专利名称：用于使内燃机运行的方法
技术领域：
本发明涉及一种如权利要求1前序部分所述的用于使内燃机运行的方法。本发明还涉及一种如并列权利要求前序部分所述的计算机程序、电存储介质以及控制和/或调节装置。
背景技术：
由市场上已知上述种类的方法。在现代内燃机中、尤其是具有燃料直接喷射系统的内燃机中，尝试使混合物制备在燃烧室中产生积极影响，用于尽可能好地使已喷射的燃料转换成机械能。在此在燃烧室内部相对高的充气紊流(充气运动)是有利的。已被提高的充气运动或紊流对混合物制备起到积极作用，并且减少废气排放。
为了调节在燃烧室内部中的空气充气运动，在许多内燃机中在空气抽吸系统中存在一个特殊的执行机构，它通过释放变化的横截面来影响已被吸入的空气或已被吸入的燃料-空气混合物的通流速度。这种执行机构称为充气运动阀、紊流阀或涡流阀。
在一些国家，在法律上要求对于充气运动阀通过所谓的OBD(车载诊断)来进行监控。在这种情况下，检验充气运动阀的实际位置是否对应于由发动机控制器所要求的理论位置。为此，目前使充气运动阀与至少一个调节传感器相耦联，该传感器将充气运动阀的实际位置回传给发动机控制器。在充气运动阀的终端位置上的开关触点或者用于连续检测的电位计是已知的。
发明内容
本发明的目的是，这样改进上述类型的方法，使内燃机可以尽可能经济地制成。
这个目的通过具有权利要求1特征的方法得以实现。其它的解决方案在涉及计算机程序、电存储介质以及控制和/或调节装置的并列权利要求中给出。本发明的有利改进方案在从属权利要求中给出。
在使用按照本发明的方法时，可以监控例如充气运动阀或者点火塞的执行机构的功能，而无需附加的传感器，该执行机构影响着内燃机燃烧室中的燃烧。代替传感器，对于表征着在燃烧室中燃烧的参数进行分析，并且由这个分析结果间接地监控执行机构的功能。
在现代内燃机中本来就获知这种表征着在燃烧室中燃烧的参数。为此例如使用压力传感器，它们直接检测内燃机的至少一个燃烧室中的压力。也可以通过固体声传感器或离子流传感器来检测用于表征着在燃烧室中的燃烧的参数。
已知方法的基础是，燃烧过程与要被监控的执行机构的功能的已知关系。在充气运动阀的情况下，在燃烧室中的紊流(充气运动)例如直接取决于充气运动阀的位置，并且燃烧过程仍然取决于这种紊流。这种紊流越大，燃料在燃烧期间的转换就越快。因此表征着燃烧的特别有说服力的参数是燃烧过程、加热过程和燃烧持续时间。特别优选加热过程，因为在不考虑壁体热损失的时候，它可以较为容易地进行计算。
特别有利的是，由能量转换获得燃烧持续时间，根据多变状态方程式来计算所述能量转换。燃烧持续时间可以理解为例如在两个百分比值(例如10％和90％)之间的曲轴角度。在对于例如在一个燃烧节拍期间的气缸压力进行在时间间隔中的获取之时，通过迭代的状态方程式和连续积分获得能量转换。这一点能够以较少的计算费用实现。
一种具体的监控形式是，根据执行机构的理论功能位置和内燃机实际运行点来获得表征着燃烧的参数用的理论值，并且与实际值进行比较，根据该比较结果执行一种措施。该内燃机的运行点例如通过其转速、充气、对于废气回输的已调节率等等来确定。
如果例如使用燃烧持续时间来作为表征参数，则将实际燃烧持续时间与理论燃烧持续时间进行比较。为此例如可以将理论燃烧持续时间与实际燃烧持续时间之间的差值与一个正的和负的边界值进行比较。通过这两个边界值考虑实际值与理论值计算的误差。作为措施例如存储关于实际充气运动在燃烧室中的不允许偏差的信息，由此可以在维护时提供补救措施，和/或可以通过适合的辅助手段来显示这个信息。
在此有利的是，只有当实际值与理论值的偏差在确定数量的工作循环期间先后超过极限值时，才执行所述措施。这一点提高了功能监控的可靠性。为了获得理论值，以有利的方式使用至少一个特性曲线族或者一个特性函数，它们例如事先在试验台上予以确定，并且已经存储，用于功能监控。
但是也可以使实际值与理论值的已确定的偏差用于调节执行机构。以这种方式使偏差最小化，并由此优化燃烧特性。
本发明的一种扩展方案是，使执行机构在内燃机运行期间使用已发生变化的控制信号来加载，并且获得表征着燃烧的参数的理论值的相应变化，然后将表征着燃烧的参数的实际值的变化与理论值的变化相比较。在此以有利的方式这样选择所述控制信号的变化，使得不产生转矩变化或者不产生其它对于内燃机使用者可以感觉到的内燃机特性变化。如果实际值的变化至少基本等于理论值的变化，这意味着，执行机构是功能有效的。这种工作方式的优点是，使功能监控与其它影响参数去除耦联，这些影响参数可能会影响表征着燃烧的参数。
下面借助于附图详细描述本发明的优选实施例。附图示出图1内燃机的简图，图2使图1中的内燃机运行的方法流程图，图3一种图表，其中表示在图1的内燃机燃烧室中燃烧时转换的能量与曲轴角度的关系。
具体实施例方式
在图1中总体以附图标记10表示一个内燃机。它用于驱动未示出的汽车并且包括具有多个燃烧室的发动机组12，其中只示出一个以附图标记14表示的燃烧室。燃烧空气通过充气运动通道16进入燃烧室14中，在该充气运动通道中设置充气运动阀18作为执行机构。
所述充气运动通道16和充气运动阀18用于在燃烧室中产生一种尽可能高的紊流(充气运动)，并由此起到使已被喷射的燃料尽可能好地转换成机械能的作用。由此对于内燃机10的燃料消耗和排放特性产生有利影响。
为此使充气运动阀18的调节以相应的控制信号U_LBK为基础进行变化。这个控制信号由一个控制和调节装置20提供。该控制和调节装置为了控制和调节内燃机10获得大量输入信号，即该输入信号也来自一个对于流到燃烧室14的空气质量进行检测的HFM传感器22，由该传感器在控制和调节装置20中获得相应的空气充气rl。
该控制和调节装置20还由压力传感器获得信号，其中在图1中同样只示出一个以附图标记24表示的压力传感器，即那个检测燃烧室14中压力的传感器。在燃烧室14中的压力曲线和由此推导出来的参数用来作为不同的控制和调节功能的输入信号。该控制和调节装置20的其它输出信号例如是用于燃料计量和控制位于燃烧室4中的燃料-空气混合物点火的控制信号。
对于内燃机10具体的运行而言重要的是，要知道充气运动阀18是否符合功能地起作用，即，其实际调节是否对应于理论调节。如果不是这样，则超过允许的废气排放极限值，并且不能由控制和调节装置20获得最佳的控制信号(例如点火时刻)。
为了监控充气运动阀18的具体功能，按照一种方法采取措施，该方法作为计算机程序存储在控制和调节装置20的存储器里面。下面借助于图2和3描述这个方法在26中询问，燃烧节拍是否在工作循环内部开始。如果回答是，则在28中检测一个压力pi。相应的信号由压力传感器24提供。对于该压力pi的检测在29中重复地以间断的时间步长i＝1至m通过时间步长指针i的增量来进行。相应的压力值pi对于每个时间步长i(或者在图1中未示出的内燃机10曲轴的曲轴角度KW)存储在30里面。在32中询问，燃烧节拍是否结束。如果回答是，则在34中由存储的压力值pi获得一个表征着燃烧室14中的燃烧的参数的实际值BD_ist。
这个参数在物理上是一个燃烧持续时间，它也由加热过程确定。加热过程是一个热动力学特性参数，它描述了燃烧的时间过程。在本方法中使用加热过程具有的优点是，这个过程可以相对简单地进行计算，因为不考虑壁体热损失。下面的关系式是通用的dQh＝dU+p*dV(1)dQh是输入的热量，dU是燃气内部能量的增加，p*dV是给出的机械功。由参数dQh在34中通过在曲轴角度上的积分获得能量转换Qh在曲轴角度上的百分比。图3示出这种积分在曲轴角度KW上的典型曲线。作为燃烧持续时间BD_ist可以理解为在能量转换Qh的两个百分比值之间的一个以°KW为单位的数值。目前作为实际燃烧持续时间BD_ist可以理解为10％的能量转换Qh与90％的能量转换Qh之间的曲轴角度。
为了由在30中存储的压力值pi计算出用于获得燃烧持续时间BD_ist所需的加热过程，一个简单的方法是使用下面的多变状态方程式ΔQi=nn-1*pi*(vi+1-vi-1)+1n-1*vi*(pi+1-pi-1)---(2)]]>i是在28中使用的并且气缸压力pi从计算区间开始到结束的在30中一起存储的连续指针，n是多项式指数。在此在其它地点已经证实，该计算区间不必一定包括整个燃烧循环。为了节省计算容量，也可以限制在燃烧循环的相关部分上，在其中由燃料释放能量。ΔQi是在时间步长i时的能量转换。
现在通过对应于下面的公式的求和或积分来获得在曲轴角度KW上的能量转换QhQhm=Σi=1mΔQi---(3)]]>在对全部燃烧节拍积分后、即确定100％的数值以后，获得曲轴角度KW对于100％能量转换Qh数值的10％或90％。这两个曲轴角度KW之间的差值得到燃烧持续时间BD_ist。
在36中获得了表征着燃烧的参数的理论值，即理论燃烧持续时间BD_soll。这个理论值BD_soll一方面以控制参数U_LBK为基础，利用该控制参数来控制充气运动阀18。这个控制参数U_LBK也是表征着充气运动阀18理论功能调节的参数。此外为了确定理论值BD_soll，也还要考虑内燃机10曲轴的转速nmot、空气充气rl(以HFM传感器22的信号为基础)和废气回输的调节率AGR。
为此在38中使用相应的特性曲线族和特性函数。为了尽可能精确地确定燃烧持续时间的理论值BD_soll，也可以使用其它的内燃机10运行参数。所述特性曲线族和特性函数的数据事先例如在对于各种内燃机类型的充气运动阀19的不同状态用的试验台上并在用于监控所期望的内燃机10运行点中获得。
在40中形成在理论值BD_soll与实际值BD_ist之间的差值，并检验这个差值是否大于一个极限值G1。如果不是这种情况，那么就在42中检验，同一差值是否小于一个第二极限值G2。如果在40或42中的回答为“是”，则在44中执行一种措施。这个措施可以是，在控制和调节装置20中存储关于在燃烧室14中的实际充气运动与所期望的充气运动的偏差的信息，由此使该信息在以后对于内燃机10进行维护时可以调出。但是也可以立刻显示超过所述两个极限值G1和G2。为了避免错误显示，规定只有当在内燃机10多个相互衔接的工作循环或燃烧节拍期间超过所述极限值G1和G2中的一个时，才在44中进行所述显示，或者存储一个偏差。在46中结束本方法。
在图2中所示方法的物理基础是，当充气运动阀18不占据所期望的位置时，则在燃烧室14中的充气运动或紊流也不像所期望的那样。因此加热过程也偏离所期望的加热过程，这一点通过将所期望的燃烧持续时间BD_soll与实际燃烧持续时间BD_ist的比较而被检测出来。因此这种偏差是一个指示，并且也可能是充气运动阀18的实际位置与所期望的位置的偏差程度。
但是在48中为了调节充气运动阀18，也可以使用实际值BD_ist和理论值BD_soll。这意味着，将理论值BD_soll与实际值BD_ist之间的偏差进行调节。
在一个未示出的实施例中这样控制充气运动阀18，使得不产生内燃机10的转矩变化或者类似地对于内燃机10的使用者可以感觉到的内燃机特性的变化。但是如果出现期望的实际值BD_ist变化，则充气运动阀18的功能是有效的。这种方法变化的优点是，使同样影响燃烧持续时间并因此影响实际值BD_ist的某些影响参数与充气运动阀18的功能检验去除耦联。
权利要求
1.一种用于使内燃机(10)、尤其是汽车运行的方法，其中监控至少一个执行机构(18)的功能，该执行机构影响着在内燃机(10)的至少一个燃烧室(14)中的燃烧，其特征在于，分析(40，42)一个表征着燃烧室(14)中燃烧的参数的至少一个实际值(BD_ist)，并且将分析结果用于执行机构(18)的功能监控。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述参数(BD_ist)表征燃烧的时间过程，尤其是燃烧过程和/或加热过程和/或燃烧持续时间。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述燃烧持续时间(BD_ist)由能量转换(Qh)而获得，该能量转换根据一种多变状态方程式来计算(34)。
4.如上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述执行机构是一个充气运动阀(18)。
5.如上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，根据表征着执行机构(18)理论位置的参数(U_LBK)和内燃机(10)的实际运行点(nmot，rl，AGR)来获得表征着燃烧的参数的理论值(BD_soll)，并且将该理论值与实际值(BD_ist)进行比较(40，42)，并且根据比较结果来执行(44)一种措施。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，根据至少一个特性曲线族和/或特性函数来获得(38)理论值(BD_ist)。
7.如权利要求5或6中任一项所述的方法，其特征在于，只有当实际值(BD_ist)与理论值(BD_soll)的偏差在确定数量的工作循环期间先后至少达到一个极限值(G1，G2)时，才执行措施(44)。
8.如权利要求5至7中任一项所述的方法，其特征在于，所述实际值(BD_ist)与理论值(BD_soll)的偏差用于调节(48)所述执行机构。
9.如上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述执行机构(18)在内燃机(10)运行期间用已发生变化的控制信号加载，并且获得表征着燃烧的参数的理论值的相应变化，然后将表征着燃烧的参数的实际值的变化与理论值的变化进行比较。
10.一种计算机程序，其特征在于，它为了在根据上述权利要求中任一项所述的方法中使用而进行编制。
11.一种用于内燃机(10)、尤其是汽车的控制和/或调节装置(20)的电存储介质，其特征在于，在其中存储一种用于使用权利要求1至9中任一项所述方法的计算机程序。
12.一种用于内燃机(10)、尤其是汽车的控制和/或调节装置(20)，其特征在于，它为了在如权利要求1至9中任一项所述的方法中使用而编程。
全文摘要
一内燃机(10)包括一充气运动阀(18)，它对于在内燃机(10)的至少一个燃烧室(14)中的燃烧发生影响。该充气运动阀(18)的功能受到监控。本发明建议，对于一个表征着在燃烧室(14)中燃烧的参数的至少一个实际值进行分析，并且将分析结果用于充气运动阀(18)的功能监控。
文档编号G01M99/00GK1966958SQ20061016033
公开日2007年5月23日 申请日期2006年11月16日 优先权日2005年11月17日
发明者U·卡斯纳 申请人:罗伯特.博世有限公司