专利名称：用于燃烧过程调节的方法和控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于内燃机燃烧过程调节的方法和一控制装置。
背景技术：
由DE19727866C2已知一种用于内燃机控制的装置。该装置用于一在进气歧管中 带有一节气阀、并且在废气再循环中带有一废气再循环阀的内燃机，在该装置中设有一第 一预调整装置，它的控制量是废气再循环率，并且废气再循环阀作为执行机构分配给该第 一预调整装置。同时设有一第二预调整装置，它的控制量是废气再循环率，并且节气阀作为 执行机构分配给该第二预调整装置。此外设有一第一调节器，它的调节量是废气再循环率， 并且废气再循环阀作为执行机构分配给该调节器。 由DE102005009104B3已知一用于内燃机控制的方法和装置。在换气时在一内燃 机活塞的上止点处在一中间压縮之前或者在一中间压縮期间一预先确定的第一燃油量配 给每一汽缸的燃烧室。在中间压縮期间在一预先确定的第一曲轴角度窗口之内借助于一汽 缸压力传感器检测在燃烧室中的压力测量值。第一燃油量的转换程度根据检测的压力测量 值和压力的基准值求得，如果未配给燃油，该压力基准值反映了在燃烧室中相应的压力变 化的特征。
发明内容
本发明的任务是，提供一种用于燃烧过程调节的方法和一种用于实施该方法的控 制装置，其中可实现一尤其是废气再循环的更精确的调节。 本发明的任务通过根据专利权利要求1所述的方法并且通过根据专利权利要求 ll所述的装置获得解决。 本发明其它的有利的结构形式在从属的权利要求中说明。 本方法的优点是，为了燃烧过程的调节可改变喷油，以便燃烧沿着到额定值的方 向移动，其中喷油变化的一部分转送给一废气再循环调节的匹配值，以便燃烧沿着到额定 值的方向移动。 以该方式实现一废气再循环匹配的改善，以便内燃机燃烧的时刻沿着到额定值的 方向移动。 在一结构形式中对于喷油的调节使用一带有一比例部分和/或者带有一积分部 分的调节方法，其中使用在燃烧时刻的额定值和实际值之间的比较结果，以便校正比例部 分和/或者积分部分。 在另一结构形式中至少一喷油调节方法的积分部分的一部分和/或者比例部分 的一部分转送给一废气再循环调节的匹配值，以便燃烧沿着到额定值的方向移动。喷油调 节方法的相应的积分部分和/或者比例部分相应地匹配。以该方式可实现一用于燃烧时刻 调节的废气再循环的最佳匹配。 在另一结构形式中作为废气再循环调节的匹配值使用一废气再循环阀孔径面积的匹配值。
下面参照示意的
本发明的实施例。其中
图1表示了一带有一控制装置的内燃机，并且
图2表示了 一控制装置的框图。
具体实施例方式
图1表示了一内燃机，该内燃机具有一带有一节气阀10的进气歧管1和一发动机 机组2，该发动机机组至少具有一汽缸2和一曲轴23。 一活塞21和一连杆22分配给汽缸 20。连杆22与活塞21并且与曲轴23相连接。此外设有一汽缸头3，一带有至少一进气门 30、一排气门31的阀门传动机构和一分配给进气门30的阀门传动机构32a和一分配给排 气门31的阀门传动机构32b分别布置在该汽缸头中。阀门传动机构32a、32b分别包括一 未表示的、带有一传递装置的凸轮轴，该传递装置将凸轮升程传递到进气门30或者排气门 31上。可选择地也可以设有一电磁的执行机构，该执行机构控制进气门30或者排气门31 的气门升程变化。 —喷油嘴33和一火花塞34装在汽缸头3中。根据选择的结构形式可以放弃火花 塞34。喷油嘴33这样布置，以使燃油直接喷入汽缸20的内腔中。但是喷油嘴33也可以这 样布置，以使燃油喷入进气歧管l中。内燃机也可以构成自动点火的内燃机。此外内燃机 包括一排气歧管4，一催化净化器40布置在该排气歧管中。内燃机具有一带有一废气再循 环管50的废气再循环装置5，该废气再循环管从排气歧管4引到进气歧管1。 一废气再循 环阀51布置在废气再循环管50中，废气再循环阀51构成提升阀。然而例如也可以构成止 回阀。此外设有一内燃机的控制装置6，传感器分配给该控制装置，所述传感器检测不同的 测量参数并且分别测定测量参数的测量值。控制装置6根据至少一个测量参数测定一个或 者多个调节信号，该调节信号分别控制一调节装置。 传感器可构成一踏板位置传感器71的形式，该踏板位置传感器检测油门踏板7的 踏板位置PV，传感器可构成一节气阀位置传感器11的形式，该节气阀位置传感器检测节气 阀10的开度THR，传感器可构成一气流测量仪12的形式，该气流测量仪检测气流MAF和/或 者传感器可构成一进气歧管压力传感器13的形式，该进气歧管压力传感器检测一进气歧 管压力MAP，传感器可构成一温度传感器14的形式，该温度传感器检测吸入空气温度TAL， 传感器可构成一转速传感器24的形式，该转速传感器检测曲轴23的转速N，传感器可构成 一氧气探针41的形式，该氧气探针检测废气的残余氧气含量，并且该氧气探针将一空气过 剩系数LAM分配给该废气的残余氧气含量，并且传感器可构成一位置传感器52的形式，该 位置传感器检测废气再循环阀51的开度EGRV—AV。此外设有一固体声传感器60，该固体声 传感器同样与控制装置6相连接。 代替固体声传感器60或者附加地也可以设有一汽缸压力传感器61，该汽缸压力
传感器直接检测在汽缸中的压力变化，并且因此可测定一燃烧的中心。 按照本发明的结构形式设有的传感器也可以少于所提到的传感器或者也可以设
有另外的传感器。
工作参数包括测量参数以及由该测量参数导出的量。控制装置分别包括一调节驱 动装置和一执行机构。该调节驱动装置是一电动的驱动装置， 一电磁的驱动装置或者一机 械的驱动装置。执行机构构成节气阀10、废气再循环阀51、喷油嘴33、火花塞34或者用于 进气门30或者排气门31气门行程调节的调节装置。 控制装置6优选的是构成电子的配气机构，其中根据结构形式也可以设有多个控
制装置，该控制装置通过数据导线和控制导线或者例如通过一总线系统相互连接。 控制装置6用于内燃机的控制，尤其是用于燃油喷入内燃机的控制。为了确定燃
油量，并且为了确定喷射时刻，在该时刻燃油从喷油嘴33喷入汽缸中，由控制装置6根据油
门踏板值PV和转速N测定一要求的转矩。优选的是要求的转矩的测定通过一特性曲线族
实现，该特性曲线族依赖于油门踏板值PV和转速N。根据选出的结构形式特性曲线族附加
地可依赖于其它的工作参数，例如吸入空气温度，冷却水温度或者油的温度。 另外控制装置6借助于一第二特性曲线族求得一废气再循环率的额定值，该废气
再循环率同样取决于要求的转矩和转速。第二特性曲线族的特性曲线族值关于内燃机的效 率、并且关于NOx排放可以优化。 —带有汽油直喷的内燃机在预先确定的工作范围中，那么例如在部分负荷下，用 一不均匀的、非常低的空气燃油混合物和高的废气再循环率(直到50% )运行。为了保证 N0y排放通过催化净化器4的转化，内燃机在预先确定的时间间隔下(例如一分钟)用一均 匀的空气燃油混合物和一低的废气再循环率(例如小于10% )运行。因此特性曲线族值附 加地可依赖于内燃机的运行方式，即取决于一均匀的或者一非均匀的运行在第二特性曲线 族中截取。 此外控制装置6具有一监视器，该监视器通过进气歧管1和废气再循环装置5的 物理建模计算出一通过废气再循环管50的再循环废气流量的估计数值， 一在排气歧管4中 的废气背压的估计数值，一环境压力的估计数值，并且必要时一进气歧管压力的估计数值。
控制装置6借助于固体声传感器60或者汽缸压力传感器61测定燃烧的时刻或者 燃烧的中心。燃烧的中心例如与时刻可具有等同的地位，在该时刻检测到一最大的固体声 或者在一燃烧冲程期间在汽缸中具有最大的压力。根据选择的结构形式也可以考虑一在燃 烧的中心和压力中心之间的具有相互关系的时间偏差。具有相互关系的时间偏差可借助于 基准测量测定。 根据燃烧的中心和一预先确定的燃烧的时间中心可求得一喷油量的校正值。为此 例如也可以设有一调节器，该调节器例如具有一比例部分、一积分部分和/或者微分部分。 喷油量校正值也可以根据一特性曲线族求得。优选的是喷油量校正值的测定针对各自当前 的负荷点进行，该负荷点例如可通过一要求的转矩预先确定。 可选择地或者附加地以相应的方式也可以求得一废气再循环率校正值和/或者 一用于一喷油开始角校正的喷油开始角校正值，并且同喷油量校正值一样可储存在控制装 置6的存储器中用于内燃机的继续运行。在一汽油发动机A = l运行时代替喷油也可以 校正点火。 废气再循环率、喷油量和喷油开始在该方式下匹配，以使燃烧的中心沿着到要求 的额定时刻的方向移动。 图2在一示意的框图下表示了一构成控制装置6的功能的一部分。燃烧中心时刻的额定值和测量的燃烧中心的时刻供给一第一比较单元100。比较单元100从一特性曲线 族中读出燃烧中心时刻的额定值或者控制装置6由内燃机的运行条件计算额定值，并且将 额定值传送给比较单元100。第一比较单元100求得在燃烧中心时刻的额定值和测量的燃 烧中心时刻之间的差值，并且将差值转送给一调节器101。比较单元100在一简单的结构 形式下可以构成加法单元，其中燃烧中心时刻的额定值用一正值，并且测量的燃烧中心时 刻用一负值相加。以该方式可以简单的方法计算出一差值。根据选出的结构形式比较单元 100也可以具有一其它的功能方式。 调节器101例如构成比例调节器和积分调节器，它的任务是求得一喷油的校正 值、例如一喷油开始的校正值。比例部分考虑到差值乘以一确定的因子。积分的部分将一 上述差值的确定的数量的差值相加得出总差值，该差值单独地用因子或者在总和下用因子 加权。调节器101的任务是，将由比较单元100供给的输入值减少到最低限度。
在调节器101的比例部分中并且在积分部分I中考虑到差值，并且由此计算出喷 油的校正值。为了根据差值计算校正值要存放公式和/或者特性曲线族，该公式和/或者 特性曲线族除了校正值另外还考虑到内燃机的工作参数。校正值例如可影响燃油量，即例 如喷油的持续时间和喷油的开始点。借助于计算的喷油开始的校正值和/或者喷油的持续 时间控制装置6控制相应的执行机构，以便改变喷油的开始和/或者喷油的持续时间。在 该情况下喷油阀以相应的方式由控制装置6控制。 此外调节器101求得一匹配值58，该匹配值供给一第二调节器102。匹配值用于， 至少调节作用的一部分、即喷油调节的校正值的一部分，该喷油调节由燃烧中心的偏差形 成，转换到废气再循环的调节。 第二调节器102用于，在该方式下匹配废气再循环率，以便保持废气再循环率的 额定值。此外第二调节器用于，至少调节燃烧中心偏差的一部分，以使燃烧中心的时刻接近 燃烧中心时刻的额定值。匹配值说明，是否测量的燃烧中心的时刻沿着相对于燃烧中心的 额定值提前或者延迟的方向移动。第二调节器102根据匹配值58校正废气再循环阀51的 控制值。校正的控制值由控制装置6以相应的方式转送到废气再循环阀51。第二调节器 102作为第一输入值55获得一测量的废气再循环率，并且作为第二输入值56获得一废气再 循环率的额定值。废气再循环率的额定值例如根据内燃机的工作参数在一特性曲线族中截 取。从废气再循环率的额定值和测量值之间的比较在计算单元103中求得用于废气再循环 阀51控制的校正值57。控制装置6利用用于废气再循环阀51控制的校正值，以便相应地 校正废气再循环阀51的控制。在校正值计算时要相应地考虑由第一调节器101提供给第 二调节器102的匹配值58。匹配值例如在废气再循环率的额定值中或者在测量的废气再循 环率中考虑，以便实现校正值的相应的校正。 在另一结构形式中匹配值在考虑废气再循环阀51的最大的阀门流通断面时考 虑。为此匹配值58在一标度单元104中换算到一相应的阀门面积，并且供给一加法单元 105。加法单元105作为其它的输入值获得一再循环阀51的最大的阀门流通断面。加法单 元105由最大阀门流通断面和匹配的阀门面积63计算出一校正的最大阀门流通断面64，并 且将它转交给计算单元103。计算单元103在用于再循环阀控制的校正值计算时除了废气 再循环率的额定值之外要考虑测量的废气再循环率和再循环阀校正的最大阀门流通断面。 相应的公式和/或者特性曲线族存放在计算单元103中。用该公式和特性曲线族基于废气
6再循环率的额定值和测量的废气再循环率和校正的最大阀门流通断面并且根据内燃机的 工作参数计算出一用于再循环阀51控制的校正值57。 为此例如借助于一物理模型计算废气流量，该废气流量经再循环阀51从排气歧 管路引回到进气歧管。废气流量取决于在再循环阀之前的压力和在再循环阀之后的压力， 并且取决于再循环阀的最大孔口截面。因此在废气流量确定时并且因此在再循环阀控制时 以一校正的最大阀门流通断面的形式考虑由调节器101提供的匹配值。计算单元103由要 求的废气流量求得一要求的阀门流通断面和一阀门的打开角，该废气流量取决于内燃机的 工作参数。那么当再循环阀的最大阀门流通断面改变时，因此必须控制阀门的较大的打开 角，以便获得相同的废气流量。 当例如校正的最大阀门流通断面变小时，那么它导致废气再循环阀51的较大的 开度。因此那么燃烧中心沿着延迟方向移动，这引起喷油的开始重新沿着到原值的方向引 导。 例如由于废气再循环阀51积碳，并且因此实际的最大阀门流通断面减少，所以燃 烧中心可能移动。因为计算单元103未检测该减少，所以计算单元103将错误地计算出一 过大的废气再循环阀的废气流量。然而由于积碳通过废气再循环阀不能提供该废气流量。 因此实际的废气再循环率相对于计算的废气再循环率减少。因此燃烧中心的时刻在一提前 的时间位置上进行，即在一比它所估计的、提前的曲轴角上测量。该效应在调节器101中非 常迅速地通过一喷油开始的延迟时刻校正。 第一调节器101的校正值的一部分在第一调节器101中减少，并且以匹配值的形 式转送给第二调节器102。例如调节器101的比例部分和/或者调节器101的积分部分减 少，并且以匹配值的形式转送给第二调节器102。在第一种结构形式中仅第一调节器101的 积分部分减少，并且以匹配值的形式转送给第二调节器102。匹配值根据存放的标度表由标 度单元104换算到一相应的废气再循环阀的横断面面积。 在所述的实施例中为了积碳的废气再循环阀的校正，废气再循环阀的最大横断面 面积应该减少。在相应的方式下匹配值由标度单元104换算到一阀门流通断面面积，并且 以一负值供给加法器105。减少的最大阀门流通断面在计算单元103中导致一较大的阀门 开度。那么因此燃烧中心向延迟移动，这重又将喷油开始引回到原值。
第一调节器101的校正值、尤其是第一调节器101的比例部分和/或者积分部分 有时、即例如应该以确定的时间间隔减少，并且以匹配值的形式转送给第二调节器102。以 该方式实现第一调节器101的校正值、尤其是第一调节器101的积分部分的匹配，并且移交 给第二调节器102、即移交给废气再循环率的调节装置。例如作为时间间隔可采用一分钟。 例如在匹配值形成时、调节器101的比例部分和/或者积分部分的10%适当地减少，并且作 为匹配值移交给第二调节器102。 在另一结构形式中控制装置6、例如借助于一在油箱中的液位传感器监视，是否容 纳燃油的油箱被注满、即被加满了油，用该燃油供给内燃机动力。当是这种情况时，那么例 如对于一内燃机的确定的持续工作时间禁止匹配值的形成，并且禁止将匹配值转送给第二 调节器102。在另一结构形式中在油箱加满油之后检查，是否尤其是第一调节器、即喷油调 节方法的积分部分位于一确定的界限之下。当喷油调节方法的积分部分比用确定的界限所 允许地变化得更快时，那么以此为出发点改变燃油质量。
因此对于一确定的持续工作时间或者一汽车用内燃机跑过的确定的公里数不形 成匹配值，并且不转送给第二调节器102。只有当满足确定的持续工作时间和/或者确定的 公里数和/或者调节方法积分部分的时间变化下降到确定的界限之下时，重新由第一调节 器101形成匹配值，并且转送给第二调节器102。因此匹配值的一部分在匹配值形成时未考 虑，该部分可归咎于燃油质量的变化。因此可以避免燃油质量的变化对废气再循环的调节、 尤其是对废气再循环模型的参数产生影响。
权利要求
用于内燃机燃烧过程调节的方法，其中用于燃烧的燃油喷入内燃机中，其中废气引回到一进气歧管(1)中，其中检测燃烧的时刻，其中检测的时刻与一额定值进行比较，其中根据比较结果改变喷油，以便燃烧的时刻沿着到额定值的方向移动，其中喷油变化的一部分转送给废气再循环(5)调节的匹配值，以便燃烧沿着到额定值的方向移动。
2. 根据权利要求1所述的方法，其中使用一带有一比例部分和/或者带有一积分部分 的喷油调节方法，其中使用比较结果，以便校正比例部分和/或者积分部分。
3. 根据权利要求1或者2所述的方法，其中改变喷油的开始点，以便匹配燃烧的时刻。
4. 根据权利要求2或者3中任一项所述的方法，其中至少一喷油调节方法的积分部分 的一部分和/或者比例部分的一部分被减少，并且转送给一废气再循环调节的匹配值，以 便燃烧沿着到额定值的方向移动。
5. 根据权利要求4所述的方法，其中作为废气再循环(5)调节的匹配值使用一废气再 循环阀(51)的孔径面积的匹配值。
6. 根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中喷油调节方法的积分部分与一比较 值比较，并且其中在超过比较值时积分部分不用匹配。
7. 根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中在一加油过程之后检查，是否喷油调 节方法的积分部分变化超过了一确定的时间变化，在超过了确定的时间变化时喷油调节方 法的积分部分不传递给废气再循环(5)的调节方法的匹配值。
8. 根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中在一加油过程之后对于一内燃机的 确定的持续工作时间至少喷油调节方法的积分部分的一部分不传递给废气再循环(5)的 调节方法的匹配值。
9. 根据权利要求4至8中任一项所述的方法，其中在确定的时间间隔内喷油调节方法 的积分部分的一部分传递给废气再循环(5)的调节方法的一部分。
10. 根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其中作为时刻检测一燃烧的中心。
11. 用于一内燃机燃烧调节的控制装置，该控制装置这样构成，以便实施根据权利要求 1至10中任一项所述的方法。
全文摘要
本发明涉及用于燃烧过程调节的方法和控制装置，其中用于燃烧的燃油被喷入内燃机中，其中废气引回到一进气歧管中，其中检测一燃烧的时刻，其中检测的时刻与一额定值进行比较，其中根据比较结果改变喷油，以便燃烧沿着到额定值的方向移动，其中喷油变化的一部分转送给废气再循环调节的匹配值，以便燃烧沿着到额定值的方向移动。
文档编号F02D41/24GK101796283SQ200880106017
公开日2010年8月4日 申请日期2008年8月27日 优先权日2007年9月7日
发明者F·韦斯, H·张 申请人:欧陆汽车有限责任公司