控制內燃機的方法和裝置的製作方法
2023-05-29 23:37:11 1
專利名稱：控制內燃機的方法和裝置的製作方法
現有技術本發明涉及根據獨立權利要求前序部分的、用於控制內燃機的方法和裝置。
未在先公開的DE 102 21 376中公開了用於控制內燃機的方法和裝置。該文獻中描述了用於控制內燃機的方法和裝置，其中根據工作特徵值確定廢氣的λ值。將該值與實際的λ值進行比較，並根據該比較計算出用於修正燃料量信號或者空氣量信號的修正值。
基本上由λ傳感器和空氣量傳感器的傳感器信號確定表徵實際噴射的燃料量的第一值，並將該第一值與表徵希望噴射的燃料量的第二值進行比較。根據該比較，預先確定用於修正燃料量的第一修正值和/或用於修正空氣量的第二修正值。
在理想的完美系統情況下，實際噴射的燃料量必須與希望的燃料量相符。由於誤差和/或老化，會出現希望的燃料量與實際噴射的燃料量不符的情況。如果這時根據希望噴射的燃料量控制和/或調節為內燃機配給的空氣量，就會產生錯誤的空氣量。根據實際噴射的燃料量進行控制難以實現，因為實際噴射的燃料量難以檢測。通過測量廢氣的λ值和供給內燃機的空氣量可以計算出實際噴射的燃料量，並將其與希望噴射的燃料量進行比較。根據這兩個信號的偏差修正值。現在可用該修正值來幹涉進氣系統。這例如按如下方式實現，即用相應的修正值修正輸送給進氣系統的燃料量值。此外，可相應地直接修正空氣量。作為計算燃料量的替代方案，還可以直接使用表徵燃料量的λ信號或其它值。
作為另外一種選擇，還可直接幹涉燃料配給-系統，藉助修正值修正燃料量值，直到要噴射的和實際噴射的燃料量相符為止。這種直接修正燃料量是有問題的，因為這種修正會導致燃料量增加。因此，由於安全的原因，不希望直接的量幹涉修正任意大的偏差或在整個發動機工作範圍內起作用。
在例如藉助廢氣再循環通過空氣控制進行間接幹涉情況下，不存在這種限制。因為在排放方面間接幹涉是同樣的或更好，所以通常對空氣量的間接幹涉是優選的。
根據本發明已知噴射量的偏差可能對行駛特性有負面影響。
因此，根據本發明，修正值作用於燃料量和/或空氣量。在此作用於燃料量的修正值有一個最大值限制。藉助這種作法，既可以補償對廢氣排放的影響，也可以補償對行駛性能的影響。在優選實施方式情況下，所有的偏差都藉助直接幹涉補償。如果這是不可能的，則藉助間接幹涉補償剩餘的偏差。直接幹涉作用於燃料量，間接幹涉作用於空氣量。
根據本發明，與實際燃料量和希望燃料量之差相當的量偏差部分地通過直接幹涉配給和與剩餘量偏差上的空氣量的匹配來補償。
特別有利的是根據發動機工作狀態進行幹涉。這例如按照如下方式實現，即根據工作狀態預先給定並從而不斷調整直接幹涉的界限和份額。在此最好使用轉速和/或表徵內燃機負荷的參數作為工作特徵值。
最好對第一和/或第二修正值進行適配。即在可獲知修正值的情況，根據內燃機的工作狀態在一個或多個特性曲線族中存儲修正值，或者獲知並存儲可用於根據數學方法計算修正值的參數。在不能獲知修正值的情況，使用存儲的修正值或者存儲的參數。
在特別有利的設計方案情況下，內燃機的氣缸分成至少兩組，為不同的組預先給定不同的第二修正值。這意味著，兩個組的平均量偏差通過幹涉燃料量來修正。各個組的剩餘的和/或單獨的偏差通過間接幹涉修正。
最好在一定的偏差之內藉助燃料量幹涉進行修正。在更大和/或不對稱偏差情況下，另外藉助空氣量幹涉進行修正。
下面藉助附圖中所示實施方式描述本發明。其中
圖1為根據本發明裝置的框圖，圖2和圖3分別為內燃機的設計方案，其中內燃機的氣缸分成至少兩組。
下面以要噴射的燃料量為例描述根據本發明的構思。還可以用其它的表徵燃料量的參數替代燃料量。特別可使用扭矩值、燃料體積和/或相應執行元件的控制持續時間。
在圖1中用100表示燃料量控制。根據各種輸入參數，例如內燃機轉速和表徵駕駛員願望的信號FP，該燃料量控制預先給定希望的要噴射燃料量MES。該希望的要噴射燃料量在下面也稱為第二值。與該希望的要噴射燃料量有關的信號通過邏輯連接點105到達燃料量執行元件110。燃料量執行元件110確定燃料配給的時刻和結束，從而確定了燃料配給的持續時間。最好該燃料量執行元件是電磁閥或者壓電致動器，最好布置在噴油器、噴油嘴或者其它的執行元件內。
根據不同的輸入參數，例如內燃機轉速N和表徵要噴射的燃料量的參數MES，空氣量控制200提供空氣量信號MLS。最好將量控制100的輸出信號用作要噴射燃料量的輸入參數。通過邏輯連接點205將空氣量控制200的輸出信號MLS加載到空氣量執行元件210。根據關於希望的新鮮空氣量的信號MLS，空氣量執行元件210設定相應的空氣量。這裡最好是廢氣再循環控制器形式的、節氣門形式的、用於影響再循環的廢氣量的執行元件和/或增壓器，其中所述節氣門影響供給內燃機的空氣量。
根據各種輸入參數，燃料量計算120確定表徵實際噴射的燃料量的參數MEI，該參數在下面也稱為第一值。作為輸入參數，燃料量計算特別處理表徵廢氣中的氧濃度的信號L和表徵供給內燃機的空氣量的信號MLI。這兩個信號最好由傳感器，特別是λ探測器和空氣品質測量器提供。作為另外一種選擇，這些信號還可根據其它的參數確定。
除圖1中示出的輸入參數外，燃料量控制，空氣量控制和燃料量計算還可考慮其它的輸入參數。
第一和第二值MES和MEI以不同的符號到達邏輯連接點125。邏輯連接點的輸出信號DME表示實際噴射的燃料量和希望噴射的燃料量之間的偏差。該關於噴射量偏差的信號DME通過積分器130和限幅器132到達第一特性曲線族134。將第一特性曲線族的輸出信號QME加載到105的第二輸入端。限幅器132又對積分器130加載信號。向限幅器132和特性曲線族134輸送各種工作特徵參數，如例如內燃機轉速N和其它的參數。
此外，關於噴射量偏差的信號DME通過濾波器140和符號-翻轉器142到達第二特性曲線族144，將第二特性曲線族的輸出信號QML加載到邏輯連接點的第二輸入端。同樣，向第二特性曲線族144輸送關於各種工作特徵參數如例如轉速N的不同信號。
積分器130和限幅器132相當於具有輸出值限制和抗輸出飽和功能的積分控制器。即噴射量偏差由積分器130積分。在達到限幅器132的界限值的情況下，積分器停止，這通過限幅器和積分器130之間的連接示出。一旦達到限幅器132的界限值，限幅器的輸出信號就保持在達到的參數。
根據本發明，在一種設計方案情況下，可根據內燃機的工作狀態預先給定限幅器132的界限值，積分器130的輸出信號就限制在該界限值。最好根據內燃機轉速N和/或其它的工作特徵參數預先給定界限值。
限幅器132的輸出信號是應通過直接幹涉燃料量補償的量偏差。該量偏差在隨後的第一特性曲線族134中適配。即如果到達內燃機的一定工作點，該工作點最好由轉速和負荷定義，則根據第一和第二值的比較，確定和積分以及限制噴射量偏差。因此，這樣確定的參數根據工作點存儲在特性曲線族134中。
根據本發明，現在應僅在一定的工作範圍內修正燃料量。這是通過在不應進行燃料量修正的其它工作區域中，將界限值設定為零來保證的。在其餘的工作點，對燃料配給進行適配從而調整行駛性能。在其餘的工作點或在限幅器啟動的工作點，即偏差不能通過燃料量修正來完全修正，就另外修正空氣量。即或者僅修正燃料量或者僅修正空氣量或者兩個量都修正。
即對於不同的工作點，可不斷調整界限。在此剩餘的量偏差自動通過空氣量補償。
如果積分器達到界限，則通過燃料配給沒有完全補償噴射量偏差。相應地，積分器的輸入信號不等於零，即噴射量偏差不等於零。該剩餘的噴射量偏差將通過空氣量補償。在此兩個幹涉的符號是相反的，這是通過翻轉器142保證的。濾波器140最好是低通濾波器，通過該濾波器能夠獨立於燃料量配給來應用空氣分流動力學。最好空氣量分流具有動態變慢的性質，從而不必影響燃料量修正的學習。
在第一值MEI已知的工作點，計算要噴射的燃料量的修正值QME和空氣量的修正值QML，並根據各個工作點存儲在，即記在特性曲線族134和144中。如果不存在第一值MEI，這例如是λ信號沒有提供有效值的情況，則使用在特性曲線族134和144中存儲的參數來修正燃料量和/或空氣量。
還可以使用其它的學習功能或者適配過程代替特性曲線族134和144。
在圖2中示出了根據本發明構思的另一種設計方案。該構思特別用於特別的所謂V形發動機，這種發動機基本由兩個直列式發動機組成，這兩個直列式發動機具有共用的曲軸。但該實施方式不局限於這種發動機，而是通用於內燃機氣缸分配給不同的排/組的內燃機，其中為排/組中的每一個都各分配了一個執行元件以影響空氣量。
此外，該構思還可應用於更大數量的排。特別是當為每個氣缸都分配了用於影響空氣量的執行元件時，也可以應用該構思。
圖1中已經描述的元件用對應的附圖標記表示。基本上，圖2的設計方案與圖1的區別在於，為實際噴射的燃料量設置了兩個量計算單元120。第一排用的量計算單元相應地如圖1中所示。第二排用的量計算單元用320表示。分配給第一排的第一值在下面用MEIL表示，分配給第二排的第一值用MEIR表示。第一排的邏輯連接點125與第二排的邏輯連接點325對應。第一排的量偏差用DMEL表示，第二排的量偏差用DMER表示。第一排的元件140，142，144和205在第二排情況下用340，342，344和305表示。這些元件的作用方式與圖1的對應元件作用方式對應。
除法器350的輸出信號輸送給積分器130，該除法器處理邏輯連接160的輸出信號。第一排的噴射量偏差DMEL和第二排的噴射量偏差DMER輸送給邏輯連接點160。即向積分器輸送兩個不同排的兩個噴射量偏差的平均值。在此很明顯，量計算單元120或320的輸入信號由分配給各排的不同傳感器提供。
根據本發明，圖1的構思現在主要套用到排中的一個上，即零件加倍了。在此為兩個排統一修正燃料量。這是必須的，因為不同的修正會導致與其它的調節和控制發生幹擾。如果在燃料量修正的情況下達到界限，那麼通過空氣量幹涉補償剩餘的排自己的剩餘偏差。當不同的排出現不同的偏差時，同樣適用。在這種情況下，平均偏差通過燃料量幹涉補償，排自己的剩餘偏差另外通過空氣量幹涉補償。
在圖3中示出了另一種實施方式。其基本與實施圖2的功能對應，但需要使用較少的計算機運行時間和較少的存儲空間。在圖2和1中已經描述的元件用對應的附圖標記表示。第一排的噴射量偏差DMEL到達邏輯連接點410和邏輯連接點420。相應地，第二排的噴射量偏差DMER同樣到達兩個邏輯連接點410和420。在邏輯連接點410形成兩個信號的和，在邏輯連接點420形成兩個信號的差。在接著的除法器415或425中將邏輯連接點410或420的輸出信號除以2。因此，兩個排的兩個噴射量偏差的平均值輸送到濾波器140。與平均值的偏差輸送到濾波器340。將特性曲線族144的輸出信號一方面加載到濾波器430，另一方面加載到兩個邏輯連接點440和450。濾波器最好是係數元件。相應地，特性曲線族344的輸出信號加載到兩個邏輯連接點440和450上。濾波器430的輸出信號到達限幅器132.。在邏輯連接點440輸出端是信號QMLL，在邏輯連接點450的輸出端是信號QMLR。
根據本發明，在該實施方式情況下，平均值和半差，即單個偏差與平均值之差，學習到特性曲線族144或344內。適當選擇符號，通過適當的適配性邏輯連接，從這些值確定三個修正項QME，QMLL和QMLR。即可根據工作點預先給定元件430和132。在此兩個對空氣量的幹涉關於平均值對稱，帶有相反的符號。作為另外一種選擇，特性曲線族144和/或344還可是任意的學習功能。
為學習平均值，不使用積分器，而是使用低通濾波器140。因此，量偏差永遠不會通過對燃料量的幹涉來完全補償。即始終同時有對空氣量的幹涉。和限幅器132的界限值一樣，同樣可根據工作狀態預先給定濾波器430的傳遞特性。
在圖2和3的實施方式情況下，對於全部的氣缸，通過統一幹涉燃料量進行修正。對於不同的氣缸組，單獨藉助幹涉空氣量修正。在此可以一起修正單個氣缸或者多個氣缸。最好修正值的數量與空氣品質測量器的數量和/或執行元件的數量對應。
權利要求
1.控制內燃機的方法，其中從工作特徵參數確定表徵實際噴射燃料量的第一值和表徵希望噴射的燃料量的第二值，其中將第一值與第二值進行比較，並根據該比較可預先給出用於修正燃料量的第一修正值和用於修正空氣量的第二修正值，其中第一修正值有一個最大值限制。
2.根據前述權利要求的方法，其特徵在於，對第一和/或第二值進行適配。
3.根據前述權利要求之一的方法，其特徵在於，可根據工作特徵參數預先給定上述最大值。
4.根據前述權利要求之一的方法，其特徵在於，根據工作特徵參數存儲第一和/第二修正值。
5.根據前述權利要求之一的方法，其特徵在於，在時間上第二修正值相對第一修正值延遲。
6.根據前述權利要求之一的方法，其特徵在於，內燃機的氣缸分成至少兩組，並且為不同組預先給定不同的第二修正值。
7.控制內燃機的裝置，帶有由工作特徵參數確定表徵實際噴射燃料量的第一值和表徵希望噴射的燃料量的第二值的機構，該機構將第一值與第二值進行比較，並根據該比較預先給出用於修正燃料量的第一修正值和用於修正空氣量的第二修正值，其中設置了將第一修正值限制在最大值的限制設備。
全文摘要
控制內燃機的裝置和方法。從工作特徵參數確定表徵實際噴射燃料量的第一值和表徵希望噴射的燃料量的第二值。第一值與第二值進行比較。根據該比較，可預先給出用於修正燃料量的第一修正值和用於修正空氣量的第二修正值。第一修正值有一個最大值限制。
文檔編號F02D41/30GK1802495SQ200480016054
公開日2006年7月12日 申請日期2004年6月12日 優先權日2003年7月10日
發明者A·米夏爾斯克, T·蔡因 申請人:羅伯特.博世有限公司