專利名稱：在汽油直接噴射的內燃機中混合氣適配的方法
現有技術已知的是，在內燃機的空燃比控制中先導控制和調節相互重疊。進一步已知的是，為了補償先導控制與已經改變的工作條件的失配，根據控制參數的狀態推導出另外的修正值。這種補償也被稱作適配。US 4 584 982舉例描述了在內燃機不同的負載/轉速譜范圍內具有不同適配值的適配。不同的適配值對不同的故障建立補償。根據原因和作用可以區分三種故障類型熱膜式空氣流量計的故障對燃料的定量產生乘法的影響，空氣泄漏根據每單位時間產生加法影響，在噴射閥吸動延遲的補償中的故障根據每次噴射產生加法影響。
根據法規的要求與排氣相關的故障應通過在線的裝置進行識別并在必要時啟動故障燈。混合氣的適配也被用于故障診斷。例如當適配的修正作用太大時，即意味著出現了一個故障。
由于使用壽命、同型元件的參數差異和在無調節的試探器加熱情況下，汽油直噴內燃機主要是在分層運行時其測量的λ值與物理存在的λ值相比存在偏差。由于混合氣適配考慮了用測量的λ值來識別故障，所以在分層運行時這種適配不能達到目的。因此為了適配就必須轉換到均勻運行并使混合氣適配被激活。
由DE 198 50 586公開的一內燃機控制程序控制在分層運行和均勻運行之間的轉換。
為了實現盡可能低的燃料消耗，在分層運行時內燃機工作在很強分層的汽缸裝載(Ladung)和高的過量空氣條件下。分層裝載通過延遲燃料噴射來實現，理想情況下這導致燃燒室分為兩個區域第一個區域包含一可燃的在火花塞周圍的空氣-燃料混合氣云。該第一區域被第二區域包圍，該第二區域由一個由空氣和剩余氣體組成的隔絕層形成。燃料消耗優化的潛力還在于內燃機可在避免裝載轉換損失的情況下在盡可能不節流的條件下工作。在負荷相對較低時優選分層運行。
在負荷較高時，當必須考慮功率優化時，內燃機將在均勻汽缸充氣(Zylinderfuellung)狀態下工作。均勻汽缸充氣通過在吸氣沖程時提前燃料噴射來實現。結果是，在燃燒之前有較長的時間來形成混合氣。這種工作方式的功率優化潛能例如在于充分利用整個燃燒室容積以充滿可燃混合氣。
關于適配存在多個打開條件這樣，例如內燃機溫度必須已達到打開溫度閾值并且λ試探器必須處于準備工作狀態。此外轉速和負荷的當前值必須處于一定范圍內，在該范圍內被分別學習。這已由例如US 4 584 982公開。此外還必須存在均勻運行。根據這一已知程序混合氣適配在固定的時間范圍內被激活。
這就可能與其他的控制功能、例如油箱排氣的控制產生目標沖突。在活性炭過濾器高負荷時須啟動油箱排氣。此外還希望在活性炭過濾器負荷較低和沒有完全關閉適配時激活混合氣適配。
由于這一背景，本發明的目的是，擴大內燃機可以優化消耗地在分層運行中運行的時間區域。為了診斷而轉換到均勻運行降低了汽油直噴的燃料消耗方面優勢，因為均勻運行油耗高于分層運行。因此，特別是為了診斷而轉換到均勻運行，如果沒有故障，則不必要地提高了燃料消耗。這種轉換必須盡可能避免而不影響對有關排氣的故障的發現。
該目的通過權利要求1的特征來實現。
為此具體進行以下步驟為了對以至少兩種不同運行方式即均勻運行和分層運行運行的內燃機的燃料定量先導控制的失配進行補償，-在均勻運行時進行混合氣調節和混合氣調節的適配，-根據給定的工作方式在不同的工作方式間轉換，給定的工作方式從多個工作方式要求中獲得并且每個工作方式要求都被分配一優先級，-給定工作方式的獲得根據工作方式要求的優先級來實現，在此將適配的物理緊迫性在不同的時間標度線(Zeitraster)內設置成高位并因此要求轉換到均勻運行。
因此對于混合氣適配的均勻運行要求將被優化使得滿足法規的要求。
進一步的實施形式是，時間標度線取決于是否有故障或故障嫌疑。
進一步的實施形式是，內燃機控制程序還包括一用作相位判定器的程序模塊，一用作基本適配要求的GA-要求程序模塊，一用作基本適配停止的GA-停止程序模塊和一用于最終決定的程序模塊。
進一步的實施形式是，當混合氣適配的其他打開條件滿足時，混合氣適配要求程序模塊(GA-要求)要求在活性炭過濾器低負荷時少于1分鐘時間TGAPA的混合氣適配(GA)。
進一步的實施形式是，混合氣適配停止(GA-停止)程序模塊在活性炭過濾器燃料負荷高和混合氣適配被關閉時通過相位判定器禁止混合氣適配要求。
進一步的實施形式是，相位判定程序模塊將混合氣適配的物理緊迫性在不同的時間標度線內設置成高位并因此要求轉換到均勻運行。
進一步的實施形式是，這些時間標度線取決于控制裝置是否識別了故障或存在故障嫌疑。
本發明也提供一種電子控制裝置用以實施至少一種上述方法和實施形式。
在汽車通常的日常運行情況下，僅當混合氣適配也可被激活時，才要求轉換到均勻運行。當系統中沒有故障時，混合氣適配僅在確定的時間間隔起作用。這就使得在時間上增加汽車在燃料消耗較經濟的分層運行條件下工作的時間段成為可能。
以下根據附圖對本發明的實施例進一步闡述。


圖1表示了本發明的相關技術。
圖2表明了根據圖1中的信號燃料定量信號的形成。
圖3公開了工作方式轉換的實施例的示意圖。
圖1中1代表一內燃機，它有進氣管2，排氣管3，燃料定量裝置4，內燃機工作參數傳感器5-8和控制裝置9。燃料定量裝置4可由例如將燃料直接噴射到內燃機燃燒室的噴射閥配置組成。
傳感器5提供給控制裝置由內燃機吸入的空氣質量信號ml。傳感器6提供內燃機轉速信號n。傳感器7提供內燃機溫度T，傳感器8提供內燃機排氣組分信號Us。根據這些信號和需要時內燃機其他工作參數的其他信號，控制裝置除其他調節參數之外還給出燃料定量信號ti用于控制燃料定量裝置4，使得能調整內燃機達到所希望的性能，特別是所希望的排氣組分。
圖2表示了燃料定量信號的形成。方框2.1表示一特性曲線族，它通過轉速n和相對空氣充氣量rl被定址并在其中截取用于形成燃料定量信號的先導控制值rk。相對空氣充氣量rl與燃燒室的空氣最大充入量有關并且在一定程度上說明了最大燃燒室或汽缸充氣量的一小部分。它基本上由信號ml構成。rk對應于根據空氣量rl分配的燃料量。
方框2.2表示已知的乘法關系的λ控制作用。當燃料量相對空氣量失配時，排氣傳感器產生信號Us。根據信號Us控制裝置2.3產生一控制調節參數fr，它通過作用處2.2減小失配。
根據已修正的信號在方框2.4就已經能形成定量信號，例如用于控制噴射閥的控制脈寬，因此方框2.4代表了在考慮了燃料壓力、噴射閥幾何參數等因數后將相對的和已修正的燃料量換算成實際的控制信號。
方框2.5到2.9表示已知的根據工作參數的混合氣適配，它可以起乘法和/或加法作用。圓圈2.9代表了上述三種可能性。開關2.5由裝置2.6控制打開或關閉。內燃機的工作參數如溫度T、空氣質量ml和轉速n輸入給該裝置2.6。裝置2.6與開關2.5相連并因此允許根據工作參數范圍啟動上述三種適配可能性。對燃料定量信號形成的適配作用fra的形成通過方框2.7和2.8說明。方框2.7在開關2.5關閉時產生了控制調節參數fr的平均值frm。平均值frm與中性值1的偏差由方框2.8接受變為適配作用參數fra。例如控制調節參數根據先導控制的失配首先約為1.05，與值1的偏差0.05在方框2.8中被接受變為適配作用值fra。在乘法fra作用時fra接近1.05，結果是fr又回到1。因此適配使得，先導控制的失配不必在每次工作點轉換時重新被控制。適配參數fra的匹配當內燃機溫度較高、例如冷卻水溫度超過70°攝氏度時在開關2.5關閉時進行，一次匹配好，fra也可在開關2.5打開時對燃料定量信號的形成起作用。
圖3表示了工作方式轉換的實施例的示意圖。
內燃機控制程序還包括一個被稱為相位判定器的程序模塊，一個被稱為基本適配要求器的GA-要求程序模塊，一個被稱為基本適配停止器的GA-停止程序模塊和一個被稱為最終決定器的程序模塊。這在圖3a中得到說明。
相位判定程序模塊將混合氣適配的物理緊迫性在不同的時間標度線內設置成高位并因此要求轉換到均勻運行。這在圖3b中得到說明這些時間標度線取決于，控制裝置是否識別出故障或存在故障嫌疑。故障或故障嫌疑在程序技術上可通過一診斷程序被設置為位。接著故障或故障嫌疑作為一個在控制裝置中已知的參數輸出。當內燃機起動時在控制裝置中沒有故障嫌疑時，在圖3b中狀態3.1中經過初始化后首先在半小時大小的一段長時間tteofini上不需要混合氣適配(狀態3.2)。當在這段時間內通過診斷功能發現了故障或最后一次行駛的故障已通過診斷知道時，在狀態3.2中時間tteofini就會縮短到幾分鐘大小的ttefvini。沒有故障時在經過時間tteofini后會要求幾分鐘的混合氣適配(狀態3.3)。這對于混合氣適配來說是相對較長的時間，因為混合氣適配能在幾分鐘內識別故障。在故障情況下在經過時間ttefvini后要求約一半時間的混合氣適配(狀態3.4)。上述時間是有故障或無故障系統的初始化時間。
在初始化時間之后，在混合氣適配已被檢查了時，在狀態3.5中在10分鐘大小的長時間ttegae上不需要混合氣適配而在狀態3.6中在1到2分鐘大小的短時間tgagae上需要混合氣適配。當在沒有混合氣適配時出現故障，則從狀態3.5和狀態3.6的回路轉變到一已改變時間標度線的回路。在圖3b中表示了從狀態3.5到狀態3.8和3.7組成的回路的一個分支。在狀態3.7中在幾分鐘的短時間ttengae上不需要混合氣適配而在狀態3.8中同樣在幾分鐘的時間tgangae上需要混合氣適配。這一回路需要時也可從狀態3.6達到。當混合氣適配還沒有被檢查時，則直接從狀態3.4或狀態3.3到達狀態3.7和3.8組成的回路。相位判定器是作為狀態自動裝置來實現的。它可以理解為在內燃機控制程序中作為程序模塊被執行的開關功能算法，它控制在具有不同持續時間的狀態之間的轉變。
在圖3c中描述了混合氣適配的要求和禁止。當混合氣適配的其他打開條件滿足時，混合氣適配要求程序模塊(GA-要求)要求在活性炭過濾器低負荷和在沒有設置加法或乘法適配修正的循環標志時少于1分鐘時間TGAPA的混合氣適配(GA)。這種要求可以或者僅用于均勻運行或者用于所有工作方式。
混合氣適配停止GA-停止程序模塊在活性炭過濾器燃料負荷高和混合氣適配被關閉時通過相位判定器禁止混合氣適配請求。
權利要求
1.對內燃機的燃料定量先導控制的失配進行補償的方法，該內燃機至少在兩種不同的工作方式即均勻運行和分層運行下工作，-在均勻運行時進行混合氣的控制和混合氣控制的適配，-根據給定的工作方式在不同的工作方式間轉換，給定的工作方式從多個工作方式要求中獲得并且每個工作方式要求都被分配一優先級，-給定工作方式的獲得根據工作方式要求的優先級來進行，其中，將適配的物理緊迫性在不同的時間標度線內設置成高位并因此要求轉換到均勻運行。
2.按權利要求1所述的方法，其特征在于，這些時間標度線取決于是否有故障或故障嫌疑。
3.按權利要求1所述的方法，其特征在于，內燃機控制程序還包括一個用作相位判定器的程序模塊，一個用作基本適配要求器的GA-要求程序模塊，一個用作基本適配停止器的GA-停止程序模塊和一個用作最終決定器的程序模塊。
4.按權利要求3所述的方法，其特征在于，當混合氣適配的其他打開條件滿足時，混合氣適配要求器(GA-要求)程序模塊要求在活性炭過濾器低負荷時少于1分鐘時間TGAPA的混合氣適配(GA)。
5.按權利要求3所述的方法，其特征在于，混合氣適配停止器(GA-停止)程序模塊在活性炭過濾器燃料負荷高和混合氣適配被關閉時通過相位判定器禁止混合氣適配要求。
6.按權利要求3所述的方法，其特征在于，相位判定器程序模塊將混合氣適配的物理緊迫性在不同的時間標度線內設置成高位并因此要求轉換到均勻運行。
7.按權利要求6所述的方法，其特征在于，這些時間標度線取決于控制裝置是否已識別一個故障或存在一個故障嫌疑。
8.電子控制裝置，用于實施權利要求1-7所述方法至少之一。
全文摘要
本發明介紹了對內燃機的燃料定量先導控制的失配進行補償的方法,該內燃機至少在兩種不同的工作方式均勻運行和分層運行下工作。在均勻運行時進行混合氣的控制和混合氣控制的適配,根據給定的工作方式在不同的工作方式間轉換,給定的工作方式從多個工作方式要求中獲得并且每個工作方式要求都被分配一優先級,給定工作方式的獲得根據工作方式要求的優先級來進行,其中,將適配的物理緊迫性在不同的時間標度線內設置成高位并因此要求轉換到均勻運行。
文檔編號F02D45/00GK1388859SQ01802672
公開日2003年1月1日 申請日期2001年8月31日 優先權日2000年9月1日
發明者古拉馬巴斯·埃斯特加拉爾, 迪特爾·萊德雷爾 申請人:羅伯特·博施有限公司