專利名稱：在汽油直接噴射的內(nèi)燃機(jī)中混合氣適配的方法
現(xiàn)有技術(shù)已知的是，在內(nèi)燃機(jī)的空燃比控制中先導(dǎo)控制和調(diào)節(jié)相互重疊。進(jìn)一步已知的是，為了補(bǔ)償先導(dǎo)控制與已經(jīng)改變的工作條件的失配，根據(jù)控制參數(shù)的狀態(tài)推導(dǎo)出另外的修正值。這種補(bǔ)償也被稱作適配。US 4 584 982舉例描述了在內(nèi)燃機(jī)不同的負(fù)載/轉(zhuǎn)速譜范圍內(nèi)具有不同適配值的適配。不同的適配值對不同的故障建立補(bǔ)償。根據(jù)原因和作用可以區(qū)分三種故障類型熱膜式空氣流量計的故障對燃料的定量產(chǎn)生乘法的影響，空氣泄漏根據(jù)每單位時間產(chǎn)生加法影響，在噴射閥吸動延遲的補(bǔ)償中的故障根據(jù)每次噴射產(chǎn)生加法影響。
根據(jù)法規(guī)的要求與排氣相關(guān)的故障應(yīng)通過在線的裝置進(jìn)行識別并在必要時啟動故障燈?；旌蠚獾倪m配也被用于故障診斷。例如當(dāng)適配的修正作用太大時，即意味著出現(xiàn)了一個故障。
由于使用壽命、同型元件的參數(shù)差異和在無調(diào)節(jié)的試探器加熱情況下，汽油直噴內(nèi)燃機(jī)主要是在分層運(yùn)行時其測量的λ值與物理存在的λ值相比存在偏差。由于混合氣適配考慮了用測量的λ值來識別故障，所以在分層運(yùn)行時這種適配不能達(dá)到目的。因此為了適配就必須轉(zhuǎn)換到均勻運(yùn)行并使混合氣適配被激活。
由DE 198 50 586公開的一內(nèi)燃機(jī)控制程序控制在分層運(yùn)行和均勻運(yùn)行之間的轉(zhuǎn)換。
為了實現(xiàn)盡可能低的燃料消耗，在分層運(yùn)行時內(nèi)燃機(jī)工作在很強(qiáng)分層的汽缸裝載(Ladung)和高的過量空氣條件下。分層裝載通過延遲燃料噴射來實現(xiàn)，理想情況下這導(dǎo)致燃燒室分為兩個區(qū)域第一個區(qū)域包含一可燃的在火花塞周圍的空氣-燃料混合氣云。該第一區(qū)域被第二區(qū)域包圍，該第二區(qū)域由一個由空氣和剩余氣體組成的隔絕層形成。燃料消耗優(yōu)化的潛力還在于內(nèi)燃機(jī)可在避免裝載轉(zhuǎn)換損失的情況下在盡可能不節(jié)流的條件下工作。在負(fù)荷相對較低時優(yōu)選分層運(yùn)行。
在負(fù)荷較高時，當(dāng)必須考慮功率優(yōu)化時，內(nèi)燃機(jī)將在均勻汽缸充氣(Zylinderfuellung)狀態(tài)下工作。均勻汽缸充氣通過在吸氣沖程時提前燃料噴射來實現(xiàn)。結(jié)果是，在燃燒之前有較長的時間來形成混合氣。這種工作方式的功率優(yōu)化潛能例如在于充分利用整個燃燒室容積以充滿可燃混合氣。
關(guān)于適配存在多個打開條件這樣，例如內(nèi)燃機(jī)溫度必須已達(dá)到打開溫度閾值并且λ試探器必須處于準(zhǔn)備工作狀態(tài)。此外轉(zhuǎn)速和負(fù)荷的當(dāng)前值必須處于一定范圍內(nèi)，在該范圍內(nèi)被分別學(xué)習(xí)。這已由例如US 4 584 982公開。此外還必須存在均勻運(yùn)行。根據(jù)這一已知程序混合氣適配在固定的時間范圍內(nèi)被激活。
這就可能與其他的控制功能、例如油箱排氣的控制產(chǎn)生目標(biāo)沖突。在活性炭過濾器高負(fù)荷時須啟動油箱排氣。此外還希望在活性炭過濾器負(fù)荷較低和沒有完全關(guān)閉適配時激活混合氣適配。
由于這一背景，本發(fā)明的目的是，擴(kuò)大內(nèi)燃機(jī)可以優(yōu)化消耗地在分層運(yùn)行中運(yùn)行的時間區(qū)域。為了診斷而轉(zhuǎn)換到均勻運(yùn)行降低了汽油直噴的燃料消耗方面優(yōu)勢，因為均勻運(yùn)行油耗高于分層運(yùn)行。因此，特別是為了診斷而轉(zhuǎn)換到均勻運(yùn)行，如果沒有故障，則不必要地提高了燃料消耗。這種轉(zhuǎn)換必須盡可能避免而不影響對有關(guān)排氣的故障的發(fā)現(xiàn)。
該目的通過權(quán)利要求1的特征來實現(xiàn)。
為此具體進(jìn)行以下步驟為了對以至少兩種不同運(yùn)行方式即均勻運(yùn)行和分層運(yùn)行運(yùn)行的內(nèi)燃機(jī)的燃料定量先導(dǎo)控制的失配進(jìn)行補(bǔ)償，-在均勻運(yùn)行時進(jìn)行混合氣調(diào)節(jié)和混合氣調(diào)節(jié)的適配，-根據(jù)給定的工作方式在不同的工作方式間轉(zhuǎn)換，給定的工作方式從多個工作方式要求中獲得并且每個工作方式要求都被分配一優(yōu)先級，-給定工作方式的獲得根據(jù)工作方式要求的優(yōu)先級來實現(xiàn)，在此將適配的物理緊迫性在不同的時間標(biāo)度線(Zeitraster)內(nèi)設(shè)置成高位并因此要求轉(zhuǎn)換到均勻運(yùn)行。
因此對于混合氣適配的均勻運(yùn)行要求將被優(yōu)化使得滿足法規(guī)的要求。
進(jìn)一步的實施形式是，時間標(biāo)度線取決于是否有故障或故障嫌疑。
進(jìn)一步的實施形式是，內(nèi)燃機(jī)控制程序還包括一用作相位判定器的程序模塊，一用作基本適配要求的GA-要求程序模塊，一用作基本適配停止的GA-停止程序模塊和一用于最終決定的程序模塊。
進(jìn)一步的實施形式是，當(dāng)混合氣適配的其他打開條件滿足時，混合氣適配要求程序模塊(GA-要求)要求在活性炭過濾器低負(fù)荷時少于1分鐘時間TGAPA的混合氣適配(GA)。
進(jìn)一步的實施形式是，混合氣適配停止(GA-停止)程序模塊在活性炭過濾器燃料負(fù)荷高和混合氣適配被關(guān)閉時通過相位判定器禁止混合氣適配要求。
進(jìn)一步的實施形式是，相位判定程序模塊將混合氣適配的物理緊迫性在不同的時間標(biāo)度線內(nèi)設(shè)置成高位并因此要求轉(zhuǎn)換到均勻運(yùn)行。
進(jìn)一步的實施形式是，這些時間標(biāo)度線取決于控制裝置是否識別了故障或存在故障嫌疑。
本發(fā)明也提供一種電子控制裝置用以實施至少一種上述方法和實施形式。
在汽車通常的日常運(yùn)行情況下，僅當(dāng)混合氣適配也可被激活時，才要求轉(zhuǎn)換到均勻運(yùn)行。當(dāng)系統(tǒng)中沒有故障時，混合氣適配僅在確定的時間間隔起作用。這就使得在時間上增加汽車在燃料消耗較經(jīng)濟(jì)的分層運(yùn)行條件下工作的時間段成為可能。
以下根據(jù)附圖對本發(fā)明的實施例進(jìn)一步闡述。


圖1表示了本發(fā)明的相關(guān)技術(shù)。
圖2表明了根據(jù)圖1中的信號燃料定量信號的形成。
圖3公開了工作方式轉(zhuǎn)換的實施例的示意圖。
圖1中1代表一內(nèi)燃機(jī)，它有進(jìn)氣管2，排氣管3，燃料定量裝置4，內(nèi)燃機(jī)工作參數(shù)傳感器5-8和控制裝置9。燃料定量裝置4可由例如將燃料直接噴射到內(nèi)燃機(jī)燃燒室的噴射閥配置組成。
傳感器5提供給控制裝置由內(nèi)燃機(jī)吸入的空氣質(zhì)量信號ml。傳感器6提供內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速信號n。傳感器7提供內(nèi)燃機(jī)溫度T，傳感器8提供內(nèi)燃機(jī)排氣組分信號Us。根據(jù)這些信號和需要時內(nèi)燃機(jī)其他工作參數(shù)的其他信號，控制裝置除其他調(diào)節(jié)參數(shù)之外還給出燃料定量信號ti用于控制燃料定量裝置4，使得能調(diào)整內(nèi)燃機(jī)達(dá)到所希望的性能，特別是所希望的排氣組分。
圖2表示了燃料定量信號的形成。方框2.1表示一特性曲線族，它通過轉(zhuǎn)速n和相對空氣充氣量rl被定址并在其中截取用于形成燃料定量信號的先導(dǎo)控制值rk。相對空氣充氣量rl與燃燒室的空氣最大充入量有關(guān)并且在一定程度上說明了最大燃燒室或汽缸充氣量的一小部分。它基本上由信號ml構(gòu)成。rk對應(yīng)于根據(jù)空氣量rl分配的燃料量。
方框2.2表示已知的乘法關(guān)系的λ控制作用。當(dāng)燃料量相對空氣量失配時，排氣傳感器產(chǎn)生信號Us。根據(jù)信號Us控制裝置2.3產(chǎn)生一控制調(diào)節(jié)參數(shù)fr，它通過作用處2.2減小失配。
根據(jù)已修正的信號在方框2.4就已經(jīng)能形成定量信號，例如用于控制噴射閥的控制脈寬，因此方框2.4代表了在考慮了燃料壓力、噴射閥幾何參數(shù)等因數(shù)后將相對的和已修正的燃料量換算成實際的控制信號。
方框2.5到2.9表示已知的根據(jù)工作參數(shù)的混合氣適配，它可以起乘法和/或加法作用。圓圈2.9代表了上述三種可能性。開關(guān)2.5由裝置2.6控制打開或關(guān)閉。內(nèi)燃機(jī)的工作參數(shù)如溫度T、空氣質(zhì)量ml和轉(zhuǎn)速n輸入給該裝置2.6。裝置2.6與開關(guān)2.5相連并因此允許根據(jù)工作參數(shù)范圍啟動上述三種適配可能性。對燃料定量信號形成的適配作用fra的形成通過方框2.7和2.8說明。方框2.7在開關(guān)2.5關(guān)閉時產(chǎn)生了控制調(diào)節(jié)參數(shù)fr的平均值frm。平均值frm與中性值1的偏差由方框2.8接受變?yōu)檫m配作用參數(shù)fra。例如控制調(diào)節(jié)參數(shù)根據(jù)先導(dǎo)控制的失配首先約為1.05，與值1的偏差0.05在方框2.8中被接受變?yōu)檫m配作用值fra。在乘法fra作用時fra接近1.05，結(jié)果是fr又回到1。因此適配使得，先導(dǎo)控制的失配不必在每次工作點轉(zhuǎn)換時重新被控制。適配參數(shù)fra的匹配當(dāng)內(nèi)燃機(jī)溫度較高、例如冷卻水溫度超過70°攝氏度時在開關(guān)2.5關(guān)閉時進(jìn)行，一次匹配好，fra也可在開關(guān)2.5打開時對燃料定量信號的形成起作用。
圖3表示了工作方式轉(zhuǎn)換的實施例的示意圖。
內(nèi)燃機(jī)控制程序還包括一個被稱為相位判定器的程序模塊，一個被稱為基本適配要求器的GA-要求程序模塊，一個被稱為基本適配停止器的GA-停止程序模塊和一個被稱為最終決定器的程序模塊。這在圖3a中得到說明。
相位判定程序模塊將混合氣適配的物理緊迫性在不同的時間標(biāo)度線內(nèi)設(shè)置成高位并因此要求轉(zhuǎn)換到均勻運(yùn)行。這在圖3b中得到說明這些時間標(biāo)度線取決于，控制裝置是否識別出故障或存在故障嫌疑。故障或故障嫌疑在程序技術(shù)上可通過一診斷程序被設(shè)置為位。接著故障或故障嫌疑作為一個在控制裝置中已知的參數(shù)輸出。當(dāng)內(nèi)燃機(jī)起動時在控制裝置中沒有故障嫌疑時，在圖3b中狀態(tài)3.1中經(jīng)過初始化后首先在半小時大小的一段長時間tteofini上不需要混合氣適配(狀態(tài)3.2)。當(dāng)在這段時間內(nèi)通過診斷功能發(fā)現(xiàn)了故障或最后一次行駛的故障已通過診斷知道時，在狀態(tài)3.2中時間tteofini就會縮短到幾分鐘大小的ttefvini。沒有故障時在經(jīng)過時間tteofini后會要求幾分鐘的混合氣適配(狀態(tài)3.3)。這對于混合氣適配來說是相對較長的時間，因為混合氣適配能在幾分鐘內(nèi)識別故障。在故障情況下在經(jīng)過時間ttefvini后要求約一半時間的混合氣適配(狀態(tài)3.4)。上述時間是有故障或無故障系統(tǒng)的初始化時間。
在初始化時間之后，在混合氣適配已被檢查了時，在狀態(tài)3.5中在10分鐘大小的長時間ttegae上不需要混合氣適配而在狀態(tài)3.6中在1到2分鐘大小的短時間tgagae上需要混合氣適配。當(dāng)在沒有混合氣適配時出現(xiàn)故障，則從狀態(tài)3.5和狀態(tài)3.6的回路轉(zhuǎn)變到一已改變時間標(biāo)度線的回路。在圖3b中表示了從狀態(tài)3.5到狀態(tài)3.8和3.7組成的回路的一個分支。在狀態(tài)3.7中在幾分鐘的短時間ttengae上不需要混合氣適配而在狀態(tài)3.8中同樣在幾分鐘的時間tgangae上需要混合氣適配。這一回路需要時也可從狀態(tài)3.6達(dá)到。當(dāng)混合氣適配還沒有被檢查時，則直接從狀態(tài)3.4或狀態(tài)3.3到達(dá)狀態(tài)3.7和3.8組成的回路。相位判定器是作為狀態(tài)自動裝置來實現(xiàn)的。它可以理解為在內(nèi)燃機(jī)控制程序中作為程序模塊被執(zhí)行的開關(guān)功能算法，它控制在具有不同持續(xù)時間的狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)變。
在圖3c中描述了混合氣適配的要求和禁止。當(dāng)混合氣適配的其他打開條件滿足時，混合氣適配要求程序模塊(GA-要求)要求在活性炭過濾器低負(fù)荷和在沒有設(shè)置加法或乘法適配修正的循環(huán)標(biāo)志時少于1分鐘時間TGAPA的混合氣適配(GA)。這種要求可以或者僅用于均勻運(yùn)行或者用于所有工作方式。
混合氣適配停止GA-停止程序模塊在活性炭過濾器燃料負(fù)荷高和混合氣適配被關(guān)閉時通過相位判定器禁止混合氣適配請求。
權(quán)利要求
1.對內(nèi)燃機(jī)的燃料定量先導(dǎo)控制的失配進(jìn)行補(bǔ)償?shù)姆椒?，該?nèi)燃機(jī)至少在兩種不同的工作方式即均勻運(yùn)行和分層運(yùn)行下工作，-在均勻運(yùn)行時進(jìn)行混合氣的控制和混合氣控制的適配，-根據(jù)給定的工作方式在不同的工作方式間轉(zhuǎn)換，給定的工作方式從多個工作方式要求中獲得并且每個工作方式要求都被分配一優(yōu)先級，-給定工作方式的獲得根據(jù)工作方式要求的優(yōu)先級來進(jìn)行，其中，將適配的物理緊迫性在不同的時間標(biāo)度線內(nèi)設(shè)置成高位并因此要求轉(zhuǎn)換到均勻運(yùn)行。
2.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，這些時間標(biāo)度線取決于是否有故障或故障嫌疑。
3.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，內(nèi)燃機(jī)控制程序還包括一個用作相位判定器的程序模塊，一個用作基本適配要求器的GA-要求程序模塊，一個用作基本適配停止器的GA-停止程序模塊和一個用作最終決定器的程序模塊。
4.按權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，當(dāng)混合氣適配的其他打開條件滿足時，混合氣適配要求器(GA-要求)程序模塊要求在活性炭過濾器低負(fù)荷時少于1分鐘時間TGAPA的混合氣適配(GA)。
5.按權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，混合氣適配停止器(GA-停止)程序模塊在活性炭過濾器燃料負(fù)荷高和混合氣適配被關(guān)閉時通過相位判定器禁止混合氣適配要求。
6.按權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，相位判定器程序模塊將混合氣適配的物理緊迫性在不同的時間標(biāo)度線內(nèi)設(shè)置成高位并因此要求轉(zhuǎn)換到均勻運(yùn)行。
7.按權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，這些時間標(biāo)度線取決于控制裝置是否已識別一個故障或存在一個故障嫌疑。
8.電子控制裝置，用于實施權(quán)利要求1-7所述方法至少之一。
全文摘要
本發(fā)明介紹了對內(nèi)燃機(jī)的燃料定量先導(dǎo)控制的失配進(jìn)行補(bǔ)償?shù)姆椒?該內(nèi)燃機(jī)至少在兩種不同的工作方式均勻運(yùn)行和分層運(yùn)行下工作。在均勻運(yùn)行時進(jìn)行混合氣的控制和混合氣控制的適配,根據(jù)給定的工作方式在不同的工作方式間轉(zhuǎn)換,給定的工作方式從多個工作方式要求中獲得并且每個工作方式要求都被分配一優(yōu)先級,給定工作方式的獲得根據(jù)工作方式要求的優(yōu)先級來進(jìn)行,其中,將適配的物理緊迫性在不同的時間標(biāo)度線內(nèi)設(shè)置成高位并因此要求轉(zhuǎn)換到均勻運(yùn)行。
文檔編號F02D45/00GK1388859SQ01802672
公開日2003年1月1日 申請日期2001年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2000年9月1日
發(fā)明者古拉馬巴斯·埃斯特加拉爾, 迪特爾·萊德雷爾 申請人:羅伯特·博施有限公司