专利名称：调整发动机燃烧参数的方法和装置、该方法用的记录介质和配备该装置的车辆的制作方法
技术领域：
本发明请求2008年8月沈日提交的法国专利申请书0855717的优先权，其内容 (正文、附图和权利要求书)通过引用引作参考。本发明涉及内燃机冷起动时调整至少一个燃烧参数用的方法和装置。本发明同样 涉及运行该方法用的记录介质和配备该装置的车辆。
背景技术：
在这里，发动机燃烧参数定义为允许改变喷入发动机汽缸的碳氢燃料或助燃剂数 量，或改变汽缸的进气或排气的时刻，或改变汽缸中气体混合物点火时刻的可调节参数。所谓“冷起动”指的是发动机在停止足够长的时间，发动机温度等于该发动机冷却 液温度之后的起动。发动机温度在这里指该发动机汽缸内壁的温度。这里所涉及的内燃机可能喷入乙醇含量低的碳氢燃料，就是说乙醇含量为零或按 容积计低于10%的挥发性低的碳氢燃料，或者挥发性高的碳氢燃料，和乙醇比例高的碳氢 燃料，就是说乙醇含量按容积计严格地超过10%，最好超过50%的碳氢燃料。一般，不掺乙醇的碳氢燃料只包括汽油，而乙醇比例高的碳氢燃料是汽油和植物 乙醇的混合物，诸如商售E85碳氢燃料，包括85%的乙醇和15%的碳氢化合物汽油。今天需要根据所消耗的碳氢燃料的特征，例如，为了减少污染物的排放或减少噪 声而调整燃烧参数。具体地说，该燃烧参数应该适应所消耗的碳氢燃料的挥发性。所消耗 的碳氢燃料的挥发性，例如，是通过其蒸汽压力REID(RVP 里德蒸汽压力)测量的。要提醒 的是，REID蒸汽压力是在封闭空间中在25°C下测量的碳氢燃料表面压力。在该要求中，所 述挥发性高的碳氢燃料是其REID蒸汽压力超过800毫巴的碳氢燃料。反之，挥发性低的碳 氢燃料是其REID蒸汽压力小于500毫巴的碳氢燃料。遇见的一个问题是，在为调整这些燃烧参数而设置的闭环回路中调节只有从发动 机达到某个运行温度的时刻起才能正确地运行。于是，冷起动时，需要设置一种专门根据碳 氢燃料的挥发性和乙醇比例调整燃烧参数的方法。要使之有用，该方法必须是快速的，就是 说经过一次或几次冷起动之后便能调节燃烧参数。一般，冷起动之后，该发动机已经达到一个这样的运行温度，它允许用，例如只用 该发动机驱动轴每分钟转数表达的转速实测值和预估值之间的差值以外的其他手段来估 计目前消耗的碳氢燃料的挥发性。在美国专利US6 079 396中公开了发动机燃烧参数调整方法的一个示例。已经证实，若所消耗的碳氢燃料的挥发性高，则发动机实行这样的方法时在冷起 动阶段的过程中污染严重，并在非常低的温度下从排气管产生黑烟。
发明内容
本发明旨在通过提供一种冷起动时调整车辆发动机燃烧参数限制污染物排放的方法，纠正该缺点。因而，本发明的目标是提出一种调整燃烧参数Pi的方法，其中Pi的数值根据发动 机的转速值ω和发动机冷却液的温度，通过两个预定数值PiKEF1和PiKEF2之间的插值建立， 在向该发动机分别供给高挥发性和低挥发性基准碳氢燃料时，该PiKEF1和PiKEF2的值对于减 少污染物的排放是最优的。上述方法迅速地向降低污染物排放的最优参数值Pi收敛。于是，在冷起动时，该 方法把所消耗的碳氢燃料数量限制为精确需要的数量，并降低污染物的排放。在一个方案中，参数Pi的数值是借助于以下关系式Pi = aXPiEEF2+(l-a) XPieefi 建立的，式中a是0和1之间的系数，而且其值是发动机速度测量上升量(qualite de prise de regime)指标i的函数，指标i代表发动机转速测量值ω和预估值coKEFj之间的差值， "EEFJ是所消耗的碳氢燃料为挥发性已知的基准碳氢燃料时应该达到的值，而且参数Pi的 值等于该基准碳氢燃料最优的PiKEF1或PiKEF2值。该系数值a最好是指标i在预定周期上 积分的函数。另外，系数值a和指标i的积分之间的关系是非线性的，这允许在冷起动时， 提高Pi的调整质量。在一个方案中，在参数Pi值在通过插值建立之前，若所消耗的碳氢燃料的挥发性 未知，则初始化为该参数PiKEF1的值，这有利地允许限制污染物的排放。本发明的目的同样在于提出一种信息记录介质，其中包括这样的指令，当这些指 令被电子处理器执行时，执行该调整至少一个上述发动机燃烧参数的方法。本发明的目的同样在于提出一种内燃机冷起动时调整至少一个燃烧参数Pi的装 置，其中该装置包括专门用来控制调节燃烧参数的至少一个执行器的电子处理器，该电子 处理器能够根据发动机转速值ω和发动机冷却液的温度，通过两个预定数值PiKEF1和PiKEF2 之间的插值建立参数值Pi，该PiKEF1和PiKEF2的值是当向发动机分别供给高挥发性和低挥发 性基准碳氢燃料时对于减少污染物的排放最优的。本发明的目的同样在于提出一种包括上述调整发动机至少一个燃烧参数的装置 的车辆。
阅读下文参照附图所作的只作为示例而非限制性给出的描述，将会更好地理解本 发明，附图中 图1是配备冷起动时调整发动机燃烧参数的装置的车辆示意图； 图2至4是记录在存储器中的曲线图(cartographies)的示意图；而 图5是图1调整车辆发动机燃烧参数的方法的流程图。
具体实施例方式图1表示车辆2，诸如配备驱动该车辆驱动轮4旋转专用的内燃机的车辆。图1所 示的只是该内燃机的一部分。更准确地说，示出的部分包括汽缸6，装配一个平移的活塞8。 活塞8借助于连杆12驱动曲轴10旋转。曲轴10驱动驱动轮4旋转。该内燃机还包括用于 进入助燃剂，就是说，进入汽缸6内的空气的进气管14。该进气管14包括蝶阀16，其角度 位置允许调节进入汽缸6的空气量。蝶阀16的角度位置可用一个可控的执行器18调整。
该发动机还包括碳氢燃料的喷射器20。作为图解，在这里，喷射器20把碳氢燃料 直接喷入管道14，用以与空气形成气体混合物。但是，这里描述的同样适用于喷射器20直 接把碳氢燃料喷入汽缸，使得该气体混合物只在该汽缸中才形成的情况。通往汽缸6内部的管道14端部用可在打开位置和关闭位置之间平移的气门对封 闭，在打开位置上由碳氢燃料和空气形成的气体混合物被放入汽缸6内部，而在关闭位置 上该气体混合物变得不可能进入汽缸6内部。气门M在这两个位置之间的位移受气门执 行器沈控制。执行器沈可以是诸如凸轮轴等的机械执行器或电磁执行器。该内燃机还包括用于每个汽缸的排出燃烧残余物的排气管道观。通往汽缸6内部 的管道观端部可以用气门30封闭，该气门可在气门执行器32的作用下在打开位置和关闭 位置之间移动。和执行器沈一样，执行器32可以是机械执行器或电磁执行器。该排气管 道28例如，可以包括传感器36，由此当发动机达到其运行温度时可以确定汽缸中气体混合 物的空气/碳氢燃料的比率。该发动机同样配备火花塞38，专用于汽缸6中存在的气体混合物的点火的启动。 火花塞38的点火时刻由点火模块40控制。执行器18，26，32、喷射器20和点火模块40是发动机燃烧参数调整装置的一部分。该装置还包括发动机冷却液温度T的传感器50以及发动机转速瞬间值ω的传感 52 ο 最后，该装置包括连接至存储器58的电子处理器56。存储器58包括执行图4方 法所需要的不同数据、指令和曲线图。更准确地说，该存储器58包括 根据从发动机起动开始计数的高死点数绘制的三条发动机速度的曲线60至 62 ； 根据发动机转速实测值ω和冷却液温度T调整燃烧参数的三条最优值曲线64 至66，和 允许根据速度测量上升量指标i的积分获得系数值a的两条曲线67和68。在这里，受到处理器56调节的燃烧参数如下眷Pl ( ω，T)，表示喷入汽缸6的碳氢燃料量，· Ρ2 ( ω，Τ)，表示汽缸6中气态混合物的点火时刻，眷Ρ3 ( ω，Τ)，碳氢燃料喷入汽缸6的时刻，眷Ρ4 ( ω，Τ)，对应于进入汽缸6的空气量，和
眷Ρ5 ( ω，Τ)，对应于气门M和30的行程长度。作为示例，在这里，参数Pl至Ρ5分别借助于下列执行器进行调节 喷射器 20， 点火模块40， 执行器洸， 执行器18，和 执行器洸和32。图2表示曲线图形式的曲线60至62。曲线60至62已经分别针对下列三种基准 碳氢燃料建立
·乙醇含量低和挥发性高的第一基准碳氢燃料，·乙醇含量低、挥发性低的第二基准碳氢燃料，和 乙醇含量很高的第三基准碳氢燃料。例如，该第三碳氢燃料是碳氢燃料E85。在这里，第一基准碳氢燃料的REID蒸汽压 力等于或大于900毫巴(90000Pa)，而第二基准碳氢燃料的REID蒸汽压力等于或小于450 毫巴(45000Pa) ο更准确地说，曲线图60和62给出所消耗的碳氢燃料分别为第一、第二和第三基准 碳氢燃料时，每个高死点(UDP)所达到的发动机转速的预估值，而且燃烧参数对于所消耗 的碳氢燃料是最佳的。在这里，当就减少污染物的排放而言适应所消耗的碳氢燃料时，该燃 烧参数被认为是最佳的。从此，在下文的描述中，若燃烧参数值允许获得等于从曲线图60 得出的预估值附近+/-2%的发动机转速，则该燃烧参数值对于乙醇含量低、挥发性高的碳 氢燃料被认为是最优的。类似地，在乙醇含量低挥发性低的碳氢燃料和乙醇含量很高的碳 氢燃料的情况下，若燃烧参数允许获得分别从曲线图61和62得出的预估值附近+/-2%的 发动机转速，则该燃烧参数值认为是最优的。更准确地说，横坐标轴表示从发动机起动开始计数的高死点数量，而纵坐标轴表 示由这些曲线图预估的发动机转速ω·的值。曲线ωΚΕη，ω—和ω—分别代表由曲线 图60，61和62预估的发动机转速值。图3以图形的形式表示在参数Pi (ω，Τ)或参数Pi对应于参数Pl至Ρ5之一的一 般情况下的曲线图64至66。更准确地说，图3的横坐标轴表示发动机转速ω和温度T的数值，而纵坐标轴表 示该参数Pi在角速度ω和温度T下的最优值Pi (ω，Τ)。当该发动机所消耗的碳氢燃料 是第一基准碳氢燃料时，曲线PiKEF1表示参数Pi的最优值。类似地，曲线PiKEF2和PiKEF3对 应于所消耗的碳氢燃料分别为第二和第三基准碳氢燃料时燃烧参数Pi的最优值。曲线的 形状，如图3所示，只作为图解示例给出。在这里，每个曲线图64至66都允许建立每个参数Pl至P5的最优值。这些曲线 是通过试验绘制的。图4以图形的形式表示曲线图67和68。这些曲线图允许根据发动机速度上升量 指标i的积分获得系数a在0和1之间的数值。现将更详细地描述该系数a和指标i。系 数a和指标i的积分之间的关系是非线性的。现就图5的方法描述调整图1发动机燃烧参数的装置的运行。图5的调整方法从曲线图60至68记录阶段90开始。接着，一旦车辆2交付给用户，至少在每次填充碳氢燃料之后，使调整装置执行冷 起动阶段92。更准确地说，当检测到发动机投入运行和发动机温度等于冷却液温度时，阶段 92开始。在阶段92 —开始，在步骤94，借助于从曲线图64出发已建立的值，对不同的燃烧 参数的调整值进行初始化。于是，作为缺省值，调节该发动机使之用挥发性高的不掺乙醇的 最优地运行。接着，在步骤96，借助于传感器52测量发动机转速的瞬间值ω。在该步骤96同 样测量从发动机起动起经过的高死点数以及冷却液温度。在这里，从用传感器50实现的测量出发获得冷却液的温度。接着，在步骤98，借助于曲线图60和从发动机起动起计数的高死点数建立预估值
ω EEFl°在下一个步骤100，处理器56计算发动机速度上升量的指标i。例如，在这里，借 助于下列关系i = ωΕΕΡ1-ω获得该指标i。在步骤102，把指标值i与预定的阈值S1比较。若指标i小于阈值S1，则该方法返回步骤96。事实上，这意味着目前使用的调整 对于目前消耗的碳氢燃料已是最优的，因而不必加以改变。例如，这对应于数值ω等于或 大于ω·值的情况。在相反的情况下，就是说，若所利用的调整方法对于目前所消耗的碳氢燃料不是 最优的，则测量瞬间值ω小于从曲线图60出发获得的预估值。在这种情况下，该处理器56 执行步骤104，此时为不同的燃烧参数Pi计算新的值。例如，在步骤104，借助于以下关系 获得燃烧参数Pi新的调整值Pi = aXPiEEF2+(l-a) XPieefi 其中· Pieefi和PiKEF2分别是从曲线图64和65、实测值ω和实测温度T出发建立的参 数Pi的最优值，而· a是0和1之间的系数。系数a从曲线图67出发获得。为此，对从发动机起动直至该瞬间测量的指标i不 同的值进行积分。这个积分的结果构成指标i的积分。步骤104结束时，调整了参数Pl至P5。参数Pl至P5的新值通过控制不同的执行 器18，26和32、喷射器20和点火模块40施加于发动机。步骤104结束时，在步骤106，计数器N对从系数值a等于1时起经过的高死点 (UDP)数进行计数。若该系数值a不等于1，则重新把该计数器N初始化为零。在步骤108，把该计数器N的数值与预定的阈值&比较。若计数器N的数值小于 阈值&，则方法返回步骤96。该阈值大于2并且是实测温度T的函数。在相反的情况下，进到步骤110，在这里以不同于步骤104所用的方法计算不同参 数Pi的调整值。事实上，若在几个高死点之后，反复执行步骤96至108仍不能达到不同的 调整参数的最优值，则这意味着目前使用的碳氢燃料包含高比例的乙醇。在步骤110，不同的参数Pi的调整值，例如，借助于以下关系计算Pi = PiKEF3，式 中Pi是第η个(du ieme)调整参数值，而PiKEF3是从曲线图66、实测值ω和实测温度T出 发获得的第η个调整参数值。步骤110结束时，把参数调整的新值Pi应用于车辆发动机2。于是，步骤110结束 时，应用于发动机的燃烧参数是对乙醇含量很高的基准碳氢燃料最佳的。接着，在步骤112，重新测量瞬间值ω、从发动机起动开始计数的几个高死点数和 冷却液温度T接着，在步骤114，若所消耗的碳氢燃料是乙醇含量很高的碳氢燃料，则发动机转 速应该具有的数值ωΚΕΡ3是从曲线图62和计数的高死点数出发建立的。在步骤116，计算速度上升量的新的指标i。在步骤116，例如，借助于以下关系计 算指标i:i= ω-ωΚΕΡ3，式中ωΚΕΡ3是从曲线图62和计数的高死点数出发获得发动机转速的预估值。在步骤118，该指标i的数值与预定的阈值&比较。若指标i的数值小于或等于 预定的该阈值，则该方法返回步骤112。事实上，这意味着目前利用的参数Pi的调整值已是 最优，因而目前不必加以改变。例如，这对应数值ω小于或等于数值ω—的情况。在相反的情况下，在步骤120，计算参数Pi新的调整值。例如，在该步骤120，借助 于以下关系计算参数Pi的该调整值Pi = aXPiEEF3+(l-a) XPiKEF2，式中PiKEF2和PiKEF3是 从曲线图65和66、瞬间值ω和温度T出发建立的参数Pi的，a是借助于曲线图68建立的 处于0和1之间加权系数。例如，该加权系数a借助于曲线图68和在从执行步骤110开始的周期上计算指标 i的积分计算。接着，在步骤122，借助于执行器18，26，32、喷射器20和点火模块40把参数Pl的 这些新的调整值应用于发动机。步骤122结束时，该方法返回步骤112。阶段92随着发动机起动结束而结束，这就是说，发动机转速值ω急剧地增大之后 逐渐下降，以达到一个对应于发动机怠速的数值。该起动阶段的持续时间同样可以固定在 一个预定的恒定值上。可以把参数Pi的调整值存储起来，并当即将到来的冷起动时，若在这两次冷起动 之间没有检测到车辆燃料箱的任何填充，则当即将到来的冷起动时，重新加以利用。阶段92之后，执行不同的参数Pi数值的调节阶段130。但是，与在阶段92时通过 的情况相反，在阶段130，不同参数Pi的值不仅仅根据瞬间值ω和发动机转速预估值之间 偏差调整。例如，在阶段130上，参数Pi不同的值从来自传感器36的数据出发获得的空气 /碳氢燃料之比出发调整。大量的其他实施方式也是可能的。例如，不测量温度或发动机转速，而是可以从发 动机模型出发估计这些相应的值。在步骤104，系数值a可以借助于以下关系计算a = (ω-ωΕΕη)/(ωΕΕΡ2-ωΕΕη), 式中ω是发动机转速的实测瞬间值，而ω·和分别为从曲线图和61和从发动机起 动开始计数的高死点数出发建立的发动机转速值。类似地，在步骤120，系数值a可以借助于以下关系计算a = (ω-ωΕΕΡ2)/ (ω·-ω·)，式中ω是发动机转速实测的瞬间值，而ω·和ωKEF3是借助于曲线图61和 62和从发动机起动开始计数的高死点数建立的发动机转速值。
权利要求
1.内燃机冷起动时调整燃烧参数Pi的方法，其特征在于，这些参数值是根据发动机转 速值ω和发动机冷却液的温度通过两个预定数值PiKEF1和PiKEF2之间插值建立(104)的， 当向发动机分别供给高挥发性和低挥发性基准碳氢燃料时，所述数值PiKEF1和PiKEF2对于减 少污染物的排放是最优的。
2.按照权利要求1的方法，其特征在于，参数值Pi是借助于以下关系建立(104)的Pi = aXPiEEF2+(l-a) XPiEEF1,式中a是0和1之间的系数，其值是速度上升量指标i的函数，指标i代表发动机转速 实测值ω和预估值COkew之间的差值，若所消耗的碳氢燃料是挥发性已知的基准碳氢燃料， 而且参数值Pi等于该基准碳氢燃料最优的PiKEF1或PiKEF2，则ω EEFJ是应达到的值。
3.按照权利要求2的方法，其特征在于，系数值a是指标i在预定周期上积分的函数。
4.按照权利要求3的方法，其特征在于，系数值a与指标i的积分之间的关系是非线性的。
5.按照上列权利要求中任何一项的方法，其特征在于，在通过插值法确立参数值Pi之 前，如果所消耗的碳氢燃料的挥发性未知，则该参数值初始化(94)为数值PiKEF1。
6.信息记录介质(58)，其特征在于，它包括以下指令，当这些指令被电子处理器(56) 执行时，执行符合上述的按照权利要求中任何一项的调整至少一个燃烧参数的方法。
7.用于在内燃机冷起动时调整至少一个燃烧参数Pi用的装置，其特征在于，该装置包 括电子处理器(56)，其适于用来控制调节燃烧参数用的至少一个执行器，该电子处理器能 够根据发动机转速值ω和发动机冷却液的温度，通过两个预定数值PiKEF1和PiKEF2之间的 插值建立参数值Pi，当向发动机分别供给高挥发性和低挥发性的基准碳氢燃料时，所述数 值PiKEF1和PiKEF2对于减少污染物的排放是最优的。
8.车辆，其特征在于，该车辆包括符合权利要求7的用于在内燃机冷起动时调整至少 一个燃烧参数Pi的装置。
全文摘要
本发明涉及发动机冷起动时调整内燃机燃烧参数Pi的方法，其特征在于，Pi的数值是根据发动机转速值ω和发动机冷却液温度通过两个预定数值PiREF1和PiREF2之间的插值建立(104)的，在当向发动机分别供给高挥发性和低挥发性的基准碳氢燃料时，该数值PiREF1和PiREF2对降低污染物的排放而言是最优的。
文档编号F02D41/00GK102132024SQ200980133641
公开日2011年7月20日 申请日期2009年7月23日 优先权日2008年8月26日
发明者J-M·热安, P·若利 申请人:标致·雪铁龙汽车公司