專利名稱：用于穩(wěn)健估計噴射控制參數(shù)與獲得的噴射的燃料量的比的方法與裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及為了控制噴射而估計內(nèi)燃機噴射裝置的特性曲線族的方法和裝 置。本發(fā)明尤其涉及一種用于估計目標噴射量的至少一個控制參數(shù)的方法。
背景技術(shù)：
為了使噴射裝置的噴射參數(shù)準確地與較小的噴射量的范圍相協(xié)調(diào)，有必要 準確估計噴射的較小的燃料量。這形成了穩(wěn)定而可靠地噴入所要求的燃料量的 能力的基礎(chǔ)，從而可以遵守歐洲的用于新的汽車的新的廢氣排放要求。在這方 面應(yīng)當注意，不希望的內(nèi)燃機排放對噴射參數(shù)在小噴射量范圍內(nèi)的不準確的調(diào) 節(jié)是特別敏感的。
大多數(shù)汽車具有曲軸傳感器，用以測取曲軸的角速度。這個變量為可以從 氣缸中的各次燃燒中導出的動力學參量的導出提供了一禾中良好的依據(jù)。迄今為 止的技術(shù)要求用一個或多個麥克風，震傳感器來對發(fā)動機中進行高分辨的煙 氣測量。這些麥克風或爆震傳感器固定在發(fā)動機體靠近氣缸處。根據(jù)另一種 替代方案，借助于氣缸壓力傳感器進行氣缸壓力測量。氣缸壓力傳感器可以布 置在氣缸內(nèi)不同的位置上。但是這兩種解決方案都有缺點，它們不是按標準安 裝在汽車中，并且因此明顯提高了汽車的制造成本。
由現(xiàn)有技術(shù)已知的用于估計噴射控制參數(shù)的解決方案包括對與電噴射，
的動作時間相對應(yīng)的分離的點的估計，在該點處可檢測到燃燒(參見DE198 09 173 Al和DE 199 45 618 Al)。另一種方法是嘗試估計由分離的噴射產(chǎn)生的轉(zhuǎn) 矩。這種解決方案同樣也可以在開環(huán)的控制回路中用于把噴射參數(shù)分配給噴射 的燃料量。為了通過該方法獲得更高的精度，這種解決方案同樣也包括基于多 個不同的點進行分配或估計分配。但是這種方法的缺點是，要估計的點的信息 不能共同i頓。
其它的解決方案也介紹了對輸入壓電噴射裝置的能量進行調(diào)整代替噴射裝 置動作時間的調(diào)整，從而用這種方法識別和校正噴射參數(shù)與各個噴射量的對應(yīng) 關(guān)系。所有這些解決方案都基于從分離的噴射出發(fā)確定噴射的燃料量或轉(zhuǎn)矩，
方法是分析內(nèi)燃機曲軸的皿信號或者說曲軸傳自信號。
為滿足現(xiàn)代廢氣排放要求的越來越低的極限值，有必要提供一種與現(xiàn)有技 斜目比更準確的方法來估計內(nèi)燃機噴射裝置的控制參數(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
通過根據(jù)獨立權(quán)利要求1的方法或者說根據(jù)獨立權(quán)利要求1的裝置解決上 述任務(wù)。上述方法的修改、拓展和改進開發(fā)由以下說明書、附圖及附屬的權(quán)利 要求獲得。
按本發(fā)明的用于對目標噴射量估計內(nèi)燃機噴射裝置的至少一個控制參數(shù)的 方法或者說裝置包括如下步驟確定具有多個分別由至少一個點陣參數(shù)和點陣 噴射量描述的陣點的噴射控制點陣，而噴射控制點陣描述了噴射裝置的運行范 圍；根據(jù)噴射裝置的至少一次分離的觀賦噴射來確定至少一個觀賦點，而所述 至少一個測試點相應(yīng)i頓過至少一個觀賦參綠測試噴射量來描述；借助于噴 射，運行范圍的至少一個子范圍內(nèi)的陣點與測試點之間的有限線性回歸來估 計目標噴射量的控制參數(shù)。
本方法首先基于噴射控制點陣，該噴射控制點陣例如通過內(nèi)燃機噴射裝置的 初始校準來構(gòu)成。該噴射控制點陣覆蓋噴射裝置的旨運行范圍或旨運行范 圍的子范圍。該噴射控制點陣通過各個陣點撐開，其坐標通過噴射裝置的至少 一個參數(shù)亦即點陣參數(shù)以及對應(yīng)于該點陣參數(shù)的噴射量亦即點陣噴射量來表 征。這些陣點對噴射裝置的運行范圍給出了粗略的估計，也就是說它們以點陣 參數(shù)的形式提供各個噴射參數(shù)，禾,所述噴射參數(shù)以點陣噴射量的形式實現(xiàn)確
、為了肯,估計目標噴射量的控制參數(shù)，在噴射控制點陣內(nèi)產(chǎn)生至少一個測 試點或多個測試點。這些測試點借助于分離的領(lǐng)賦噴射產(chǎn)生，并且以與陣點類 似的方式相應(yīng)地通過噴射裝置的測試參 對應(yīng)于所述測試參數(shù)的測試噴射量 表征。與內(nèi)燃機標準的推 作相比，這種分離的觀賦噴射表示在關(guān)閉燃料輸 入的階段中向內(nèi)燃機的M氣缸里噴入的較小的燃料量。分離的測試噴射的燃 燒產(chǎn)生可分析的車魏波動，由此，可以導出實際噴入的燃料量。借助于這種處 理方式，可以把實際的測試噴射量對應(yīng)于預先給定的測i，數(shù)。這種方法例如 在還沒公開的專利申請DE 102006 006 303.1中描述。
在不僅存在多個陣點而且存在至少一個或多個測i式點之后，在選擇的測試
點和陣點之間進行線性回歸，這樣可以以直線方程的形式用所完成的線性回歸 對目標噴射量的控制參數(shù)進行估計。為了容易地找出目標噴射量的控制參數(shù)， 對于噴射，運行范圍的至少一個子范圍求出這樣的直線方程或線性回歸。優(yōu) 選如lt腿擇用于所述至少一個直線方程的陣點及至少一個測試點，即使得這兩
個直線方程或者說有限線性回歸從不同的側(cè)面、優(yōu)選從近似對置的側(cè)面接近力 求達到的目標噴射量。由此具有分離的測試噴射的測試點越是tt力求達到的 目標噴射量，3P么借助于陣點和測試點之間的線性回歸對目標噴射量和所屬的 控制參數(shù)的估計也就越準確。
根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選的實施方式，產(chǎn)生上述測試點，直到在圍繞目標噴 射量布置的公差范圍內(nèi)實現(xiàn)一定數(shù)量的測試點，或者關(guān)于觀U試點實現(xiàn)最小次數(shù) 的迭代。
根據(jù)另一種 的實施方式，在邊界條件的基礎(chǔ)上確定目標噴射量的控制 參數(shù)，即兩個直線方程或者說線性回歸在噴射裝置運行范圍中在目標噴射量的 高度上相交。


參照附圖對本發(fā)明優(yōu)選的實 式進行詳細地說明。附圖示出
圖1是用于描述噴射裝置的示范性的程序，該程序的特征在于通過部分線
性的變化曲線說明噴射裝置動作時間和噴射量之間的關(guān)系。
圖2示出了用于估計目標噴射量控制參數(shù)的示范性的分段的線性回歸。
圖3示出了本發(fā)明用于求出內(nèi)燃機噴射裝置目標噴射量控制參數(shù)的優(yōu)選實
施方式的流程圖。
圖4示出了控制參數(shù)的示范性的迭代。
具體實施例方式
本發(fā)明揭示了對內(nèi)燃機噴射裝置控制參數(shù)P的估計。逸就是說，在開環(huán)的
控制回路中，對作為噴射的燃料量m的函數(shù)的控制值或者說控制參數(shù)p及其它
燃料噴射影響參量Uj進行分別估計。
p=g(m,u1,U2,…)
例如動作時間、操縱電壓或操縱能量以及所有對噴射的燃料量有影響的其它噴射，參數(shù)都屬于這個開環(huán)的控制回路的控制參數(shù)。函數(shù)g在汽車應(yīng)用中 通常是基于有限點陣的經(jīng)過校準確定的內(nèi)插表，該點陣由燃料量和其它噴射影
響參量構(gòu)成。
例如存在Ilm個用于燃料量的陣點以及巧個用于#其它影響參量Uj的陣
點。眾所周知，由于噴射裝置的老化過程，函數(shù)g在噴射裝置的整個使用壽命 期間不是叵定的。因此，為了保證精確地噴射燃料量，將g在閉環(huán)的控制回路
中進fiH周整是必要的。在此描述的在閉環(huán)的控制回路中的適應(yīng)策略與點陣中的 針單個的點相匹配，從而總條在n-nmxmxii2x ...的陣點。檢測測量點 或者說測試點，方法是在固定p和Uj盼瞎況下確定獲得的噴射的燃料量m。
進行不同的測量或者說測試，其中以確定的方式重復使用p，直到所測量的 燃料量m要么足夠接近所要找的點，要么完成最大的迭代次數(shù)。下面介紹的方 案的特征在于，在應(yīng)用相鄰的陣點情況下，測量點或者說測試點足以準確地估 計噴射量設(shè)定值的控制參數(shù)。
本發(fā)明的知識依據(jù)是使用于控制噴射的特性曲線族中的特性線以近似的方 式分段線性延伸。這在圖l中示范性ite出。圖l中的橫坐標表示以毫秒(ms) 為單位的電控動作時間或噴射時間，而縱坐標表示的是以毫克(mg)為單位的噴 射的燃料量。根據(jù)曲線變化可以看出，噴射參數(shù)與噴射的燃料量之間的關(guān)系可 以艦分段線性延伸的曲線^5似。
如果此時根據(jù)本發(fā)明將技術(shù)上受限制的線性回歸用到噴射裝置的運行范圍 中的至少一個所選出的子范圍上，另P么就可以與現(xiàn)有技術(shù)相比以更高的精確度 估計噴射參數(shù)。在噴射裝置的運行范圍中的至少一個所選出的子范圍中，借助 于分段限制的緣性模型和最小二乘法5l65似噴射的燃料量和相應(yīng)的參數(shù)。
圖2示范性地示出了調(diào)整問題。對燃料量設(shè)定值ms的參數(shù)ps尋求更新。對 此，應(yīng)注意噴射控第腫寺性曲線族的交點，方法是，參量Uj保持不變，并且在點 陣中的每個噴射量設(shè)定值是單個調(diào)整的。這種調(diào)整策略的優(yōu)點在于使用了相 鄰的噴射量點陣值nn,叫和相應(yīng)保存的噴射參數(shù)Pl和pr，從而有助于估計函數(shù)g, 也就是例如估計用于尋求的燃料量設(shè)定值ms的噴射參數(shù)ps。由此，在使用測 試的噴射控制參數(shù)^ (1=1^2,3)的測量值或者說測試值mi的情況下，計算噴射 量叫的設(shè)定值的噴射參數(shù)p-的新的估計值。
最終的新控制參數(shù)IW可以與更新的或估計的控制參數(shù)Pest具有偏差。這樣，
更新的控制參數(shù)Pest就不是簡單地替代噴射量設(shè)定值的舊的控律慘數(shù)P。ki。取而 代之，作為I日的控制參數(shù)P。ld和更新的控制參數(shù)Pest的力B權(quán)平均皿計算新的控
制參數(shù)P，，這種關(guān)系同樣在下面進fi^軍釋。
首先，在噴射裝置的運行范圍中，用關(guān)心的噴射量范圍中的多個陣點確定 控制點陣。ffiil至少一個點陣參數(shù)，亦即噴射裝置的控制參數(shù)(如前所述)以 及相應(yīng)的點陣噴射M陣點進行識別。這樣的點陣例如與噴射，的基礎(chǔ)校準 相對應(yīng)，在該基礎(chǔ)校準中，為不同的點陣噴射量分配了相應(yīng)的點陣參數(shù)。在圖
2中ffi51三角示出了這樣的陣點。
此外，例如為lmg的燃料噴射量找出噴射裝置的相應(yīng)的控制參數(shù)的估計值。 在圖2中示例性地通過方形符號說明了 lmg燃料的目標噴射量及相應(yīng)的控制參數(shù)。
為了估計控制參數(shù)，可以確定多個測試點作為噴射裝置運行范圍內(nèi)己經(jīng)存 在的陣點(在圖2中的三角符號)的補充。圖2中通過圓表示的領(lǐng)賦點應(yīng)當盡 可能處于目標噴射量(圖2中的方形符號)的附近區(qū)域內(nèi)。借助于分離的噴射 產(chǎn)生測試點。也就是說，在關(guān)閉燃料輸入的階段，通過預先設(shè)定測試參數(shù)測試 噴射到內(nèi)燃機的氣缸中并進行點火。用曲軸傳繊測出通過燃燒產(chǎn)生的力矩， 這樣，就可以確定出實際噴入的領(lǐng)賦噴射量。ilil這種方式，把實際噴入的測 試噴射量分配給測試參數(shù)，從而產(chǎn)出多個測試點(見圖2中的圓形符號)。在 尚未公開的專利申請DE 10 2006 006 303.1中詳細說明了測試點的產(chǎn)生。
根據(jù)本發(fā)明的一種im的實施方式，在目標噴射量的附近區(qū)域s中產(chǎn)生測 試點。對于示范性地給出的lmg燃料的目標噴射量，該附近區(qū)域e表示在圖2 中通過垂直線限定的圍繞上述提及的目標噴射量的區(qū)域。如果測試點位于該附 近區(qū)域s中，那么由此可以支持對目標噴射量的控制參數(shù)進行更準確的估計。
為了通過分離的噴射求出測試點，可以按纟亍M分離的噴射完成相同間距 的測試參數(shù)，并且確定相應(yīng)的測試噴射量。根據(jù)本發(fā)明的另一種替代方案，優(yōu) 選如下所述的處理方式。根據(jù)測試點l (見圖2)，為預先給出的測試參數(shù)1.15 確定l,3mg的湖賦噴射量。為了優(yōu)化觀賦點的確定，測試參數(shù)從測試點l出發(fā) 不是例如逐步地縮小0.05，直到相應(yīng)的噴射量處于附近區(qū)域s中。取而代之， 馬上嘗試如llt^擇后面的觀賦參數(shù)(如圖2中的觀i賦點3),即新產(chǎn)生的測試點 以較大的參數(shù)突變間隔開，并且立刻處于目標噴射量的附近區(qū)域e中。這種處 理方式縮短了估計控制參數(shù)的測量時間，并且減少了要分析的觀賦點的數(shù)據(jù)量。 此外，根據(jù)一種實施方式， 一旦依次產(chǎn)生的測i式點1、 2、 3中的最后一個，也
就是測試點3位于￡間隔內(nèi)，就結(jié)束下面所描述的迭代。
只要存在多個陣點，并且存在至少一個或多個測試點，就可以借助于在噴 射裝置運行范圍的至少一個子范圍內(nèi)的陣點與測試點之間的有限線性回歸估計
目標噴射量的控制參數(shù)。為此，用(m1，p1)(左邊的陣點)和(mr，pr)(右邊的陣 點)標出在圖2中所示的陣點的坐標。ar表示在這樣的直線方程內(nèi)的坡度，該直 線方程的直線是通過右邊的陣點(mr，pr)和測試點2的線性回歸(見圖2) 。
ar表示在這樣的直線方程內(nèi)的坡度，該直線方程的直線是通過右邊的陣點(mr,Pr)
和測試點1和2的線性回歸。ms表示例如lmg燃料的目標噴射量，為該目標噴 射量尋求相應(yīng)的控制參數(shù)Ps的估計值。對于上述線方程的兩條直線，通il^f 說的陣點和測試點就可以得出圖2中用虛線示出的線。通過方程(1)對其進 行數(shù)學表達
<formula>formula see original document page 8</formula>,<formula>formula see original document page 8</formula> (1)
圖2中的虛線不滿足下面討論的邊界條件，即所述直線在目標噴射量點上 相交。
應(yīng)該借助于有限線性回歸通過現(xiàn)有的觀賦點(m1，p1)確定控制參數(shù)。在此 一方面對誤差平方之和2>-/7,)2進行最小化。另一方面，要找出的直線方程應(yīng) 該滿題界條件，即它們'在目標噴射量ms和相應(yīng)的控制參數(shù)ps的點上相交。該 邊界^f牛如方程(2)所表達
<formula>formula see original document page 8</formula> (2) 借助于拉格朗日求解法來求帶有未知參數(shù)B和邊界條件r=RB的有限線性回歸問 題Y=XB的解。標范性地歸納在方程(3)中。
<formula>formula see original document page 8</formula>(3)
Yr=XB r給出了在考慮邊界條件的情況下的解。在i^種應(yīng)用情況下分為測 量點m,是在目標噴射量ms的左側(cè)還是在右側(cè)。這樣，每個測量點(mi,pi)表
示矢量Y中的一行Y,以及在矩陣X中的一行Xi，如方程(4)所表達。
<formula>formula see original document page 9</formula>在方程(4)中，當滿足等式或不等式A時，I{A}等于l，當不滿足時，I{A}等于 0。其余值定義為
<formula>formula see original document page 9</formula>。
如果還有
<formula>formula see original document page 9</formula>則對于控制參數(shù)Ps的估計值得出
<formula>formula see original document page 9</formula>參量at表示由于邊界割牛限制的坡度該坡度屬于有限最佳解<formula>formula see original document page 9</formula>如從上述方程可知，只要求計算其中一個未知的參數(shù)，因為該結(jié)果來自于邊界 斜牛。用于估計控制參數(shù)和考慮到邊界條件的直線方程的直線在圖2中用實線 示出。
在對目標噴射量ms的控制參數(shù)ps,old進行成功的估計后，可以考慮在內(nèi)燃機 噴射裝置的一定的運行時間后，對相同的目標噴射量ms的控制參數(shù)要,行重 新估計。這樣新的估計值提供了目標噴射量ms的控制參數(shù)ps,ncw，該目標噴射量 與以前的噴射量nVd相對應(yīng)。為了保證當前估計值有較小的敏感性，不是簡單 地用新的數(shù)值(ms,new,ps,new)來替換舊的數(shù)值(ms,old,ps,old)。而是將舊的數(shù)值(msJVM)與新的數(shù)值(ms,p^)進行加權(quán)組合。然后根據(jù)下面的方程計算測
量值s2(y)的分散或方差
<formula>formula see original document page 10</formula>
在方程(8)中，0<*)表示非線性函數(shù)。
參照圖3中的流程圖來研究燃料噴射量m s與噴射控制點陣的匹配。這種 匹配是從檢查特性曲線族中的校準的數(shù)值或保存在特性曲線中的數(shù)值開始的。
因此是首先檢查的控制值P0，s,。M。進行一系歹鵬賦噴射，并且得到對測試噴射
量mo的估計值。
mo通常與i^有偏差。當mo位于ms周圍的s間隔中時(參見圖4)，貝U匹 配結(jié)束，并且應(yīng)用有限線性回歸。但是當mo離ms更遠時，則〗頓校準的特性 曲線族中的坡度，以便確定下一個要觀賦的噴射控制參數(shù)。在此假設(shè)，與校準 的特性曲線或校準的特性曲線族相比，實際的特性曲線或?qū)嶋H的特性曲線族具 有一致的坡度，但^M31平行移動，與校準的特性曲線具有偏移地布置。此外 假定，所得到的觀賦噴射量的估計值處于實際的特性曲線上。在這種情況下， 理想的要檢查的控制參數(shù)pppo+5p。 5p:po—p^并且p的表示該數(shù)值在校準的 特性曲線上，與mo相對應(yīng)。圖4以圖解方式示出了這種關(guān)系。
如果上述兩個假設(shè)是正確的，并且新的噴射量估計值也處于實際的特性曲 線上，則mpms。 一般來說，噪聲和數(shù)字誤差妨礙了這種一致性。但是，這種 解決途徑保證了向設(shè)定值快速收斂，對此，在很多場合下，只需要一次迭代就 可誕設(shè)定值。
隨著達到一種公差水平就可以結(jié)束迭代，例如|叫-—<s，或者在進行 了確定次數(shù)的迭代時就可結(jié)束迭代。只要迭代過程結(jié)束，，有限線性回歸模 式就可以用在所采集的統(tǒng)計數(shù)值上。通31S種方式獲得了用于噴射量的設(shè)定值 的控制參數(shù)的新的估計值。但是，對于最后一種情況需要至少兩個測量點，這 種過程以圖解方式再一次歸納在圖4中。
權(quán)利要求
1. 用于為目標噴射量估計內(nèi)燃機噴射裝置的至少一個控制參數(shù)的方法，其具有以下步驟a. 確定至少一個具有多個分別由至少一個點陣參數(shù)和點陣噴射量描述的陣點的噴射控制點陣，而噴射控制點陣描述了噴射裝置的運行范圍；b. 根據(jù)噴射裝置的至少一次或者多次分離的測試噴射來確定至少一個或者多個測試點，而所述測試點相應(yīng)地通過至少一個測試參數(shù)及測試噴射量來描述；c. 借助于噴射裝置運行范圍的至少一個子范圍內(nèi)的陣點與測試點之間的有限線性回歸來估計目標噴射量的控制參數(shù)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，具有另外的步驟產(chǎn)生測試點，直到在布 置在目標噴射量周圍的公差范圍內(nèi)實現(xiàn)一定數(shù)量的測試點，或者關(guān)于測試點實 現(xiàn)一定次數(shù)的迭代。
3. 根據(jù)J^權(quán)利要求中至少一項所述的方法，具有另外的步驟從陣點和測試點產(chǎn)生兩個直線方程，所述直線方程從不同的側(cè)面接近圍繞目標噴射量的 間隔。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，具有另外的步驟根據(jù)邊界割M定目標噴射量的控制參數(shù)，即兩個直線方程在噴射體的運行范圍內(nèi)在目標噴射量的高度上相交。
5. 用于為目標噴射量估計內(nèi)燃機噴射裝置的至少一個控制參數(shù)的裝置，具有a. 確定至少一個具有多個分別由至少一個點陣參數(shù)和點陣噴射量描述的陣 點的噴射控制點陣的單元，而噴射控制點陣描述了噴射裝置的運行范圍；b. 根據(jù)噴射裝置的至少一次或者多次分離的測試噴射來確定至少一個或者 多個測試點的單元，而所述測試點相應(yīng)itt超少一個測試參數(shù)及測試噴射量 來描述；c. 借助于噴射裝置運行范圍的至少一個子范圍內(nèi)的陣點與測試點之間的有 限線性回歸來估計目標噴射量的控制參數(shù)的單元。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于為目標噴射量估計內(nèi)燃機噴射裝置的至少一個控制參數(shù)的方法?？刂茀?shù)估計是基于線性回歸技術(shù)，其在噴射裝置運行范圍內(nèi)的預先給定的陣點與求出的測試點之間求出。
文檔編號F02D41/24GK101384811SQ200780006020
公開日2009年3月11日 申請日期2007年2月19日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月20日
發(fā)明者M·哈特, R·博尼格 申請人:歐陸汽車有限責任公司