专利名称：发动机控制装置以及确定内燃机燃烧室中的压力的方法
技术领域：
本发明涉及按权利要求1前序部分及并列权利要求前序部分所述 的一种发动机控制装置以及一种确定内燃机燃烧室中的压力的方法。
背景技术：
为了使加入到内燃机的燃烧室中的混合物更好地燃烧，在过去数 年里提出了大量的装置和方法，利用这些装置和方法能够以与环境更 加相容的方式燃烧所述混合物。在此已知，测量在一个或多个燃烧室 中的压力。燃烧室中的压力的测量在此提供的优点是，可以计算在燃 烧室中在燃烧过程中释放的热量，用于通过喷射参数的改变来改进接 下来的燃烧过程。
因为喷射条件比如喷嘴的几何形状在内燃机的使用寿命期间会发 生变化，所以有利的是对每个燃烧室来说都知道在该燃烧室中的压力 的时间变化曲线，用于单独地对燃烧过程进行优化。但是，比如用安 装在火花塞中的压力传感器来测量在每个燃烧室中的压力这种做法存 在缺点，即其成本昂贵，因为对于每个燃烧室来说必须设置一个压力 传感器。此外，不利的是，这些压力传感器中的每一个都必须与对压 力信号进行分析的发动机控制装置相连接。
发明内容
因此，本发明的任务是，克服现有技术的缺点，并且尤其说明一 种装置和一种方法，利用所述装置和方法可以更简单或成本更低廉地 求得在多个燃烧室中的压力。
该任务用一种按权利要求1所述的发动机控制装置和按并列权利 要求所述的该发动机控制装置的一种应用及一种方法得到解决。
本发明以这样的认识为出发点，即依赖于反映在其中一个燃烧室
中的燃烧室压力的压力信号比如通过推算(Hochrechnen)可以求得在 至少一个另外的燃烧室中的燃烧室压力。例如最简单的假设是，在所 述另外的燃烧室中的燃烧室压力相对于在已经为其求得压力信号的燃 烧室中的燃烧室压力仅仅发生时间上的偏移。时间偏移从在内燃机比 如四冲程内燃机的不同燃烧室中的燃烧过程的在时间上偏移的冲程过
程中产生。在具有许多个气缸比如八个、十个或十二个气缸的内燃积i 中也可以这样安排，即多个燃烧室关于燃烧过程同步进展，从而在i十 算在所述另外的燃烧室中的燃烧室压力时可以不考虑时间移动。
特别有利的是，在所述至少一个另外的燃烧室中的燃烧室压力依 赖于压力信号和内燃机的另外的参数来求得。所述另外的参数比如可 以是在内燃机上测量的温度比如油温。
优选按本发明的发动机控制装置具有至少一个用于接收至少一个 压力信号的压力信号输入端，其中所述压力信号输入端的数目少于所 述内燃机的燃烧室的数目。特别优选刚好一个压力信号输入端，必要 时每个气缸底座一个压力信号输入端。压力信号输入端在本申请中是 指实际上在所述发动机控制装置上存在的输入端或者也指用于将压力 信号输送给所述发动机控制装置的既有的线路。因此比如所述发动枳i 控制装置也可以具有多个压力信号输入端，所述压力信号输入端的数 目等于或者大于所述内燃机的燃烧室的数目，但是其中不是所有这些 在物理上在所述发动机控制装置上存在的压力信号输入端都被占用。 也可以设想，所述压力信号输入端仅仅虚拟地存在，比如如果所述发 动机控制装置具有串行的接口 ，在该接口上所述压力信号串行地前进 或者以数字方式馈入。
有利的是，所述发动机控制装置具有压力传感器，该压力传感器 测量在其中一个燃烧室中的燃烧室压力并且与用于馈入压力信号的压 力信号输入端相连接。所迷压力传感器比如可以是布置在火花塞中的 压力传感器，该压力传感器直接测量燃烧室中的燃烧室压力。另一种 方案是，所述压力传感器比如通过测量将燃烧室包围的材料的材料变 形来间接地测量燃烧室中的燃烧室压力。
优选所述发动机控制装置具有一个或多个压力传感器，其中所述 压力传感器的数目少于所述内燃机的燃烧室的数目。特别优选刚好一 个压力传感器，必要时每个气缸底座一个压力传感器。这提供特殊的 优点，即成本低廉地给所述内燃机装备压力传感器，因为不必给每个 燃烧室装备压力传感器。但是在本发明的范围内，也可以给所述内燃 机的所有燃烧室装备压力传感器并且本发明用于通过可信度检查来检
测一个或多个压力传感器的有缺陷的信号。
在方法方面，有利的是所接收的压力信号的数目少于所述内燃;f几
的燃烧室的数目。此外，测量燃烧室的燃烧室压力用于检测所述压力 信号，优选这些燃烧室的数目少于所述内燃机的燃烧室的数目。
优选在本发明的范围内接收速度信号，该速度信号反映所述内燃 机的速度。所述速度优选是旋转速度或者旋转角速度。为接收速度信 号，有利的是所述发动机控制装置具有速度信号输入端。所述内燃机
室中的燃烧室压力。除了这^个参数之夕t 二可以;虑所述内燃机;其 它参数。所述速度信号比如可以反映所述内燃机的曲轴的旋转角速度。 考虑所述速度信号是有利的，因为通过在其中一个燃烧室中的燃烧过 程来影响所述内燃机的曲轴速度或者另一种速度。因此，在燃烧室中 的混合物燃烧时曲轴通常得到加速。在本发明的范围内，有利的是推 导出在速度信号和压力信号之间的相互关系，从而可以从变化的速度 信号中推断出燃烧室压力，也就是说也可以推断出时间上的压力变化 曲线。因此比如在内燃机的速度剧烈上升时可以假设，以高压力进4亍 燃烧，该压力已导致巨大的力作用于有关的燃烧室的往复运动活塞上。 相应地，尤其有利的是，从所述其中一个燃烧室的压力信号和所述内 燃机的速度信号中建立一种相互关系，用于从在另 一 个时刻测量的速 度信号中推断出在正在进行燃烧过程的燃烧室中的压力变化曲线。
有利的是设置了校正装置，该校正装置以通过连接到所述内燃才凡 上的传动系的振动引起的变化为幅度对所述速度信号进行校正。因此 应该考虑，所述内燃机通过传动系经受机械上的边界条件，所述边界 条件影响所述内燃机的速度。因此所述内燃机的速度的增加较小，如 果内燃机必须驱动负载，在这里所假设的通常情况下这个负载是指汽
车传动系的以机械方式与底盘(Untergrund )相连接的驱动轴。特别 成问题的是所述传动系的振动，所述传动系的振动可能由于传动系的
方式施加的加速。在:代的发动机控;;装置的范围内，可以检测这样
的振动的出现，具体方法比如是通过比如每0.5度产生一个时间信号 这种方式来检测所述内燃机的与曲轴相连接的输出轴的速度。通过时 间信号的比较，可以非常精确地检测所述曲轴或者说输出轴或者传动 系的速度，从而可以考虑到这些对速度信号的影响，用于对速度信号 进行校正。
有利的是求得在所述速度信号和压力信号之间的关联或者说相互 关系，其中有利的是将这种关联保存下来。为此有利的是设置存储器， 在该存储器中同样可以保存所述压力信号或者速度信号或者作为替4戈 方案可以保存所述压力信号或者速度信号。在求得所述关联时尤其有 利的是求得在多个燃烧过程上的关联，使得测量精度起着较小的作用 或者产生多维的组合特性曲线，在该组合特性曲线中为多个不同的速 度信号变化曲线保存了不同的压力信号变化曲线，有利的是给所述压 力信号变化曲线配备参数，使得其可以与测量值相匹配。
有利的是，依赖于所保存的压力信号或者所保存的速度信号或者
所迷另外的燃烧室中的燃烧室压力。
本发明的另一个独立主题是一种内燃机，该内燃机带有有利的具 有上述特征的发动机控制装置。
具有上述特征的发动机控制装置的应用同样是本发明的独立的主题。
用于求得在燃烧室中存在的燃烧室压力的方法是本发明的另一个 独立主题，在此参照方法特征的上述i兌明。
下面借助于附图对本发明进行详细解释。其中附图和以下说明仅
仅反映本发明的示范性的实施例
图1示出了按本发明的用于内燃机的发动机控制装置，
图2A示出了按本发明的用于编制组合特性曲线的方法，
图2B是内燃机的与图2A的方法相关联的参数的图表，
图3A是按本发明的用于求得在另外的燃烧室中的燃烧室压力的
方法，
图3B是具有与图3A的方法相关联的参数的图表。
具体实施例方式
图1示出了具有四个燃烧室2A、 2B、 2C和2D的内燃机1，其中 每个燃烧室2A、 2B、 2C和2D分别具有火花塞3A、 3B、 3C和3D。 所述燃烧室2A的火花塞3A装备有压力传感器4，该压力传感器4测 量在所述燃烧室2A中的燃烧室压力pA。所述压力传感器4将反映所述 燃烧室压力Pa的压力信号输出给分析单元5。该分析单元5与存储器6
相连接，所述分析单元5可以将不同的特性数和数据比如燃烧室压力 pa或组合特性曲线保存在该存储器6中并且可以从那里再次调用。
此外，图1的发动机控制装置的按本发明的实施例包括旋转角传 感器7，该旋转角传感器7检测内燃机1曲轴8的旋转角CRK。详细 地说，该旋转角传感器7在曲轴8旋转0.5。时发出一个信号。这个信 号一方面被直接提供给所述分析单元5，并且此外被馈入校正单元9中。 该校正单元9用于从由所述旋转角传感器7检测到的并且反映所述曲 轴8的旋转角速度的速度信号中计算出在所述内燃机1的机械负载侧 上存在的振动。此外，所述校正单元9具有另外的信号输入端10，所 述校正单元9通过该另外的信号输入端IO得到连接到内燃机1及曲轴 8上的传动系的另一部分的至少一个另外的角度位置。这优选是通过所 述内燃机1来驱动的汽车的一个或多个被驱动的车轮的角度位置。由 所述旋转角传感器7输出的信号的校正也可以通过扭转信号的分析或 者附加地通过扭转信号的分析来进行，该扭转信号反应了传动系的一 部分的扭转。例如优选所述传动系的一部分的扭转或者所述曲轴8的 输出侧的部分的扭转可以用磁致伸缩的传感器或者用测试条来测量。 通过这种方式，有利的是可以计算所述内燃机1的假定的不依赖于载 荷的速度值，该速度值反映所述曲轴8的在无栽荷的情况下会出现的 旋转角速度的增加。此外，向所述校正单元9和分析单元5提供时间 信号t,用于能够计算所提到的速度和变化。所述校正单元9将经过校 正的旋转角速度dCRK/dt输出给所述分析单元5,其中这个经过校正 的旋转角速度优选是在无载荷的情况下所述内燃机1的上述假设的旋 转角速度增加。
此外，所述分析单元11具有信号输出端，在该信号输出端上输出 所有燃烧室2A、 2B、 2C和2D的计算的燃烧室压力Pa、 pB、 pc和po。
图2A和2B示出了一种方法和用于解释的图表，其中该方法可以 用图1的按本发明的实施方式来实施。因此在图2A和2B的接下来的 说明中参照图1的说明。图2A的方法用于求得組合特性曲线，从该组 合特性曲线中可以为所述内燃机1的曲轴8的不同的旋转角速度 dCRKAIt和不同的角度位置CRK获得刚好在进行燃烧过程的燃烧室 2A、 2B、 2C或2D的压力变化曲线pa、 pB、 pc或po。为求得该《且合 特性曲线，重复地进行循环，其中该循环的第一步骤是测量在燃烧室
2A中的燃烧室压力pA。
接下来求得所述曲轴8的旋转角位置CRK并且从这个参量中又计 算出所述曲轴8的旋转角速度dCRK/dt并且通过上述方式进行校正。 将如此求得的参量加入到所述组合特性曲线中，其中使用统计方法， 用于对该组合特性曲线进行插值并使其平滑。接下来询问，是否已经 以足够的密度给该组合特性曲线配备数据。如果是这种情况，那就结 束该方法。如果还不存在足够的数据用于以足够的密度来配备该组合 特性曲线，那么该方法跳回到第一步骤，在该第一步骤中又测量在所 述燃烧室2A中的燃烧室压力pa。
图2B示出了在所述旋转角速度dCRK/dt和在燃烧室2A中测量的 燃烧室压力pA之间的不同关联。两张在图2B中示出的图表包含两个 所述的分别关于曲轴旋转角CRK绘出的参量。分别示出了三条变化曲 线，这三条变化曲线分别示出了带有燃烧过程(变化曲线2和3)和不 带燃烧过程(变化曲线1)的燃烧冲程。在不带燃烧过程的变化曲线1 中，旋转角速度dCRK/dt没有变化。与此相反，在进行燃烧时所述旋 转角速度dCRK/dt在燃烧的影响下发生变化，其中这个参量的变化随 着在所述燃烧室2A中产生的燃烧室压力Pa而出現。燃烧室压力Pa越 高，相应地所述旋转角速度dCRK/dt就发生越剧烈的变化，也就是i兌 所述曲轴8加速强度越大。在上述组合特性曲线中，现在为不同的角 度位置CRK保存在燃烧室2A中的燃烧室压力Pa和旋特角速度 dCRK/dt的增加之间的不同的相互关系。
图3A和3B示出了一种方法和在该方法中所使用的图表。图3A 的方法使用用图2A的方法求得的组合特性曲线，用于求得在另外的燃 烧室2B、 2C或2D中的燃烧室压力pb、 Pc或Pd，这里示范性地求得 在燃烧室2B中的燃烧室压力pb。通过与这里所示相同的方式，也可以 求得在燃烧室2C和2D中的燃烧室压力Pc和Pd。在图3A中示出的方 法适合于通过在图1中示出的分析单元5来实施，从而在此参照对图1 的说明以及对图2A和2B的i兑明。
利用图3A的方法应该求得在燃烧室2B中进行燃烧过程时在该燃 烧室2B中的压力变化曲线，首先在该方法中求得或者说计算旋转角 CRK和旋转角速度dCRK/dt,其中又用上述方式来校正所述速度。将 所述旋转角CRK移动一个规定的角度，比如180°,其中所述旋转角
CRK移动的角度依赖于所述内燃机1的沖程次序。这用于按时间顺序 也就是说关于旋转角CRK对所观察的在所述燃烧室2B中的燃烧过考呈 进行标准化。利用移动的或者说标准化的旋转角CRK及旋转角速度 dCRK/dt，从上面用图2A的方法求得的组合特性曲线中求得在所述燃 烧室2B中的燃烧室压力pB，其中将所述参量在该组合特性曲线中进^f亍 插值，如果在有关的位置上还没有提供测量值。接下来询问，在所，见 察的燃烧室2B中的燃烧冲程是否已经结束。如果燃烧冲程已经结束， 则结束该方法，并且将压力变化曲线pB通过所述分析单元5的输出端 11输出。
本发明不局限于上述优选的实施例。尤其所示出的方法也可以用 具有四个以上的燃烧室或者具有四个以下的燃烧室的内燃机来实施，
其中也可以设想，比如在具有十个或者十二个燃烧室且具有两个气缸 底座的内燃机中相应地给气缸座的一个燃烧室刚好配设一个压力传感 器。此外，也可以给内燃机的多个燃烧室装备压力传感器，用于改进 所述组合特性曲线的求取。除此以外，可以设想大量变型方案及改型 方案，这些方案同样利用本发明构思并且因此落入保护范围中。
权利要求
1. 用于具有多个燃烧室(2A、2B、2C、2D)的内燃机(1)的发动机控制装置，具有至少一个用于接收至少一个压力信号(pA)的压力信号输入端，该压力信号(pA)反映在其中一个燃烧室(2A)中的燃烧室压力(pA)，其特征在于分析单元(5)，该分析单元(5)依赖于所述压力信号(pA)来求得在至少一个另外的燃烧室(2B、2C、2D)中的燃烧室压力(pB、pC、pD)。
2. 按权利要求l所述的发动机控制装置，其特征在于，所述压力信号输入端的数目少于所述内燃机(1)的燃烧室(2A、 2B、 2C、 2D)的数目。
3. 按权利要求1或2所述的发动机控制装置， 其特征在于压力传感器(4)，该压力传感器(4)测量在所述其中一个燃烧室中的燃烧室压力(pa)并且与用于馈入压力信号(Pa) 的压力信号输入端相连接。
4. 按前述权利要求中任一项所述的发动机控制装置， 其特征在于一个或多个压力传感器(4)，所述压力传感器(4)相应地测量在所述其中一个燃烧室(2A)中的燃烧室压力(pa)并且 分别与其中一个压力信号输入端相连接，其中所述压力传感器(4)的 数目少于所述内燃机(1)的燃烧室(2A、 2B、 2C、 2D)的数目。
5. 按前述权利要求中任一项所述的发动机控制装置， 其特征在于用于接收速度信号(dCRK/dt)的速度信号输入端，该速度信号UCRK/dt)反映所述内燃机(1)的旋转速度(dCRK/dt), 其中，所述分析单元(5)依赖于所述速度信号(dCRK/dt)来求得在 所述另外的燃烧室(2B、 2C、 2D)中的燃烧室压力(Pb、 pc、 pD),
6. 按权利要求5所述的发动机控制装置，其特征在于校正装置(9)，该校正装置(9)以通过连接到所述 内燃机(1)上的传动系的振动引起的变化为幅度对所述速度信号 (dCRK/dt)进行校正。
7. 按权利要求5或6所述的发动机控制装置， 其特征在于，所述分析单元(5)用于求得在所述速度信号(dCRK/dt)和压力 信号(pA)之间的关联，其中所述分析单元(5)依赖于所述关联求得 在所述至少一个另外的燃烧室(2B、 2C、 2D)中的燃烧室压力(Pb、 Pc、 Pd)。
8. 按前述权利要求中任一项所述的发动机控制装置， 其特征在于与所述压力信号输入端和/或速度信号输入端和/或分析单元(5 )相连接的用于保存所述压力信号(pa )和/或所述速度信号 (dCRK/dt)和/或所述关联的存储器(6)。
9. 按权利要求8所述的发动机控制装置， 其特征在于，所述分析单元(5)依赖于所保存的压力信号(Pa)和/或所保存的 速度信号(dCRKAJt)和/或所保存的关联来求得在所述另外的燃烧室 (2B、 2C、 2D)中的燃烧室压力(Pb、 pc、 pD)。
10. 具有按权利要求1到9中任一项所述的发动机控制装置的内 燃机。
11. 按权利要求1到9中任一项所述的发动机控制装置用于求得 燃烧室压力(Pa、 Pb、 pc、 Pd)的应用。
12. 用于为具有多个燃烧室(2A、 2B、 2C、 2D)的内燃机(1) 求得在燃烧室(2A、 2B、 2C、 2D)中存在的燃烧室压力(pA、 pB、 pc、 pD)的方法，具有以下步驟接收至少一个压力信号(pA)，该压力信号(pa)反映在其中一 个燃烧室(2A)中的燃烧室压力(pA)， 其特征在于，依赖于所述压力信号(pA)来求得在至少一个另外的燃烧室(2B、 2C、 2D)中的燃烧室压力(pB、 pc、 pD)。
13. 按权利要求12所述的方法， 其特征在于，所接收的压力信号(pa)的数目少于所述内燃机(1)的燃烧室(2A、 2B、 2C、 2D)的数目。
14. 按权利要求12或13中任一项所述的方法， 其特征在于，所述压力信号(Pa)通过在其中一个燃烧室(2A)中的燃烧室压 力(Pa)的测量来求得。
15. 按权利要求12到14中任一项所述的方法， 其特征在于，被测量燃烧室压力(pa)的燃烧室(2A)的数目少于所述内燃机 (1)的燃烧室(2A、 2B、 2C、 2D)的数目。
16. 按权利要求12到15中任一项所述的方法， 其特征在于，接收速度信号(dCRK/dt)，该速度信号(dCRK/dt)反映所述内 燃机(1)的旋转速度(dCRK/dt)，并且依赖于所述速度信号(dCRK/dt)求得在所述另外的燃烧室(2B、 2C、 2D)中的燃烧室压力(Pb、 pc、 Pd)。
17. 按权利要求16所述的方法， 其特征在于，求得所述速度信号(dCRK/dt)的通过连接到所述内燃机(1)上 的传动系的振动引起的变化，并且以振动引起的变化为幅度对所述速度信号(dCRK/dt)进行校正。
18. 按权利要求16或17所述的方法， 其特征在于，求得在所述压力信号(pa)和速度信号(dCRK/dt)之间的关联并且依赖于所述关联求得在所述另外的燃烧室(2B、 2C、 2D)中的燃 烧室压力(Pb、 pc、 pD)。
19. 按权利要求12到18中任一项所述的方法， 其特征在于，保存所述压力信号(pa)并且/或者 保存所述速度信号(dCRK/dt)并且/或者 保存所述关联。
20. 按权利要求19所述的方法， 其特征在于，依赖于所保存的压力信号(Pa)来求得在所述另外的燃烧室(2B、 2C、 2D)中的燃烧室压力(pb、 pc、 Pd)并且/或者依赖于所保存的速度信号(dCRK/dt)来求得在所述另外的燃烧室 (2B、 2C、 2D)中的燃烧室压力(Pb、 pc、 Pd )并且/或者依赖于所保存的关联来求得在所述另外的燃烧室(2B、 2C、 2D) 中的燃烧室压力(Pb、 pc、 Pd)。
全文摘要
本发明涉及一种用于内燃机(1)的发动机控制装置以及一种方法，其中通过压力信号传感器(4)将反映在其中一个燃烧室(2A)中的燃烧室压力(p<sub>A</sub>)的压力信号(p<sub>A</sub>)馈入到分析单元(5)中。在此提出，所述分析单元(5)依赖于所述压力信号(p<sub>A</sub>)来求得在至少一个另外的燃烧室(2B、2C、2D)中的燃烧室压力(p<sub>B</sub>、p<sub>C</sub>、p<sub>D</sub>)。
文档编号F02D35/02GK101389843SQ200780006154
公开日2009年3月18日 申请日期2007年2月19日 优先权日2006年2月21日
发明者G·卡雷塔 申请人:欧陆汽车有限责任公司