专利名称：用于喷射阀操控和汽缸平衡的适配方法
技术领域：
本发明涉及一种用于运行具有多个燃烧室的内燃机的方法，其中至少一个燃烧室配备有用于将燃料喷入燃烧室中的喷射阀，其中为至少一个燃烧室调节出该燃烧室独有的(brennraumindividuelle)空气系数,和/或为至少一个燃烧室求得该燃烧室独有的转矩。
背景技术：
从EP I 169 560 BI已知一种方法和一种装置，它们用于在多缸内燃机、例如具有汽油直喷系统的汽油发动机中确定一控制变量对于各汽缸独有的区别。该方法包含汽缸独有的\调节，借助其能把汽缸独有的空气比例调节到一确定的值。此外，该方法还包括确定各个汽缸的汽缸独有的转矩值。已知的方法在如下的意义上适配:它与各汽缸之间的例如由制造引起的公差相匹配。但为了获取用于该适配的传感器信号，在常用的内燃机中只存在一个为所有汽缸共用的传感器，例如共用的\ -探针或共用的转角传感器，从而该适配相对不准确并且可能出现错误适配。
发明内容
本发明的目的是，提出一种用于运行内燃机的方法，利用该方法能针对各个燃烧室获取或者说检测到(erfassen)专有的特性并且必要时对其进行补偿，其中应尽可能大程度地避免错误适配。此外，还包括提出相应的内燃机的目的。为了实现该目的，提出了一种用于运行前述类型的内燃机的方法，其特征在于，针对至少一个喷射阀这样地通过获取或求得该喷射阀的阀打开持续时间来对所述喷射阀的操控持续时间进行适配，使得所述喷射阀在操控持续时间与阀打开持续时间之间的关联方面的公差至少基本上得到补偿。因为喷入燃烧室中的燃料量通常与操控持续时间有关，所以该适配至少在大多数情况下的作用是，至少部分地补偿喷射阀在喷射阀的操控和燃料量之间的关联方面的公差。由此实现了，能够彼此分开地对各燃烧室之间的差别进行适配，该差别涉及(在换气循环内进入燃烧室中的新鲜气体质量)填充量并且涉及借助喷射阀喷入各燃烧室中的燃料量。在此优选的是，以比其它适配过程更高的优先级来实施对操控持续时间的适配，所述其它适配过程例如是汽缸独有的X调节或必要时燃烧室独有的转矩的调节。因此，能尤其有效地识别并修正各喷射阀彼此间的偏差，该偏差例如可能起因于制造公差或老化过程。优选的是，在对操控持续时间的适配时，通过以下方式求得喷射阀的至少一个阀延迟时间:对在喷射阀的电操作的执行器上的至少一个电学变量一优选是流经执行器的电流——的时间历程进行获取和评估。例如，可获取流经喷射阀的电磁操纵装置的线圈的电流。该阀延迟时间相当于阀对用于打开或关闭喷射阀的操控信号的反应时间。所求得的阀延迟时间可用于形成操控信号以使阀在正确的时刻打开并且打开正确的阀打开持续时间。优选地，求得在用于打开喷射阀的操控开始与喷射阀实际打开之间的打开延迟时间和/或在用于关闭喷射阀的操控开始与喷射阀实际关闭之间的关闭延迟时间，作为阀延迟时间。用于打开喷射阀的操控开始可例如相当于开始给喷射阀的线圈通电。相应地，用于关闭喷射阀的操控开始可相当于线圈通电结束。因此，直接在喷射阀的执行器上获取阀延迟时间。因此，喷射阀的执行器同样被用作用于获取阀延迟时间的传感器。通过评估电学变量、例如电流可例如直接获取到喷射阀的阀元件的运动的结束。因此，不必使用如下的传感器变量:其只是间接地与阀元件的运动——也就是喷射阀的打开和关闭——关联在一起和/或被获取共同用于内燃机的多个或所有燃烧室。因此该方法的优点是，直接在阀延迟时间的起源处获取该阀延迟时间的公差并且必要时对其进行修正。这使该方法具有更高的准确性和可靠性。可以规定，借助内燃机的控制设备已知的操控持续时间(在用于打开喷射阀的操控和用于关闭喷射阀的操控之间的时间段)和阀延迟时间来计算喷射阀的阀打开持续时间(喷射阀打开期间的时间段)。可规定，检查用于对操控持续时间进行适配的适配过程是否振荡；并且仅在该检查表明所述适配过程振荡的情况下，才求得燃烧室独有的转矩。以这种方式，一方面能以相对较高的优先权来实施对燃料量的适配，另一方面在试图识别和/或补偿各燃烧室彼此间的填充量偏差之前，首先对各喷射阀彼此间的涉及燃料量或阀延迟时间的偏差进行修正。此外还可规定，仅在对适配过程是否振荡的检查表明适配过程振荡的情况下，才使用于对燃烧室独有的空气系数进行调节的调节过程开始。因此，与用于对燃烧室独有的空气系数进行调节的调节过程相比，给该适配过程分配了更高的优先权。此外还可规定，检查用于对燃烧室独有的空气系数进行调节的调节过程是否振荡；并且仅在该检查表明调节过程振荡的情况下，才求得燃烧室独有的转矩。因此，在求得燃烧室独有的转矩时可避免错误，该错误可能由于空气系数还不能被调节到预先设定的值、例如Xstjll=I而引起。优选的是，在求得燃烧室独有的转矩时，获取表征在相应燃烧室中的燃烧室压力、内燃机的轴——例如曲轴或凸轮轴——的转角和/或内燃机的轴的转速的至少一个传感器变量。在转角或转速方面，该转矩可例如通过以下方式来求得，即获取或求得转速在如下的时间段中的变化:在该时间段中相应考虑的燃烧室对产生内燃机的总转矩作出贡献。在此优选的是，在求得燃烧室独有的转矩时，计算出表征内燃机的运行不平稳性的变量。燃烧室独有的转矩相互间差别越大，内燃机的运行不平稳性越大。作为上述目的的另一解决方案，提出了一种具有多个燃烧室的内燃机，其中至少一个燃烧室配备有用于将一燃料量喷入燃烧室中的喷射阀，其中建议:内燃机、优选用于控制和/或调节内燃机的控制设备构造成用于为至少一个燃烧室调节出燃烧室独有的空气系数并且用于为至少一个燃烧室求得燃烧室独有的转矩，该转矩优选相当于对内燃机的轴上的总转矩的贡献，其特征在于，该内燃机或控制设备构造和/或设计成:针对至少一个喷射阀通过获取或求得该喷射阀的阀打开持续时间来对所述喷射阀的操控持续时间这样进行适配，使得喷射阀在操控持续时间与阀打开持续时间之间的关联方面的公差至少基本上得到补偿。借助这种内燃机，可实现本发明方法的各项优点。在此尤其优选的是，内燃机或控制设备被构造、优选编程用于实施上述按本发明的按权利要求1至8中任一项所述的方法。为此，该控制设备可具有计算器、例如微控制器，它包含存储元件，在该存储元件中存储用于实施本发明方法的程序。
从以下描述中得出本发明的其它特征和优点，在该描述中借助附图详细地阐述了本发明的示例性实施例。其中示出了:
图1在示意图中示出了内燃机；以及 图2在流程图中示出了用于运行图1的内燃机的方法。
具体实施例方式图1中所不的内燃机11优选是一种具有汽油直喷系统的汽油发动机。相应地，该内燃机11具有多个喷射阀13，其中每个喷射阀13都配备有燃烧室15 (汽缸)，从而喷射阀13能将燃料直接喷入各自的燃烧室15中。此外，内燃机11还具有例如构造成进气管道17的空气输入通道。通过该进气管道17，新鲜空气19可通过打开的进气阀(未示出)从内燃机11的周围环境中被传输到燃烧室15中。在燃烧室15的换气冲程中，该燃烧室能被填充一定质量mg的新鲜空气填充量。内燃机11含有带排气管道23的排气系统21。在燃烧室15的排气阀(未示出)打开时，气体、优选排气能从燃烧室15中流出并流入排气管道23中。在排气管道23中设有排气系统21的构成为X -探针25的氧传感器。燃烧室15中的每个都具有一在其中以可往复运动的方式支承的活塞，该活塞以已知的方式与内燃机11的曲轴27这样地耦合，使得在燃烧室15内的燃料燃烧时产生的能量被转换成一作用到曲轴27上的转矩M。转矩M是燃烧室独有的转矩M，它用于形成在曲轴27上的总转矩Mg。在内燃机11的曲轴27上设有转速传感器29，该转速传感器用于获取内燃机11的转速n。在本发明的实施例中可规定，借助转速传感器29还可获取曲轴27的瞬时转角小。每个喷射阀13的电磁操作装置(无附图标记)的线圈31与用于控制和/或调节内燃机11的控制设备35的控制输出端相连接，从而该控制设备35能操控各喷射阀13以使之喷射出能由该控制设备35确定的燃料量(质量％)。为了产生相应的调节信号S，控制设备35包括控制电路39的功率级37。此外，该控制设备35的控制电路39还具有测量电路41用以获取流过各喷射阀13的线圈31的电流i的历程。借助该调节信号S，控制设备35可操控喷射阀13以使之打开和关闭。在用于打开一特定喷射阀13的操控与用于关闭该喷射阀13的操控之间的时段相当于一操控持续时间Ta，在所示的实施例中，该操控持续时间Ta相当于给该喷射阀13的线圈31通电的持续时间。在本发明的一些实施例中，该操控持续时间Ta可相当于调节信号s的控制脉冲的览度。此外，X -探针25连接到控制设备35的输入端上，从而控制设备35可获取到从燃烧室15中流出的排气43的瞬时空气系数入。该控制设备35具有计算器、例如微控制器45。该计算器或微控制器45可具有存储元件、尤其是半导体存储器47，该存储元件被编程以实施用于运行内燃机11的方法。下面借助图2中所示的流程图详细阐述这种方法61。在该方法61开始63之后，在步骤65中开始用于适配燃料量叫的适配过程A。在借助调节信号s对喷射阀13的操控和由该操控引起的燃料量叫之间的关系方面，该适配过程补偿了各喷射阀13的公差，只要所述公差是由于阀打开持续时间T的偏差引起的。在该适配过程A中，测量电路41获取流经每个喷射阀13的线圈31的电流i。控制设备35借助该电流i得出该阀13实际上打开或关闭的时刻。该时刻根据电流i的时间历程的表征性的特点而被得到，它因此造成，在喷射阀13打开或关闭时喷射阀13的阀针移动(anschlagen)并因此在流经线圈31的电流i上产生反作用。通过将借助电流i获取到的喷射阀13打开或关闭的时刻与调节信号s的已知的时间历程相比较，控制设备35单独地为每个喷射阀13求得打开延迟时间h、关闭延迟时间t2和/或阀打开持续时间T。该打开延迟时间h是:在借助调节信号s使喷射阀13打开的操控开始一亦即开始给线圈31通电一与喷射阀实际打开一亦即阀针被移动到使喷射阀13打开的阀针位置——之间的迟延。关闭延迟时间t2是:在借助调节信号s使喷射阀13关闭的操控开始一亦即结束给线圈31通电一与喷射阀实际关闭一亦即阀针31移动到使喷射阀13关闭的阀针位置、例如移动到阀座上一之间的迟延。借助阀延迟时间h、t2，控制设备35借助调节信号s这样来修正给线圈31通电的时刻和持续时间:使得由控制设备35的其它的、此处未示出的功能预先设定的燃料量％被喷入各燃烧室15中。由于为每个喷射阀13都求得阀延迟时间t2并且在产生调节信号s时对所述阀延迟时间进行了考虑，所以至少在很大程度上补偿了制造公差或由老化引起的公差，这是在操控时间——亦即给线圈31通电的时间——与喷射阀13打开的时段(阀打开持续时间T)之间的关联。对于适配过程A来说，可能需要多次测量电流i的历程。可以规定，针对不同的内燃机11运行状态、 例如针对在燃料高压存储器(未示出)中的燃料压力的不同值求得阀延迟时间t1、t2。因此在步骤67中检查:是否已充分地测量出电流i的历程，或者是否已求得足够多的阀延迟时间〖卩^值，亦即检查:适配过程A是否处于瞬态振荡的状态中。如果不是(N)，则重复分支67。反之(Y)，则该方法61以步骤69继续。在该步骤69中，开始用于调节燃烧室独有的空气系数的调节过程R。按该调节过程R，控制设备35借助\ -探针25为每个燃烧室15分别获取空气系数\，并在必要时改变内燃机11的调节变量以使所获取到的空气系数值、接近预先设定的理论值。例如，燃料量％可根据所获取到的空气系数、来改变。也可以与所示实施例不同地，使步骤69在方法61的流程中在更早的时刻实施。例如，可以紧接在该方法开始63之后或步骤65之后就开始该调节过程。接着，在步骤71中检查:对燃烧室独有的调节的上述调节过程是否是振荡的，也就是说为各燃烧室15获取到的空气系数\的值是否足够接近理论值，它例如可以是入3()11=1，和/或获取到的值入是否以足够小的振幅围绕理论值振荡。如果识别出:汽缸独有的入-调节R还没有振荡(N)，则重复步骤71。反之(Y)，则以步骤73继续。在步骤73中求得燃烧室独有的转矩M。为此获取曲轴27中的瞬时转速n。可以规定，针对其中特定燃烧室对产生整体转矩Mg作出贡献的曲轴27转角范围(或相应的时间间隔)来评估转速n。以这种方式可依次为每个燃烧室15求得各自的转矩M。作为转矩M的尺度，可例如考虑转速随时间的变化n’，亦即转速根据时间的导数。也可以借助燃烧室压力传感器来获取各燃烧室15内的燃烧室压力P，并且至少还借助燃烧室压力p和/或借助它的时间历程来求得转矩M。与此不同的或补充的是，内燃机11可具有用于获取转矩M和/或总转矩Mg的转矩传感器并且在步骤73中借助转矩传感器来获取转矩M和/或总转矩Mg。此外，还可以求得表征内燃机11的运行不平稳性特征参数L。因为借助于对喷射阀13的操控的适配A而根据喷射阀13的公差、尤其是阀延迟时间A、t2至少在很大程度上对喷射的燃料量mf的偏差作出补偿，所以能以相当大的可靠性认为，燃烧室独有的转矩M相互间的区别主要起因于各燃烧室15的新鲜气体填充量1118之间的区别。在跟随步骤73的步骤75中，可借助转矩M为每个燃烧室15计算出相应的新鲜气体填充量mg。替代或补充于此的是，还可以计算出各填充量mg之间的差。通常在转矩M和新鲜空气填充量mg之间存在比例关系，从而在已知的比例常数下可以计算出新鲜空气填充量mg或各燃烧室15的新鲜空气填充量mg之间的差。燃烧室独有的转矩M和用于运行不平稳性的特征参数L虽然受多个变量的影响，例如受各燃烧室15之间的燃料量mf的偏差、各燃烧室15彼此间的新鲜空气填充量mg的偏差以及各燃烧室15之间的点火角的偏差的影响。但是借助适配过程A至少在很大程度上消除了各燃烧室15之间的涉及燃料量mf的偏差，由此可以推断出:各转矩M彼此间的偏差以及运行不平稳性L主要起因于新鲜空气填充量mg彼此间的偏差。在此，点火角度中的偏差对转矩之间的差别或对运行不平稳性L的影响相对较小。在该方法61的另一实施例中规定了步骤77，在该步骤中使转矩M之间的差别或运行不平稳性L减小。在此可规定，例如对于如下的燃烧室15提高燃料量mf:该燃烧室与其它燃烧室15相比产生的转矩M相对较小并因此引起内燃机11的运行不平稳性。但因为尤其在内燃机11起动时以及在内燃机11的负载较小时，燃料量％的提高会导致有害物质排放、例如碳黑排放的增加，所以优选的是，只有当内燃机11不处于起动过程中和/或当内燃机的负载大于一预先设定的最小值或等于该最小值时，才改变燃料量mf。作为内燃机负载的尺度例如可规定总转矩Mg。该最小值便相当于一最小总转矩。在一些情况下，在各喷射阀13中也可能出现在实际的阀打开持续时间与喷射的燃料量mf之间的关联方面的偏差。因此在相同的阀打开持续时间T下喷入不同燃烧室中的燃料量mf不同。该偏差可能由于喷射阀15的磨损或喷射阀15上的沉积、尤其是碳黑沉积或积碳引起。该偏差不能由适配过程A补偿，因为该适配过程A只能识别出在操控持续时间(亦即给线圈31通电的持续时间)与喷射阀13的实际打开时间之间的关联方面的偏差。但是，该偏差可在步骤77中得到补偿。可考虑，在步骤77中为补偿不同的转矩M或者为降低运行不平稳性L，附加地或替代于改变燃料量％，为下述的一个或多个燃烧室15调节点火角度:所述燃烧室的转矩M与期望的转矩或其它燃烧室15产生的转矩M有偏差。以这种方式可至少大致使各燃烧室15的转矩M相同。图2所示的方法61可以在内燃机11运行期间有规律地、例如周期性地在出现特定运行状态11时或在内燃机11的运行状态之间变换时实施。在一未示出的实施例中，不是为各燃烧室15调节出燃烧室独有的空气系数。在此可以省略步骤69和分支71。在另一未示出的实施例中，不求得燃烧室独有的转矩。在此可省略步骤75和77。总而言之，本发明提供了一种用于运行内燃机11的方法61，其实现了:使用于控制和/或调节燃料量Hlf和新鲜气体填充量Hlg的不同适配和调节方法这样地相合作和彼此协调，从而补偿各喷射阀13的公差并且同时至少在很大程度上避免正反馈(Mitkopplung)和错误适配。
权利要求
1.一种用于运行具有多个燃烧室(15)的内燃机(11)的方法(61)，其中至少一个燃烧室(15)配备有用于将燃料(mf)喷入燃烧室(15)中的喷射阀(13)，其中为至少一个燃烧室(15)调节出燃烧室独有的空气系数(\ )和/或为至少一个燃烧室(15)求得燃烧室独有的转矩(M)，其特征在于，针对至少一个喷射阀(13)这样地通过获取或求得所述喷射阀(15)的阀打开持续时间(T)来对所述喷射阀(15)的操控持续时间(Ta)进行适配(A)，使得所述喷射阀(15)在操控持续时间(Ta)与阀打开持续时间(T)之间的关联方面的公差至少基本上得到补偿。
2.按权利要求1所述的方法(61)，其特征在于，在对操控持续时间(Ta)进行适配(A)时，通过以下方式求得喷射阀(15)的至少一个阀延迟时间(Vt2):对在喷射阀(15)的电操作的执行器(31)上的至少一个电学变量一优选是流经执行器(15 )的电流(i )—的时间历程进行获取和评估。
3.按权利要求2所述的方法(61)，其特征在于，求得在用于打开喷射阀(15)的操控开始与喷射阀(15)实际打开之间的打开延迟时间U1)和/或在用于关闭喷射阀(15)的操控开始与喷射阀(15)实际关闭之间的关闭延迟时间(t2)，作为阀延迟时间。
4.按上述权利要求中任一项所述的方法(61)，其特征在于，检查(67)用于对操控持续时间(Ta)进行适配的适配过程(A)是否振荡；并且仅在所述检查(67)表明所述适配过程(A)振荡的情况下，才求得燃烧室独有的转矩(M)。
5.按上述权利要求中任一项所述的方法(61)，其特征在于，仅在对适配过程(A)是否振荡的检查(67)表明适配过程(A)振荡的情况下，才使用于对燃烧室独有的空气系数进行调节的调节过程(R)开始(69)。
6.按上述权利要求中任一项所述的方法(61)，其特征在于，检查(71)用于对燃烧室独有的空气系数(\ )进行调节的调节过程(R)是否振荡；并且仅在所述检查(71)表明调节过程(R)振荡的情况下，才求得燃烧室独有的转矩(M)。
7.按上述权利要求中任一项所述的方法(61)，其特征在于，在求得(73)燃烧室独有的转矩(M)时，获取表征在相应燃烧室(15)中的燃烧室压力(P)、内燃机(11)的轴(27)的转角(￠)和/或内燃机(11)的轴(27)的转速(n)的至少一个传感器变量。
8.按权利要求7所述的方法，其特征在于，在求得(73)燃烧室独有的转矩(M)时，计算出表征内燃机(11)的运行不平稳性的变量(U。
9.一种具有多个燃烧室(15)的内燃机(11 )，其中至少一个燃烧室(15)配备有用于将燃料(mf)喷入燃烧室(15)中的喷射阀(13)，其中内燃机(11)构造成用于为至少一个燃烧室(15)调节出燃烧室独有的空气系数(\ )和/或为至少一个燃烧室(15)求得燃烧室独有的转矩(M)，其特征在于，内燃机(11)构造和/或设计成:针对至少一个喷射阀(15)通过获取或求得所述喷射阀(15)的阀打开持续时间(T)来对所述喷射阀(15)的操控持续时间这样进行适配，使得所述喷射阀(15)在操控持续时间(Ta)与阀打开持续时间(T)之间的关联方面的公差至少基本上得到补偿。
10.按权利要求9所述的内燃机(11)，其特征在于，所述内燃机(11)具有用于控制和/或调节内燃机(11)的控制设备(35)，所述控制设备被构造——优选编程——以实施按权利要求I至7中任一项所述的方法(61)。
全文摘要
本发明涉及一种用于运行具有多个燃烧室(15)的内燃机(11)的方法(61)，其中至少一个燃烧室(15)配备有用于将燃料(mf)喷入燃烧室(15)中的喷射阀(13)，其中为至少一个燃烧室(15)调节出燃烧室独有的空气系数(λ)和/或为至少一个燃烧室(15)求得燃烧室独有的转矩(M)。为了提出一种运行内燃机(11)的方法(61)，利用该方法能针对各个燃烧室(15)获取到其专有的特性并且必要时对其进行补偿，其中应尽可能大程度地避免错误适配而提出针对至少一个喷射阀(13)这样地通过获取或求得该喷射阀(15)的阀打开持续时间(T)来对所述喷射阀(15)的操控持续时间(TA)进行适配(A)，使得所述喷射阀(15)在操控持续时间(TA)与阀打开持续时间(T)之间的关联方面的公差至少基本上得到补偿。
文档编号F02D41/24GK103189629SQ201180037992
公开日2013年7月3日 申请日期2011年6月27日 优先权日2010年8月2日
发明者W.黑斯, K.里斯-米勒 申请人:罗伯特·博世有限公司