專利名稱：噴油方法和相應(yīng)的內(nèi)燃機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及內(nèi)燃機(jī)優(yōu)選是汽車(chē)的直噴內(nèi)燃機(jī)的噴油曲線的控制方法 以及相應(yīng)的內(nèi)燃機(jī)本身。
背景技術(shù)：
直噴內(nèi)燃機(jī)尤其在汽車(chē)領(lǐng)域中廣泛使用并且在排放特性、油耗和噪
聲產(chǎn)生方面被廣泛深入地研究。除了特性圖控制噴油外，例如DE 197 498 17 Al公開(kāi)了從測(cè)定壓力曲線和計(jì)算壓力曲線之差中求出噴油起點(diǎn)和燃 燒位置。另外，例如從WO 2005/005813 A2中知道了從作為調(diào)節(jié)參量的 測(cè)定缸內(nèi)狀態(tài)參數(shù)中調(diào)定至少一次噴油的噴油時(shí)刻和/或缸內(nèi)惰性氣體含

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)是尤其在排放特性和/或噪聲產(chǎn)生方面改善燃燒過(guò)程。
通過(guò)具有權(quán)利要求1的特征的噴油曲線控制方法以及具有權(quán)利要求 12的特征的汽車(chē)直噴內(nèi)燃機(jī)來(lái)完成該任務(wù)。在各自的從屬權(quán)利要求中給 出了有利的設(shè)計(jì)和改進(jìn)。
在根據(jù)本發(fā)明的、尤其是直接將燃油噴入燃燒室的汽車(chē)直噴內(nèi)燃機(jī) 的噴油曲線控制方法中規(guī)定，該控制造成噴油曲線至少在第一工作周期 內(nèi)依據(jù)至少一個(gè)在所述第一工作周期內(nèi)記錄下的參數(shù)而改變。
噴油曲線例如可以以改變噴油速率的方式來(lái)改變。也可以規(guī)定，改 變噴油時(shí)間。以下將指出改變噴油曲線的各種可能性。在這里提出的可 能性可以被單獨(dú)采用或者相互組合采用，尤其是不限于它們的組合方式。
最好可以調(diào)整噴油特性曲線以便有利地影響排放和噪聲。特別是可 以在工作點(diǎn)內(nèi)可變地調(diào)整噴油特性曲線?？梢杂欣匮a(bǔ)償由噴油系統(tǒng)加工公差導(dǎo)致的不同噴油量。此外，此方法最好簡(jiǎn)化對(duì)其他工作方式的適 應(yīng)，例如柴油碳黑顆粒過(guò)濾器的再生。而且，最好可以使隨后的燃燒重 心穩(wěn)定工作。最好將開(kāi)創(chuàng)能無(wú)扭矩地在各工作方式之間切換的可能性。
根據(jù)一項(xiàng)改進(jìn)方案，在噴油式汽車(chē)內(nèi)燃機(jī)中擬定以下控制，即在第 一燃燒周期中測(cè)定至少一個(gè)與過(guò)程尤其是燃燒過(guò)程相關(guān)的第一參數(shù)，將 第一參數(shù)與可預(yù)定的第二參數(shù)進(jìn)行對(duì)比，根據(jù)對(duì)比結(jié)果尤其是根據(jù)兩個(gè) 參數(shù)之差進(jìn)行噴油調(diào)整。可預(yù)定的第二參數(shù)將最好至少依據(jù)排放狀況、 油耗和燃燒噪聲來(lái)確定。
調(diào)整最好以時(shí)間方式和/或針對(duì)量來(lái)進(jìn)行。在這里，噴油的時(shí)間曲線 以及體積流本身可被改變。除了噴油曲線或者噴油特性曲線外，例如也 可以計(jì)算優(yōu)化噴油壓力、軌壓、充氣壓、進(jìn)氣管溫度、廢氣溫度、惰性 氣體含量、缸內(nèi)充氣運(yùn)動(dòng)和/或空氣量，并傳遞給內(nèi)燃機(jī)的各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。 如果無(wú)法得到單獨(dú)完整的缸壓曲線或者熱曲線，也可以利用單獨(dú)的特征 值和/或片斷。以下將對(duì)此詳加說(shuō)明。
例如，第一燃燒周期內(nèi)的噴油可以依據(jù)在第一燃燒周期內(nèi)記錄下的 參數(shù)來(lái)改變。根據(jù)另一個(gè)改進(jìn)方案規(guī)定，基于從第一燃燒周期確定的第 一參數(shù)，改變后續(xù)燃燒周期的至少一次噴油。這可以是緊隨其后的下一 個(gè)燃燒周期，或是更晚的一個(gè)燃燒周期。還可以規(guī)定，第二參數(shù)依照取 決于負(fù)載和轉(zhuǎn)速的方式優(yōu)化。例如，為此可以規(guī)定，在內(nèi)燃機(jī)測(cè)試狀態(tài) 運(yùn)行時(shí)至少部分確定第二參數(shù)的所需曲線，通過(guò)自適應(yīng)法可將其推斷為 期望值的相應(yīng)優(yōu)化值。
至少一個(gè)為至少一個(gè)第一缸所產(chǎn)生的至少一個(gè)噴油控制值最好也被 用于至少一個(gè)第二缸。這里基于以下假定條件，即內(nèi)燃機(jī)汽缸的至少一 部分將同時(shí)工作并因此在各缸中存在近似相同的工況。工況根據(jù)內(nèi)燃機(jī) 的不同也可以彼此區(qū)別。這例如可能由不同的冷卻、不同的控制時(shí)間以 及不同的余氣填充或者部分停缸引起。為了補(bǔ)償不同影響因素，因此可 以基于不同氣缸和相應(yīng)引發(fā)的調(diào)整來(lái)確定平均調(diào)整，其尤其也可以被用 作預(yù)控值，借以控制相應(yīng)的后續(xù)的燃燒周期。
最好規(guī)定，將第一和第二參數(shù)記錄為參數(shù)曲線并進(jìn)行相互比較。例如，監(jiān)視缸壓，以便由此獲得參數(shù)曲線，將此參數(shù)曲線引入控制中并且 造成噴油改變。也可以考慮只是將燃燒過(guò)程的至少一部分用于確定調(diào)整。 例如，溫度曲線的至少一部分、多向系數(shù)曲線的一部分和/或熱曲線的一 部分被考慮用于確定調(diào)整。另一項(xiàng)設(shè)計(jì)方案規(guī)定，從一條曲線尤其是缸 壓曲線中確定一個(gè)值，其將被增減借以調(diào)整燃燒周期中噴油的總噴油量。 也可以規(guī)定，從缸壓曲線中計(jì)算出平均壓力并進(jìn)行進(jìn)一步處理。例如， 為了調(diào)整總噴油量，可以由缸壓曲線算出平均值并通過(guò)增減使總噴油量 接近預(yù)定值?？倗娪土糠峙淅缤ㄟ^(guò)噴油過(guò)程或噴油特性曲線的預(yù)定來(lái) 實(shí)現(xiàn)。另一個(gè)設(shè)計(jì)方案規(guī)定， 一條完整參數(shù)曲線被用于確定調(diào)整。此時(shí)， 曲線最好被理解為參數(shù)在工作周期的燃燒過(guò)程期間內(nèi)隨時(shí)間變化的狀 況。在一個(gè)改進(jìn)方案中關(guān)注的是，參數(shù)關(guān)于整個(gè)工作周期的時(shí)間曲線， 以由此獲得用于下個(gè)燃燒過(guò)程的調(diào)整。
最好從一條曲線中選擇一個(gè)或多個(gè)特性特征并將其用于調(diào)整噴油， 此時(shí)該特性特征選自這樣的組，其至少包括所產(chǎn)生的平均值，切線斜 率，最大值，最小值，開(kāi)始，結(jié)束和/或與此曲線相關(guān)的時(shí)長(zhǎng)。相應(yīng)的特 征例如可以非窮舉地是各噴油進(jìn)程的燃燒開(kāi)始、燃燒持續(xù)時(shí)間、燃燒結(jié) 束、燃燒壓力平均值、最大壓力上升值和/或位置、燃燒曲線、熱曲線和/ 或缸壓曲線的最大值和/或最小值的位置、燃燒的任何物質(zhì)轉(zhuǎn)換點(diǎn)的位置、 燃燒位置、燃燒噪聲和/或在燃燒曲線的任何一點(diǎn)上的切線斜率。為了調(diào) 整，最好改變至少一個(gè)關(guān)于內(nèi)燃機(jī)優(yōu)選是關(guān)于某個(gè)缸的物質(zhì)流、壓力和/ 或溫度。尤其是可以借助調(diào)整造成內(nèi)燃機(jī)的噴油壓力、軌壓、充氣壓力、 進(jìn)氣管溫度、廢氣溫度、缸內(nèi)充氣運(yùn)動(dòng)和/或空氣量的改變。
這種調(diào)整最好利用對(duì)噴油特性曲線的干預(yù)。術(shù)語(yǔ)"噴油特性"是指 噴油次數(shù)、間隔、方式如單孔開(kāi)放或多孔開(kāi)放、以及預(yù)噴油、自引多級(jí) 噴油、主噴油和/或二次噴油的起點(diǎn)、結(jié)束和/或持續(xù)時(shí)間。
為了產(chǎn)生第一參數(shù)的所需曲線如缸壓曲線或所需的燃燒曲線，改變 并最好也調(diào)整來(lái)自以下組的許多不同值例如不同噴油動(dòng)作的起點(diǎn)，持 續(xù)時(shí)間，類(lèi)型，次數(shù)和時(shí)刻，及其各自速率，噴油壓力，尤其是軌壓， 充氣壓力，空氣量，惰性氣體含量和/或缸內(nèi)充氣運(yùn)動(dòng)，進(jìn)氣管溫度和/或廢氣溫度。最好影響像噴油速率這樣的值，或者也影響同一周期內(nèi)的 隨后噴油。不過(guò)，按照一個(gè)改進(jìn)方案，預(yù)噴油、預(yù)噴油量、軌壓及上述 選擇值中的其它值將分別被調(diào)整以用于下一周期。尤其是如果無(wú)法做到 對(duì)在先周期內(nèi)的值進(jìn)行調(diào)整，則在下一個(gè)周期內(nèi)做調(diào)整。
一個(gè)改進(jìn)方案規(guī)定，對(duì)于在當(dāng)前周期中無(wú)法調(diào)整的值，交付自學(xué)式 預(yù)控特性圖。 一方面，這減輕控制器的負(fù)擔(dān)。另一方面，這有助于系統(tǒng) 穩(wěn)定化。還贏得了時(shí)間，這是因?yàn)榛趯W(xué)習(xí)效果，在一個(gè)或多個(gè)后續(xù)周 期之后才能受到干預(yù)的那些值，在多次經(jīng)歷某個(gè)狀況后在當(dāng)前周期內(nèi)也 能通過(guò)優(yōu)化預(yù)控來(lái)被預(yù)先調(diào)整和優(yōu)化。
例如，以下示出三種可能方式，但它們都不應(yīng)該被解釋為是限制性的。
第一，在柴油顆粒過(guò)濾器的再生工作中，如果發(fā)現(xiàn)主噴油之前的預(yù) 噴油燃燒故障，就可以在同一燃燒周期內(nèi)實(shí)現(xiàn)一次附加的預(yù)噴油。這例 如用于同一周期內(nèi)的噴油特性曲線的改變
內(nèi)燃機(jī)處于再生工作中并應(yīng)產(chǎn)生高溫廢氣。對(duì)此，需要OT(上止點(diǎn))
后30。KW (曲軸角度)的燃燒重心。實(shí)際噴油特性曲線包括OT前的10° KW的預(yù)噴油和OT后的25。KW的主噴油?，F(xiàn)在，在因不充分燃燒過(guò)程 而出現(xiàn)的偏差中發(fā)現(xiàn)，缸內(nèi)實(shí)際狀況不足以應(yīng)對(duì)按規(guī)定的遲滯燃燒重心 的穩(wěn)定工作。為了消除此不足，擬定以下調(diào)整，以使得噴油特性曲線馬 上被改變，并且在主噴油之前的短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行第二次預(yù)噴油，以穩(wěn)定主 噴油燃燒過(guò)程。
第二，在第一缸內(nèi)確定存在預(yù)噴油燃燒故障時(shí)，與第一缸相關(guān)的調(diào) 整也為第二缸進(jìn)行，隨后在其內(nèi)完成預(yù)噴油。這是用于改變以下周期的 噴油特性曲線的一個(gè)例子
在動(dòng)態(tài)駕駛操作中確定，第一缸的預(yù)噴油因空氣稀薄而未燃燒。為 了修正，噴油特性曲線被如此改變，直至預(yù)噴油重新燃燒。由于空氣稀 薄情況也存在于在點(diǎn)火順序中排第二的氣缸中，所以對(duì)于第二缸也進(jìn)行 在當(dāng)前預(yù)噴油之前的第二次預(yù)噴油。第二次預(yù)噴油導(dǎo)致原先的預(yù)噴油的 燃燒，因此，對(duì)所有缸都保持第二次預(yù)噴油，直到空氣稀薄不再存在。第三，可以確定廢氣回輸率并且為了調(diào)整可采取提高噴油壓力的措 施。下面示出在改變發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)時(shí)的示例性利用方式
廢氣再循環(huán)(AGR)速度因AGR閥故障而不期望地提高。主噴油 的燃燒持續(xù)時(shí)間由此不期望地延長(zhǎng)。如果通過(guò)對(duì)缸壓曲線分析發(fā)現(xiàn)了與 期望燃燒持續(xù)時(shí)間之差，則從調(diào)整角度出發(fā)提高噴油壓力，以便減小此 差。噴油壓力的提高增大了單位曲軸角度的燃油輸入量，燃燒因而被加 速。保持提高的噴油壓力，直到從缸壓曲線分析中發(fā)現(xiàn)噴油壓力又降低 為止。
內(nèi)燃機(jī)最好是按照等容快燃原理或等定壓循環(huán)原理工作的燃燒發(fā)動(dòng) 機(jī)。柴油發(fā)動(dòng)機(jī)尤其是高速直噴式柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，也被稱為HSDI柴油機(jī)。 它尤其允許形成噴油速率曲線。噴油速率曲線最好可按照時(shí)間函數(shù)來(lái)調(diào) 整。
燃燒周期是指每個(gè)缸的時(shí)間段，在此時(shí)間段內(nèi)開(kāi)始噴油和結(jié)束燃燒， 即燃燒周期位于工作周期內(nèi)，即該工作周期是一個(gè)對(duì)四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)而言 涵蓋720度曲軸角度的周期。對(duì)兩沖程發(fā)動(dòng)機(jī)而言，工作周期尤其涵蓋 360度曲軸角度。尤其是，噴油曲線的調(diào)整依據(jù)至少一個(gè)在入口關(guān)閉和出 口開(kāi)啟之間存在的工作周期段來(lái)進(jìn)行。隨后在工作周期內(nèi)規(guī)定的調(diào)整以 及控制動(dòng)作也可以在一次燃燒中進(jìn)行，反之亦然。
按照一個(gè)改進(jìn)方案，實(shí)現(xiàn)了在一個(gè)周期的三個(gè)沖程中做出反應(yīng)，例 如就預(yù)噴油和/或二次噴油、過(guò)濾器再生和為此所需的廢氣混合物潤(rùn)滑等 而言。例如，可以考慮顆粒過(guò)濾器的再生、從NOx存儲(chǔ)催化器中除去所 存儲(chǔ)的NOx或者SOx或者催化器加熱。最好可在一個(gè)沖程內(nèi)記錄、計(jì)算 一個(gè)值，與此相應(yīng)地在同一沖程內(nèi)改變噴油曲線。
參數(shù)例如在一個(gè)周期的至少一部分中從燃燒室內(nèi)的壓力曲線中求 出。例如，從壓力曲線測(cè)出燃燒室內(nèi)的燃燒起點(diǎn)。最好將測(cè)定壓力曲線 與一個(gè)在牽引工作中測(cè)定或者算出的壓力曲線進(jìn)行比較，從差值中求出 燃燒起點(diǎn)。作為替換方式或者補(bǔ)充方式，可以進(jìn)行燃燒函數(shù)計(jì)算，借助 這種計(jì)算從測(cè)定壓力曲線中求出燃燒起點(diǎn)。
例如規(guī)定，如此調(diào)整開(kāi)始噴油和隨后增大的噴油速率，以使得在測(cè)得燃燒開(kāi)始時(shí)噴油速率以斜坡形上升。在噴油結(jié)束時(shí)，最好將噴油速率 突降至零。最好通過(guò)在燃燒開(kāi)始時(shí)提高噴油速率來(lái)提高燃燒室內(nèi)的渦流。 此外，快速的噴油結(jié)束通過(guò)高溫的燃燒結(jié)束產(chǎn)生對(duì)于良好二次氧化的優(yōu) 選前提條件。燃燒起點(diǎn)例如可以通過(guò)壓力傳感器來(lái)識(shí)別，隨后，控制器 產(chǎn)生用于改變噴油速率的信號(hào)。最好可重現(xiàn)地調(diào)節(jié)出用于高負(fù)荷工作點(diǎn) 的噴油曲線。尤其是在平均負(fù)載的范圍內(nèi)有利的是，可以放棄初期噴油 和/或預(yù)噴油，借以有益地實(shí)現(xiàn)排放值。尤其是在變化的工作中可擬定預(yù) 噴油措施，以穩(wěn)定燃燒或在短時(shí)段內(nèi)優(yōu)化噪聲。
作為測(cè)量燃燒室壓力的替換或補(bǔ)充手段，測(cè)量參數(shù)可以選自包括根 據(jù)光學(xué)測(cè)量原理的輸出信號(hào)、溫度和離子流的組。
另一個(gè)設(shè)計(jì)方案規(guī)定，至少近似調(diào)節(jié)出等壓燃燒。在這種情況下可 以規(guī)定，存在至少10巴pmi壓力。
為了完成控制，例如采用比例積分微分(PID)控制方法、模糊
(FUZZY)控制方法等。尤其是，此控制具有幾個(gè)微秒級(jí)的周期時(shí)間。 例如，可以這樣擬定噴油斜率的控制，即，它的起點(diǎn)和終點(diǎn)可結(jié)合至少 一個(gè)在第一周期中記錄下的參數(shù)來(lái)調(diào)整。此外，也可以規(guī)定與至少一個(gè) 測(cè)量參數(shù)相關(guān)的其他關(guān)聯(lián)性。尤其是，可以調(diào)節(jié)噴油的脈沖長(zhǎng)短和強(qiáng)度。 按照一個(gè)改進(jìn)方案，該參數(shù)與燃燒曲線相關(guān)并且在第一工作周期內(nèi) 被求出?？刂茀?shù)例如從包括壓力增大、峰值壓力、點(diǎn)火延遲、峰值壓 力位置、散熱、轉(zhuǎn)換速率和50%轉(zhuǎn)換點(diǎn)的組中選出。 例如，從燃燒曲線中求出燃燒重心位置。
為了控制噴油曲線，除了所述至少一個(gè)在第一周期中記錄下的參數(shù) 外，還可以考慮使用控制的其它輸入?yún)?shù)。其它輸入?yún)?shù)尤其可以從包 括充氣壓力、進(jìn)氣管溫度、噴油量、噴油特性、噴油起點(diǎn)、平均壓力、 角度傳感器信號(hào)和/或終級(jí)輸出電壓的組中選出。此外，入值以及工作模 式也可以被考慮在內(nèi)。噴油量和/或噴油特性例如可以結(jié)合特性圖以及駕 駛員要求來(lái)預(yù)定。此外，也可以考慮廢氣回輸率。
除了真正的噴油曲線控制外，為此可以采用至少一個(gè)記錄下的參數(shù)， 用于與燃燒曲線相關(guān)地改善所有缸的同步性。例如，結(jié)合所測(cè)定的平均壓力的分析來(lái)如此確定噴油曲線，即縮小不同缸各噴油曲線之間的偏差。 一個(gè)改進(jìn)方案規(guī)定，二次噴油在第一工作周期內(nèi)依據(jù)在第一工作周 期內(nèi)記錄下的參數(shù)被改變。二次噴油例如被用于柴油黑煙過(guò)濾器的再生 或者例如用于調(diào)整富油工作。二次噴油的適應(yīng)性改變和/或延遲偏移的主 噴油優(yōu)選實(shí)現(xiàn)了力矩的均勻產(chǎn)生。尤其是，可以利用次數(shù)變化的預(yù)噴油 來(lái)穩(wěn)定可變的噴油特性。最好在發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷低時(shí)的工況中選擇這樣的噴 油。
在一個(gè)設(shè)計(jì)中在第一工作周期內(nèi)采取噴油量控制，這種控制至少依 據(jù)至少在第一工作周期內(nèi)記錄下的參數(shù)，尤其是通過(guò)此參數(shù)觸發(fā)這種控 制。例如，增大的噴油速率斜率的起點(diǎn)可通過(guò)所識(shí)別的燃燒起點(diǎn)來(lái)觸發(fā)。 另外，例如可以規(guī)定，從燃燒室壓力尤其是平均燃燒室壓力中求出噴油 速率曲線的幅值系數(shù)。
一個(gè)變型方案規(guī)定，依據(jù)從第一工作周期中求出的參數(shù)，還改變一 個(gè)后續(xù)周期的至少一條噴油曲線。例如，所求出的控制曲線無(wú)需額外調(diào) 整被用于后續(xù)周期。例如可以規(guī)定此措施，用于在具有更大時(shí)間常量的 上級(jí)控制環(huán)路中考慮相對(duì)于噴油控制而言更大的廢氣回輸控制無(wú)效時(shí) 間。還可以規(guī)定，在控制中所求出的噴油速率斜率的增值被用于一個(gè)或 多個(gè)后續(xù)周期。針對(duì)這種情況，在后續(xù)周期中例如可以確定噴油起點(diǎn)和 噴油終點(diǎn)。另外可以規(guī)定，第一周期的幅值被用于一個(gè)或多個(gè)后續(xù)周期。
一個(gè)改進(jìn)方案規(guī)定，噴油曲線的控制在第一和緊隨其后的第二工作 周期中被改變。例如，控制在第一工作周期中開(kāi)始，并將作用到第二工 作周期中。
按照另一個(gè)改進(jìn)方案，至少一個(gè)為至少一個(gè)第一缸產(chǎn)生的控制信號(hào) 被用于至少一個(gè)第二缸的噴油曲線控制的預(yù)控。此時(shí)，尤其從第一缸的 緊鄰的前一個(gè)工作周期中求出第二缸工作周期中的控制信號(hào)。例如，預(yù) 控采取第二缸噴油曲線控制的調(diào)整。調(diào)整尤其對(duì)燃燒中的波動(dòng)或偏差是 合適的，這種波動(dòng)或偏差例如由充氣壓力、廢氣回輸率、充入空氣溫度、 發(fā)動(dòng)機(jī)溫度等引起。最好通過(guò)預(yù)控來(lái)降低控制成本。預(yù)控尤其依據(jù)發(fā)動(dòng) 機(jī)工作狀態(tài)下的現(xiàn)有的偏差或波動(dòng)例如依據(jù)充氣壓力波動(dòng)完成噴油曲線的調(diào)整。為了進(jìn)行調(diào)整而例如規(guī)定，從噴油曲線的控制中識(shí)別在一個(gè)工 作周期內(nèi)記錄下的參數(shù)的變化，并對(duì)之進(jìn)行調(diào)整，在這里，控制干預(yù)作 為預(yù)控值被存儲(chǔ)起來(lái)。如果第二次出現(xiàn)這樣的或類(lèi)似的波動(dòng)，則控制干 預(yù)可套用所存儲(chǔ)的預(yù)控值。在例如非穩(wěn)定工作中存在充氣壓力偏差的情 況下，由充氣壓力偏差產(chǎn)生的燃燒位置偏差被調(diào)整出來(lái)，并且依據(jù)尤其 是充氣壓力偏差值保存在預(yù)控特性圖中。如果這個(gè)或類(lèi)似的充氣壓力偏 差再次出現(xiàn)，則燃燒重心的所出現(xiàn)的控制偏差基于這種適應(yīng)性預(yù)控特性 圖而優(yōu)選地從一開(kāi)始就較小。
預(yù)控值的調(diào)整尤其逐步進(jìn)行。例如，調(diào)整從內(nèi)燃機(jī)投入工作的第一 階段開(kāi)始連續(xù)地在一個(gè)工作過(guò)程中進(jìn)行。最好在學(xué)習(xí)時(shí)間之后改善在非 穩(wěn)定工作點(diǎn)的寬泛的區(qū)域內(nèi)的控制。
為了產(chǎn)生預(yù)控值，例如為試制汽車(chē)的內(nèi)燃機(jī)配備壓力傳感器，在工 作條件變化的情況下從持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)中獲得預(yù)控值。相應(yīng)地，預(yù)控值也可以 從測(cè)試運(yùn)轉(zhuǎn)中獲得。所求出的值最好輸入隨后制造的量產(chǎn)汽車(chē)。例如， 由此可以在量產(chǎn)汽車(chē)中省掉壓力傳感器。
一個(gè)設(shè)計(jì)方案規(guī)定，執(zhí)行缸壓監(jiān)測(cè)，用于借此獲得至少一個(gè)第一參 數(shù)，第一參數(shù)被輸入控制中，并且將造成噴油曲線的變化。借助缸壓監(jiān) 測(cè)，尤其可以從包括最大壓力、平均壓力、最大壓力增幅、關(guān)于曲軸角 度的壓力中心、關(guān)于曲軸角度的反轉(zhuǎn)點(diǎn)和因燃燒開(kāi)始而造成的壓力增幅 的組中選出參數(shù)。
根據(jù)一個(gè)改進(jìn)方案，在第一周期和隨后周期中的燃燒重心將通過(guò)噴 油曲線的改變而延遲偏移并被穩(wěn)定下來(lái)。為此，例如使主噴油向延遲方 向偏移。尤其是為了避免暫時(shí)提高的燃燒噪聲，啟動(dòng)一次或多次預(yù)噴油， 用于限制壓力增幅。最好通過(guò)一次或多次預(yù)噴油來(lái)減小斷火趨勢(shì)，并且 將燃燒穩(wěn)定下來(lái)。代替單獨(dú)的預(yù)噴油脈沖和主噴油脈沖，可以在采用尤 其在點(diǎn)火開(kāi)始后增大的噴油速率曲線的情況下采用連續(xù)噴油。
在一個(gè)變型方案中，此控制采取了在同內(nèi)燃機(jī)相連的傳動(dòng)裝置的換 檔過(guò)程中改變噴油曲線的措施。例如，主噴油和/或預(yù)噴油或者二次噴油 的起點(diǎn)和/或終點(diǎn)將被調(diào)整，以便在換擋過(guò)程中不穩(wěn)定的發(fā)動(dòng)機(jī)工作中產(chǎn)生和諧的力矩。尤其是，在通常會(huì)出現(xiàn)伴隨有內(nèi)燃機(jī)強(qiáng)烈滯后現(xiàn)象的過(guò) 高廢氣回輸率的不穩(wěn)定發(fā)動(dòng)機(jī)工作中，避免不和諧的力矩產(chǎn)生。此外， 最好避免過(guò)高的碳?xì)浠衔锫省?br> 本發(fā)明還涉及汽車(chē)的直噴式內(nèi)燃機(jī)，其具有至少一個(gè)噴油裝置用于 將燃油噴入汽車(chē)的各燃燒室中，包括用于控制噴油的控制單元、和至少 一個(gè)屬于燃燒室的且記錄與該燃燒室內(nèi)燃燒過(guò)程相關(guān)的第一參數(shù)的傳感 器，其中傳感器與控制單元相連，噴油裝置、控制單元和傳感器各自具 有如此短暫的反應(yīng)時(shí)間，即其之和小于第一工作周期的持續(xù)時(shí)間，最好 小于燃燒周期的持續(xù)時(shí)間，在第一工作周期內(nèi)控制單元至少依據(jù)由傳感 器記錄下的第一參數(shù)對(duì)其中 一個(gè)噴油曲線進(jìn)行控制。
按照一個(gè)改進(jìn)方案，反應(yīng)時(shí)間總和與工作周期持續(xù)時(shí)間之間的這種 關(guān)系存在于內(nèi)燃機(jī)的整個(gè)工作區(qū)內(nèi)。按照另一個(gè)設(shè)計(jì)，此條件只存在于 內(nèi)燃機(jī)的一個(gè)或多個(gè)工作區(qū)內(nèi)。還存在以下可能性，'所關(guān)注的部件中的 至少一個(gè)部件的反應(yīng)時(shí)間被改變。因此，由于這種改變，在相同工作區(qū) 內(nèi)可能有時(shí)滿足此條件，有時(shí)不滿足。如果在其它情況下出現(xiàn)過(guò)高負(fù)荷 (例如在其中一個(gè)部件中或者在數(shù)據(jù)傳輸或數(shù)據(jù)進(jìn)一步處理過(guò)程中)，則 最好采取改變反應(yīng)時(shí)間的措施。
一個(gè)改進(jìn)方案規(guī)定，內(nèi)燃機(jī)尤其是汽車(chē)的直噴內(nèi)燃機(jī)配備有用于將 燃油尤其噴入汽車(chē)各燃燒室中的噴油裝置，該直噴內(nèi)燃機(jī)配備有至少一 個(gè)控制單元和至少一個(gè)傳感器，傳感器在第一燃燒周期內(nèi)記錄下第一參 數(shù)，并且第一參數(shù)與一個(gè)過(guò)程優(yōu)選是燃燒室內(nèi)的燃燒過(guò)程相關(guān)聯(lián)，其中
傳感器與控制單元相連，用于提供所記錄的實(shí)際數(shù)據(jù)(IST-Daten)，控制 單元具有比較單元，借此將實(shí)際數(shù)據(jù)與期望數(shù)據(jù)(SoU-Daten)做比較， 控制單元具有匹配功能，其在閉環(huán)控制范圍內(nèi)至少與噴油器相聯(lián)系，用 于依據(jù)比較結(jié)果執(zhí)行實(shí)際數(shù)據(jù)到第一燃燒周期中的期望數(shù)據(jù)的匹配。
按照一個(gè)設(shè)計(jì)方案，采用了至少一個(gè)傳感器，其是連續(xù)工作式傳感 器，用于記錄參數(shù)變化過(guò)程。用于記錄第一參數(shù)的所有傳感器最好在燃 燒過(guò)程中連續(xù)工作。按照一個(gè)改進(jìn)方案，至少一個(gè)尤其是所有傳感器被 用作間歇工作式傳感器，其最好記錄離散參數(shù)值。傳感器也可以記錄所期望的過(guò)程的片斷。
作為最好按照等容快燃原理或等定壓循環(huán)原理工作的內(nèi)燃機(jī)中的噴 油裝置，尤其采用高壓噴油器。噴油裝置此時(shí)最好以至少1千巴的壓力
工作，優(yōu)選以至少1.5千巴壓力工作。噴油裝置最好按照共軌原理工作。
對(duì)于從控制開(kāi)始直至處于開(kāi)啟的時(shí)間要求，控制閥的反應(yīng)時(shí)間最好小于
0.2毫秒。與噴油針閥的慣性相關(guān)，最好達(dá)到小于0.6毫秒的延遲時(shí)間， 優(yōu)選小于0.2毫秒。最好采用這樣的噴油器，其按照壓電原理工作。為此， 噴油裝置的反應(yīng)時(shí)間顯著小于曲軸在3000轉(zhuǎn)/分(在此舉例)轉(zhuǎn)速時(shí)完成 一整圈的20毫秒時(shí)間要求。尤其是，反應(yīng)時(shí)間也明顯小于燃燒過(guò)程持續(xù) 時(shí)間，在3000轉(zhuǎn)/分的這個(gè)例子中約為8毫秒。另外，噴油裝置的反應(yīng)時(shí) 間最好也明顯小于所采用的例如約為0.5—3毫秒的噴油持續(xù)時(shí)間。
作為傳感器，最好釆用基于壓電原理的傳感器。借此最好測(cè)量燃燒 室內(nèi)壓力。但是，尤其是與其它傳感器相關(guān)地也可以規(guī)定，測(cè)量燃燒的 其它參數(shù)。例如，光學(xué)傳感器可被用于測(cè)量燃燒強(qiáng)度。此外可以采用離 子流傳感器，其可被用于測(cè)量可能與燃燒過(guò)程相關(guān)的離子流。尤其是， 可以采用各種不同的傳感器，它們提供互補(bǔ)信息。如何能原則上實(shí)現(xiàn)壓 力測(cè)量以及例如如何將壓力測(cè)量裝置最好整合到點(diǎn)火塞中的原理例如從 EP 1 637 806A1、 US 2005 252297和EP 1 519 175中得到。與之相關(guān)地在 本文中并入這些文獻(xiàn)。
參數(shù)最好從包括燃燒室壓力、平均燃燒壓力、燃燒過(guò)程起點(diǎn)、因燃 燒開(kāi)始引起的壓力增幅、壓力中心、壓力峰值、壓力變化率和壓力過(guò)程 的反轉(zhuǎn)點(diǎn)的組中選擇。
汽車(chē)的燃燒室尤其以有助于充氣均勻化的方式構(gòu)造。進(jìn)氣系統(tǒng)和活 塞凹穴表面最好以造成充氣的翻滾或渦旋的方式設(shè)計(jì)。
控制單元最好具有小于0.2毫秒的周期時(shí)間，這例如通過(guò)相當(dāng)高的 微處理器節(jié)拍來(lái)保證。作為輸出信號(hào)，控制單元例如具有用于控制噴油 器終級(jí)的電壓輸出。作為輸入信號(hào)，尤其采用傳感器所記錄的參數(shù)。此 外，可設(shè)有至少另一個(gè)參數(shù)，其可從包括充氣壓力、進(jìn)氣管溫度、噴油 量、噴油特性、噴油起點(diǎn)、軌壓、角度傳感器信號(hào)、工作模式、終級(jí)輸出信號(hào)的組中選擇。借助輸出電壓，將尤其控制噴油起點(diǎn)和噴油特性或 者說(shuō)噴油曲線。
控制單元最好可與存儲(chǔ)器相連。在存儲(chǔ)器中例如可存有用于預(yù)控某 個(gè)工作狀況的特性圖。存儲(chǔ)器例如可以安置在發(fā)動(dòng)機(jī)控制器內(nèi)，但也可 以在控制單元本身中。此外，控制單元可以被整合到發(fā)動(dòng)機(jī)控制器中。
根據(jù)一個(gè)改進(jìn)方案，控制單元與顆粒過(guò)濾器監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)相連，其中， 控制單元調(diào)整噴油曲線以便再生顆粒過(guò)濾器。監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)例如提供關(guān)于顆 粒過(guò)濾器填充程度的信息。尤其是，監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)發(fā)現(xiàn)何時(shí)需要顆粒過(guò)濾器 的再生。在再生工作中，噴油曲線例如如此被調(diào)整，即通過(guò)至少一次二 次噴油將噴油速率的重心調(diào)向延遲方向。尤其是，在燃燒過(guò)程接近結(jié)束 時(shí)進(jìn)行至少一次二次噴油。
一個(gè)設(shè)計(jì)方案規(guī)定，控制單元與至少一個(gè)排放監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)相連，該控 制單元調(diào)整噴油曲線以減少排放。排放監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)監(jiān)測(cè)來(lái)自包括氧含量、 碳?xì)浠衔锖?、氮氧化合物濃度、黑煙顆粒大小和廢氣溫度的組的參 數(shù)。為此，例如可以在采用不同噴油曲線的情況下標(biāo)出特性圖，隨后從 中選擇適于排放的工作點(diǎn)。此外，最好進(jìn)行閉環(huán)控制，其中控制的周期 時(shí)間因比燃燒過(guò)程更長(zhǎng)的廢氣系統(tǒng)延遲時(shí)間而明顯大于噴油控制的反應(yīng)
時(shí)間。尤其是，噴油控制具有例如約為0.2毫秒的短暫周期時(shí)間，其與周
期時(shí)間長(zhǎng)的排放控制疊加。排放監(jiān)測(cè)的周期時(shí)間此時(shí)例如在大于1秒范 圍內(nèi)。尤其是可以規(guī)定，結(jié)合排放控制來(lái)預(yù)先規(guī)定噴油曲線控制的期望 值。
按照一個(gè)改進(jìn)方案，設(shè)有與控制單元相連的缸壓監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)。缸壓監(jiān) 測(cè)機(jī)構(gòu)最好監(jiān)測(cè)內(nèi)燃機(jī)各缸內(nèi)的壓力。尤其是，設(shè)有這樣的缸壓監(jiān)測(cè)機(jī) 構(gòu)，其與控制單元連用以在內(nèi)燃機(jī)的各缸中形成統(tǒng)一的壓力。例如，借
助控制單元如此調(diào)整各缸內(nèi)的平均壓力或/和峰值壓力，以使得所述平均 壓力或/和峰值壓力大致相等。在第一變型方案中可規(guī)定，各有一個(gè)控制 單元和一個(gè)傳感器被用于一個(gè)缸。在另一個(gè)變型方案中可規(guī)定， 一個(gè)共 同的控制單元被用于內(nèi)燃機(jī)的多個(gè)缸。在此情況下，控制單元具有用于 各缸的各傳感器的相應(yīng)輸入。此外，控制單元在此情況下具有不同的輸出，用于配屬的缸的相應(yīng)的噴油裝置。尤其是可以規(guī)定，調(diào)整在第一缸 中所確定的燃燒過(guò)程，用于測(cè)定第二缸中的噴油曲線。
數(shù)據(jù)傳輸優(yōu)選借助串行數(shù)據(jù)總線來(lái)進(jìn)行，在這里，最好提供至少500 kbit/s的數(shù)據(jù)傳輸速度。
一個(gè)設(shè)計(jì)方案規(guī)定，噴油裝置具有至少一個(gè)噴油器，其與壓電元件 相連。壓電元件此時(shí)最好如此被整合入噴油器中，以使得噴油嘴可借助 由壓電元件產(chǎn)生的液壓壓力而被從閥座中頂出。壓電元件此時(shí)最好如此 被整合到噴油器中，即，實(shí)現(xiàn)盡量短的至噴油嘴的線路。
噴油曲線也可以根據(jù)需要按照任何方式如連續(xù)地、以可變速度和/ 或通過(guò)至少兩個(gè)單獨(dú)的噴油動(dòng)作來(lái)產(chǎn)生。連續(xù)產(chǎn)生例如用FEV發(fā)動(dòng)機(jī)技 術(shù)有限公司的CORARS噴油器來(lái)實(shí)現(xiàn)，其噴油速率以及噴油時(shí)間可以最 靈活但最精確地調(diào)整。由DE 100 01 828和DE 10 2004 057 610具體公開(kāi) 了一種可行的優(yōu)選采用的噴油器的結(jié)構(gòu)和屬于其的噴油系統(tǒng)，在本發(fā)明 范圍內(nèi)并入上述文獻(xiàn)。尤其是借助這樣的噴油器可以在一個(gè)工作周期內(nèi) 做出相應(yīng)的反應(yīng)。


以下，結(jié)合附圖來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。不過(guò)，附圖所示的設(shè)計(jì)方案不 應(yīng)被視為是限制性的，或者被局限于這些附圖。相反，在包括

的說(shuō)明書(shū)以及附圖中各自表明的特征可以相互組合成許多改進(jìn)方案。其 中
圖1表示第一信號(hào)流模式；
圖2表示第二信號(hào)流模式；
圖3表示第三信號(hào)流模式；
圖4表示第一噴油特性曲線；
圖5表示第二噴油特性曲線；
圖6表示第三噴油特性曲線；
圖7表示第四噴油特性曲線；
圖8表示第四信號(hào)流模式；圖9表示控制過(guò)程的例子；圖IO與曲軸角相關(guān)地表示缸壓曲線、噴油壓力、噴油裝置的噴油針 閥升程和壓力增幅；圖11示意表示依據(jù)負(fù)載和壓力增大的起始速率的控制； 圖12示意表示燃燒開(kāi)始時(shí)的余量噴油速率增大的控制。
具體實(shí)施方式
圖1表示第一信號(hào)流模式1?？刂茊卧?具有各種未具體表示的輸 入，其設(shè)置目的是輸入壓力曲線3、終級(jí)輸出4、充氣壓力5、進(jìn)氣管溫 度6、噴油量7、噴油特性曲線8、噴油起點(diǎn)9、軌壓10和角度測(cè)量信號(hào) 11?？刂茊卧?由這些輸入值算出控制信號(hào)12，控制信號(hào)12被設(shè)計(jì)用于 控制噴油器控制器的終級(jí)的輸出電壓。控制單元2的核心是微處理器，其結(jié)合在未表示的存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的 控制指令能完成相應(yīng)控制。優(yōu)選考慮曲軸角度作為壓力曲線的基準(zhǔn)點(diǎn)，曲軸角度例如用角度傳 感器傳遞給控制單元2。在另一個(gè)設(shè)計(jì)中也可以規(guī)定，作為替換方式或補(bǔ) 充方式選擇時(shí)間作為曲線基準(zhǔn)點(diǎn)。第一信號(hào)流模式1被考慮用于控制噴油曲線。所需的噴油量7和所 需的噴油起點(diǎn)9例如從未示出的特性圖中按照也未示出的駕駛員愿望選 出。借助噴油特性曲線8的輸入?yún)?shù)，例如可以預(yù)先確定，其是多個(gè)噴 油脈沖，或是一個(gè)連續(xù)噴油曲線。尤其是，可以從不同類(lèi)型的噴油曲線 中選取噴油特性曲線。以下，功能相同的構(gòu)件附有相同附圖標(biāo)記。圖2表示第二信號(hào)流模式13，其基于噴油起點(diǎn)的閉環(huán)控制。在第二 控制單元14中輸入一組輸入?yún)?shù)，其分別是燃燒重心位置15、在進(jìn)氣管 中測(cè)定的A值16、充氣壓力5、進(jìn)氣管溫度6、軌壓10和工作模式17。 燃燒重心位置15例如借助用于獲取燃燒室壓力的傳感器并結(jié)合曲軸轉(zhuǎn)角 傳感器來(lái)確定。通過(guò)工作模式例如可預(yù)先選定內(nèi)燃機(jī)應(yīng)在哪個(gè)狀態(tài)下工作。例如，內(nèi)燃機(jī)可以在柴油黑煙過(guò)濾器的再生操作中運(yùn)轉(zhuǎn)。此外，富 油或貧油燃燒可被規(guī)定作為工作模式。工作模式的預(yù)定例如結(jié)合特性圖 或駕駛員愿望來(lái)實(shí)現(xiàn)。第二控制單元14計(jì)算噴油起點(diǎn)9以及噴油特性曲線8，作為輸出參 量。這兩個(gè)輸出參量例如可以從第一信號(hào)流模式被輸入到第一控制單元 2。噴油特性曲線最好適應(yīng)于工作模式。例如，當(dāng)在高負(fù)荷工作點(diǎn)燃燒時(shí) 可以規(guī)定，在燃燒開(kāi)始時(shí)緊接在開(kāi)始噴油后采取提高噴油速率的措施并 且最終快速結(jié)束噴油。而在廢氣回輸率臨時(shí)高的發(fā)動(dòng)機(jī)不穩(wěn)定工作狀態(tài) 下可以規(guī)定，主噴油延遲進(jìn)行，如果需要還可以釆取預(yù)噴油。此外，例 如在柴油黑煙過(guò)濾器的再生工作模式下規(guī)定一次或多次二次噴油。圖3表示第三信號(hào)流模式，其基于噴油量的控制。這種控制也是閉 環(huán)控制。作為輸入?yún)⒘?，向第三控制單?9輸入平均燃燒室壓力20以 及駕駛員愿望21。駕駛員愿望21例如由油門(mén)踏板位置或油門(mén)踏板加速度 來(lái)確定。尤其是，在確定駕駛員愿望時(shí)考慮傳動(dòng)裝置的選定檔位。第三 控制單元19計(jì)算噴油量7，作為輸出參量。噴油量7例如可以按照第一 信號(hào)流模式1被輸送給第一控制單元2。在確定噴油量時(shí)，最好考慮按照 工作狀況尤其按照廢氣回輸率或充氣壓力依據(jù)噴油量調(diào)出不同的平均缸 壓。作為補(bǔ)充方式或替換方式，也可以考慮不同自調(diào)的缸壓。優(yōu)選借助 噴油量控制將平均缸壓設(shè)定為期望值，盡管其余工作參數(shù)例如廢氣回輸 率或充氣壓力有波動(dòng)。上述控制單元1、 14和19各自對(duì)應(yīng)于一個(gè)燃燒室或者說(shuō)缸。與此相 應(yīng)，設(shè)有用于控制屬于各缸的噴油器的控制信號(hào)12。在另一個(gè)變型方案 中可以規(guī)定，各自對(duì)應(yīng)于一個(gè)缸的輸入?yún)⒘酷槍?duì)每個(gè)缸被單獨(dú)規(guī)定作為 一個(gè)共同控制單元的輸入?yún)⒘?。其余輸入?yún)⒘繉?duì)于各燃燒室或缸的噴油 曲線的控制是無(wú)區(qū)別的，這些其余輸入?yún)⒘孔詈靡淮涡员灰?guī)定作為共同 控制單元的輸入?yún)⒘?。共同用于所有缸的控制的參量尤其是軌壓、充?壓力、進(jìn)氣管溫度、入值以及工作模式。相應(yīng)地，在未示出的共同控制 單元中針對(duì)每個(gè)缸分別單獨(dú)規(guī)定一個(gè)控制信號(hào)。在采用共同控制單元時(shí) 最好規(guī)定，針對(duì)至少一個(gè)缸所生成的至少一個(gè)控制信號(hào)被用于至少另一個(gè)缸的控制的預(yù)控。圖4表示第一噴油特性曲線22。在此示出了關(guān)于曲軸角度oc的噴油 速率曲線23以及關(guān)于曲軸角度a的壓力曲線24。在噴油過(guò)程開(kāi)始時(shí)設(shè)有 初期噴油25，其在第一曲軸角度區(qū)26具有穩(wěn)定噴油速率。隨著在曲軸角 度ccl的燃燒起點(diǎn)的開(kāi)始，穩(wěn)定速率過(guò)渡至上升斜坡速率27。在噴油接近 結(jié)束時(shí)，噴油速率短暫保持在穩(wěn)定水平28，以便隨后突降至零。燃燒開(kāi)始時(shí)的噴油速率的上升最好加強(qiáng)了燃燒室中的渦流。突然的 噴油結(jié)束最好造成因燃燒灼熱結(jié)束而產(chǎn)生良好的二次氧化前提條件。噴油速率曲線23對(duì)應(yīng)于壓力曲線24。作為上升斜坡速率27的結(jié)果， 壓力曲線24向前變?yōu)榈诙毫η€29。第二壓力曲線29與第一壓力曲 線24相比是朝向"延遲"偏移的。圖5表示第二噴油特性曲線30。還示出了壓力曲線24和噴油速率 曲線23。為了避免斷火并穩(wěn)定與主噴油31延遲相關(guān)的燃燒而規(guī)定了預(yù)噴 油32。在非穩(wěn)定的發(fā)動(dòng)機(jī)工作中，在臨時(shí)過(guò)高的廢氣回輸率的情況下會(huì) 出現(xiàn)顯著的燃燒滯后，這尤其會(huì)造成很高的碳?xì)浠衔锫室约爱a(chǎn)生不和 諧的力矩。這可以通過(guò)明顯偏離理想壓力曲線33的壓力曲線而被觀察到。 具體說(shuō)，第二壓力曲線29明顯朝向延遲方向偏移。為了補(bǔ)償，主噴油31 向提前方向偏移，在這里，尤其為了避免斷火和穩(wěn)定燃燒，可變地啟動(dòng) 一次或多次預(yù)噴油32。由此出現(xiàn)了經(jīng)修正的壓力曲線34。圖6表示第三噴油特性曲線35。還示出了壓力曲線24和噴油速率 曲線23。在非穩(wěn)定發(fā)動(dòng)機(jī)工作中，在臨時(shí)過(guò)低的廢氣回輸率的情況下可 能出現(xiàn)壓力陡增36，值得注意的是，其明顯偏離理想取向33。為了避免 臨時(shí)增大的燃燒噪聲，除了使主噴油31向延遲方向偏移外，還作為輔助 手段啟動(dòng)一次或多次預(yù)噴油，以限制壓力增大。圖7表示第四噴油特性曲線37，其例如被規(guī)定用于穩(wěn)定非常滯后的 主噴油，尤其在負(fù)荷很小的工作點(diǎn)或者在柴油碳黑顆粒過(guò)濾器的再生工 作中。又與曲軸角度a相關(guān)地示出了壓力曲線24和噴油速率曲線23。對(duì) 于均勻產(chǎn)生力矩有利的油量控制來(lái)說(shuō)，規(guī)定多次預(yù)噴油32以及明顯延遲 偏移的主噴油31。由此出現(xiàn)一條經(jīng)修正的壓力曲線34,其與常見(jiàn)的壓力曲線38相比明顯向延遲方向偏移。與此相應(yīng)，未具體示出的燃燒重心明 顯向延遲方向偏移。最后，圖8表示第四信號(hào)流模式39，其基于噴油速率的閉環(huán)控制。 具體說(shuō)，設(shè)有第四、第五和第六控制單元40、 41和42。第四控制單元 40用于計(jì)算噴油起點(diǎn)。第五控制單元41用于計(jì)算噴油速率變化的起點(diǎn)。 第六控制單元42借助累積得到的終級(jí)輸出與所需油量的比較來(lái)計(jì)算噴油 終點(diǎn)。各輸出信號(hào)43、 44和45又被邏輯結(jié)合而形成一個(gè)總控制信號(hào)12， 借以控制噴油裝置。噴油特性曲線8、噴油起點(diǎn)9以及角度傳感器信號(hào) 11被作為輸入?yún)⒘刻峁┙o第四控制單元40。向第五控制單元41輸入噴油特性曲線8以及燃燒起點(diǎn)43。燃燒起 點(diǎn)例如借助壓力傳感器由燃燒室中的壓力增大中來(lái)確定。在噴油特性曲線8中，將作為輸入?yún)⒘吭诘诹刂茊卧休斎虢K級(jí) 輸出信號(hào)3、角度傳感器信號(hào)11以及噴油量7。噴油量7此時(shí)例如可以 借助第三控制單元按照第三信號(hào)流模式來(lái)提供。相應(yīng)地，噴油起點(diǎn)9和 噴油特性曲線8通過(guò)第二控制單元按照第二信號(hào)流模式來(lái)提供。圖9借助噴油特性曲線的改變示例性地示出控制過(guò)程。此測(cè)量記錄 表明2000轉(zhuǎn)/分時(shí)的缸內(nèi)壓力曲線，在這里，其中一條曲線是在沒(méi)有控制 干預(yù)的情況下得到的，而另一條曲線因控制干預(yù)而延遲偏移，并且還伴 隨有壓力增大和由此出現(xiàn)的燃燒重心偏移。在低負(fù)荷下的非常滯后的主 噴油的穩(wěn)定化將通過(guò)預(yù)噴油來(lái)實(shí)現(xiàn)，該預(yù)噴油在第一平臺(tái)具有坡?tīng)钋€。 平臺(tái)高度將被保持，隨后，從所達(dá)到的平臺(tái)高度起以相應(yīng)的上升斜率開(kāi) 始主噴油。為了更清楚起見(jiàn)，在測(cè)量記錄中標(biāo)明兩條不同的噴油曲線。 上噴油曲線記錄實(shí)際曲線，而其下方的曲線表明該曲線的另一個(gè)特別優(yōu) 選的設(shè)計(jì)。在上曲線中能看到第一和第二平臺(tái)，而下曲線只有一個(gè)平臺(tái)， 噴油速率從該平臺(tái)起一直增大到噴油快結(jié)束時(shí)。事實(shí)證明以下措施是有 利的，即在控制范圍內(nèi)可改變地使噴油速率適應(yīng)當(dāng)時(shí)位于缸內(nèi)的狀況。 此外，尤其是可以適應(yīng)于噴油速率的上升。在此的控制允許在小于15微 秒的時(shí)間段內(nèi)完成噴油速率的改變。尤其是，該測(cè)量記錄表明，該控制 能夠在超過(guò)第一壓力最高值之后通過(guò)被調(diào)整的噴油曲線使壓力變?yōu)榱硪粋€(gè)尤其是更大的最高值。噴油速率的改變最好在170。曲軸角度(KW)和 210。曲軸角度(KW)之間的曲軸區(qū)域內(nèi)完成。只要噴油速率曲線中存在 第二斜率即第二上升，則在最高為3000轉(zhuǎn)/分的工作范圍內(nèi)的第二斜率布 置在180°KW和205°KW之間的區(qū)域里。圖IO與曲軸角度相關(guān)地繪制示出了缸壓曲線、噴油壓力、噴油裝置 的針閥升程和相對(duì)壓力變化。測(cè)量曲線是在2400轉(zhuǎn)/分時(shí)記錄下的，此時(shí) 標(biāo)明14.6巴的平均壓力。該控制使得可以如此調(diào)節(jié)噴油壓力，即上升被 執(zhí)行為達(dá)到第一水平，隨后執(zhí)行緊接著第一水平的第二上升，第二上升 過(guò)渡到幾乎平直的水平，隨后出現(xiàn)降低。在這里，根據(jù)此設(shè)計(jì)方案，噴 油針陶行程幾乎保持不變，因而尤其是可用的噴口區(qū)域大致完全在幾乎 整個(gè)噴油過(guò)程中被利用。因此，通過(guò)調(diào)整壓力曲線，基本上影響了待噴 的物質(zhì)流。如還從測(cè)量記錄中看到的，噴油尤其可以如此完成，即壓力 如圖所示地按以下方式在缸內(nèi)被控制，在達(dá)到反向點(diǎn)之前幾乎始終升高， 隨后一直降低。均勻的壓力增大允許噪聲排放的改善，這是因?yàn)楸苊饬?突然改變，該突然改變又表現(xiàn)為故障和噪聲成因。此外，遵循此壓力曲 線能夠檢測(cè)到燃燒開(kāi)始，特別是可以生成關(guān)于燃燒自身的報(bào)告(例如就 其質(zhì)量且尤其是就其與預(yù)定的期望燃燒重合而言)。這種調(diào)整和控制最好 允許NOx未處理排放能在無(wú)需廢氣回輸?shù)那闆r下與目前常見(jiàn)的標(biāo)準(zhǔn)燃燒 方法相比降低大約2/3。如果利用了廢氣回輸，則廢氣回輸同樣也可以被 并入到控制中。最好通過(guò)預(yù)調(diào)整來(lái)適當(dāng)考慮回輸率。圖11示意表示與負(fù)載和壓力增大有關(guān)的最好是起始速率的控制。噴 油速率沿Y軸延伸，X軸表示時(shí)間。按照哪個(gè)承受負(fù)載以及缸內(nèi)壓力上 升如何進(jìn)展，能夠與之相關(guān)地在同一周期或者至少下個(gè)周期中發(fā)揮控制 作用，并且尤其是將預(yù)調(diào)的噴油速率設(shè)定為期望值。這可能如圖所示地 意味著起始速率的增減。在另一個(gè)設(shè)計(jì)中可以規(guī)定，按照每個(gè)缸將速率 設(shè)定為不同的水平級(jí)別。依據(jù)在開(kāi)始噴油時(shí)由此出現(xiàn)的實(shí)際速率增大， 待噴燃油的余量經(jīng)相應(yīng)調(diào)整被細(xì)分噴入。此時(shí)，對(duì)噴油速率上升進(jìn)行調(diào) 整可能是有利的，例如以不同的斜率上升至最高平臺(tái)示出的噴油速率。 作為這種控制的結(jié)果，除了上升外，還針對(duì)各個(gè)缸將升高后的噴油速率的實(shí)施時(shí)刻或向前設(shè)定或向后設(shè)定。圖12示意表示對(duì)噴油速率上升進(jìn)行控制的例子，該噴油速率上升最 好與在燃燒開(kāi)始時(shí)被確定的余量相關(guān)。噴油速率沿Y軸延伸，X軸表示 時(shí)間。余量尤其可能改變，這是因?yàn)樽鳛榭刂频目焖傩缘慕Y(jié)果可以在燃 燒過(guò)程中就對(duì)噴油量的變化進(jìn)行設(shè)定，尤其是與開(kāi)始時(shí)的噴油量相比而 言。由于余量改變，因而噴油速率的增幅會(huì)發(fā)生變化，或增或減。這樣， 還會(huì)形成較高的平臺(tái)，如虛線所示。不過(guò)，該較高的平臺(tái)也可省掉，就 像在增幅較低時(shí)那樣。尤其是，噴油速率的最大值也可以變化。這意味 著，例如噴油速率的終值可朝上或朝下變化。為此，噴油速率平臺(tái)的高 度也可能變化。以上舉例說(shuō)明了使噴油適應(yīng)于缸的當(dāng)前狀態(tài)的各種控制可能性，除 此之外，還可以規(guī)定未示出的其它噴油速率曲線。這例如可以包括一個(gè) 或多個(gè)不同的降低速度、多個(gè)高度不同的平臺(tái)和/或無(wú)平臺(tái)的噴油速率曲 線。一個(gè)改進(jìn)方案規(guī)定，可調(diào)節(jié)為等壓燃燒。尤其是可以規(guī)定，在外源 點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)中，等壓燃燒將至少部分被調(diào)節(jié)為等容燃燒。尤其是在按 照柴油機(jī)循環(huán)或混合循環(huán)的內(nèi)燃機(jī)中，只是近似出現(xiàn)等壓燃燒。為此， 按照一個(gè)設(shè)計(jì)方案，噴油起點(diǎn)和噴油起始速率依照當(dāng)時(shí)的缸壓曲線做調(diào)
權(quán)利要求
1.一種將燃油直接噴入燃燒室的汽車(chē)直噴內(nèi)燃機(jī)的噴油曲線(23)的控制方法，其中，該控制造成噴油曲線(23)至少在第一工作周期內(nèi)依據(jù)至少一個(gè)在所述第一工作周期內(nèi)記錄下的參數(shù)而改變。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述參數(shù)與燃燒過(guò)程 相關(guān)并且在所述第一工作周期內(nèi)被確定。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述第一工作周 期內(nèi)的主噴油(31)依據(jù)在所述第一工作周期內(nèi)記錄下的所述參數(shù)而改 變。
4. 如權(quán)利要求1或2或3所述的方法，其特征在于，在所述第一工 作周期內(nèi)的二次噴油依據(jù)在所述第一工作周期內(nèi)被記錄下的所述參數(shù)而 改變。
5. 如權(quán)利要求l-4之一所述的方法，其特征在于，在所述第一工作 周期內(nèi)執(zhí)行噴油量控制，此噴油量控制至少依據(jù)至少在所述第一工作周 期內(nèi)記錄下的參數(shù)，尤其是此噴油量控制是由該參數(shù)觸發(fā)的。
6. 如權(quán)利要求1-5之一所述的方法，其特征在于，依據(jù)從所述第一 工作周期中確定的所述參數(shù)而改變后續(xù)工作周期的至少一個(gè)噴油曲線(23)。
7. 如權(quán)利要求l-6之一所述的方法，其特征在于，該控制改變?cè)谒?述第一工作周期和緊隨所述第一工作周期的第二工作周期內(nèi)的噴油曲線(23)。
8. 如權(quán)利要求1-7之一所述的方法，其特征在于，為至少一個(gè)第一 缸所產(chǎn)生的至少一個(gè)控制信號(hào)被用于至少一個(gè)第二缸的噴油曲線控制的 預(yù)控。
9. 如權(quán)利要求1-8之一所述的方法，其特征在于，以自適應(yīng)式控制 作為預(yù)控，用于改變噴油曲線。
10. 如權(quán)利要求1-9之一所述的方法，其特征在于，執(zhí)行缸壓監(jiān)測(cè)， 以便借此獲得至少一個(gè)第一參數(shù)，該第一參數(shù)被引入所述控制中并且造成噴油曲線(23)的改變。
11. 如權(quán)利要求1-10之一所述的方法，其特征在于，燃燒重心在所 述第一工作周期和隨后的工作周期內(nèi)通過(guò)噴油曲線(23)的改變而被延 遲并且被穩(wěn)定下來(lái)。
12. 如權(quán)利要求l-ll之一所述的方法，其特征在于，在與內(nèi)燃機(jī)相 連的傳動(dòng)裝置的換檔過(guò)程中，所述控制執(zhí)行噴油曲線(23)的改變。
13. —種汽車(chē)直噴內(nèi)燃機(jī)，其具有至少一個(gè)用于將燃油噴入汽車(chē)各燃燒室的噴油裝置、用于控制噴油的控制單元(2; 14; 19; 40; 41;42)、至少一個(gè)配屬于燃燒室且測(cè)量與該燃燒室中的燃燒過(guò)程相關(guān)的參數(shù)的傳感器，其中該傳感器與所述控制單元相連，所述噴油裝置、所述控 制單元和所述傳感器各自具有如此短的反應(yīng)時(shí)間，即，這些反應(yīng)時(shí)間的 總和小于第一工作周期的持續(xù)時(shí)間，所述控制單元依據(jù)至少由所述傳感 器記錄下的參數(shù)在所述第一工作周期內(nèi)完成噴油曲線的控制。
14. 如權(quán)利要求13所述的內(nèi)燃機(jī)，其特征在于，所述控制單元(2;14; 19; 40; 41; 42)與顆粒過(guò)濾器的監(jiān)測(cè)相關(guān)聯(lián)，其中所述控制單元 (2; 14; 19; 40; 41; 42)調(diào)整噴油曲線以便再生所述顆粒過(guò)濾器。
15. 如權(quán)利要求13或14所述的內(nèi)燃機(jī)，其特征在于，所述控制單元(2; 14; 19; 40; 41; 42)與至少一個(gè)排放監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)相關(guān)聯(lián)，其中所 述控制單元(2; 14; 19; 40; 41; 42)調(diào)整噴油曲線(23)以減少排放。
16. 如權(quán)利要求13-15之一所述的內(nèi)燃機(jī)，其特征在于，設(shè)有與所述控制單元(2; 14; 19; 40; 41; 42)相關(guān)聯(lián)的缸壓監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)。
17. 如權(quán)利要求12-15之一所述的內(nèi)燃機(jī)，其特征在于，所述噴油 裝置具有至少一個(gè)與壓電元件相連的噴油器。
18. 如權(quán)利要求13-17之一所述的內(nèi)燃機(jī)，其特征在于，該內(nèi)燃機(jī) 布置在試制汽車(chē)中用于確定預(yù)控參數(shù)，該預(yù)控參數(shù)將在隨后被用在量產(chǎn) 汽車(chē)中。
19. 如權(quán)利要求13-18之一所述的內(nèi)燃機(jī)，其特征在于，所述內(nèi)燃 機(jī)為試制汽車(chē)配備至少一個(gè)傳感器，而針對(duì)量產(chǎn)汽車(chē)的所述內(nèi)燃機(jī)沒(méi)有 傳感器，尤其是沒(méi)有用于測(cè)量缸壓的傳感器。
全文摘要
為了尤其在排放和/或噪聲產(chǎn)生方面改善汽車(chē)燃燒過(guò)程，提出一種噴油曲線控制方法，其中燃油將被直接噴入燃燒室，此控制造成噴油曲線(23)至少在第一工作周期內(nèi)依據(jù)在該第一工作周期內(nèi)記錄下的至少一個(gè)參數(shù)而改變。此外，提出一種相應(yīng)的直噴內(nèi)燃機(jī)。
文檔編號(hào)F02D41/38GK101410609SQ200780011394
公開(kāi)日2009年4月15日 申請(qǐng)日期2007年3月13日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月31日
發(fā)明者施諾爾布斯·托爾斯滕, 馬蒂亞斯·蘭平 申請(qǐng)人:Fev電機(jī)技術(shù)有限公司