专利名称：用于在内燃机冷态运转中燃料供应调节的控制单元和方法
技术领域：
本发明涉及一种用于在内燃机冷态运转中进行燃料供应调节的控制单元、方法、计算机程序产品、计算机程序以及信号序列，借助它们可以在冷态运转阶段中控制有待输送给内燃机的燃料量。
背景技术：
在内燃机的冷态运转阶段中，内燃机还没有处于运行温度，因此，为了确保内燃机中燃料/空气-混合物的燃烧，已知有意设置一种富油燃烧，亦即，带有过多计量的燃料份额的燃烧。如果使用仅可以探测富油燃烧或贫油燃烧(亦即带有计量不足的燃料份额的燃烧)是否存在的跃变传感器作为废气传感器(X-探针)，则不能通过废气调节调整有意过多计量的燃料供应。因此，在冷态运转阶段中去激活燃料供应的调节。 因此，在内燃机的冷态运转阶段中需要能够更安全和高效地输送燃料。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种能够在内燃机的冷态运转阶段中安全且有效地燃料供应燃料的措施。该技术问题首先通过一种用于在内燃机的冷态运转阶段中调节燃料供应的控制单元解决，此外该技术问题还可以通过一种用于在内燃机的冷态运转阶段中调节燃料供应的发动机控制设备、一种用于在内燃机的冷态运转阶段中借助尤其如所述的控制单元调节燃料供应的方法、一种带有程序编码-器件的计算机程序产品、一种带有用于实施如所述的方法的编码指令的计算机程序和一种带有用于实施所述的方法的计算机可读指令的信号序列解决。本发明的一种实施形式涉及一种用于在内燃机的冷态运转中进行燃料供应调节的控制单元，该控制单元包括用于读入有关内燃机中是否存在燃料混合物富油燃烧或贫油燃烧的信号的输入端口、用于提供当存在富油燃烧时调节燃料减少并且当存在贫油燃烧时调节燃料增加的P-调节参数的P-元件、用于提供调节燃料增加的I-调节参数的I-元件和用于控制燃料供应的输出端口，其中，在冷态运转阶段中当存在富油燃烧时，P-调节参数和I-调节参数在稳定状态下很大程度上均衡。因为冷态运转阶段中当存在富油燃烧时，P-调节参数和I-调节参数可以均衡，所以控制单元在通常调节和测量精度框架内不产生会致使燃料供应减少的显著调节信号。但若在冷态运转阶段中探测到贫油燃烧，则P-调节参数和I-调节参数的相加可以通过P-元件导致特别高的总调节参数，该总调节参数引起燃料供应大大提高，以便可以快速地重新进行有意的特别富油的燃烧。这即使在燃料过多计量的燃料供应程度较小时也能够避免出现贫油燃烧的状态和/或减少贫油燃烧的出现和持续的时间，而不会妨碍富油燃烧的运行状态。由此，在内燃机的冷态运转阶段中能够实现安全且有效地进行燃料供应。在冷态运转阶段结束之后可以激活废气调节，此时，P-元件和/或I-元件的参数可以调节为适合于有效进行废气调节的值。控制单元尤其可以通过其输入端口和/或其输出端口与机动车-数据总线，尤其是CAN-总线连接，以便可以交换数据和信息。作为替代或补充，输入端口和/或输出端口优选可以仅与发动机控制设备连接，以便可以尤其是快速地交换数据。P-元件具有P-调节参数与P-元件入口处参考变量成基本上比例的特性。I-元件具有I-调节参数与I-元件入口处的参考变量成基本上积分的特性。作为参考变量尤其选择在内燃机中过量空气系数X -值为I. 0的化学计量式燃烧，其中，在冷态运转阶段中有意选择值小于I. O。燃烧信号可以由尤其是设计成\传感器的废气传感器提供。在控制单元的总调节参数设计成用于控制燃料供应的因数或乘数时，当在冷态运转阶段中存在富油燃烧时，P-调节参数和I-调节参数在稳定状态下(也就是说，在P-调节参数和I-调节参数没有变化时)均衡为值1.0，它允许的偏差为±0. 10，尤其是±0. 05，优选±0. 02并且尤其优选±0.01。在控制单元的总调节参数设计成控制燃料供应的加数时，在冷态运转阶段中当存在富油燃烧时，P-调节参数和I-调节参数在稳定状态下均衡为值0.0，其相对于其他的由燃料供应提供的加数的允许偏差为±10.0%，尤其是±5.0%，优选±2.0%并且尤其优选±1.0%。由于P-调节参数被I-调节参数在很大程度上均衡，I-调节参数和P-调节参数之间的剩余差值相对于P-调节参数和I-调节参数的平均值尤其最大为0. 1%，优选最大0. 05，尤其优选最大0. 02并且进一步优选最大0. 01。尤其优选I-调节参数的数值大于P-调节参数的数值，因此获得控制燃料略微加浓并且以足够的安全性不控制进行贫油燃烧的总调节参数。尤其是P-调节参数由围绕P-平均值可转换极性的P-调节数值获得。存在富油燃烧时的P-调节数值尤其等于存在贫油燃烧时的P-调节数值，其中，在探测到富油燃烧和探测到贫油燃烧之间转变时，P-调节数值改变其符号(“极性转换”)。 P-调节数值在极性转换后优选可从一个P-标称值增大到最大的P-极限数值。若控制单元当前的总调节参数不足以导致短时间内在贫油燃烧的状态与富油燃烧的状态之 间转变，则通过提高P-调节数值可以提供相应大的总调节参数。P-调节数值从P-标称值至最大P-极限数值的增大优选逐渐地，例如S形或正弦形地进行，以避免不稳定性。尤其是在达到P-极限数值之后实现P-调节参数的稳定状态。尤其优选I-调节参数的数值当存在贫油燃烧时可从一个I-调节值增大，其中，I-调节参数的数值尤其可渐增地或渐进地增大。若控制单元当前的总调节参数不足以导致短时间内在贫油燃烧状态与富油燃烧之间转换，那么可通过I-调节参数的增大提供相应大的总调节参数。通过I-调节参数的这种渐进式或递增式或渐增式的增大可以避免不稳定性，其中，例如合适地调节适配之后增量的数额和/或至下一次增量或递增的时间。I-调节参数的数值当存在富油燃烧时尤其是可以减小为定义的最小I-调节值，其中，I-调节参数的数值尤其可渐增地或渐进地减少。I-调节参数之前进行的增大可以撤销至达到定义的最小I-调节值。通过例如适当地适配后面的增量数额和/或到下一次增量的持续时间，可通过I-调节参数渐进式的减小避免不稳定性。优选设置用于读入温度信号的温度端口以便估计内燃机的温度，尤其是冷却水温度，其中，根据温度信号可减小P-调节参数的数值和I-调节参数的数值。通过探测升高的温度，尤其是用于内燃机的冷却水温度，可以估计冷态运转阶段的结束时间。这允许逐渐地减小总调节参数的数值并且调节到与在激活废气调节时所使用的数值一样的数值。
本发明的一种实施形式涉及一种用于在内燃机的冷态运转阶段中调节燃料供应的发动机控制设备，包括可以如前述设计并且扩展设计的控制单元、与控制单元连接的废气传感器，尤其是用于探测内燃机中富油燃烧和/或贫油燃烧的、传感器和与控制单元连接的用于控制输送给内燃机的燃料量的燃料供应装置。由此，在内燃机的冷态运转阶段中能够实现安全且有效的燃料供应。尤其是用于测量为内燃机冷却的冷却水温度的探针优选与控制单元连接。本发明的一种实施形式涉及一种用于在内燃机的冷态运转阶段中借助控制单元调节燃料供应的方法，该控制单元尤其可以如前述设计并且扩展设计，其中，控制单元具有用于提供P-调节参数的P-元件，该P-调节参数当存在富油燃烧时调节燃料减少并且当存在贫油燃烧时调节燃料增加，和用于提供I-调节参数的I-元件，该I-调节参数调节燃料增加，其中，冷态运转阶段中当存在富油燃烧时，P-调节参数和I-调节参数在稳定状态下很大程度上均衡。由此，在内燃机的冷态运转阶段中能够实现安全并且有效的燃料供应。在经过冷态运转阶段之后，可以激活废气调节，其中，P-元件和/或I-元件的参数可以调节为适合激活废气调节的值。该方法尤其如前面根据控制单元描述那样设计并且扩展设计。P-调节参数和I-调节参数当存在贫油燃烧时尤其相加为总调节参数，其中，在冷态运转阶段中的总调节参数的最大数值大于冷态运转阶段之后的总调节参数的最大数值。由此可以在探测到贫油燃烧时就开始特别强烈地增加燃料供应，因此可以再达到有意的富油燃烧运行，而在激活废气调节的情况下(“入-调节”)则可以使用数值更小的总调节参数，以便可以保持在尤其是、=1.0±0.03的\值范围内燃烧。当冷态运转阶段中存在贫油燃烧时，优选经过P-滞后时间之后才提高P-调节参数的数值。若控制单元当前的总调节参数不足以导致在P-滞后时间以内进行贫油燃烧的 状态与富油燃烧的状态之间的变换，则可以通过提高P-调节参数的数值提供相应大的总调节参数。P-调节参数数值的提高优选逐渐地，例如S形或正弦形进行，以避免不稳定性。P-滞后时间尤其选择为，使得避免不稳定性。尤其优选，在冷态运转阶段中当存在贫油燃烧时，在经过I-滞后时间之后从一个I-调节值升高所述I-调节参数的数值，其中，所述I-调节参数数值的提高尤其是渐增地进行。若控制单元当前的总调节参数不足以导致在I-滞后时间以内在贫油燃烧的状态与富油燃烧的状态之间转换，则可以通过I-调节参数数值的提高提供相应大的调节参数。通过I-调节参数递增或渐增式的提高可以避免不稳定性，其中，例如适当地调节适配后面增量的数额和/或到下一次增量的时间。I-滞后时间尤其选择为，使得避免不稳定性，其中，I -滞后时间优选与P-滞后时间不同。I-调节参数的数值尤其在探测到富油燃烧之后随即减小，直至减小到一个定义的最小I-调节值，其中，I-调节参数数值的减小尤其是递增或增量或渐增地进行。之前进行的I-调节参数的提高可以撤销至达到定义的最小I-调节值。通过I-调节参数递增式或增量式的减小可以避免不稳定性，其中，例如合适地匹配后面增量的数额和/或到下一次增量的时间。本发明的一种实施形式涉及一种带有程序编码-器件的计算机程序产品，该程序编码-器件存储在计算机可读的数据载体上，以便当所述计算机程序产品在计算机，尤其是控制单元和/或发动机控制设备上执行时，实施前述方法。控制单元和/或发动机控制设备可以如前述设计并且扩展设计。借助计算机程序产品能够在内燃机冷态运转阶段中实现更安全并且有效的燃料供应。本发明的一种实施形式涉及一种计算机程序，其带有当该计算机程序在计算机，尤其是控制单元和/或发动机控制设备上执行时用于实施前述方法的编码指令。控制单元和/或发动机控制设备可以如前述设计并且扩展设计。借助计算机程序能够实现在内燃机的冷态运转阶段中安全并且有效的燃料供应。计算机程序尤其可以存储在前述的计算机程序产品，例如软盘、⑶_R0M、DVD、存储器、与因特网连接的计算单元上。该计算机程序尤其可以设计成汇编或非汇编的数据序列，该数据序列优选基于更高级的，尤其是基于对象的计算机语言，例如 C、C++、Java、Smalltalk 、Pascal、Turbo Pascal。本发明的实施形式涉及一种信号序列，其带有当该信号序列由计算机，尤其是控制单元和/或发动机控制设备处理时用于实施前述方法的计算机可读指令。控制单元和/或发动机控制设备可以如前述设计并且扩展设计。借助所述信号序列能够在内燃机冷态运转阶段中实现更安全并且有效的燃料供应。该信号序列可以尤其借助前述的计算机程序和/或借助前述的计算机程序产品产生。该信号序列可以以电脉冲和/或电磁波和/或光脉冲无线或有线地提供。
以下参照附图并且根据优选的实施例示例性地阐述本发明，其中，以下所示的特征既可以分别单独地又可以以组合的形式体现本发明内容。附图中图I :发动机控制设备简略的原理图，图2 :图I中所示的发动机控制设备的参数在第一运行过程中随时间变化的简略图，图3 :是图I中所示的发动机控制设备的参数在第二运行过程中随时间变化的简略图以及图4 :图I中所示的发动机控制设备的参数在第三运行过程中随时间变化的简略图。
具体实施例方式在图I中所示的用于内燃机12的发动机控制设备10具有控制单元14，该控制单元14可以控制内燃机12的燃料供应装置16。控制单元14可以通过输入端口 18读入由设计为、传感器的废气探测器20提供的、有关燃料混合物在内燃机12中富油燃烧或贫油燃烧的信号。此外，控制单元14可以通过温度端口 22读入温度信号，借助该温度信号可以估计内燃机12的运行温度。为此，尤其借助温度探针24可以提供冷却内燃机的冷却水温度的温度信号。从读入的信息，控制单元14可以借助P-元件26和I-元件28调节总调节参数30，该总调节参数30可通过输出端口 32输送给燃料供应装置16。控制单元14工作的方法可以作为计算机程序32存储在数据存储器形式的计算机程序产品34上并且作为信号序列36来运行控制单元14。计算机程序产品32也可以是控制单元14的一部分，例如作为控制单元14的计算单元。在图2中是P-元件26的P-调节参数38随时间变化的曲线和P-元件28的I-调节参数40随时间变化的曲线。此外，示出由P-调节参数38和I-调节参数40的总和获得的、控制单元14的总调节参数30。总调节参数30设计成修正因子，因此在总调节参数30的值为I. 0时通过控制单元14没有获得在燃料供应装置16中调节的燃料量的变化。但可行的是，在燃料供应装置16中调节的燃料量由于其他的调节而变化。此外，图2中还示出由设计成、传感器的废气传感器20在实际值44时提供的燃烧信号42。
在内燃机12起动之后，I-调节参数调节为值I. 1，该值与相比化学计量的运行(入=1.0)增大10%的燃料量适配。P-调节参数38首先跳到值0.05，随后因为燃烧信号42探测到富油燃烧立即跳到值-0. 05。P-调节参数38在该实施例中具有P-平均值0. 0，围绕该P-平均值可转换极性地当存在贫油燃烧时加上或当存在富油燃烧时减去P-调节数值
0.05。因为在P-滞后时间46以内，基于P-调节参数38的调节增大没有进行富油燃烧到贫油燃烧的转变，所以P-调节数值逐渐增加到最大的P-极限数值0. 08，因此为P-调节参数38获得值-0.08。P-调节参数38和I-调节参数40由此均衡后得到总调节参数30，SP，
1.02，由此获得略微的燃料加浓2%。如果通过燃烧信号42在实际入-值44大于1.0时探测到贫油燃烧，那么使P-调节数值转换极性，因此P-调节参数38从-0. 08跳跃到0. 05并且与I-调节参数40相加为总调节参数30，S卩，I. 15，该总调节参数30相应于非常大的燃料加浓15%。由此，特别快地再实现富油燃烧，因此P-调节参数38可以再跳跃到-0. 05并且在进一步过程中下落至又是-0. 08。燃料大大的加浓通过P-调节参数很大程度被I-调节参数均衡再减小到燃料略微加浓。若如图3所示，在探测到贫油燃烧之后没有立即探测到富油燃烧，则在经过P-滞后时间46之后，P-调节参数可以增加至最大0. 08。此外，在经过I-滞后时间48之后，I-调节参数40可以渐增地增加各个增量50，其中，在所示的实施例中，各增量50分别在经过I-滞后时间48之后相加。但也可以在这些增量50之间设计与I-滞后时间48不同的持续时间，该持续时间对于后面的增量50来说可以是恒定的或可变的。总调节参数30由此一直增大直到探测到富油燃烧为止。I-调节参数由此减小增量50直到再次达到定义的最小I-调节值I. I为止。如图4中所示，温度信号52，例如冷却水温度可以由控制单元14附加地读入。测得的足够高的温度信号52表明，内燃机的冷态运转阶段可能马上就要结束。然后，P-调节参数38和I-调节参数40的数值可以优选斜坡形地减小，以便在探测到贫油燃烧的情况下获得更小的总调节参数30。在冷态运转阶段即将结束前，不再需要特别富油的燃烧，因此通过更小的总调节参数30可以实现更少的燃料消耗同时不会不利地影响内燃机12中的燃
作
Jyti o虽然在前面的描述中只详细描述了至少一个实施例，但应当承认，可以进行很多种变型。说明书中的这些实施例给本领域的专业人员提供了有用的用于实现至少一个实施例的解释说明，其中，还可以对上述实施例中描述的各元件的功能和布置进行多种改变，只要不背离权利要求书的保护范围以及等同技术方案即可。附图标记清单10发动机控制设备12内燃机14控制单元
16燃料供应装置18输入端口20废气探测器22温度端口24温度探针26P-元件28I-元件 30总调节参数32计算机程序34计算机程序产品36信号序列38P-调节参数40I-调节参数42燃烧信号44实际的入值46P-滞后时间48I-滞后时间50增量52温度信号
权利要求
1.一种用于在内燃机(12)的冷态运转阶段中进行燃料供应调节的控制单元，包括 输入端口(18)，用于读入有关所述内燃机(12)中存在燃料混合物富油或贫油燃烧的燃烧信号(42), P-元件(26)，用于提供当存在富油燃烧时调节燃料减少并且当存在贫油燃烧时调节燃料增加的P-调节参数(38)， I-元件(28)，用于提供调节燃料增加的I-调节参数(40)，以及 输出端口(32)，用于控制燃料供应装置(16)， 其特征在于，当在冷态运转阶段中存在富油燃烧时，所述P-调节参数(38)和I-调节 参数(40)在稳定状态下很大程度上均衡。
2.如权利要求I所述的控制单元，其中，所述P-调节参数(38)由围绕P-平均值可转换极性的P-调节数值获得。
3.如权利要求2所述的控制单元，其中，所述P-调节数值在极性转换后可从P-标称值一直增大至最大的P-极限数值。
4.如权利要求I至3之一所述的控制单元，其中，所述I-调节参数(40)的数值当存在贫油燃烧时可从一个I-调节值增大，其中，所述I-调节参数(40)的数值可尤其渐增地增大。
5.如权利要求4所述的控制单元，其中，所述I-调节参数(40)的数值当存在富油燃烧时可减小到定义的最小I-调节值，其中，所述I-调节参数(40)的数值可尤其渐增地减少。
6.如权利要求I至5之一所述的控制单元，其中，设置一温度端口(22)用于读入用于估计所述内燃机(12)的温度，尤其是冷却水温度的温度信号(52)，其中，根据所述温度信号(52)，所述P-调节参数(38)的数值和所述I-调节参数(40)的数值能减小。
7.一种用于在内燃机(12)的冷态运转阶段中进行燃料供应调节的发动机控制设备，包括如权利要求I至6之一所述的控制单元(14)、与所述控制单元(14)连接的废气传感器(20)，尤其是用于探测在所述内燃机(12)中富油燃烧和/或贫油燃烧的\传感器和与所述控制单元(14)连接的燃料供应装置(16)用于控制输送给所述内燃机(12)的燃料量。
8.一种用于在内燃机(12)的冷态运转阶段中借助尤其如权利要求I至6之一所述的控制单元(14)进行燃料供应调节的方法， 其中，所述控制单元(14)具有用于提供P-调节参数(38)的P-元件(26)和用于提供I-调节参数(40)的I-元件(28)，所述P-调节参数(38)当存在富油燃烧时调节燃料减少并且当存在贫油燃烧时调节燃料增加，所述I-调节参数(40)调节燃料增加， 其中，在冷态运转阶段中当存在富油燃烧时，所述P-调节参数(38)和I-调节参数(40)在稳定状态下很大程度上均衡。
9.如权利要求8所述的方法，其中，所述P-调节参数(38)和I-调节参数(40)当存在贫油燃烧时相加为总调节参数(30)，其中，在冷态运转阶段中的所述总调节参数(30)的最大数值大于在冷态运转阶段结束之后的所述总调节参数(30)的最大数值。
10.如权利要求8或9所述的方法，其中，在冷态运转阶段中当存在贫油燃烧时，在经过P-滞后时间(46)之后增大所述P-调节参数(38)的数值。
11.如权利要求8至10之一所述的方法，其中，在冷态运转阶段中当存在贫油燃烧时，所述I-调节参数(40)的数值在经过I-滞后时间(48)之后从一个I-调节值起增大，其中，所述I-调节參数(40)的数值的提高尤其是渐增地进行。
12.如权利要求11所述的方法，其中，所述I-调节參数(40)的数值在探測到富油燃烧之后随即减小直至定义的最小I-调节值，其中，所述I-调节參数(40)的数值的减小尤其是渐增地进行。
13.一种带有程序编码-器件的计算机程序产品，该程序编码-器件存储在计算机可读的数据载体上，以便当所述计算机程序产品在计算机，尤其是如权利要求I至6之一所述的控制单元(14)和/或如权利要求7所述的发动机控制设备(10)上执行时，实施如权利要求8至12之一所述的方法。
14.一种计算机程序，其带有当该计算机程序在计算机，尤其是如权利要求I至6之一所述的控制単元(14)和/或如权利要求7所述的发动机控制设备(10)上执行时用于实施如权利要求8至12之一所述方法的编码指令。
15.ー种信号序列，其带有当该信号序列由计算机，尤其是如权利要求I至6之一所述的控制单元(14)和/或如权利要求7所述的发动机控制设备(10)处理时用于实施权利要求8至12之一所述方法的计算机可读指令。
全文摘要
本发明涉及一种用于在内燃机(12)的冷态运转阶段中进行燃料供应调节的控制单元，包括输入端口(18)，用于读入有关所述内燃机(12)中存在燃料混合物富油或贫油燃烧的燃烧信号(42)；P-元件(26)，用于提供当存在富油燃烧时调节燃料减少并且当存在贫油燃烧时调节燃料增加的P-调节参数(38)；I-元件(28)，用于提供调节燃料增加的I-调节参数(40)，以及用于控制燃料供应装置(16)的输出端口(32)，其中，当在冷态运转阶段中存在富油燃烧时，所述P-调节参数(38)和I-调节参数(40)在稳定状态下很大程度上均衡。由此，能够在内燃机的冷态运转中(12)实现安全并且有效的燃料供应。
文档编号F02D41/06GK102733969SQ20121009630
公开日2012年10月17日 申请日期2012年4月1日 优先权日2011年4月9日
发明者M.吉恩克 申请人:通用汽车环球科技运作有限责任公司