专利名称：用于在内燃机的燃烧室中配量燃料的方法
用于在内燃机的燃烧室中配量燃料的方法背景技术本发明涉及一种用于在内燃机的至少 一个燃烧室中配量燃料的方 法和控制器。由DE 103 05 656A1已知这种方法。4要照这个文献利用与内燃才几耦 联的固体声传感器的信号作为燃烧特征。DE 103 05 656认为，在燃烧噪声辐射与预喷射的燃料量之间存在一个简单关系。为了获得喷射的燃料 量分别在至少一个附属于预喷射的第一曲轴角范围中(测量窗口)以及 至少一个附属于主喷射的第二曲轴角范围中检测并滤波固体声传感器 的信号。根据在预喷射和主喷射时喷射的燃料量给出燃烧特征的一个确定 图形，由该图形通过与基准图形比较可以推断出喷射时刻和喷射量，由 此可以在封闭的循环中修正预喷射。在DE 103 05 656中以一个预喷射 和主喷射的喷射图形为示例介绍了这种方法。但是也可以使用第 一分喷 射和至少一个第二分喷射的任意组合，其中DE 103 05 656在其它位置 提到预喷射、主喷射和再喷射作为分喷射。在DE 103 05 656中未提及 涉及两个预喷射方法的应用性。超出DE 103 05 656多年来已经在快燃发动机中为了调节使用固体 声传感器，例如为了调节噪声。在柴油发动机中目前在市场上只使用具 有固体声调节的系统，它们修正每次燃烧的唯一预喷射。为了改善燃烧噪声由汽车生产商越来越多地提出实现每次燃烧两 次预喷射。在此通过电控喷射器的控制间隔调节预喷射量。由于喷射系统部件 的误差和老化(漂移)使喷射量与控制间隔之间的实际关系偏离例如在 喷射器特性区中寄存的关系。结果是可能产生不良的辐射(废气和噪 声)。这一点尤其适用于预喷射量变化。附加地对于喷射器的漂移 一个通过喷射释放的压力波在喷射系统 中影响后面的喷射。在每次燃烧唯一预喷射的运行中这个压力波可以借 助于固定的、在检验状态获得的修正值这样良好地修正，使得几乎不对 主喷射产生干扰作用。但是在每次燃烧两次预喷射的系统中由于第 一预喷射释放的压力 波在燃料系统中产生对于第二预喷射的大的误差。通过固定给定的修正 值修正这种误差不是足够地准确，因为效果取决于许多参数如燃料温 度、燃料压力和燃料质量，它们不能以可接收的费用考虑。因此在使用至少两次预喷射时存在着更好修正预喷射误差的需求。在通过由DE 103 05 656已知的方法试马全时已经证实，多次相互辨f接的 预喷射效果在固体声信号中不能清楚地相互分开。其原因可能是，多次 预喷射经常在一个非常窄的角度范围中燃烧，因此其效果在气缸压力中 且尤其在固体声中不能清楚地相互分开。因此本发明的目的是提出 一种方法，通过它能够以更好的精度在内 燃机运行中修正预喷射量，如果预喷射量分成每次燃烧过程至少两次预 喷射。发明的公开这个目的通过独立权利要求的特征部分的特征得以实现。 发明的优点本发明基于这种知识，多次预喷射的效果可以以第 一近似作为各燃 烧效果的叠加处理。因此本发明能够实现通过喷射图形的多次预喷射配 量的燃料量总和的气缸或燃烧室特有的适配性。通过准确地干涉多次预喷射中的一次预喷射可以使喷射量确定分 布修正到多次预喷射。例如如果在第二次预喷射时有秩序地喷射太少燃 料，则对第二燃料量实现更大的干涉。例如作为一次预喷射压力波的效 果跟随下面的预喷射可能产生系统误差。也可以选择使有秩序地干涉多次预喷射或者以给定的方式分布。通 过使用试验修正值可以检验，小的、对试验发生的变化是否映象 (abbilden)到燃烧特征。如果不是，可以使相关的预喷射延长到其它 预喷射的负荷。由此保证，所有预喷射实际上是有效的并且不会由于禁 止强烈向下修正的控制时间而无效。在此在各种情况下修正不仅涉及喷 射器漂移(液压的漂移)而且涉及修正压力波的影响。本方法还提供优点，修正已经从新状态开始在汽车整个运行时间上 供使用。因此该方法不仅补偿新的误差而且补偿老化。通过相应适配的说 修正频率也可以修正燃料温度的影响。 由描述和附图给出其它优点。附图在附图中示出本发明的实施例并且在下面的描述中详细解释。附图中
图1示出本发明的技术领域，图2示出具有两次预喷射和一次主喷射的喷射图形，周3示出这种喷射图形在处理燃烧特征过程中在角度范围上的映象，图4定性地示出预喷射变化时燃烧特征的变化， 图5示出用于预喷射修正的调节回路。实施例的描述图1详细示出一个内燃机10,它具有至少一个燃烧室12、 一个喷 射器14、 一个燃料压力储存器15、燃烧特征传感器16和/或18、 一个 燃料压力传感器19、 一个在与内燃机10工作循环同步旋转的部件22上 的角度传感器20、 一个司机愿望发生器21和一个控制器24。燃烧室12 由一个活塞26活动地密封，它通过一个曲轴传动28与部件22连接。 这个部件22抗扭转地与内燃机曲轴连接。但是在另一个扩展结构中例 如可以与内燃机10的凸轮轴连接。当然，实际的内燃机IO还具有其它 部件、如用于控制燃烧室12交替充满的换气阀和从属的促动器，它们 在图1中为了清晰未示出。但是对于理解本发明重要的是，使控制器24输出用于喷射图形的 预喷射VE1 ,VE2 、主喷射HE和必要时其它副喷射的脉冲宽度形式的控 制信号AS,通过它定量配量用于在燃烧室12中燃烧的燃料。燃烧特征 传感器16涉及燃烧室压力传感器，而可选择或附加存在的燃烧特征传 感器18是固体声传感器。两个传感器16, 18分别提供燃烧特征的基础 值或原始值VM一B给控制器24。在图l的扩展结构中角度传感器20提供曲轴角度信息。KW作为活 塞26在其工作循环中的位置的信息。当然，这个信息不仅可以由曲轴 角度信息推导，而且例如也可以由凸轮轴角度信息推导。由角度信号还6可以推导关于内燃机转速n的信息。司机愿望FW是通过司机要求转矩 的 一个尺度并且例如作为行驶踏板位置检测。图2示出典型的喷射图形30,表示如何在图1的范围中在内燃机 10的给定运行状态中使用。在此在图2中示出在曲轴角度。KW上的用 于图1的喷射器14的控制信号AS。在低值控制信号时喷射器14关闭， 而为了喷射燃料它通过脉冲VE1,VE2和HE打开。脉冲VE1和VE2对 应于上述的预喷射，脉冲HE对应于上述的主喷射。180° KW对应于活 塞26在压缩沖程与工作冲程之间的运动上死点OT。在轿车中在直到 OT前15°开始主喷射HE,预喷射同样位于OT前的窄的角度范围里面。 通过还在压缩冲程中实现的预喷射提高在燃烧室12中对于主喷射时刻 存在的压力和温度水平，这缩短了所谓的点火延迟、即，缩短了开始主 喷射与开始其燃烧之间的时间间隔。由此尤其降低燃烧噪声。图3示出，这种喷射图形如何在处理燃烧特征VM—V的过程中映象 到曲轴角度范围上。在此顶点表示喷射对于燃烧室12中的压力变化、 热量释放和/或燃烧噪声的作用。因此燃烧特征、燃料量作用和燃料量的 概念也可以相互同义地使用。处理燃烧特征VM—V由基础值VM—B通 过滤波、形成数值和在多个工作循环上实现的燃烧特征基础值VM—B的 平均值给出，如同在上述的DE 103 05 656中已经描述过的并因此由专 业人员所熟悉的那样。处理燃烧特征VM一V的过程32和34给出对于喷射图形30整个要 被喷射的燃料量在三个分喷射VE1,VE2和HE上的不同分布。在此分别 使通过第一预喷射VE1喷射的燃料量保持恒定，而通过第二预喷射VE2 和主喷射HE喷射的燃料量M_VE2和M—HE相互间互补地变化。在过程32的情况下通过第二预喷射喷射的燃料量M—VE2是小的。 基本只看到VE1的燃烧特征和主喷射HE的相对较低的燃烧特征。HE 的燃烧特征参数表示相对较大的燃烧噪声和/或在燃烧室12中陡斜的压 力升高。两者作为相对不良的小或缺少的燃料量M一VE2燃烧的预处理 结果给出。而在过程34的情况下M_VE2更大，这导致更好的预处理并由此导 致更低的燃料量V—HE燃烧噪声。更大的预喷射量M—VE2还映象到预 喷射更大的太少特征。但是同样看出，在燃烧特征34的过程中不分辨 第一和第二预喷射，即不能相互分开。图4定性地示出在第一预喷射VE1恒定时对于毫秒级的第二预喷射 VE2在喷射器14的控制时间AD上的另一个处理的燃烧特征 VM一VE12。在通过固体声传感器18工作的扩展结构中燃烧特征VM_VE12定 性地作为图3两个面积的商给出，其中在预喷射顶点以下的面积作为分 子，在主喷射顶点以下的面积作为分母。换言之VM—VE12是两个预 喷射的和在主喷射的顶点下面的面积上的标准化程度。所以主喷射的顶 点作为基准燃烧特征。在图4中VM—VE12的上升过程再现在主喷射顶 点下降时预喷射顶点的升高。在以燃烧室压力传感器16工作的扩展结构中燃烧特征VM—VE12 对应于通过两个预喷射的和确定的热量。这个热量能够由燃烧室压力信 号确定。在此与评价固体声信号不同，无需标准化。图5示出用于修正 预喷射VE1,VE2的调节回路，它具有内燃机IO、至少一个燃烧特征传 感器16和/或18和控制器24。该控制器24还具有一个基础值发生器38, 它提供用于预喷射VE1，VE2控制时间的基础值ADVE作为内燃机10运 行参数的函数。基础值发生器38例如是一个特征范围，它通过转速值、 司机愿望FW和必要时其它的内燃机IO运行参数、如燃料压力p定址。 基础值ADVE在一个逻辑电路40中与修正值d一AD连接，其中逻辑电 路才艮据d—AD的产生可以相乘或相加。通过逻辑电路的结果AD—VE—korr控制喷射器14,这导致例如第一 预喷射VE1或第二预喷射VE2。由燃烧引起的燃烧特征通过燃烧特征传 感器16和/或18作为基础值VM—B检测并且传递到控制器24的一个组 件42,它代表信号处理和滤波。在此燃烧特征的基础值VM—B的检测 在内燃4几10的工作循环的确定部分区域中进行，它们例如可以通过确 定的曲轴角度范围定义。在此优选这样选择部分区域，使得一个部分区 域包括预喷射的顶点而另 一个部分区域包括主喷射的顶点。在组件42中使基础值通过滤波、形成数值和必要时通过在多个工 作循环上实现的平均值和上升的标准化转换成处理的燃烧特征VM_V 并且也转换成其它的处理的燃烧特征VM—VE1，VM—VE12。在使用燃烧 室压力传感器16时组件42尤其用于确定表征热量释放的特征。在转换 时处理的燃烧特征VM—V尤其标准化成基准燃烧特征，其中基准燃烧特 征也可以选择由主喷射HE的压力或噪声曲线或者基础压力曲线或基础组件42也能够提供至少两个预喷射VE1,VE2的总效果的实际值 VM—VE12—ist 。这个实际值VM—VE12—ist在组件44中与理论值 VM—VE12—soil进行比较，它同样根据转速n、司机愿望FW和/或必要 时其它的内燃机10运行参数形成。作为比较结果组件44例如输出 一个 相对偏差d—VM—VE12作为VM—VE12—soil减去VM—VE12—ist的差值。这个调节偏差d—VM—VE12作为调节器46的输入参数。该调节器 46输出上述的修正值d_AD作为调节参数，通过它修正由基础值发生器 38提供的用于至少一次预喷射的基础值。由此使每个燃烧过程的至少两 次预喷射在封闭的回路中调节到理论值VM—VE12—soll。在此可以实现 对燃烧过程的整个预喷射的干涉、即，使来自组件38的基础值与修正方式非对称地二布。在非对称分布时;;优选更强烈地在;f接的预喷射 上实现，因为可以通过先进行的预喷射影响这个预喷射。而先进行的预 喷射效果可以更好地预先确定并且对老化现象更少敏感地反应。继续修正可能会导致一个不再足以打开喷射器14的修正的控制时 间ADVE—korr = AS，因此例如只能够使两次预喷射的一次预喷射有效。 后果是例如可能增加噪声辐射。为了防止这种不期望的效应在一个扩展 方案中附加地使一个燃烧过程的每个预喷射随着试验修正值变化，它同 样作为调节器46的修正值d—AD给出。如果变化映象在总效果的实际值 VM—VE12—ist中，则由此可以得出，相关的喷射是有效的。因此所用情 况是正常的。而如果该变化没有映象出来，则必需从无效预喷射开始。 在这种情况下可以缩短来自相同的喷射图形的另一个预喷射并且使无 效预喷射以一个相应的数值延长。通过延长使它再有效。优选由此实现 延长，即，使一个其变化不映象在总效果的实际值中的预喷射的理论值 在不利于(zuLasten )另 一个预喷射的另 一个理论值下加大。如果只对衔接的预喷射进行调节干涉，则在进行对第二预喷射的调 节干涉前进行第 一预喷射的修正。为此在无效的第二预喷射时求得对于 第一预喷射的修正值，通过使实际值与理论值比较并且通过由比较构成 一个调节偏差并且由此构成一个调整参数作为修正值。然后使这个修正值与一个用于第一预喷射的基础值逻辑连接。也优选使这个修正值附加 地用于修正一个用于第二预喷射的基础值。然后使这个基础值几乎作为起动值用于继续描述对于笫二预喷射的调节干涉，它用于调节总效果。 由此使调节的起振加速。
权利要求
1.用于在内燃机(10)的至少一个燃烧室(12)中配量燃料的方法，每个燃烧过程具有一个预喷射(VE1)和一个主喷射(HE)，其中检测燃烧特征(VM_B)并且由燃烧特征(VM_B)求得在主喷射前喷射的燃料量的效果，其特征在于，对于每个燃烧过程的至少两个预喷射(VE1，VE2)求得总效果的实际值(VM_VE12_ist)并且通过对至少其中一个预喷射(VE1，VE2)的干涉(d_AD)将实际值(VM_VE12_ist)调节到理论值。
2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述干涉(d—AD)在 燃烧过程的所有预喷射(VE1,VE2)上实施。
3. 如权利要求2所述的方法，其特征在于，附加地通过一个试验修 正值改变燃烧过程的至少一个预喷射(VE1,VE2)并且检验，该变化是 否映象总效果的实际值(VM—VE12—ist)。
4. 如权利要求3所述的方法，其特征在于，使一个预喷射 (VE1，VE2)的理论值，该预喷射的变化不映象总效果的实际值 (VM—VE12jst),在不利于另一个预喷射(VE2,VE1)的另一个理论it下^皮加大。
5. 如上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，检测在内燃 机(10 )的工作循环的确定的部分区域中的燃烧特征的基础值(VM—B )。
6. 如权利要求5所述的方法，其特征在于，通过滤波、形成数值和 在多个工作循环上对燃烧特征的基础值(VM—B)取平均值产生处理的 燃烧特征(VM_V)。
7. 如权利要求6所述的方法，其特征在于，使所述处理的燃烧特征 (VM—V)在基准燃烧特征上进行标准化。
8. 如权利要求4或5所述的方法，其特征在于，由固体声传感器(18) 或燃烧室压力传感器(16)的信号获得燃烧特征的基础值(VM—B)。
9. 控制器(24),该控制器控制具有至少一个燃烧室(12)的内燃 机(10)的至少一个燃烧室(12)的燃料的配量，该内燃机中的每个燃 烧过程具有至少一个预喷射(VE1)和一个主喷射(HE)，该控制器处 理燃烧特征(VM—B)并且由燃烧特征(VM—B)求得在主喷射之前喷 射的燃料量的效果，其特征在于，所述控制器(24)求得每个燃烧过程 的至少两个预喷射(VE1,VE2)的总效果的实际值(VM_VE12jst)并且通过干涉(d—AD)至少其中一个预喷射(VE1,VE2)使实际值 (VM_VE12_ist)调节到一个理论值。
10.如权利要求9所述的控制器(24),其特征在于，它执行按照 权利要求2至8所述的方法中的至少一种方法。
全文摘要
建议一种用于在内燃机(10)的至少一个燃烧室(12)中配量燃料的方法，每次燃烧过程具有一个预喷射和一个主喷射，其中检测燃烧特征(VM_B)并且由燃烧特征(VM_B)求得在主喷射前喷射的燃料量的效果。本方法的特征在于，对于每次燃烧过程的至少两次预喷射求得总效果的实际值(VM_VE12_ist)并且该实际值(VM_VE12_ist)通过对至少一个预喷射的干涉(d_AD)调节到理论值。此外建议一个控制器(24)，它执行本方法。
文档编号F02D41/40GK101331304SQ200680047082
公开日2008年12月24日 申请日期2006年11月16日 优先权日2005年12月15日
发明者A·西弗特, C·马德, J·达米茨, M·克斯勒, M·舒勒, V·多特尔 申请人:罗伯特·博世有限公司