用于运行内燃机的方法和装置的制作方法

专利名称：用于运行内燃机的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及按独立权利要求前序部分所述的用于运行内燃机的一 种方法和一种装置。
背景技术：
由WO 95/04215已公开了一种用于在具有可变的气体交换控制装 置比如具有可调节的进气凸轮轴和/或排气凸轮轴的内燃机上、尤其在 非稳定的运行状态中对气缸的空气充气进行动态地正确计算的方法。 为此，在计算气缸的充气中的新鲜空气份额时要考虑气体交换控制装 置的变化的影响。

发明内容
相比而言，用于运行内燃机的、具有独立权利要求所述特征的、 按本发明的方法及按本发明的装置具有这样的优点，即依赖于一个参 量来求得用于充气程度的第一数值，该参量表征用于对通往所述内燃 机的空气输入通道产生影响的执行机构的位置；从所述用于充气程度 的第一数值中，通过滤波求得用于充气程度的笫二数值；根据进气管 动力性的模拟，按照校正了预先给定的预测时间的方式来形成所述充 气程度的时间常数，使得所述用于充气程度的第二数值表征所述内燃 机的燃烧室的所预测的充气程度。通过这种方式，所述燃烧室的充气 程度的预测值可以以很高的精确度但以很低的开销来求得。
通过在从属权利要求中列出的措施，可以获得在独立权利要求中 所说明的方法的优选的拓展方案和改进方案。
特别有利的是，根据代表所述进气管动力性的模拟情况的数值通 过与代表预先给定的预测时间的第一校正系数相乘的方式来对时间常 数进行校正。通过这种方式，可以特别简单地并且在开销很小的情况 下对所述时间常数进行校正。
如杲用经过校正的时间常数借助于一个唯一的滤波器进行滤波， 那就可以将开销降到最低限度。通过这种方式可以节省计算开销和/或 制造成本。
此外有利的是，在使用所述对进气管动力性进行模拟的时间常数的情况下对所述用于充气程度的第一数值进行滤波，用于获得用于充 气程度的第三数值，并且在使用对所述预测时间进行模拟的时间常数 的情况下对所述用于充气程度的第三数值进行滤波，用于获得用于充 气程度的笫二数值。通过这种方式，作为表征对根据所预先给定的预 测时间进行预测的充气程度的、用于充气程度的第二数值的补充，也 获得仅仅因所述进气管动力性延迟的、用于充气程度的第三数值的形 式的充气数值，以便在发动机控制装置中作进一步处理。
特别有利的是，根据表征进气管中的空气质量流量的参量来求得 用于充气程度的笫四数值，在用于充气程度的第一及第二数值之间形 成一个差值，向所述用于充气程度的笫四数值加载所述差值，从而获 得用于充气程度的第五数值，该第五数值相当于用于充气程度的预测 的数值。通过这种方式，可以根据所述表征进气管中空气质量流量的 参量求得与依赖于所述表征用于对通往内燃机的空气输入通道施加影 响的执行机构的位置的参量相比在静态方面更加准确的、用于充气的 数值，该数值比如可以在空气质量测量仪或者进气管压力传感器的信 号的基础上获得。因此，通过在所述用于充气程度的第一及第二数值 之间的差值，为所迷在静态方面更加精确的用于充气程度的第四数值 仅仅补充所述从表征用于对通往内燃机的空气输入通道施加影响的执 行机构的位置的参量中派生出来的充气程度的动力性，使得所预测的、 用于充气程度的、用于充气程度的第五数值形式的数值在预测的精度 方面是最佳的。
获得另 一优点的方法是，根据表征进气管中空气质量流量的参量 求得用于充气程度的第四数值，在使用对进气管动力性进行模拟的时 间常数的情况下对所述第一数值进行滤波，用于得到用于充气的第三 数值，在所述第一及第三数值之间形成差值，在使用对所迷预测时间 进行模拟的滤波常数的情况下对该差值进行滤波，用于得到校正的差 值，并且给所述用于充气程度的第四数值加载所述经过校正的差值， 从而获得用于充气程度的第五数值，该第五数值相当于所预测的、用 于充气程度的数值。通过这种方式，可以将用于充气程度预测的最佳 的精度的优点与作为另一个参量额外地求出因所述进气管动力性而延 迟的充气程度这种方法相结合，而这另一个参量则可以在发动机控制 仪中用于进一步处理。此外有利的是，借助于对所迷预先给定的预测时间进行模拟的时 间常数通过有待滤波的参量与第二校正系数的相乘的方式来进行滤 波，所述第二校正系数依赖于所述对已预先给定的预测时间进行模拟 的时间常数优选作为所述对已预先给定的预测时间进行模拟的时间常 数的倒数来选择。通过这种方式，可以以简单的方式通过乘法运算来 取代所述为考虑预先给定的预测时间而有待进行的滤波，从而可以节 省开销及费用。
此外有利的是，如此选择所述预先给定的预测时间，从而从所预 测的充气程度中依赖于在燃烧室中有待调节的空气/燃料混合比求得预 侧的、用于在内燃机的相关气缸的关闭的进气阀之前喷入进气管中的 喷料喷射的喷射量或喷射持续时间，优选求得预测的、用于在所述相 关的气缸的排气冲程过程中燃料喷射的喷射量或喷射持续时间。通过 这种方式来确保，所述有待调节的空气/燃料混合比可以尽可能精确地 得到实现。
获得另一个优点的方法是，分别通过进气管的单独的进气道向多 个气缸输送空气和燃料，通过一个共同的喷射阀将燃料喷入至少两条 进气道中，由共同的喷射阀多喷束地进行喷射，其中为所迷至少两条 进气道的每条进气道仅仅输送至少一个喷束，在所述至少两条进气道
射量,'并且如此选择所^先给定的预测时;，从而从所预汤:J的;气程
度中依赖于在燃烧室中有待调节的空气/燃料混合比来如此求得所预测 的、用于在相关气缸的关闭的进气阀之前喷入相关的气缸的相应进气 道中的燃料喷射的喷射量或喷射持续时间，使得所预测的、在所有相 关气缸的燃烧室中的喷射量或喷射持续时间平均导致有待调节的空气/ 燃料混合比的实现。通过这种方式，在使用这样的多喷束的喷射阀时 在用于不同的气缸的相同的喷射量及相同的喷射时间的情况下也还是 可以正确调节有待调节的空气/燃料混合比，其中通过这样的多喷束的、 同时向多个气缸供给燃料的喷射阀的使用可以节省大量费用。


本发明的实施例在附图中示出，并且在下面的说明中进行详细解
释。其中
图l是内燃机的简要视图，图2是用于对按第一实施方式的按本发明的方法及按本发明的装 置进行解释的功能图，
图3是用于对按第二实施方式的按本发明的方法及按本发明的装 置进行解释的功能图，
图4是用于对按第三实施方式的按本发明的方法及按本发明的装 置进行解释的功能图，
图5是用于对按笫四实施方式的按本发明的方法及按本发明的装 置进行解释的功能图，
图6a)是第一气缸的进气阀的触发的时间曲线，
图6b)是第二气缸的进气阀的触发的时间曲线，
图6c)是多喷束喷射阀的触发的时间曲线。
具体实施例方式
在图l中，l表示内燃机，该内燃机比如可以是汽油机或柴油机。 下面示范性地假设，该内燃机是汽油机。在图1中示出该内燃机l的 第一气缸40和第二气缸45。通过共同的空气输入通道185向这两个气 缸40、 45供给新鲜空气。在所述共同的空气输入通道185中布置了空 气质量测量仪95,该空气质量测量仪95对空气质量流量ml进行测量 并且作为在时间上连续的信号传送给发动机控制装置65。在所述空气 质量测量仪95的下游，在所述共同的空气输入通道185中布置了节流 阀15,该节流阀15的位置影响输送给所述气缸40、 45的空气质量流 量。在所述节流阀15的区域中布置了位置传感器85，该位置传感器 85比如借助于电位器来探测所述节流阀15的位置oc并且作为在时间上 连续的信号传送给所述发动机控制装置65。相反，所述发动机控制装 置65则比如在由所述内燃机l驱动的汽车的情况下依赖于加速踏板的 位置来触发所述节流阀15。但这一点为一目了然起见未在图1中示出。 在所述节阀流15的下游，所迷共同的空气输入通道185转变为第一进 气道30和第二进气道35，这两条进气道共同构成所迷内燃机l的进气 管。所述第一进气道30在此专门配设给所述第一气缸40并且向其供 给新鲜空气及燃料。所迷第二进气道35则专门配设给所述第二气缸45 并且向其供给空气及燃料。在所述节流阀15的下游并且在分支为所述 进气道30、 35之前，在所述进气管的用附图标记190表示的共同部分 中，布置了温度传感器180，该温度传感器180测量进气管中的温度Ts,并且作为在时间上连续的信号传送给所述发动机控制装置65。代 替所述空气质量测量仪95和温度传感器180,也可以在所述进气管的 共同部分190中布置进气管压力传感器150，该进气管压力传感器150 对进气管中的压力ps进行测量并且作为在时间上连续的信号传送给所 述发动机控制装置65。不过，所述进气管压力传感器150也可以作为 所述空气质量测量仪95及温度传感器180的补充布置在所述进气管的 共同部分190中。通过在燃料输入通道195中的共同的喷射阀50向所 述两条进气道30、 35供给燃料，其中设置了所述燃料输入通道195的 第一开口 170,通过该第一开口 170向所述第一进气道30供给燃料， 并且其中设置了所述燃料输入通道195中的第二开口 175，通过该第二 开口 175向所述第二进气道35供给燃料。这两个开口 170、 175在此构 造为对称的，从而向所述第一进气道30及所述第二进气道35进行在 量及时间上相同的喷射。由此，也就是说分别通过穿过所述第一开口 170或者说穿过所述第二开口 175的喷束在相同的时间向所述第一进气 道30及所述第二进气道35中喷入相同的燃料量。在此，从所述发动 机控制装置65方面，通过所述触发信号I来触发所述共同的喷射阀50， 以此来调节喷射量及喷射时间。在此依赖于有待调节的空气/燃料混合 比在所迷发动机控制装置65中预先给定所述触发信号I。通过第一进 气阀55,将所述第一进气道30中的空气/燃料混合物输送给所述第一 气缸40的燃烧室5。通过第二进气阀60将所述第二进气道35中的空 气/燃料混合物输送给所述第二气缸45的燃烧室10。所述进气阀55、 60的进气时间及进气行程可以通过凸轮轴来调节。作为替代方案，也 可以设置可变的或全可变(voHvariaWe)的阀门控制装置，其中所述 发动机控制装置65借助于相应的控制信号Bh、 H2来预先给定所迷进 气阀的进气时间及进气行程。 一种这样的可变的或全可变的阀门控制 装置可以比如通过电磁的或者电液的阀门控制装置来实现。在图1中 示出了所述可变的或者说全可变的阀门控制装置的这种替代方案，其 中所述第一进气阀55由所述发动机控制装置65通过在冲程及相位方 面的第一触发信号Hi进行触发，并且所述第二进气阀60相应地由所 述发动才几控制装置65通过在沖程及相位方面的第二触发信号H2进行 触发。如图1所示，也可以为所述第一气缸40的排气阀155以及为所 述第二气缸45的排气阀160进行相应的触发。通过所述第一气缸40的排气阀155以及所述第二气缸45的排气阀160,将在所述空气/燃料 混合物在燃烧室5、 10中燃烧时形成的废气排放到排气管路165中。 在此，如在图1中所示可以在所述排气管路165中布置氧传感器145， 该氧传感器145对废气中的氧气含量进行测量并且作为在时间上连续 的信号入传送给所述发动机控制装置65。在所述气缸40、 45的区域中 布置了转速传感器90，该转速传感器90探测所述内燃机1的发动机转 速n并且作为在时间上连续的信号传送给所述发动机控制装置65。
图2示出了用于对按第一实施方式的按本发明的方法及按本发明 的装置进行解释的功能图。该功能图在此可以在软件和/或硬件方面在 所述发动机控制装置65中得到实施，并且因此在图2中用附图标记65 来表示。作为替代方案该功能图也可以布置在内燃机或汽车的任意其 它的控制单元中，或者布置在自身的控制单元中。所述装置或者说控 制仪65包括第一测定单元75,该第一测定单元75比如可以构造为组 合特性曲线的形式，并且在输入侧上由节流阀传感器85将所述节流阀 15的位置ot输送给所述第一测定单元75并且由转速传感器90将发动 机转速n输送给该第一测定单元75。所迷組合特性曲线75的输出参数 而后就是所迷燃烧室5、 10的充气程度的第一数值rldk，在当前的节 流阀角度oc及当前的发动机转速n上调节所述充气程度。所述第一组
由于所述i气管动^性，从当前的节流^角度位置a及当前的发动机 转速n中求得的充气程度的第 一数值rldk不是立即调节而是延迟调节。 所述充气程度的第一数值rldk因此输送给所述装置65中的预测单元 70，用于为充气程度求得预计值或预测值。所述预测单元70在此包招_ 第一滤波器20，所述充气程度的第一数值rldk作为输入参数输送给所 述第一滤波器20。所述第一滤波器20比如构造为低通滤波器。在第二 测定单元80中的第二组合特性曲线IOO在此求得用于所述第一滤波器 20的时间常数。所述第一滤波器20应该模拟所述进气管30、 35、 190 的动力性或者说延迟。由第二组合特性曲线IOO构成的时间常数因此 也称为进气管时间常数，并且由第二组合特性曲线100输送给所述第 一滤波器20。作为输入参数，由所述转速传感器90向所述第二组合特 性曲线100输送发动机转速n并且由气缸计数器105向所述第二组合 特性曲线IOO输送激活的气缸的当前数目。所述气缸计数器105在按图2的实施例中同样是所述第二测定单元80的一部分。该气缸计数器 105表明，有多少个气缸当前处于激活状态。激活的气缸的特征在于， 其进气阀及排气阀周期性地在先后相随的气缸冲程中按照点火顺序打 开和关闭。解除激活的气缸的特征在于，其进气阀及排气阀持续关闭 并且由此没有进行换气。在所谓的半发动机运行中，所述内燃机1的 一半气缸被解除激活，而另一半气缸则被激活。在全发动机运行中， 所述内燃机1的全部气缸都激活。发动机转速n及所激活的气缸的数 目越大，进气管时间常数就越小。而后在所述第一滤波器20的输出端 上存在用于充气程度的第三数值，在所述预测单元70的减法元件110 中从所述用于充气程度的第三数值中减去所述用于充气程度的第一数 值rldk。在所述减法元件110的输出端上的差值被输送给第二滤波器 25，该第二滤波器25的时间常数在所述第二测定单元80的特性曲线 115中依赖于当前的发动机转速n来预先确定。所述在第一滤波器20 的输出端上的用于充气程度的第三数值表明依赖于所述节流阀的当前 位置ot及当前的发动机转速n的充气程度的实际当前的时间曲线，因 为该第三数值考虑了进气管动力性。但是，为了能够正确调节所述有 待调节的空气/燃料混合比，所述为获得有待调节的空气/燃料混合比所 必需的燃料或者说为此所必需的燃料量必须在所属的空气充气到达相 应的燃烧室5、 10之前的一个时刻喷入。因此必须为一个时刻预测所 述燃烧室5、 10的空气充气，在该时刻这种充气还没有到达相应的燃 烧室5、 10中。因此必须以减少的方式来校正通过所述进气管时间常 数来模拟的延迟时间。这通过所述第二滤波器25来进行，该第二滤波 器25作为替代方案也可以构造为乘法元件。由所述特性曲线115提供 的时间常数因此小于l。随着发动机转速n的上升，该时间常数变大并 且趋向于l。之所以这样，是因为在理论上无限大的发动机转速中用于 燃料喷射的前置时间(Vorlagerungszeit)趋向于零。所述特性曲线115 在此应该比如应用在试验台上或行驶试验中，使得由此产生的时间常 数如此对所述进气管时间常数进行校正，从而为 一个时间预测所述燃 烧室5、 IO的充气考呈度，在该时间中可以在所述气缸40、 45的关闭的 进气阀55、 60之前进行喷射。借助于所述第二组合特性曲线IOO对所 述进气管动力性进行模拟，这同样可以比如在试验台上或在行驶试验 中进行。在代替所述第二滤波器25使用乘法元件的情况下，所迷特性曲线 115代替如所说明的按照预先给定的预测时间形成的时间常数形成一 个大于1的校正参数，该校正参数随着发动机转速n的上升而趋向于1 ， 并且将所述减法元件110的输出端与该校正参数相乘。所述校正系数 在此相当于依赖于预先给定的预测时间形成的时间常数的倒数。由此， 这种乘法结果和在所述第二滤波器25的输出端上的结果相同。在所述 第二滤波器25或者说所迷相应的乘法元件的输出端上，现在存在一个 经过校正的预测的、在所述用于充气程度的第三数值和所迷用于充气 程度的第一数值rldk之间的差值。这个经过校正的预测的差值在加法 元件120中叠加到第三测定单元125的输出信号上。所述第三测定单 元125依赖于所述空气质量测量仪95的空气质量流量ml和所述温度 传感器180的进气管温度Ts以及所述发动机转速n以比如在试验台上
i的公开文献中所说明的方式的形式;求得i;态上准确的、用^所
述燃烧室5、 10的充气程度的信号。所述第三测定单元125的输出信 号在这种情况下是用于所述充气程度的第四数值。所述加法元件120 的输出信号同样是所述预测单元70的一部分，该加法元件120的输出 信号而后就是用于所述充气程度的第五数值，该第五数值相当于所预 测的用于所述充气程度的数值并且输送给笫二乘法元件130。在那里所 述用于充气程度的第五数值与混合气调节装置135的调节系数fr相乘， 其中所述混合气调节装置135依赖于所述氧传感器145的所测量的氧 气值以公知的方式确定所述调节系数fr。在所述第二乘法元件130的 输出端上，由此存在所预测的、用于当前有待喷射的燃料量I的数值， 利用该数值来触发所述喷射阀50。
在图3所示的第二实施方式中，相同的附图标记表示和在图2中 相同的元件，按照该第二实施方式对按照图2的功能图作了如下改动
代替借助于所述第二滤波器25对所述用于充气程度的第三数值和 所述用于充气程度的第一数值的差值进行校正的做法，已经通过所述 第一滤波器20的滤波时间常数考虑了所预先给定的预测时间。为此目 的，在所述第二测定单元80中设置了第三乘法元件140,在该第三乘 法元件140中，由第二組合特性曲线100求得的进气管时间常数与由 特性曲线115依赖于所述预先给定的预测时间求得的、小于1的时间常数相乘，并且所形成的乘积作为由此产生的校正的时间常数输送给
所述第一滤波器20。通过这种方式，可以省去所述第二滤波器25，并 且被所述第三乘法元件140所取代。在按照图3的功能图中所述减法 元件110的输出端而后相当于按照图2的第二滤波器25的输出端，并 且由此如图3示出的一样直接输送给加法元件120。在其余方面，图3 所示的功能图相当于图2所示的功能图。
图4以功能图的形式示出了本发明的第三实施方式，在该功能图 中相同的附图标记表示和在图2和3中相同的元件。在此，从按图2 的第一实施方式出发，对按图4的第三实施方式作了如下改动
在此没有求出所述在静态上准确的、用于所述充气程度的第四数 值，由此可以进一步节省开销。不过，按图4的第三实施方式的预测 结果不具有和按照图2和3的实施方式的预测结果相同的精度。由此 在按图4的第三实施方式中，就象所述减法元件110 —样省去所述第 三测定单元125和加法元件120。更确切地iJL,在按图4的第三实施方 式中，将所述用于充气程度的第三数值在所述第一滤波器20的输出端 上直接输送给所述第二滤波器25或者说相应的乘法元件。所述第二滤 波器25或者说相应的乘法元件的输出端而后就是用于充气程度的第二 数值，并且直接输送给所述第二乘法元件130，以形成用于喷射量的触 发信号I。由此，不仅象在图2和3的主题中一样，将所迷用于充气程 度的第一数值rldk用于求得所述充气程度的动力性，而且用于对燃烧 室充气程度包括所述静态份额进行全值评估，所述静态份额在按图2 及图3的实施方式中通过借助于所述减法元件IIO进行的求差来消除。
在其余方面，按图4的功能图相当于按图2的功能图。
图5示出了本发明的第四实施方式的功能图，在该功能图中相同 的附图标记表示和在图2、 3和4中相同的元件。但是，相应于按图4 的第三实施方式，从按图3的第二实施方式出发如此对按图5的第四 实施方式的功能图进行改动，从而象在按图4的第三实施方式中一样 放弃求出所述静态的用于充气程度的第四数值并且由此放弃所述第三 测定单元125、加法元件120及减法元件110。此外，在按图5的第四 实施方式中就象在按图3的第二实施方式中一样与按图1的第一实施 方式及与按图4的第三实施方式相比放弃了所述第二滤波器25,并且 取而代之通过借助于用于第一滤波器20的第三乘法元件140对所述进气管时间常数进行的校正来对所迷预先给定的预测时间加以考虑。由
此在按图5的功能图中，将所述第一滤波器20的输出信号作为用于充 气程度的第二数值直接输送给所述第二乘法元件130，以形成用于所述 喷射阀50的触发信号I。按图5的第四实施方式在放弃所述静态的用 于充气程度的第四数值的精确度的情况下是产生最小开销的实施方 式。
在按图2和4的、使用第二滤波器25或者说相应的乘法元件的实 施方式中，获得这样的优点，即所述用于充气程度的第三数值在所述 第一滤波器20的输出端上供在所迷发动机控制装置中作进一步处理， 这种进一步的处理不需要按本发明的预测。
至今为止的研究，也可以不同于图1用于这样的实施方式，在这 样的实施方式中为每条进气道30、 35配i殳了自已喷射阀。由此可以正 确地预测用于每个气缸的喷射，以实现有待调节的空气/燃料混合比。 在特殊情况下，用于两条或更多条进气道30、 35的喷射通过一个唯一 的共同的喷射阀50如此以对称的方式进^f亍，从而在相同的时间向相应 的进气道30、 35中喷射相同的喷射量，在这种特殊情况中所描述的处 理方式对以下情况来说是正确的，即相应的气缸40、 45也对称地运行， 也就是说同时以相同的气缸沖程来运行。而后，对所述气缸40、 45来 说正确地预测燃料喷射，以实现有待调节的空气/燃料混合比。
这一点会发生变化，如果所述气缸40、 45不再同时以相同的气缸 沖程来运行，而是在点火顺序中在不同的位置上并且由此同时以不同 的气缸沖程来运行。在这种情况下，可以以所说明的方式仅仅为所述 气缸40、 45中的一个气缸正确地预测燃料喷射，以实现有待调节的空 气/燃料混合比，但是对剩余气缸来说所预测的用于充气程度的数值则 不适用。因此对于剩余的气缸来说，在所述内燃机的动态的运行状态 中相对于有待调节的空气/燃料混合比产生偏差，在所述内燃机的动态 运行状态中所述节流阀15的位置发生变化。
按本发明，这个问题通过以下方法得到解决，即如此选择所述预 先给定的预测时间，从而从所预测的充气程度中依赖于在相应的燃烧 室5、 10中有待调节的空气/燃料混合比如此在所迷相关的气缸40、 45 的关闭的进气阀5S、 60之前求出所预测的、用于在相关的气缸40、 45 的相应进气道30、 35中的燃料喷射的喷射量或喷射持续时间，使得在所有相关的气缸40、 45的燃烧室5、 10中的共同的喷射阀50的所预测 的喷射量或者说喷射持续时间平均导致有待调节的空气/燃料混合比的 实现。
这种处理方式在图6a)到6c)的实施例中得到说明。图6a)示出 了所述第一进气阀55的触发信号！^的时间曲线，并且图6b)示出了 所述第二进气阀60的触发信号H2的时间曲线。在此假设，所述内燃 机l以四冲程运行模式来工作。单个的气缸沖程在按图6a)和图6b) 的时间图表中借助于罗马数字来表示。对于所述第一气缸40来说，所 述气缸沖程II是进气沖程，在该进气冲程中所述第一进气阀55以冲程 H打开，用于从所述第一进气道30中吸入空气/燃料混合物。在此，按 图6a)和6b)的时间图表示出所迷四沖程运行的两个周期。在此在所 迷第二气缸沖程n以外，所述第一进气阀55关闭，所迷第一进气阀 55的沖程等于零。所述第二气缸45在第四气缸冲程IV中有其进气沖 程，在该第四沖程IV中其进气阀60以沖程H打开。在所述第四气缸 冲程IV以外，所述第二气缸45的进气阀60关闭，其冲程因此等于零。 优选在所述第一气缸40及第二气缸45的关闭的进气阀之前喷入燃料。 对于所述第一气缸40来说，这意味着在所述第一气缸沖程1的过程中 进行喷射，所述第一气缸沖程I相当于所述第一气缸40的紧靠其进气 冲程之前的排气冲程。对于所述笫二气缸45来说，这意味着紧靠该第 二气缸45的进气沖程之前在所述第三气缸沖程III的过程中进行喷射。 由此，为了为所述第 一气缸40正确实现有待调节的空气/燃料混合比， 必须对用于所述第一气缸沖程I的空气充气进行预测。为了为所述第二 气缸45正确实现有待调节的空气/燃料混合比，必须对用于所迷第三气 缸沖程III的空气充气进行预测。为了能够平均地为两个所述气缸40、 45正确地实现有待调节的空气/燃料混合比，由此作为折衷方案对用于 处于所述第一气缸沖程I和所述笫三气缸沖程III之间的第二气缸沖程 II的空气充气进行预测，并且从这个预测的空气充气出发确定为实现 有待调节的空气/燃料混合比所必需的燃料量。因此必须如此选择所述 预先确定的预测时间，从而在考虑进气管时间常数的情况下对用于所 迷第二气缸沖程II的充气程度进行正确预测。
为确定所述预先给定的预测时间，现在按人们从所述两个气缸40、 45中选择哪个气缸作为起点存在两种方案。如杲选择所述第一气缸40作为起点气缸，那就可以将所述预先给定的预测时间选择等于零。之 所以这样，是因为仅仅通过考虑所述进气管时间常数这种方式对相应
的充气进行预测，这种充气在所述第一气缸40的进气冲程中并且由此 在所述第二气缸冲程II中到达所配属的燃烧室中。如果相反以所述第 二气缸45为起点，那就必须依赖于当前的发动机转速n来如此选择所 述预先给定的预测时间常数，使得其覆盖两个气缸沖程。因此在借助 于所述用于第二气缸45的进气管时间常数来预测相应的、存在于该第 二气缸45的进气沖程中并且由此存在于所述第四气缸沖程IV中的充 气程度时，人们根据这个进气管时间常数通过逆算两个气缸冲程的方 式来获得相应的、为所述第二气缸沖程II所预测的充气程度。由于所 述两个气缸40、 45及两条进气道30、 35的对称结构，作为替代方案 也可以在将所述第二气缸45选择为起点气缸时将预先规定的预测时间 常数设置为零，或者说在将所述第一气缸40选择为起点气缸时根据所 述进气管时间常数逆算两个气缸冲程，从而在最后提到的情况中预测 用于所述第四气缸冲程IV的气缸充气程度。因此对于所迷两个气缸 40、 45的按图6a)和6b)的沖程来说，要么可以将预先给定的预测时 间常数设置为1,要么可以如此预先给定所迷预测时间常数，从而根据 所述进气管时间常数逆算两个气缸冲程。
对于两个气缸同时以相同的气缸冲程运4亍，也就是i兌两个气缸40、 45同时具有其进气冲程这种情况来说，必须根据所述进气管时间常数 如此选择预先给定的预测时间常数，从而逆算一个气缸冲程，用于对 就在所述进气沖程之前的排气冲程中的充气程度进行预测，在所述排 气沖程中预存放着燃料。
对于所述两个气缸40、 45在紧接着的先后相连的气缸冲程中具有 其各自进气冲程这种情况，也就是说比如所述第一气缸40处于第二气 缸沖程II并且所述第二气缸45处于第三气缸沖程III中这种情况来说， 作为折衷方案或者平均值解决方案根据所述用于第二气缸45的进气管 时间常数借助于预先给定的预测时间常数逆算半个气缸冲程。
在这种情况中重要的是，将哪个气缸选择作为起点气缸。所述起 点气缸在这种情况下是所述两个气缸中的那个刚好在另一个气缸的进 气冲程之后的一个气缸沖程中具有其进气沖程的气缸。如果将另一个 气缸选择作为起点气缸，那就必须如此选择所迷预先给定的预测时间常数或者说所述预先给定的预测时间，从而根椐所述对进气管动力性
进行模拟的时间常数也就是说所迷进气管时间常数逆算1.5个气缸冲 程。
图6c)示出了喷射触发信号I的时间曲线。I在此表示在所述用于 按图6a)和6b)的实施方式的第一气缸沖程的预先给定的时间间隔中 喷射到所述两条进气道30、 35中的燃料质量流量。有待喷射的燃料量 由此通过在所述第二乘法元件130的输出端上的燃料质量流量I的高度 来确定。该高度在按图6c)的实施例中对第一个第一气缸沖程I来说
是数值I,并且对第二个笫一气缸冲程I来说是数值l2,其中12>1!。通
过这种方式来对所述节流阀15的张开的运动加以考虑。作为替代方案， 也可以在相应的第三气缸沖程III中进行喷射，在所述第三气缸沖程III 中所述两个进气阀55、 60同样关闭。由此不仅在所述第一气缸沖程I 中的喷射而且在所述第三气缸沖程IH中的喷射中，都可以在关闭的进 气阀55、 60之前实现喷射。在这种情况下，在按图6a)到6c)的实施 例中如此设计所述第一燃料质量流量It的大小，使得其对为接下来的 第二气缸沖程II所预测的充气程度来说导致产生所迷有待调节的空气/ 燃料混合比。如此设计所迷第二燃料质量流量12,使得其对所述为接 下来的第二气缸冲程H所预测的空气充气程度来说导致产生所述有待 调节的空气/燃料混合比。
作为替代方案，对固定地预先给定的、在相应的进气道30、 35中 通过所迷喷射阀50喷射的燃料质量流量来说，也可以依赖于在图2到 5的方框130中的调节系数fr灵活地输出为实现有待调节的空气/燃料 混合比所必需的喷射持续时间，在该喷射持续时间期间在相应的第一 气缸冲程中应喷入所述固定地预先给定的燃料质量流量。在此如此限 制该喷射持续时间，从而不向敞开的进气阀55、 60中进行喷射。
作为替代方案，也可以由所述方框130为实现在所预测的空气充 气中有待调节的空气/燃料混合比不仅预先给定所述喷射持续时间而且 预先给定所述有待喷射的燃料质量流量。为计算喷射持续时间，必须 如此确定所述调节系数fr的大小，使得其在所述方框130是乘法元件 的情况下在与所预测的充气数值相乘之后获得用于所迷喷射持续时间 的数值，所迷喷射持续时间则用于固定地预先给定的燃料质量流量。 所述发动机控制装置65而后必须如此在时间上安排计算的喷射持续时间的喷射间隔，从而不会向敞开的进气阀55、 60中进行喷射。因此，
在所述发动机控制装置65中知道所述进气阀55、 60的打开时间的情
况下，尤其在使用可变的或全可变的阀门控制装置的情况下，可以简
单地确定可能的喷射时间。
对于在所述方框130中不仅计算喷射持续时间，而且计算有待喷
射的燃料质量流量这种情况来说，可以由所述混合气调节装置135提
供两个调节系数，也就是一个用于所述喷射持续时间的调节系数和一
个用于所迷有待喷射的燃料质量流量的调节系数，这两个调节系数在
所述方框130中与所述预测的、用于充气程度的数值相乘，其中而后
在所述方框130上获得用于所必需的喷射持续时间的第一输出信号和
用于所必需的燃料质量流量的笫二输出信号。在这种情况下，所述方
框130包括两个乘法元件，其中向这两个乘法元件中的每一个乘法元
件都输送所预测的用于充气程度的数值。而后由所述混合气调节装置
135向所迷两个乘法元件中的第一乘法元件输送所述用于喷射持续时
间的调节系数，并且由所述混合气调节装置135向所述两个乘法元件
中的另一个乘法元件输送所述用于燃料质量流量的调节系数。在图5
中示范性地用虛线示出了所述两个乘法元件连同其用于喷射持续时间
及燃料质量流量的输出端以及在输入端上的不同的调节系数。在此示
出了所述用于燃料质量流量的调节系数fn和所述用于喷射持续时间的
调节系数frr。所述用于燃料质量流量的乘法元件用130来表示，而用
于喷射持续时间的乘法元件则用200来表示。所述用于燃料质量流量
的乘法元件的输出信号用I来表示，并且所述用于喷油持续时间的乘法
元件的输出信号用T来表示。
所述第一滤波器20和可能存在的第二滤波器25比如具有以下通
用的转换函数
<formula>formula see original document page 18</formula>
其中A是相应的滤波器20 、 25的在当前扫描时刻求得的输出参数， A一alt是相应的滤波器20、 25的在当前扫描时刻之前的最后扫描时刻 求得的输出参数，或者如杲所述当前的扫描时刻是自相应的滤波器20、 25激活或初始化起第一扫描时刻，那么A一alt就是预先给定的起始值、比如数值零，E是相应的滤波器20、 25的在当前扫描时刻存在的输入
参数，TAbta"是在两个直接先后相随的扫描时刻之间的时间间隔，并且
Tzk是相应的滤波器20、 25的时间常数。
所述第一滤波器20及可能存在的第二滤波器25由此相应地构造 为低通滤波器。
代替所述节流阀15的位置，也可以使用另一个表征这个位置的参 量，比如在将加速踏板操纵程度线性转换为所述节流阀15的位置的情 况下使用所述加速踏板的操纵程度。
代替一个唯一的、喷入所述两条进气道30、 35中的每条进气道中 的喷束，也可以朝所述两条进气道30、 35中的每条进气道中喷入多个 喷束，但这些喷束导致在相同的喷射时间里在总体上向所迷两条进气 道30、 35喷入相同的喷射量。在这种情况下，要么可以以相同的喷射 量向所迷两条进气道30、 35输送相同数目的喷束，要么可以向其输送 不同数目的喷束，但是其中在用于所述两条进气道30、 35的喷射时间
里总喷射量又是相同的。
如所说明的一样，也可以各通过一条自己的进气道向多于所示出 的气缸40、 45的气缸供给燃料，其中通过所迷共同的喷射阀50以相 应的方式为这些进气道中的每条进气道提供喷射。在这种情况下，而 后在相同的喷射时间以相同的喷射量以一个或多个喷束朝这些进气道 中的每条进气道中进行燃料喷射。在这种情况下，必须如此预先给定 所述预测时间或者说预测时间常数，从而就象在所迷两缸解决方案的 实施例中示范性地说明的 一样对所有这些气缸来说平均地获得所述有 待调节的空气/燃料混合比。在这种情况下有利的是，存在至少一个气 缸冲程或者一个气缸冲程的一部分，在该气缸沖程或其一部分中所配
属的喷射阀没有为这些气缸中的任何一个气缸敞开，以便能够在关闭 进气阀之前进行喷射。
所迷在静态上准确的用于充气程度的第四数值也可以代替由所述 空气质量测量仪95测量的空气质量流量ml、由所述温度传感器180测 量的进气管温度Ts以及由所述转速传感器90测量的发动才;u转速n作
管传感器150测量的进气、管压力ps中求得。
如杲以所说明的方式将所述通过这种方式所预测的、用于充气程度的数值用于计算有待喷射的燃料质量流量或者说喷射持续时间，那 么这就导致所述有待调节的空气/燃料混合比的正确实现，或者在不同 的进气冲程中使用一个共同的用于朝不同的气缸的进气道中进行喷射 的喷射阀时导致所述有待调节的空气/燃料混合比的、平均正确的实现。
权利要求
1. 用于运行内燃机(1)的方法，其中对所述内燃机(1)的燃烧室(5、10)的充气程度进行预测，其特征在于，依赖于表征用于对通往所述内燃机(1)的空气输入通道产生影响的执行机构(15)的位置的参量来求得用于充气程度的第一数值，从所述用于充气程度的第一数值中通过滤波求得用于充气程度的第二数值，根据进气管动力性的模拟按照校正了一个预先给定的预测时间的方式来形成所述滤波的时间常数，使得所述用于充气程度的第二数值表征所预测的充气程度。
2. 按权利要求l所述的方法，其特征在于，根据代表所述进气管 动力性的模拟的数值通过与代表所预先给定的预测时间的第 一校正系 数相乘的方式来校正所述时间常数。
3. 按前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，借助于一 个唯一的滤波器(20)用所校正的时间常数进行滤波。
4. 按权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在使用所述对进 气管动力性进行模拟的时间常数的情况下对所述用于充气程度的第一 数值进行滤波，用于获得充气程度的第三数值，并且在使用对所述预 测时间进行模拟的时间常数的情况下对所述用于充气程度的第三数值 进行滤波，用于获得充气程度的第二数值。
5. 按前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，根椐表征 进气管(30、 35)中的空气质量流量的参量来求得充气程度的第四数 值，在用于充气程度的第一及第二数值之间形成差值，向所述充气程 度的第四数值加载所述差值，从而获得充气程度的第五数值，该第五 数值相当于预测的用于充气程度的数值。
6. 按权利要求1或2所述的方法，其特征在于，根据表征进气管 (30、 35)中空气质量流量的参量求得充气程度的第四数值，在使用所述对进气管动力性进行模拟的时间常数的情况下对所述第一数值进 行滤波，用于得到充气程度的第三数值，在所述第一及第三数值之间 形成差值，在使用对所述预测时间进行模拟的滤波常数的情况下对该 差值进行滤波，用于得到校正的差值，并且给所述充气程度的第四数 值加栽所述校正的差值，从而获得充气程度的第五数值，该第五数值 相当于预测的用于充气程度的数值。
7. 按权利要求4或6所述的方法，其特征在于，借助于对所迷预先给定的预测时间进行模拟的时间常数通过有待滤波的参量与第二校 正系数相乘的方式来进行滤波，所述第二校正系数依赖于对预先给定 的预测时间进行模拟的时间常数优选作为对预先给定的预测时间进行 模拟的时间常数的倒数来选择。
8. 按前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，选择所述 预先给定的预测时间，从而从预测的充气程度中依赖于在燃烧室(5、 10)中有待调节的空气/燃料混合比求得预侧的、用于在所述内燃机(1) 的相关气缸(40、 45)的关闭的进气阀(55、 60)之前喷入进气管(30、 35)中的燃料喷射的喷射量或喷射持续时间，优选求得预测的、用于 在相关的气缸(40、 45)的排气冲程过程中的燃料喷射的喷射量或喷 射持续时间。
9. 按权利要求8所述的方法，其特征在于，分别通过所述进气管 的单独的进气道(30、 35)向多个气缸(40、 45)输送空气和燃料， 通过一个共同的喷射阀(50)将燃料喷入所述进气道(30、 35)中的 至少两条进气道中，由所述共同的喷射阀(50)多喷束地进行喷射， 其中为所述至少两条进气道(30、 35)中的每条进气道仅仅输送至少 一个喷束，为所述至少两条进气道(30、 35)中的每条进气道通过为 其配属的喷束在相同的喷射时间输送相同的喷射量，并且选择预先给 定的预测时间，从而从所预测的充气程度中依赖于在所述燃烧室(5、 10)中有待调节的空气/燃料混合比来求得预测的、用于在相关气缸(40、 45)的关闭的进气阀(55、 60)之前喷入相关气缸(40、 45)的相应 进气道(30、 35)中的燃料喷射的喷射量或喷射持续时间，使得预测 的、在所有相关气缸(40、 45)的燃烧室(5、 10)中的喷射量或喷射 持续时间平均导致有待调节的空气/燃料混合比的实现。
10. 用于运行内燃机(1)的装置(65)，具有用于对所述内燃机 (1)的燃烧室(5、 10)的充气程度进行预测的机构(70)，其特征在于，设置了第一测定机构(75),所述第一测定机构(75)依赖于 表征用于对通往所述内燃机(1)的空气输入通道产生影响的执行机构 (15 )的位置的参量来求得充气程度的第 一数值，设置了滤波机构(20、 25),所述滤波机构(20、 25)从所述充气程度的第一数值中通过滤 波求得充气程度的第二数值，设置了第二测定机构(80)，所述第二 测定机构(80)根据进气管动力性的模拟按照校正了一个预先给定的预测时间的方式来形成滤波的时间常数，使得所述充气程度的第二数 值表征预测的充气程度。
全文摘要
提出了用于运行内燃机(1)的一种方法和一种装置(65)，所述方法和装置实现了在使用对多条进气道(30、35)进行操作的共同的喷射阀(50)的情况下改进燃料喷射。在此，对所述内燃机(1)的燃烧室(5、10)的充气程度进行预测。依赖于表征用于对通往所述内燃机(1)的空气输入通道产生影响的执行机构(15)的位置的参量来求得充气程度的第一数值。从所述用于充气程度的第一数值中，通过滤波求得充气程度的第二数值。根据进气管动力性的模拟，按照校正了一个预先给定的预测时间的方式来形成所述滤波的时间常数，使得所述充气程度的第二数值表征预测的充气程度。
文档编号F02D45/00GK101302968SQ20081009565
公开日2008年11月12日 申请日期2008年5月7日 优先权日2007年5月8日
发明者A·波塞尔特, E·威尔德 申请人:罗伯特·博世有限公司