，相互调准(18)所述的至少两个传感器的至少一个传感器特性参数。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，表征在各气缸里的燃烧过程的参数由压力代表。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，作为传感器特性参数，调准传感器特习惯内曲线的偏移和/或放大系数。
4.如权利要求1-3之一所述的方法，其特征在于，为了调准所述至少一个传感器特性参数，挑选内燃机的工作点，在这些工作点上预计有少量的由内燃机运转引起的干扰作用。
5.如权利要求1-4之一所述的方法，其特征在于，由至少两个传感器所测量的参数计算出在各气缸里示出的力矩或在各气缸里示出的平均压力，根据在至少两个气缸里示出的力矩或平均压力之间的差推断出传感器特性参数或传感器特性曲线有误差。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述至少一个传感器特性参数的调准通过同等调节在所述的至少两个气缸里算出的示出力矩或平均压力来完成。
7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述至少一个传感器特性参数的调准通过所述的至少一个运转特性参数来完成(16)
8.如权利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述调准在内燃机的唯一一个工作点上进行。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，对内燃机的至少两个工作周期进行滤波且尤其是平均化。
10.如权利要求1-9之一所述的方法，其特征在于，所述调准在内燃机的至少两个工作点上进行。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述至少两个传感器特性参数的调准在内燃机转速恒定下在至少两个负荷点上完成。
12.如引用权利要求5的权利要求10所述的方法，其特征在于，示出的力矩或示出的平均压力由有效力矩或有效平均压力与摩擦力矩或摩擦平均压力之和构成，在这里，该摩擦力矩或摩擦平均压力对这两个气缸来说假定几乎是相同的，并且各自的放大系数由通过借助不同的喷油计量量算出的示出力矩值或示出平均压力值产生的一条补偿直线(特性曲线)的斜率和通过摩擦力矩或摩擦平均压力产生的偏移量形成。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，根据在至少两个气缸里求出的补偿直线(特性曲线)的相互差值推断出当时的传感器和/或内燃机有功能缺陷。
14.如权利要求1-11之一所述的方法，其特征在于，所述示出力矩或示出平均压力由一个通过有效力矩或有效平均压力和摩擦力矩或摩擦平均压力构成的多项式计算得到，各放大系数由一个通过不同的喷油计量量计算的示出力矩或示出平均压力的曲线计算校准来形成。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，该方法基于一个随着内燃机负荷而变化的摩擦力矩或一个随着内燃机负荷而变化的摩擦平均压力。
16.如权利要求1-15之一所述的方法，其特征在于，对所述的在至少两个气缸里测定的传感器特性参数进行似真性检查。
全文摘要
在校准至少两个传感器的方法中，其中这些传感器测量一个表征在一个有至少两个气缸的尤其是汽车的气缸单独运转式内燃机里的燃烧过程，本发明规定，起动(10)该内燃机的至少一个在此可借助至少一个喷油量同等调节方法高精度地进行所述至少两个气缸的同等调节的工作点，并且在所述内燃机的至少一个工作点上借助所述的至少一个喷油量调节方法进行所述至少两个气缸的同等调节(12)，在完成所述至少两个气缸的同等调节后，相互调准(18)所述至少两个传感器的至少一个传感器特性参数。
文档编号F02D45/00GK1630772SQ03803512
公开日2005年6月22日 申请日期2003年5月26日 优先权日2002年9月3日
发明者J·达米茨, D·萨米尔森, R·费尔曼, M·许勒 申请人:罗伯特-博希股份公司