發動機控制裝置以及確定內燃機燃燒室中的壓力的方法

文檔序號：5174472閱讀：307來源：國知局

專利名稱：發動機控制裝置以及確定內燃機燃燒室中的壓力的方法
技術領域：
本發明涉及按權利要求1前序部分及并列權利要求前序部分所述的一種發動機控制裝置以及一種確定內燃機燃燒室中的壓力的方法。
背景技術：
為了使加入到內燃機的燃燒室中的混合物更好地燃燒，在過去數年里提出了大量的裝置和方法，利用這些裝置和方法能夠以與環境更加相容的方式燃燒所述混合物。在此已知，測量在一個或多個燃燒室中的壓力。燃燒室中的壓力的測量在此提供的優點是，可以計算在燃燒室中在燃燒過程中釋放的熱量，用于通過噴射參數的改變來改進接下來的燃燒過程。
因為噴射條件比如噴嘴的幾何形狀在內燃機的使用壽命期間會發生變化，所以有利的是對每個燃燒室來說都知道在該燃燒室中的壓力的時間變化曲線，用于單獨地對燃燒過程進行優化。但是，比如用安裝在火花塞中的壓力傳感器來測量在每個燃燒室中的壓力這種做法存在缺點，即其成本昂貴，因為對于每個燃燒室來說必須設置一個壓力傳感器。此外，不利的是，這些壓力傳感器中的每一個都必須與對壓力信號進行分析的發動機控制裝置相連接。

發明內容
因此，本發明的任務是，克服現有技術的缺點，并且尤其說明一種裝置和一種方法，利用所述裝置和方法可以更簡單或成本更低廉地求得在多個燃燒室中的壓力。
該任務用一種按權利要求1所述的發動機控制裝置和按并列權利要求所述的該發動機控制裝置的一種應用及一種方法得到解決。
本發明以這樣的認識為出發點，即依賴于反映在其中一個燃燒室
中的燃燒室壓力的壓力信號比如通過推算(Hochrechnen)可以求得在至少一個另外的燃燒室中的燃燒室壓力。例如最簡單的假設是，在所述另外的燃燒室中的燃燒室壓力相對于在已經為其求得壓力信號的燃燒室中的燃燒室壓力僅僅發生時間上的偏移。時間偏移從在內燃機比如四沖程內燃機的不同燃燒室中的燃燒過程的在時間上偏移的沖程過
程中產生。在具有許多個氣缸比如八個、十個或十二個氣缸的內燃積i 中也可以這樣安排，即多個燃燒室關于燃燒過程同步進展，從而在i十算在所述另外的燃燒室中的燃燒室壓力時可以不考慮時間移動。
特別有利的是，在所述至少一個另外的燃燒室中的燃燒室壓力依賴于壓力信號和內燃機的另外的參數來求得。所述另外的參數比如可以是在內燃機上測量的溫度比如油溫。
優選按本發明的發動機控制裝置具有至少一個用于接收至少一個壓力信號的壓力信號輸入端，其中所述壓力信號輸入端的數目少于所述內燃機的燃燒室的數目。特別優選剛好一個壓力信號輸入端，必要時每個氣缸底座一個壓力信號輸入端。壓力信號輸入端在本申請中是指實際上在所述發動機控制裝置上存在的輸入端或者也指用于將壓力信號輸送給所述發動機控制裝置的既有的線路。因此比如所述發動枳i 控制裝置也可以具有多個壓力信號輸入端，所述壓力信號輸入端的數目等于或者大于所述內燃機的燃燒室的數目，但是其中不是所有這些在物理上在所述發動機控制裝置上存在的壓力信號輸入端都被占用。也可以設想，所述壓力信號輸入端僅僅虛擬地存在，比如如果所述發動機控制裝置具有串行的接口，在該接口上所述壓力信號串行地前進或者以數字方式饋入。
有利的是，所述發動機控制裝置具有壓力傳感器，該壓力傳感器測量在其中一個燃燒室中的燃燒室壓力并且與用于饋入壓力信號的壓力信號輸入端相連接。所迷壓力傳感器比如可以是布置在火花塞中的壓力傳感器，該壓力傳感器直接測量燃燒室中的燃燒室壓力。另一種方案是，所述壓力傳感器比如通過測量將燃燒室包圍的材料的材料變形來間接地測量燃燒室中的燃燒室壓力。
優選所述發動機控制裝置具有一個或多個壓力傳感器，其中所述壓力傳感器的數目少于所述內燃機的燃燒室的數目。特別優選剛好一個壓力傳感器，必要時每個氣缸底座一個壓力傳感器。這提供特殊的優點，即成本低廉地給所述內燃機裝備壓力傳感器，因為不必給每個燃燒室裝備壓力傳感器。但是在本發明的范圍內，也可以給所述內燃機的所有燃燒室裝備壓力傳感器并且本發明用于通過可信度檢查來檢
測一個或多個壓力傳感器的有缺陷的信號。
在方法方面，有利的是所接收的壓力信號的數目少于所述內燃;f幾
的燃燒室的數目。此外，測量燃燒室的燃燒室壓力用于檢測所述壓力信號，優選這些燃燒室的數目少于所述內燃機的燃燒室的數目。
優選在本發明的范圍內接收速度信號，該速度信號反映所述內燃機的速度。所述速度優選是旋轉速度或者旋轉角速度。為接收速度信號，有利的是所述發動機控制裝置具有速度信號輸入端。所述內燃機
室中的燃燒室壓力。除了這^個參數之夕t 二可以;慮所述內燃機;其它參數。所述速度信號比如可以反映所述內燃機的曲軸的旋轉角速度。考慮所述速度信號是有利的，因為通過在其中一個燃燒室中的燃燒過程來影響所述內燃機的曲軸速度或者另一種速度。因此，在燃燒室中的混合物燃燒時曲軸通常得到加速。在本發明的范圍內，有利的是推導出在速度信號和壓力信號之間的相互關系，從而可以從變化的速度信號中推斷出燃燒室壓力，也就是說也可以推斷出時間上的壓力變化曲線。因此比如在內燃機的速度劇烈上升時可以假設，以高壓力進4亍燃燒，該壓力已導致巨大的力作用于有關的燃燒室的往復運動活塞上。相應地，尤其有利的是，從所述其中一個燃燒室的壓力信號和所述內燃機的速度信號中建立一種相互關系，用于從在另一個時刻測量的速度信號中推斷出在正在進行燃燒過程的燃燒室中的壓力變化曲線。
有利的是設置了校正裝置，該校正裝置以通過連接到所述內燃才凡上的傳動系的振動引起的變化為幅度對所述速度信號進行校正。因此應該考慮，所述內燃機通過傳動系經受機械上的邊界條件，所述邊界條件影響所述內燃機的速度。因此所述內燃機的速度的增加較小，如果內燃機必須驅動負載，在這里所假設的通常情況下這個負載是指汽
車傳動系的以機械方式與底盤(Untergrund )相連接的驅動軸。特別成問題的是所述傳動系的振動，所述傳動系的振動可能由于傳動系的
方式施加的加速。在:代的發動機控;;裝置的范圍內，可以檢測這樣
的振動的出現，具體方法比如是通過比如每0.5度產生一個時間信號這種方式來檢測所述內燃機的與曲軸相連接的輸出軸的速度。通過時間信號的比較，可以非常精確地檢測所述曲軸或者說輸出軸或者傳動系的速度，從而可以考慮到這些對速度信號的影響，用于對速度信號進行校正。
有利的是求得在所述速度信號和壓力信號之間的關聯或者說相互關系，其中有利的是將這種關聯保存下來。為此有利的是設置存儲器，在該存儲器中同樣可以保存所述壓力信號或者速度信號或者作為替4戈方案可以保存所述壓力信號或者速度信號。在求得所述關聯時尤其有利的是求得在多個燃燒過程上的關聯，使得測量精度起著較小的作用或者產生多維的組合特性曲線，在該組合特性曲線中為多個不同的速度信號變化曲線保存了不同的壓力信號變化曲線，有利的是給所述壓力信號變化曲線配備參數，使得其可以與測量值相匹配。
有利的是，依賴于所保存的壓力信號或者所保存的速度信號或者
所迷另外的燃燒室中的燃燒室壓力。
本發明的另一個獨立主題是一種內燃機，該內燃機帶有有利的具有上述特征的發動機控制裝置。
具有上述特征的發動機控制裝置的應用同樣是本發明的獨立的主題。
用于求得在燃燒室中存在的燃燒室壓力的方法是本發明的另一個獨立主題，在此參照方法特征的上述i兌明。

下面借助于附圖對本發明進行詳細解釋。其中附圖和以下說明僅
僅反映本發明的示范性的實施例
圖1示出了按本發明的用于內燃機的發動機控制裝置，
圖2A示出了按本發明的用于編制組合特性曲線的方法，
圖2B是內燃機的與圖2A的方法相關聯的參數的圖表，
圖3A是按本發明的用于求得在另外的燃燒室中的燃燒室壓力的
方法，
圖3B是具有與圖3A的方法相關聯的參數的圖表。
具體實施例方式
圖1示出了具有四個燃燒室2A、 2B、 2C和2D的內燃機1，其中每個燃燒室2A、 2B、 2C和2D分別具有火花塞3A、 3B、 3C和3D。所述燃燒室2A的火花塞3A裝備有壓力傳感器4，該壓力傳感器4測量在所述燃燒室2A中的燃燒室壓力pA。所述壓力傳感器4將反映所述燃燒室壓力Pa的壓力信號輸出給分析單元5。該分析單元5與存儲器6
相連接，所述分析單元5可以將不同的特性數和數據比如燃燒室壓力 pa或組合特性曲線保存在該存儲器6中并且可以從那里再次調用。
此外，圖1的發動機控制裝置的按本發明的實施例包括旋轉角傳感器7，該旋轉角傳感器7檢測內燃機1曲軸8的旋轉角CRK。詳細地說，該旋轉角傳感器7在曲軸8旋轉0.5。時發出一個信號。這個信號一方面被直接提供給所述分析單元5，并且此外被饋入校正單元9中。該校正單元9用于從由所述旋轉角傳感器7檢測到的并且反映所述曲軸8的旋轉角速度的速度信號中計算出在所述內燃機1的機械負載側上存在的振動。此外，所述校正單元9具有另外的信號輸入端10，所述校正單元9通過該另外的信號輸入端IO得到連接到內燃機1及曲軸 8上的傳動系的另一部分的至少一個另外的角度位置。這優選是通過所述內燃機1來驅動的汽車的一個或多個被驅動的車輪的角度位置。由所述旋轉角傳感器7輸出的信號的校正也可以通過扭轉信號的分析或者附加地通過扭轉信號的分析來進行，該扭轉信號反應了傳動系的一部分的扭轉。例如優選所述傳動系的一部分的扭轉或者所述曲軸8的輸出側的部分的扭轉可以用磁致伸縮的傳感器或者用測試條來測量。通過這種方式，有利的是可以計算所述內燃機1的假定的不依賴于載荷的速度值，該速度值反映所述曲軸8的在無栽荷的情況下會出現的旋轉角速度的增加。此外，向所述校正單元9和分析單元5提供時間信號t,用于能夠計算所提到的速度和變化。所述校正單元9將經過校正的旋轉角速度dCRK/dt輸出給所述分析單元5,其中這個經過校正的旋轉角速度優選是在無載荷的情況下所述內燃機1的上述假設的旋轉角速度增加。
此外，所述分析單元11具有信號輸出端，在該信號輸出端上輸出所有燃燒室2A、 2B、 2C和2D的計算的燃燒室壓力Pa、 pB、 pc和po。
圖2A和2B示出了一種方法和用于解釋的圖表，其中該方法可以用圖1的按本發明的實施方式來實施。因此在圖2A和2B的接下來的說明中參照圖1的說明。圖2A的方法用于求得組合特性曲線，從該組合特性曲線中可以為所述內燃機1的曲軸8的不同的旋轉角速度 dCRKAIt和不同的角度位置CRK獲得剛好在進行燃燒過程的燃燒室 2A、 2B、 2C或2D的壓力變化曲線pa、 pB、 pc或po。為求得該《且合特性曲線，重復地進行循環，其中該循環的第一步驟是測量在燃燒室
2A中的燃燒室壓力pA。
接下來求得所述曲軸8的旋轉角位置CRK并且從這個參量中又計算出所述曲軸8的旋轉角速度dCRK/dt并且通過上述方式進行校正。將如此求得的參量加入到所述組合特性曲線中，其中使用統計方法，用于對該組合特性曲線進行插值并使其平滑。接下來詢問，是否已經以足夠的密度給該組合特性曲線配備數據。如果是這種情況，那就結束該方法。如果還不存在足夠的數據用于以足夠的密度來配備該組合特性曲線，那么該方法跳回到第一步驟，在該第一步驟中又測量在所述燃燒室2A中的燃燒室壓力pa。
圖2B示出了在所述旋轉角速度dCRK/dt和在燃燒室2A中測量的燃燒室壓力pA之間的不同關聯。兩張在圖2B中示出的圖表包含兩個所述的分別關于曲軸旋轉角CRK繪出的參量。分別示出了三條變化曲線，這三條變化曲線分別示出了帶有燃燒過程(變化曲線2和3)和不帶燃燒過程(變化曲線1)的燃燒沖程。在不帶燃燒過程的變化曲線1 中，旋轉角速度dCRK/dt沒有變化。與此相反，在進行燃燒時所述旋轉角速度dCRK/dt在燃燒的影響下發生變化，其中這個參量的變化隨著在所述燃燒室2A中產生的燃燒室壓力Pa而出現。燃燒室壓力Pa越高，相應地所述旋轉角速度dCRK/dt就發生越劇烈的變化，也就是i兌所述曲軸8加速強度越大。在上述組合特性曲線中，現在為不同的角度位置CRK保存在燃燒室2A中的燃燒室壓力Pa和旋特角速度 dCRK/dt的增加之間的不同的相互關系。
圖3A和3B示出了一種方法和在該方法中所使用的圖表。圖3A 的方法使用用圖2A的方法求得的組合特性曲線，用于求得在另外的燃燒室2B、 2C或2D中的燃燒室壓力pb、 Pc或Pd，這里示范性地求得在燃燒室2B中的燃燒室壓力pb。通過與這里所示相同的方式，也可以求得在燃燒室2C和2D中的燃燒室壓力Pc和Pd。在圖3A中示出的方法適合于通過在圖1中示出的分析單元5來實施，從而在此參照對圖1 的說明以及對圖2A和2B的i兌明。
利用圖3A的方法應該求得在燃燒室2B中進行燃燒過程時在該燃燒室2B中的壓力變化曲線，首先在該方法中求得或者說計算旋轉角 CRK和旋轉角速度dCRK/dt,其中又用上述方式來校正所述速度。將所述旋轉角CRK移動一個規定的角度，比如180°,其中所述旋轉角
CRK移動的角度依賴于所述內燃機1的沖程次序。這用于按時間順序也就是說關于旋轉角CRK對所觀察的在所述燃燒室2B中的燃燒過考呈進行標準化。利用移動的或者說標準化的旋轉角CRK及旋轉角速度 dCRK/dt，從上面用圖2A的方法求得的組合特性曲線中求得在所述燃燒室2B中的燃燒室壓力pB，其中將所述參量在該組合特性曲線中進^f亍插值，如果在有關的位置上還沒有提供測量值。接下來詢問，在所，見察的燃燒室2B中的燃燒沖程是否已經結束。如果燃燒沖程已經結束，則結束該方法，并且將壓力變化曲線pB通過所述分析單元5的輸出端 11輸出。
本發明不局限于上述優選的實施例。尤其所示出的方法也可以用具有四個以上的燃燒室或者具有四個以下的燃燒室的內燃機來實施，
其中也可以設想，比如在具有十個或者十二個燃燒室且具有兩個氣缸底座的內燃機中相應地給氣缸座的一個燃燒室剛好配設一個壓力傳感器。此外，也可以給內燃機的多個燃燒室裝備壓力傳感器，用于改進所述組合特性曲線的求取。除此以外，可以設想大量變型方案及改型方案，這些方案同樣利用本發明構思并且因此落入保護范圍中。
權利要求
1. 用于具有多個燃燒室(2A、2B、2C、2D)的內燃機(1)的發動機控制裝置，具有至少一個用于接收至少一個壓力信號(pA)的壓力信號輸入端，該壓力信號(pA)反映在其中一個燃燒室(2A)中的燃燒室壓力(pA)，其特征在于分析單元(5)，該分析單元(5)依賴于所述壓力信號(pA)來求得在至少一個另外的燃燒室(2B、2C、2D)中的燃燒室壓力(pB、pC、pD)。
2. 按權利要求l所述的發動機控制裝置，其特征在于，所述壓力信號輸入端的數目少于所述內燃機(1)的燃燒室(2A、 2B、 2C、 2D)的數目。
3. 按權利要求1或2所述的發動機控制裝置，其特征在于壓力傳感器(4)，該壓力傳感器(4)測量在所述其中一個燃燒室中的燃燒室壓力(pa)并且與用于饋入壓力信號(Pa) 的壓力信號輸入端相連接。
4. 按前述權利要求中任一項所述的發動機控制裝置，其特征在于一個或多個壓力傳感器(4)，所述壓力傳感器(4)相應地測量在所述其中一個燃燒室(2A)中的燃燒室壓力(pa)并且分別與其中一個壓力信號輸入端相連接，其中所述壓力傳感器(4)的數目少于所述內燃機(1)的燃燒室(2A、 2B、 2C、 2D)的數目。
5. 按前述權利要求中任一項所述的發動機控制裝置，其特征在于用于接收速度信號(dCRK/dt)的速度信號輸入端，該速度信號UCRK/dt)反映所述內燃機(1)的旋轉速度(dCRK/dt), 其中，所述分析單元(5)依賴于所述速度信號(dCRK/dt)來求得在所述另外的燃燒室(2B、 2C、 2D)中的燃燒室壓力(Pb、 pc、 pD),
6. 按權利要求5所述的發動機控制裝置，其特征在于校正裝置(9)，該校正裝置(9)以通過連接到所述內燃機(1)上的傳動系的振動引起的變化為幅度對所述速度信號 (dCRK/dt)進行校正。
7. 按權利要求5或6所述的發動機控制裝置，其特征在于，所述分析單元(5)用于求得在所述速度信號(dCRK/dt)和壓力信號(pA)之間的關聯，其中所述分析單元(5)依賴于所述關聯求得在所述至少一個另外的燃燒室(2B、 2C、 2D)中的燃燒室壓力(Pb、 Pc、 Pd)。
8. 按前述權利要求中任一項所述的發動機控制裝置，其特征在于與所述壓力信號輸入端和/或速度信號輸入端和/或分析單元(5 )相連接的用于保存所述壓力信號(pa )和/或所述速度信號 (dCRK/dt)和/或所述關聯的存儲器(6)。
9. 按權利要求8所述的發動機控制裝置，其特征在于，所述分析單元(5)依賴于所保存的壓力信號(Pa)和/或所保存的速度信號(dCRKAJt)和/或所保存的關聯來求得在所述另外的燃燒室 (2B、 2C、 2D)中的燃燒室壓力(Pb、 pc、 pD)。
10. 具有按權利要求1到9中任一項所述的發動機控制裝置的內燃機。
11. 按權利要求1到9中任一項所述的發動機控制裝置用于求得燃燒室壓力(Pa、 Pb、 pc、 Pd)的應用。
12. 用于為具有多個燃燒室(2A、 2B、 2C、 2D)的內燃機(1) 求得在燃燒室(2A、 2B、 2C、 2D)中存在的燃燒室壓力(pA、 pB、 pc、 pD)的方法，具有以下步驟接收至少一個壓力信號(pA)，該壓力信號(pa)反映在其中一個燃燒室(2A)中的燃燒室壓力(pA)，其特征在于，依賴于所述壓力信號(pA)來求得在至少一個另外的燃燒室(2B、 2C、 2D)中的燃燒室壓力(pB、 pc、 pD)。
13. 按權利要求12所述的方法，其特征在于，所接收的壓力信號(pa)的數目少于所述內燃機(1)的燃燒室(2A、 2B、 2C、 2D)的數目。
14. 按權利要求12或13中任一項所述的方法，其特征在于，所述壓力信號(Pa)通過在其中一個燃燒室(2A)中的燃燒室壓力(Pa)的測量來求得。
15. 按權利要求12到14中任一項所述的方法，其特征在于，被測量燃燒室壓力(pa)的燃燒室(2A)的數目少于所述內燃機 (1)的燃燒室(2A、 2B、 2C、 2D)的數目。
16. 按權利要求12到15中任一項所述的方法，其特征在于，接收速度信號(dCRK/dt)，該速度信號(dCRK/dt)反映所述內燃機(1)的旋轉速度(dCRK/dt)，并且依賴于所述速度信號(dCRK/dt)求得在所述另外的燃燒室(2B、 2C、 2D)中的燃燒室壓力(Pb、 pc、 Pd)。
17. 按權利要求16所述的方法，其特征在于，求得所述速度信號(dCRK/dt)的通過連接到所述內燃機(1)上的傳動系的振動引起的變化，并且以振動引起的變化為幅度對所述速度信號(dCRK/dt)進行校正。
18. 按權利要求16或17所述的方法，其特征在于，求得在所述壓力信號(pa)和速度信號(dCRK/dt)之間的關聯并且依賴于所述關聯求得在所述另外的燃燒室(2B、 2C、 2D)中的燃燒室壓力(Pb、 pc、 pD)。
19. 按權利要求12到18中任一項所述的方法，其特征在于，保存所述壓力信號(pa)并且/或者保存所述速度信號(dCRK/dt)并且/或者保存所述關聯。
20. 按權利要求19所述的方法，其特征在于，依賴于所保存的壓力信號(Pa)來求得在所述另外的燃燒室(2B、 2C、 2D)中的燃燒室壓力(pb、 pc、 Pd)并且/或者依賴于所保存的速度信號(dCRK/dt)來求得在所述另外的燃燒室 (2B、 2C、 2D)中的燃燒室壓力(Pb、 pc、 Pd )并且/或者依賴于所保存的關聯來求得在所述另外的燃燒室(2B、 2C、 2D) 中的燃燒室壓力(Pb、 pc、 Pd)。
全文摘要
本發明涉及一種用于內燃機(1)的發動機控制裝置以及一種方法，其中通過壓力信號傳感器(4)將反映在其中一個燃燒室(2A)中的燃燒室壓力(pA)的壓力信號(pA)饋入到分析單元(5)中。在此提出，所述分析單元(5)依賴于所述壓力信號(pA)來求得在至少一個另外的燃燒室(2B、2C、2D)中的燃燒室壓力(pB、pC、pD)。
文檔編號F02D35/02GK101389843SQ200780006154
公開日2009年3月18日申請日期2007年2月19日優先權日2006年2月21日
發明者G·卡雷塔申請人:歐陸汽車有限責任公司

完整全部詳細技術資料下載