CN104822926A - 用于获取尤其机动车的内燃机中的燃料质量的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于获取尤其机动车的内燃机的燃料质量的方法，其中尤其规定，实施双阶段的零量校准，其中在第一阶段中用一操控持续时间来实施测试喷射并且产生第一量校正值，其中在第二阶段中用所提到的操控持续时间来实施两次测试喷射，如此选择所述两次测试喷射的时间间隔，使得通过所述第一次测试喷射产生的压力波对所述第二次测试喷射的影响尽可能小，并且借助所述两次测试喷射来产生第二量校正值，其中将所述第一量校正值和所述第二量校正值相互比较并且由所述比较的结果推断出燃料质量。

Description

用于获取尤其机动车的内燃机中的燃料质量的方法

技术领域

本发明涉及一种按独立权利要求所述的、用于获取尤其机动车的内燃机中的燃料质量的方法。

背景技术

在机动车的、现代的内燃机、例如具有共轨喷射系统的自行点火的柴油机中，知道将在来自于车辆驾驶员的相应的力矩要求的基础上所计算的总喷射量划分到多次部分喷射上。例如，将一个喷射器的全部的喷射量划分到一次或者多次提前喷射以及一次主喷射上。

为了将排放缺点降低到最低限度，所述提前喷射的喷射量必须尽可能小，但是另一方面也必须足够大，用于在考虑到公差源的情况下始终设置在驱动方面必要的最小量的燃料。

两个主要的、用于提前喷射的量精度的公差源是在运行时间范围内喷射器的、在技术上引起的偏移以及由于喷射器的打开和关闭而引起的燃料压力波。

按照以前公开的DE 199 45 618 A1，喷射器的偏移借助所述零量校准或者零量校正的方法来得到适应处理或者补偿。在此一直改变所述喷射器阀的操控持续时间，直至出现表示出内燃机的旋转均匀性的特征的运行参量。将在这种最小量-或者说零量-校准运行中（所谓的ZFC=Zero Fuel (Quantity) Calibration或者NMK=Nullmengenkalibrierung）产生的操控持续时间作为最小操控持续时间加以保存。将这种所保存的数值接下来用于在喷射时对燃料配量进行校正。

此外知道，在制造所述喷射器时就已经考虑到所提到的量误差，并且更确切地说借助所谓的喷射器-量调准（IMA）来考虑到所述量误差。用于实施所述IMA的一种方法和一种装置例如从以前公开的DE 102 15 610 A1中得知。在此规定，在多个检验点上获取喷射器的个性化的喷射量，并且更确切地说紧接在制造所述喷射器之后进行获取。在此获取相应的喷射量偏离此前通过经验来获取的额定值的偏差。借助合适的数据载体来将这种信息传达给所述喷射器，使得这些信息在运行中也可供使用。

从以前公开的DE 10 2004 053 418 A1中知道用于在考虑到所提到的燃料压力波的情况下对内燃机的喷射系统中的、在时间上彼此先后相随的喷射进行控制的一种方法和一种装置。在此，通过所述压力波来引发的喷射量误差通过受到控制的压力波补偿或者量波补偿来得到补偿。

此外，从以前公开的EP 2 297 444 A1中得知用于对内燃机的喷射系统进行控制的一种方法和一种装置，其中借助压力波补偿对至少两次在时间上彼此先后相随的测试喷射进行补偿。对于内燃机的气缸来说，用预先给定的、相对于彼此的时间间隔来操控两次测试喷射，并且获取所述至少两次测试喷射的总喷射量。将如此获取的总喷射量与可预料的喷射量之间的、从中产生的偏差假设为所述压力波补偿的误差，并且从中确定用于所述压力波补偿的校正值。

众所周知，燃料的质量在不同的国家或者地区极为不同。例如在欧洲，燃料作为EN590在较窄的极限之内得到标准化，并且相应地能够在市场上获得。而在USA，则确定多种多样的燃料质量。在那里，由于劣质的、具有例如太低的十六烷值的燃料而出现延长的点火延迟，并且由此出现燃烧时刻的、朝更迟的方向的、意外的偏移。

因此，对于所述喷射参数的参数化来说，需要使用折衷取数据，所述折衷取数据适合于中等品级的燃料并且对于较好的或者较差的燃料种类来说在燃烧时引起还能接受的误差状态。

发明内容

因此，本发明的任务是，如此改进所熟知的内燃机的或者在那里所使用的喷射系统的前面提到的缺点，从而能够以尽可能小的技术上的开销或者附加成本来获取燃料质量，其中尤其能够确定：是否加进了具有较低的十六烷值的燃料。

因为此外太低的十六烷值提高了点火延迟，所以这一点尤其在开头所提到的ZFC-或者NMK校准运行中导致不完全燃烧并且由此导致对于校准结果的巨大的歪曲。所提到的不完全燃烧例如对于自行点火的内燃机来说尤其在轨压较高时出现。

所述任务通过独立权利要求的特征得到解决。有利的实施方式在相应的从属权利要求中得到表述。

按照发明构思，借助双阶段的零量校准来识别劣质的燃料，在进行双阶段的零量校准时在第一阶段中实施按照现有技术的最小量或者零量校准，并且在第二阶段中应用两次测试喷射，在进行所述两次测试喷射时如此选择所述时间间隔，使得开头所提到的压力波影响尽可能小。这种处理方式优选在所述内燃机的惯性运行中进行。

按照本发明，也能够借助双阶段的学习过程来获取燃料质量，其中在第一学习阶段中学习按照现有技术的零量校准，并且在此获取量校正值。在第二学习阶段中，在考虑到在第一阶段中所获取的量校正值的情况下应用所提到的两次测试喷射。将在第一和第二学习阶段中获取的量校正值相互关联或者相互比较，并且由所述比较的结果推断出燃料质量。

本发明尤其能够在自行点火的内燃机中（例如共轨柴油机）识别在质量方面劣质的燃料，但是原则上也能够用在这方面的描述的优点用在外源点火的内燃机中（例如汽油机）。

在所述内燃机的控制器中，按照本发明能够检验，是否加进了劣质的、具有较低的十六烷值的燃料。如果识别用劣质的燃料进行加油，那就能够如此改变所述内燃机的控制参数并且更确切地说优选如此改变所述喷射系统的控制参数，从而尽管所述劣质的或者低价的燃料也能够实现最佳可能的燃烧效果或者最佳可能的驱动的结果。

本发明的其它优点和设计方案从说明书和附图中获得。

不言而喻，前面所提到的并且下面还要解释的特征不仅能够在相应的所说明的组合中使用，而且能够在其它的组合中或者单独地使用，而不离开本发明的范围。

附图说明

图1是所述按本发明的方法的实施例；

图2是在进行喷射器操控时按照现有技术产生的信号曲线；并且

图3是在进行喷射器操控时按照本发明产生的信号曲线。

具体实施方式

图1示出了一种流程图，借助该流程图来说明所述按本发明的、用于当前在机动车的柴油机上获取燃料质量的方法的实施例。当然要说明，所述方法用在这方面所描述的优点不仅能够用在自行点火的内燃机中，而且能够用在外源点火的内燃机中（例如汽油机）。

所提出的方法基于开头所提到的、按照现有技术的ZFC或者NMK校准，其中不过所述校准按照本发明在两个在时间上彼此先后相随的校准阶段或者校准步骤102、105或者102’、105’中进行。

在所述程序开始100之后，按照第一种实施例，在第一校准步骤102中如在进行NMK校准时本身熟知的那样，分别用喷射器阀的固定的操控持续时间来进行这里未详细示出的各次测试喷射，其中所述操控持续时间从测试喷射到测试喷射而一直变化，直至出现表示出所述内燃机的转速均匀性的特征的、运行参量的变化。将在进行NMK校准时产生的操控持续时间AD_NMK假设为最小操控持续时间，并且能够如同样所知道的那样将其转换为当前第一量代用信号ME1。这种转换能够如从开头所描述的现有技术中所知道的那样在所述内燃机的转速或者在内燃机中可能设置的氧传感器的氧气或者离子流信号的基础上进行。在此必要时能够通过几个测量周期来给所述第一量代用信号ME1求平均值。将所产生的最小操控持续时间AD_NMK以及所述第一量代用信号ME1中间保存110、112，并且如下面所描述的那样继续加以使用。

在第二校准步骤105中，在时间上彼此先后相随地用分别在所述第一步骤102中所保存的并且按照步骤113从所提到的中间存储器110中所调用的或者由所述中间存储器110所提供的操控持续时间AD_NMK在所述内燃机的同一个喷射器或者同一个气缸上实施两次测试喷射115、120。在此，如此选择所述两次测试喷射之间的时间间隔，使得所述第一次喷射的、开头所描述的、由于在所述第一次喷射时所形成的燃料压力波而对所述第二次喷射产生的影响尽可能小或者能够忽略。

在此，尤其利用以下情况：尤其在单次喷射中能够注意到低价的燃料，因为在使用一种具有多次部分喷射的喷射模式时所述十六烷值不太重要。引起这种技术上的效应的原因在于，燃料在所述第一次测试喷射中已经部分地“预裂化（vorgecrackt）”，但是没有被完全燃烧（例如由于不完全氧化为CO而不是CO₂）。如果此后进行再一次喷射，那么燃烧室就已经通过所提到的、未燃烧的部分而经过事先条件处理，使得所述第二次测试喷射连同所述第一次测试喷射的不全的剩余部分很好地燃烧。如果不进行第二次喷射，则将不全的燃烧产物仅仅导送到内燃机的废气中，并且相应地不提供力矩贡献（也就是说，所述ZFC信号相应比较低）。但是，在进行双喷射时，全部的燃料量形成力矩。对于具有足够的质量的燃料来说，不仅各次测试喷射而且双喷射都完全燃烧；因此，用于所提到的量比例的期望值在这种情况下大约或者几乎为2:1。

如果所述在第二校准步骤105中所获取的125量代用信号ME2，在通过经验能够预先给定的偏差或者阈值ΔM_thres之内，在检验步骤135中是在所述第一步骤102中所获取的并且按照步骤130从所提到的中间存储器112中所调用或者说所提供的量代用信号ME1的双倍大，那么按照所建议的方法从中推断出：所述十六烷值处于允许的范围之内并且用步骤140来结束所述程序。

要说明，两个量代用信号ME1与ME2之间的、所描绘的关联只有在所述测试喷射中进行了在很大程度上完全的燃烧时才能得到实现。

但是，如果在所述第二步骤中所获取的量代用信号ME2按照关系式：

明显比在第一步骤中所获取的量代用信号ME1的双倍大或者按照关系式

明显比在第一步骤中所获取的量代用信号ME1的双倍小，则认为是具有较低的十六烷值的燃料。在这种情况中将故障信号、例如“十六烷值太低”输出给所述控制器145，以便所述控制器必要时如此改变所述部分喷射（也就是提前喷射和/或主喷射）的点火时刻，从而对太低的十六烷值进行补偿。

在图1所示出的方法中，根据第二种实施例能够设置一种双阶段的学习过程，借助该双阶段的学习过程还能够更加可靠地获取燃料质量（例如十六烷值）。在此，所述两个学习阶段或者学习时期通过在图1中示出的虚线102’、105’来相互隔开。

在所述第一学习阶段102’中，又实施按照现有技术的NMK校准，在实施所述NMK校准时同样实施各次测试喷射。在此如本身熟知的那样，完全学习所述NMK，并且将相关的喷射器的、在学习阶段中所获取的操控持续时间AD_gelernt加以保存。又如上面所描述的那样，从所述操控持续时间AD_gelernt的所保存的数值中计算相应的第一量代用信号ME1_gelernt（ME1_学习）并且在此同样将其中间保存。

在所述第二学习阶段105’中实施的校准步骤借助图2和3描绘出来，并且从现有技术中（尤其从EP 2 297 444 B1的图6中）推导出来。按照图2，要考虑到对于开头所描述的并且本身熟知的喷射器-量调准（IMA）200的、所学习的数值205的以及在现有技术中本身熟知的气缸背压补偿210的、所提到的校正值。

在图2a中示出了用于在NMK校准的范围内的学习的、本身熟知的、电的操控的时间曲线。在能够预先给定的曲轴角（KW角）处或者在上死点（OT）之前的相应的时刻设置了所述操控。将内燃机的曲轴的相应的位置称为死点，在这些位置中活塞不再沿着轴向的方向执行运动。所述死点的位置明显地通过曲轴、连杆和活塞的几何形状来确定。在此在上死点（OT）（活塞上侧面处于气缸头的附近）与下死点（UT）（也就是说活塞上侧面远离所述气缸头）之间进行区分。

所述总操控持续时间在此由一个来自于操控持续时间组合特性曲线的基础份额、一个来自于（同样按照开头所描述的现有技术的）IMA的份额、一个来自于在已经学到的来自于EEPROM的数值的基础上的NMK的份额以及一个来自于气缸背压补偿210的份额所组成。利用所述气缸背压补偿210，来对所述喷射量不仅取决于所述操控持续时间并且在使用所假设的共轨喷射系统的情况下不仅取决于相应的轨压而且也取决于气缸背压这种效应进行补偿。

在图2b中，在与图2a相对应的情况下示出了用于在使用按照现有技术的NMK的情况下进行的点火的运行的时间曲线，并且更确切地说为一种具有一次提前喷射VE和一次主喷射HE的喷射模式而示出所述时间曲线。

如能够从图3中看出的那样，在所述学习阶段2中在所述内燃机的惯性运行中在一个单个的气缸上操控两次测试喷射TE1、TE2，并且更确切地说在使用在学习阶段1中所获取的偏移校正值的情况下进行所述操控。对于这些测试喷射TE1、TE2来说，此外分别实施所提到的背压补偿。在所示出的图表中，又根据曲轴角（KW角）绘示出未示出的喷射系统的、电的操控信号，其中也绘出上死点（OT）。所提到的惯性运行表示机动车的一种行驶状态，在该行驶状态中在没有分开传力连接的情况下、例如在没有分开离合器的情况下内燃机被所述机动车拖带并且由此被保持在旋转运动中。

所述测试喷射TE1在此由两个控制信号分量300、305所组成。所述分量300是由于所提到的背压补偿而产生的校正项，而所述第二分量305则是从NMK中产生的项，并且更确切地说具有时间长度T_NMK。所述参量T_NMK按照现有技术已经包括所提到的IMA以及上面所描述的操控持续时间组合特性曲线。

在时间上的延迟D_TE1,TE2之后，在此进行所述第二次部分喷射TE2。所述操控信号又由从所述背压补偿中产生的第一校正项300’和从所述NMK中产生的第二项305’所组成。通过所述虚线表示应该表明，所述项300和300’或者305和305’不一定相同。

与所述第一次测试喷射TE1不同，所述操控信号包含另一个从所述压力波补偿（DWK）中产生的校正项310，该校正项也包括上面所描述的、借助反馈来进行的迭代。所述操控分量310在当前的实施例中在曲轴角为10度时结束。如在学习阶段1中那样，在这里也考虑到对于所述IMA的校正（参见图2，附图标记200）以及对于所述气缸背压补偿的校正（参见图2，附图标记210）。

将所提到的两次测试喷射TE1与TE2之间的时间间隔选择得如此之大，从而已经能够将开头所描述的燃料压力波视为已衰减并且而后能够将其忽略。由此取消所述压力波补偿（参见图3，附图标记220）。作为替代方案，能够如此选择所述间隔，从而虽然还存在所述压力波的剩余影响，但是这种剩余影响能够通过所述压力波补偿足以得到补偿。

在所述双阶段的学习阶段结束时，又根据NMK原理来获取两次测试喷射的总喷射量，并且更确切地说在所述内燃机的转速或者必要时在所述内燃机中所设置的氧传感器的氧信号或者离子流信号的基础上来获取所述总喷射量。又能够通过几个测量周期来对所述量代用信号求平均值。

在这种实施例中，在所述两个学习阶段102’、105’之后不是紧跟着所述135-145，而是紧跟着一个分析阶段150，在该分析阶段中从所述量代用信号ME2_gelernt（ME2_学习）和ME1_gelernt的、在所述第二学习阶段105’和所述第一学习阶段102’中所获取的（也就是说如所描述的那样求平均值的）数值中形成商数ME2_gelernt/ME1_gelernt 155，而后将该商数与通过经验预先给定的数值进行比较160。在当前的实施例中，将所述商数与对于在质量方面一般的燃料来说可预料的比例2进行比较。如果所述商数相当于所述数值2，则相应地认为，新加进的或者处于燃料箱中的燃料拥有足够的质量，也就是说在当前的实施例中拥有足够高的十六烷值，并且由此结束所述程序165。

如果所获取的商数明显大于所述可预料的比例2时，则认为，加进了具有较差的质量的燃料。在这种情况中，能够由所述喷射系统采取以下措施中的一项或者多项措施170：

a）在所述内燃机的点火的运行中对喷射参数实施适应处理，用于朝提早的方向移动点火时刻-用于对由于劣质的燃料而提高的点火延时进行补偿；

b）在所描述的双喷射的基础上执行NMK，其中从所述双喷射模式中获取所述喷射器偏移。在此能够假设，由于还没有完全衰减的燃料压力波引起的剩余误差明显小于在燃料质量较低时在所述具有仅仅一次测试喷射的NMK标准运行中所出现的误差。在这种假设下，为了学到所述偏移补偿而非常近似地使用一种具有所描述的双喷射的喷射模式，并且将在此所产生的量信号通过对半平分来换算为在单次喷射时可预料的量信号。而后能够将如此获取的量信号输送给在现有技术中常见的NMK-分析算法；

c）根据所获取的商数来对在学习阶段1中所获取的数值实施（必要时受到控制的）补偿。一种可能的方案基于以下情况：在燃料质量足够的情况下，如果ME1最佳地燃烧，则产生所述因数2。在此尤其假设，所述转化因数等于数值1并且适用以下关系式：

，

（Fac_Umsatz译为Fac_转化，ME1_optimal译为ME1_优化）；

如果所述转化率在标准ZFC运行中例如仅仅为80%，则取代2的商数而产生2.5的商数。也就是说，从所获取的2.5的商数中能够确定所述转化因数；

而后能够将所获取的转化因数的倒数作为补偿因数在标准运行中运用到所获取的量信号上，并且更确切地说按照以下关联进行运用：

已测量的Signal=Fac_Umsatz*Signal_optimal

→Signal_optimal=已测量的Signal/Fac_Umsatz

（Signal_optimal译为信号_优化）；

d）改变用于对零量校准进行监控的诊断极限。对于所述零量校准的诊断在此在所述操控持续时间的层面或者基础上进行。在此，从操控持续时间组合特性曲线、IMA和NMK-学习值中计算所述操控持续时间的总和，并且就最小/最大值对其进行监控。如果识别出低价的燃料，则能够认为，能够相应地提高所述NMK的学习值并且由此能够允许更高的最大值。

前面所描述的校准序列能够以机动车的内燃机的控制器编码来实现，例如以EEPROM的形式或者作为控制程序来实现。所述校准序列在这里相关的燃料喷射系统的惯性运行中对各个喷射器上的通电曲线施加影响，并且不仅能够用在磁阀中而且能够用在压电系统中。尤其它能够在供应劣质的或者低价的燃料的国家和地区、例如美国使用。

Claims (10)

1. 用于获取尤其机动车的内燃机中的燃料质量的方法，其特征在于，实施双阶段的零量校准，其中在第一阶段中用一操控持续时间来实施至少一次测试喷射并且产生第一量校正值，其中在第二阶段中用所提到的操控持续时间来实施至少两次测试喷射，如此选择所述至少两次测试喷射的时间间隔，使得通过所述第一次测试喷射产生的压力波对所述至少第二次测试喷射的影响尽可能小，并且借助所述至少两次测试喷射来产生第二量校正值，其中将所述第一量校正值和所述第二量校正值相互比较并且由所述比较的结果推断出燃料质量。

2. 按权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述内燃机的惯性运行中实施所提到的步骤。

3. 按权利要求1或2所述的方法，其特征在于，借助双阶段的学习过程来获取所述操控持续时间和/或所述第一量校正值和/或所述第二量校正值，其中在第一学习阶段中借助测试喷射学习零量校准并且获取所学到的第一量校正值，其中在第二学习阶段中在考虑到在第一学习阶段中所获取的第一量校正值的情况下来实施所提到的两次测试喷射，并且其中将所述第一量校正值与所述第二量校正值相互比较，并且由所述比较的结果推断出燃料质量。

4. 按前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，通过多个测量周期来对所述第一量校正值和/或所述第二量校正值求平均值。

5. 按前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，检验：所述第二量校正值在能够预先给定的偏差之内比所述第一量校正值的双倍大还是小，并且在这种情况下推断：所述燃料质量不够。

6. 按权利要求5所述的方法，其特征在于，当确定燃料质量不够时，产生故障信号。

7. 按权利要求6所述的方法，其特征在于，当存在所述故障信号时，如此改变所述喷射的时间进程，从而对燃烧时由于燃料质量不够所引起的干扰进行补偿。

8. 按权利要求3到7中任一项所述的方法，其特征在于，在所提到的第一和第二学习阶段之后紧跟着分析阶段，在所述分析阶段中由在第二学习阶段中所学到的量校正值和在第一学习阶段中所学到的量校正值形成商数，将所述商数与通过经验能够预先给定的数值进行比较，其中由所述比较的结果推断出燃料质量。

9. 按权利要求8所述的方法，其特征在于，预先给定2作为经验数值并且将所形成的商数与2进行比较。

10. 用于对尤其机动车的内燃机中的喷射进行控制的控制器，其特征在于编码，所述编码用于执行按前述权利要求中任一项所述的、用于获取燃料质量的方法。