專利名稱：控制內(nèi)燃機(jī)的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于控制內(nèi)燃機(jī)的方法和裝置。
從沒有提前公開的專利文獻(xiàn)DE 19906287中公開了一種控制內(nèi)燃機(jī)的方法和裝置在其中所描述的系統(tǒng)中應(yīng)用了一種顆粒物過濾器，用于過濾出廢氣中所含的顆粒物。在一定的工況下，顆粒物過濾器將通過合適的措施進(jìn)行再生處理。為了進(jìn)行再生處理，必須提高廢氣的溫度。提高廢氣溫度的工況一般將導(dǎo)致燃油消耗的增加。
此外還有一些公知的控制內(nèi)燃機(jī)的方法和裝置，其中包括用增壓器利用廢氣中所含的能量來壓縮輸入內(nèi)燃機(jī)的空氣。這種增壓器在一定的工況下，例如在小的轉(zhuǎn)速時具有滯后的動作特性。
對于用于控制帶有廢氣后處理系統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)的方法和裝置，本發(fā)明的任務(wù)是提供這樣一種方法和裝置，即應(yīng)用該方法和裝置時可以有利于使用地對顆粒物過濾器進(jìn)行再生處理和/或改善增壓器的特性。
上述任務(wù)將通過獨(dú)立權(quán)利要求中特征解決。
利用本發(fā)明的方法，可以對顆粒物過濾器進(jìn)行有利的再生處理和/或改善增壓器的特性。這是這樣實(shí)現(xiàn)的，即對燃燒重心進(jìn)行這樣的影響，使得廢氣的溫度提高和/或廢氣的能量含量提高。
尤其有利的是將燃燒重心沿著延遲的方向移動。對燃燒的不良的影響是這樣避免的，即在主噴射之前至少進(jìn)行兩次預(yù)噴射。
其它特別有利的結(jié)構(gòu)在從屬權(quán)利要求的特征中列出。
下面根據(jù)在附圖中示出的實(shí)施例說明本發(fā)明，附圖中，

圖1是一個本發(fā)明的裝置的方框圖；圖2是用于燃油計(jì)量的控制信號的一個隨時間變化的曲線圖；圖3是本發(fā)明的裝置的一部分的方框圖；圖4是本發(fā)明的方法的一個流程圖。
以下以一種壓燃式內(nèi)燃機(jī)作為例子對本發(fā)明的裝置進(jìn)行描述，在這種內(nèi)燃機(jī)中燃油的計(jì)量是用一種所謂的蓄壓式燃油系統(tǒng)進(jìn)行控制的。但是本發(fā)明的方法并不局限于該系統(tǒng)，而是也能夠應(yīng)用于其它的內(nèi)燃機(jī)。
標(biāo)號100表示的是一臺內(nèi)燃機(jī)，它通過吸氣管102獲得輸入的新鮮空氣并通過一個廢氣管104排出廢氣。在廢氣管104中安置了一個廢氣后處理器110，廢氣由它清理后經(jīng)管道106進(jìn)入環(huán)境中。廢氣后處理器110主要包含一個所謂的預(yù)催化劑112和一個沿氣流方向安置的過濾器114。最好在預(yù)催化劑112和過濾器114之間設(shè)置一個溫度傳感器124，提供溫度信號T。在預(yù)催化劑112之前和在過濾器114之后分別設(shè)置了傳感器120a和120b。這些傳感器用作差壓傳感器120，提供可以表示廢氣后處理器的進(jìn)口和出口之間的壓差特性的壓差信號D。
在廢氣管104中安置了一個渦輪162，它通過軸164驅(qū)動一個安置在吸氣管102中的壓縮機(jī)。
內(nèi)燃機(jī)100的燃油通過一個燃油計(jì)量單元140進(jìn)行計(jì)量，該燃油計(jì)量單元140經(jīng)過噴油器141,412,143和144對內(nèi)燃機(jī)的各個汽缸進(jìn)行計(jì)量。該燃油計(jì)量單元最好是一種所謂的蓄壓式燃油系統(tǒng)。一個高壓泵將燃油供入到一個儲壓室中，燃油從儲壓室經(jīng)噴油器進(jìn)入內(nèi)燃機(jī)。
在燃油計(jì)量單元140上設(shè)置了各種傳感器151，這些傳感器提供代表了燃油計(jì)量單元的狀態(tài)特征的信號。例如在蓄壓式燃油系統(tǒng)情況下，這涉及到儲壓室中的壓力P。在內(nèi)燃機(jī)100上設(shè)置了傳感器152，提供內(nèi)燃機(jī)的狀態(tài)特征。此時最好是一種提供轉(zhuǎn)速信號N的轉(zhuǎn)速傳感器和沒有示出的其它傳感器。
這些傳感器的輸出信號到達(dá)一個控制器130，該控制器130分成一個第一分部控制器132和一個第二分部控制器134。兩個分部控制器最好組成一個結(jié)構(gòu)整體。第一分部控制器132最好利用對燃油計(jì)量施加影響的控制信號AD控制燃油計(jì)量單元140。為此，第一分部控制器132含有一個燃油量控制器136。燃油量控制器136將一個代表了要噴射的燃油量的特征的信號ME提供給第二分部控制器134。
在內(nèi)燃機(jī)上配置了對廢氣施加影響的裝置，在所示的實(shí)施例中，這涉及到一個增壓機(jī)和/或一個顆粒物過濾器，除了這些以外還可以設(shè)置其它的對廢氣施加影響的裝置。這種用于廢氣處理的裝置例如有各種催化器。
第二分部控制器134最好控制廢氣后處理系統(tǒng)，為此它處理相應(yīng)的傳感器信號。此外，第二分部控制器134與第一分部控制器132交換信號，尤其是有關(guān)被噴射的燃油量信號ME。最好是兩個控制器相互利用傳感器信號和內(nèi)部信號。
第一分部控制器，也稱為發(fā)動機(jī)控制器132，它根據(jù)不同的信號，即代表了內(nèi)燃機(jī)100的工況、燃油計(jì)量單元140的狀態(tài)和環(huán)境條件的特征的各種信號以及一個代表了內(nèi)燃機(jī)所要求的功率和/或轉(zhuǎn)矩的特征的信號，對用于控制燃油計(jì)量單元140的控制信號AD進(jìn)行控制。這種裝置是公知的并被以各種形式使用。
尤其在柴油機(jī)中，廢氣中會出現(xiàn)顆粒物排放物，為此要求廢氣后處理器110將這些顆粒物從廢氣中過濾出去。通過這種過濾過程使顆粒物收集在過濾器114中。然后在某些工況中和/或在一定的時間以后將這些顆粒物燒掉，以便清潔過濾器。為此通常規(guī)定，為了使過濾器114再生(還原)，要提高廢氣后處理器110中的溫度，直到顆粒物燃燒。
通常在內(nèi)燃機(jī)中安置催化劑，作為廢氣后處理器。尤其是所謂的DENOX催化劑必須在一定的間隔后進(jìn)行再生。這就是說，通過提高廢氣溫度消除沉積物，尤其是硫和/或硫化物。
在顆粒物過濾器中，為了提高溫度，設(shè)置了預(yù)催化劑112。溫度的提高例如通過提高廢氣中未燃的碳?xì)浠衔锏牟糠謥韺?shí)現(xiàn)。這些未燃的碳?xì)浠衔飫t在預(yù)催化劑112中反應(yīng)，由此提高其溫度，從而也提高了進(jìn)入過濾器114的廢氣的溫度。
預(yù)催化劑112和廢氣的這種溫度的提高需要增加燃油的消耗，因此只有在必要的時候才進(jìn)行實(shí)施，亦即是在過濾器114中聚積了一定量的顆粒物之后時。識別聚積狀態(tài)的一種可能性是檢測廢氣后處理器的入口和出口之間的壓差DP，從壓差DP出發(fā)，查明聚積狀態(tài)。這要求設(shè)置一個壓差傳感器120。
借助于各種傳感器可以掌握確定過濾器114的聚積狀態(tài)的量B。表示聚積狀態(tài)的量B則用于控制廢氣后處理系統(tǒng)，就是說，根據(jù)聚積狀態(tài)將引入一個特殊工況，該工況在后面也稱為再生。
在圖1中示出了具有增壓器和一個廢氣后處理器110的裝置，廢氣后處理器110含有一個顆粒物過濾器114。本發(fā)明的方法也可以用于只配備了一個增壓器或只配備了一個廢氣后處理器的系統(tǒng)。
按照本發(fā)明，再生是通過提高廢氣溫度開始和/或支持的。為了提高廢氣溫度，將燃燒重心向遲后的方向移動，這意味著，很大部分的燃油是在上止點(diǎn)OT之后才噴射的。一般地，延遲噴射會使廢氣排放變壞。這一點(diǎn)是這樣解決的，即在實(shí)際的主噴射之前至少進(jìn)行兩次預(yù)噴射。
按照本發(fā)明，在一個配置了一個增壓器的內(nèi)燃機(jī)中，廢氣溫度的提高是通過設(shè)置一個特殊工況實(shí)現(xiàn)的。在配置了一個增壓器的內(nèi)燃機(jī)中會出現(xiàn)以下問題。在小負(fù)荷下，即小的噴油量，和/或小的轉(zhuǎn)速時，如果要使內(nèi)燃機(jī)加速，那么增壓器的反應(yīng)在時間上有一定的滯后，因?yàn)樵谶@種工況下增壓器只有很少的用于壓縮空氣的能量。按照本發(fā)明，這樣的工況被看作為特殊工況，即其中引入了用于提高廢氣溫度的措施的工況。
圖2中示出了用于其中一個噴油器141至144的控制信號A隨時間的變化曲線。在分部圖2a中示出了正常運(yùn)行下的情況。主噴射HE是在上止點(diǎn)CT的區(qū)域中進(jìn)行的，在主噴射HE下將計(jì)量到內(nèi)燃機(jī)的大部分燃油。在主噴射HE之前將進(jìn)行一個第一預(yù)噴射VE1，用于對燃燒室進(jìn)行預(yù)處理。通過預(yù)噴射可以使排放物，尤其是噪音的排放明顯降低。為了進(jìn)一步改善燃燒，可以設(shè)置一個第二預(yù)噴射VE2，圖中用虛線示出。兩個預(yù)噴射都明顯地在上止點(diǎn)前進(jìn)行。
在分部圖2b中示出了設(shè)置特殊工況時的情況。內(nèi)燃機(jī)的大部分燃油是在主噴射HE期間計(jì)量的，該主噴射HE明顯地被沿著遲后的方向移動了。它是在上止點(diǎn)OT之后進(jìn)行的。在主噴射HE之前進(jìn)行的是一個第一預(yù)噴射VE1，它用于在主噴射之前對燃燒室進(jìn)行預(yù)處理。為了在第一預(yù)噴射VE1之前對燃燒室進(jìn)行預(yù)處理，設(shè)置了一個第二預(yù)噴射VE2。第一預(yù)噴射VE1是直接在上止點(diǎn)之前或者在上止點(diǎn)區(qū)域中進(jìn)行。此外，在第一預(yù)噴射VE1下，將計(jì)量到比正常運(yùn)行時提高的燃油量。
圖3示出了本發(fā)明的裝置的方框圖。在圖1中已經(jīng)說明的部件在這里用相應(yīng)的標(biāo)號表示。
第二部分控制器134將一個參數(shù)提供給一個修正值測定裝置300，該裝置將指示出是否存在一個特殊工況，在一個帶有顆粒物過濾器的內(nèi)燃機(jī)中，此時涉及的是代表了過濾器14的吸附狀態(tài)特征的參數(shù)B。修正值測定裝置300向修正器310提供修正值DFB和DME。第一部分控制器向修正器310提供信號FB和ME。然后修正器310向燃油計(jì)量單元提供信號AD。
依據(jù)各種不同的信號，由第一部分控制器對確定噴射開始FB和噴射持續(xù)時間ME的信號進(jìn)行計(jì)算。這種計(jì)算不僅用于主噴射，也用于預(yù)噴射。當(dāng)修正值測定裝置300檢測出有一個特殊工況存在時，那么它就向修正器310提供修正值DFB和DME。利用信號DFB修正噴射的開始時間，并利用信號DME修正噴射的持續(xù)時間。修正值DFB是這樣選擇的，即圖2中所示的噴射將被沿著遲后的方向移動。修正值DME是這樣選擇的，即要使得內(nèi)燃機(jī)發(fā)出的扭矩保持不變。此外，修正值DME尤其在預(yù)噴射時是這樣選擇的，即使得排放物減少。
圖4中示出了一個流程圖，用于進(jìn)一步說明本發(fā)明的方法。在第一步驟中將獲取各種數(shù)值，例如檢測過濾器114的吸附狀態(tài)B。隨后的應(yīng)答器410檢驗(yàn)是否存在一個特殊工況，例如是這樣的情況，即當(dāng)吸附狀態(tài)B超過一個界限值時。如果不存在特殊工況，則重新進(jìn)行步驟400。如果存在一個特殊工況，則在步驟420中引入上面說述的措施。
在一個帶有增壓器的內(nèi)燃機(jī)中，在一個第一步驟中將獲取各種數(shù)值，例如轉(zhuǎn)速和/或負(fù)荷的數(shù)值。隨后的應(yīng)答器410檢驗(yàn)是否存在一個特殊工況，例如是這樣的情況，即當(dāng)轉(zhuǎn)速小于和/或負(fù)荷大于一個界限值時。如果不存在特殊工況，則重新進(jìn)行步驟400。如果存在一個特殊工況，則在步驟420中引入上面說述的措施。
尤其有利的是，通過沿著遲后的方向移動燃燒重心，可以在相同的廢氣排放下使增壓器的渦輪功率明顯提高。
可以通過這樣的方式使燃油消耗的增加達(dá)到最小化，即只在存在特殊工況時，例如在從低轉(zhuǎn)速進(jìn)行加速和/或?yàn)榱藢︻w粒物過濾器進(jìn)行再生處理時，才使用上述措施。
利用第二預(yù)噴射，可以使主噴射向后移動很遠(yuǎn)，同時又不會出現(xiàn)更多的排放物。
權(quán)利要求
1．用于控制內(nèi)燃機(jī)的方法，包括對內(nèi)燃機(jī)的廢氣施加影響的措施，其中，在一定的條件下引入一個希望提高廢氣的蓄能量的特殊工況，其中，在該特殊工況下，對燃燒重心進(jìn)行這樣的影響，使得廢氣的溫度提高。
2．按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于，將燃燒重心沿著遲后的方向移動。
3．按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于，在特殊工況中，至少有一個第一和一個第二預(yù)噴射在一個主噴射之前進(jìn)行。
4．按照前述權(quán)利要求中之一的方法，其特征在于，所述對廢氣施加影響的措施涉及的是一個增壓器、一個顆粒物過濾器和/或一個催化劑。
5．按照前述權(quán)利要求中之一的方法，其特征在于，當(dāng)代表了顆粒物過濾器的吸附狀態(tài)特征的數(shù)值超過一個界限值時，則引入所述的特殊工況。
6．按照前述權(quán)利要求中之一的方法，其特征在于，當(dāng)希望提高增壓器的功率時，則引入所述的特殊工況。
7．用于控制內(nèi)燃機(jī)的裝置，包括對內(nèi)燃機(jī)的廢氣施加影響的措施，其中，在一定的條件下引入一個希望提高廢氣的蓄能量的特殊工況，包括在特殊工況中對燃燒重心進(jìn)行這樣的影響，使得廢氣的溫度提高的措施。
全文摘要
描述了一種控制內(nèi)燃機(jī)的方法和裝置。提供了一些對內(nèi)燃機(jī)的廢氣施加影響的措施。在一定的條件下將引入一個希望提高廢氣的蓄能量的特殊工況。在特殊工況中對燃燒重心進(jìn)行這樣的影響,使得廢氣的溫度提高。
文檔編號F01N13/02GK1306604SQ00800940
公開日2001年8月1日 申請日期2000年3月4日 優(yōu)先權(quán)日1999年5月21日
發(fā)明者M·羅伊茲, A·普雷夫勒 申請人:羅伯特-博希股份公司