專利名稱：運轉內燃機的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種運轉內燃機的方法，其中燃料通過至少 一個噴射 閥到達至少一個燃燒室，且其中使噴射閥與特性曲線相適配。此外， 本發(fā)明涉及計算機程序、電存儲介質以及用于內燃機的控制和/或調節(jié) 裝置。
背景技術：
利用吸管中的汽油噴射的內燃機以及利用各個燃燒室中的汽油 直接噴射的內燃機在市場上是眾所周知的。其中，汽油噴射通過至少 一個噴射閥實現。汽油量覆蓋較寬的范圍，一般從空轉點或者從點火 后的推動(由此限定最'J、量)延伸至高轉速時的滿載(由此限定最大量)。
理想的情況是，噴射閥噴射的燃料量與噴射閥的打開時間具有線 性關系。然而，大的線性區(qū)意^^木著噴射閥4支高的制造成本。更確切地 說，要將不希望的線性偏差主要在小量值范圍中保持較小，該制造成 本就越高。正是在該范圍內，各噴射閥之間的參數差異相對較大，這 使得難以實現普遍而非僅針對單個閥門的修正。
為了防止或至少限制在內燃機的單個燃燒室中噴射不同的燃料 量， 一種市場上已知的方法可將最小噴射期間向下限制。還有一種能 夠使噴射閥的實際狀況符合特性曲線的適配。在利用汽油直接噴射的 內燃機中，這樣的適配例如可導致分班作業(yè)中空載時的運轉平穩(wěn)。在 利用吸管噴射的內燃機中可應用所謂的"單氣缸X調節(jié)"。笫 一種方法 僅適用于特定的內燃機，而第二種方法以相對受限的工作點為先決條 件。
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種方法，該方法使得在內燃機的正常運 轉中也可測試噴射閥的噴射特性。
該目的通過權利要求1的方法實現。其它根據本發(fā)明的可能解決 方案由并列的各項權利要求給出。本發(fā)明的有利改進由從屬權利要求 說明。
在本發(fā)明的方法中，內燃機的使用者幾乎或完全不會注意到噴射 闊的測試，因為總噴射量至少在測試的一部分期間至少基本上保持恒 定，因此轉矩和運行平穩(wěn)也保持不變。從而可經常進行測試，其總體 效果可提高內燃機的運行可靠性。
在本發(fā)明方法的第一改進中，獲得通過連續(xù)縮短噴射期間的計量 噴射而引出的實際燃料空氣混合特征量相對于理論燃料空氣混合特 征量的偏差，并適配或修正噴射閥的偏差或特性曲線。因此能夠在小 量范圍內可靠獲得噴射燃料量，其中，單個噴射閥實際噴射的實際燃 料量相對于(借助于所采用的特性曲線確定的)理論燃料量的偏差會大 到不允許的程度。如適用于利用燃料直接噴射的內燃機一樣，該方法 同樣適用于利用吸管噴射的內燃機。因此，不再需要最小噴射期間的 一般限制。據此，還使小范圍內燃料的可靠及準確測量變得容易，這 可改善例如空載中的運行穩(wěn)定并減少污染物排放。不需要附加傳感器 或專門元件(例如特殊配置的彎管)。
當然，在該方法開始時，基本噴射和計量噴射的噴射期間位于閥 門特性曲線的 一個(可起始的)區(qū)域中，使得同型元件的參數差異僅有 較小的影響。實際燃料空氣混合是否相對于理論燃料空氣混合有偏
差，例如可通過監(jiān)測由X傳感器(Lambda-Sonde)提供的X值獲知。但 是也可采用其它可用來測定燃燒室中實際到達的燃料量的方法。
本發(fā)明方法這樣的改進特別有利，其中，上述偏差以誤差噴射量 的形式量化并按照噴射閥的特性曲線進行適配。通過這種方法，噴射 閥的可高精度噴射燃料的工作范圍擴展至小量范圍，因為不同閥門的同型元件參數差異(Exemplarsreuungen)可通過特性曲線適配來補償。 通過本發(fā)明的方法也可減少噴射閥的制造費用，因為反正有運轉中實 現的適配，特性曲線的線性就不再那么重要。而且，能夠4交筒單地設 計噴射閥控制所需的輸出級(endstufe)。所有這些直接體現于生產成 本的減少。
尤其能夠在利用連續(xù)縮短計量噴射的噴射期間來重復本方法時 進行噴射閥的特性曲線的適配。以誤差噴射量來調整基本噴射量具有 這樣的優(yōu)點，當實施本發(fā)明的方法時，避免實際混合較大地偏離理論 混合，使得實施本發(fā)明的方法期間，僅僅出現較小的不穩(wěn)定運行。通
圍內。當誤差噴射量被附加地調整到使實際混合特征量相對于理論混 合特征量的偏差小于限值時，這點就更顯著。
為了限制本發(fā)明的方法的期間，該方法可在計量噴射的期間至少 達到限值以下的某個值時結束。而另一方面，若總噴射包括多個同長 度的計量噴射則又可提高分辨率。
尤其有利的是可將上述適配應用于噴射閥的診斷，其原因在于， 如果實際閥門特性曲線相對于所使用的閥門特性曲線的偏離非常明
顯，則可能出于噴射閥的缺陷。這種缺陷例如屬于噴射閥的致動器的 電磁線圈的線圈層短路。正是短的噴射閥噴射期間會由于這樣的短路 而劇烈改變。
下面參考附圖詳細闡明本發(fā)明的優(yōu)選實施例。附圖中
圖1示意表示通過噴射閥用吸管噴射的內燃機；
圖2表示圖1的噴射閥的特性曲線，該特性曲線將打開期間與噴 射燃料量相聯系；
圖3表示打開期間較短時，噴射燃料量相對于圖2所示特性曲線 的可能偏差；圖4是表示圖2的特性曲線的適配方法的流程圖； 圖5表示在圖2的特性曲線的適配方法執(zhí)行期間圖1的噴射閥隨 時間打開的狀態(tài)；以及
圖6表示在不同的噴射期間用于圖2的閥門特性曲線的修正值。
具體實施例方式
內燃機在圖1中以附圖標記10總體表示。其中包括具有多個燃 燒室的多個汽缸，然而，在圖1中僅用附圖標記12示出這些燃燒室 中的一個。燃燒室12可通過進氣閥14與吸管16連接。在本實施例 中，燃料通過噴射閥18噴入吸管16。下面描述的工作原理和方法也 可適用于燃料直接噴射(例如汽油直接噴射)的內燃機。此外，在吸管 16中設置了扼流閥瓣20。在本實施例中，在吸管16中流動的空氣團 由空氣團傳感器22測得。
在燃燒室12中，現有的燃料空氣混合由火花塞24點火。熱燃燒 廢氣由燃燒室12通過排氣閥26到達排氣管28中。在排氣管28中設 置了催化式排氣凈化器30及人傳感器32，人傳感器32獲得人值，通 過該值表征燃燒室12中的燃料空氣混合。
由噴射閥18噴入吸管16的燃料量Q在恒定的燃料壓力時主要受 到噴射閥18的噴射期間ti的影響。其中，在設計噴射閥18時具有意 義的是，表明噴射期間ti和噴射燃料量Q之間的相互關系(如圖2所 示)的特性曲線34在噴射閥18的較寬工作范圍中是線性的。特性曲線 34存儲在控制與調節(jié)裝置36(圖l)中，該裝置依賴于不同的傳感器信 號(例如入傳感器32的信號和空氣團傳感器22的信號)控制噴射閥18、 :t厄流閥瓣20和火;^塞24。
由制造確定的一個噴射閥相對于其它噴射閥的同型元件參數差 異，使得噴射岡18在較短的噴射期間ti以及較小噴射量Q時存在非 線性特性。在圖2中的該相應區(qū)域38以打點方式表示。如進一步由 圖3表明的，在該區(qū)域中存在比與線性特性曲線34對應的燃料量少的噴射燃料量Q。原則上在其它方向的偏差也是可以想象的，也就是
說噴射更大的燃料量(盡管圖3中沒有明確表示)。在圖3中呈現了隨 噴射期間ti的變化同一噴射閥的不同示例中出現的偏差dQ。人們認 識到，至噴射期間tiG時偏差小于10%。然而當噴射期間ti更短時， 偏差明顯加大。為了使該區(qū)域也可利用，采用特性曲線34的適配方 法，現參考圖4至圖6詳細闡明(該方法作為計算機程序存儲在控制和 調節(jié)裝置36的存儲裝置上)
首先，使內燃機進入準確定義的運轉狀態(tài)。在該狀態(tài)下，內燃機 具有規(guī)定的運轉溫度，須結束人調整的適配，不允許將誤差帶入控制 與調節(jié)裝置36，且機載電源的電壓須具有規(guī)定的最低值等等。此外， 在內燃機處于空載時實施該方法。內燃機10的上述"準備"在圖4所示 流程圖的緊接著開始步驟42的步驟40中進行。
然后，在步驟44中總噴射量分成基本噴射量和計量噴射量。其 中，總噴射期間titot分成基本噴射期間tiB和計量噴射期間tiM。在 簡單的才莫型中，噴射期間ti簡化成由無燃料供給的延遲時間和帶有恒 定燃料供給的有效打開時間組成。在延遲時間中，考慮噴射閥18的 打開和閉合過程。在當前實施例中出于筒化的原因將延遲時間設為 零。這也在圖5示出，在圖5中，總噴射用tot、計量噴射用M、基本 噴射用B表示。圖中，相應地將總噴射量用Qtot、計量噴射量用QM、 基本噴射量用QB表示。
對于本方法的開始階段，進入基本噴射量的噴射期間tiB和進入 計量噴射量的噴射期間tiM選擇在閥門特性曲線34的某個極有可能開 始的區(qū)域中，使得噴射燃料量相對于根據閥門特性曲線的噴射量的偏 差較小。為了能夠在空載中實現這種情況，也許需要增加燃燒室12 中的空氣充入。此外，可(例如)向后調整點火角。
如進一步由圖4所示，在步驟46中，計量噴射期間tiM縮短一固 定值增量，而基本噴射期間tiB延長了同一固定值增量。這在上一循 環(huán)過程即上一時步n- 1的值上建立的循環(huán)過程即時步n中連續(xù)執(zhí)行。在方法步驟48中，檢驗計量噴射期間tiMn是否小于極限值Gl。如果 是，在50中結束該方法。這一做法的意義將在下面進一步闡述。
如果步驟48中的答案相反為否，則在步驟52中算出實際入值對 于理論入值的偏差cRn。由此再次在步驟54中算出誤差噴射量dQn， 并由此最終在步驟56中算出相應的誤差噴射期間dtin。其原因在于以 下考慮通過在步驟46中增加基本噴射期間tiB并按相同量縮短計量 噴射期間tiM,很可能使得與根據特性曲線34的總噴射量Qtot保持 相同。如果噴射閥18因此處于與特性曲線34對應，則實際混合很可 能與理論混合對應，在步驟52中的誤差d、很可能為零。
然而，利用每次逐步將基本噴射期間tiB延長一恒定值增量并逐 步將計量噴射期間tiM每次縮短一恒定值增量(同樣參照圖5)連續(xù)完 成圖4所示的方法。由此可知，基本噴射期間tiB保持在噴射閥18的 實際特性僅稍微偏離特性曲線34的理想特性的特性曲線34區(qū)域，而 計量噴射M的噴射期間tiM —直落入特性曲線34的不再鄉(xiāng)會出理想線 性關系的區(qū)域38。
在根據圖3的曲線圖的實施例中，當噴射閥18的噴射期間遠小 于tiG時，將噴射比特性曲線34所對應的燃料量少的燃料量。實際的 計量噴射量因此少于根據特性曲線34的計量噴射量QM。結果，實際 的總噴射量也比根據特性曲線34的總噴射量Qtot小。從而混合氣中 的燃料含量比預定的低，這在步驟52中作為偏差d、考慮進去。在步 驟56中對于須延長的噴射期間tiBn處理誤差噴射期間dtin，從而使實 際混合與理論混合相應。由時步1至n的誤差噴射期間dtin之總和構 成步驟58中用于時步n的修正值VKKn，必須用該修正值》務正閥門特 性曲線34,從而可較高精度地噴射非常小的噴射量。例如誤差噴射期 間dtii呈現圖6中的時步i = n-1、 n以及n+l。人們認識到，各個時 步i之總和可構成圖6中用附圖標記60表示的修正特性曲線VKK。
為了檢驗通過步驟58中確定的修正值VKKn是否能夠補償噴射閥 18的實際特性相對于#>據特性曲線34的理想特性的偏差，在步驟62中將修正值VKKn添加到基本噴射期間tiBn。計量噴射期間tiMn對應
于步驟46保持不變。然后在步驟64中檢驗誤差d、是否d、于限值G2 。 如果不是，在步驟66中進行迭代，通過在步驟56中改變誤差噴射期 間dti,將實際混合相對于理論混合的偏差減小，直至在64中的X偏 差d、小于限值G2。然后，在步驟68中特性曲線34的下一支持點通 過將步數i加一并返回步驟46來完成。通過這種方法在圖6中所示的 修正特性曲線60 —步步擴展，直至在步驟48中的計量噴射期間tiMi 小于限值G1。然后，如上述的那樣，在步驟50中結束本方法。然后， 可進行下一閥門特性曲線的適配。這首先對于燃料直接噴射內燃機有 效，其中，可連續(xù)地調整全部汽缸。
如圖4所示，診斷步驟70可與步驟58(其中形成用于修正特性曲 線60的支持調整值VKKn)連接。在診斷步驟70中，修正特性曲線60 與限值曲線比較，且當超過限值曲線時給出警告和/或在誤差存儲器中 登記。其原因在于，特性曲線34線性度在小噴射量區(qū)域中的劇烈改 變可能是噴射閥18故障的跡象，例如屬于噴射閥18的致動器的電磁 線圈的線圈層短路。
在上文所述的實施例中，在步驟44中總噴射期間titot分成基本 噴射期間tiB和計量噴射期間tiM。為了提高分辨率，也可設置多個相 同長度的計量噴射。相應地，在步驟46中的值增量(基本噴射期間的 延長增加量)須與各個計量噴射期間縮短之總和相當。
權利要求
1.一種推動內燃機(10)的方法，其中，燃料通過至少一個噴射閥(18)到達至少一個燃燒室(12)中，其特征在于，所述方法包括以下步驟(a)將總噴射(Qtot)分成一個基本噴射(B)和至少一個計量噴射(M)；以及(b)連續(xù)地縮短(46)所述計量噴射(M)的噴射期間(tiMn)并延長(46)所述基本噴射(B)的噴射期間(tiBn)，使得總噴射量(Qtot)保持相同。
2. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟(c)中，獲得 或確定通過所述步驟(b)引出的實際混合特征量相對于理論混合特征 量的偏差(d g,并在步驟(d)中調整或修正(58)所述偏差(dln)或所述噴 射閥(18)的特性曲線(34)。
3. 根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法在步驟(c) 后還包括如下步驟(d) 對于各所述計量噴射期間(tiMn)根據所述實際混合特征量相對 于所述理論混合特征量的所述偏差(d、)確定(56)誤差噴射量(dtg;(e) 在所述計量噴射(M)的各所述噴射期間(tiMn),以誤差噴射量(dtii) 之總和(VIOQ0適配(58)所述噴射閥(18)的所述特性曲線(34)。
4. 根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法在步驟(e) 后還包括如下步驟(f) 返回至步驟(b)。
5. 根據權利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法在所述步 驟(d)和所述步驟(e)之間包括如下步驟(d2)以所述誤差噴射量(dtii)之總和(VKKn)改變(62)所述基本噴射 量(tiBn)。
6. 根據權利要求5所述的方法，其特征在于，所述誤差噴射量(dtii) 之總和(VKIQO被調整為使所述實際混合特征量相對于所述理論混合特 征量偏離(64)的程度'J 、于限值(G2)。
7. 根據權利要求4至6中任一項所述的方法，其特征在于，在所 述計量噴射(M)的所述噴射期間(ti]Vg至少達到(48)下限值(G1)時，結束 (50)所述方法。
8. 根據上述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，所述總 噴射包括多個相同長度的所述計量噴射。
9. 根據上述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，改變所 述噴射期間(ti)時考慮所述噴射閥(18)的延遲時間。
10. 根據權利要求3至9中任一項所述的方法，其特征在于，對 所述適配作出評價，并將其結果用于所述噴射閥(18)的診斷(70)。
11. 一種計算機程序，其特征在于，所述計算機程序為用于根據 上述權利要求的方法而編寫。
12. —種內燃機(10)的控制和/或調節(jié)裝置(36)用的電存儲介質，其 特征在于，所述電存儲介質中存有用于根據權利要求1至10的方法的 計算機程序。
13. —種內燃機(10)的控制和/或調節(jié)裝置(36)，其特征在于，所述 控制和/或調節(jié)裝置為用于根據權利要求1至10的方法而被編程。
全文摘要
在內燃機(10)中，燃料通過至少一個噴射閥(18)到達至少一個燃燒室(12)中。本方法包括以下步驟a)總噴射分成一個基本噴射和至少一個計量噴射；b)連續(xù)地縮短計量噴射的噴射期間并延長基本噴射的噴射期間，使得由閥門特性曲線確定的總噴射量保持相同。
文檔編號F02D41/14GK101300416SQ200680040395
公開日2008年11月5日 申請日期2006年9月26日 優(yōu)先權日2005年10月28日
發(fā)明者A·庫費拉思, W·薩門芬克 申請人:羅伯特·博世有限公司