CN107035546B - 用于匹配用于内燃机的进气阀和/或排气阀的阀调节参数的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于匹配用于控制内燃机（2）的进气阀和/或排气阀（31，32）的阀调节参数的方法，具有以下步骤：‑占据（S1,S3）内燃机（2）的预先确定的运行状态；‑在所述预先确定的运行状态下，确定（S2,S4）充填数据，该充填数据给出在内燃机（2）的气缸（3）之一中的当前的空气充填；‑依据充填数据匹配（S7）阀调节参数。

Description

用于匹配用于内燃机的进气阀和/或排气阀的阀调节参数的 方法和装置

技术领域

本发明涉及内燃机，尤其是具有用于可改变地调整进气阀和/或排气阀的阀运行的凸轮轴调节器的内燃机。

背景技术

内燃机的进气阀和排气阀的阀运行通过凸轮轴控制。凸轮轴的转动与曲轴的转动固定地耦联，由此对进气阀和排气阀的控制与曲轴的转动同步地和由此与内燃机的工作循环同步地进行。

凸轮轴调节器用于，通过调整至少一个阀调节参数改变与凸轮轴的转动耦联的、进气阀和排气阀的阀运行，以便影响在内燃机的进气冲程中流入气缸的燃烧室中的新鲜空气量。新鲜空气量决定内燃机的充填（充填量），该充填在基于空气运行的内燃机中决定性地给定由内燃机的提供的发动机扭矩。

尤其当阀调节参数涉及到进气阀和/或排气阀的打开和关闭时间时，阀调节参数的调整可以具有直至6º的曲轴转角的公差。这在一定的运行状态下，例如在具有许多内部的残余气体的运行方式下可以导致增大的误差，其可以造成排放物增大。

发明内容

按照本发明，提供一种按照权利要求1的用于匹配用于控制内燃机的进气阀和/或排气阀的阀调节参数的方法以及按照并列的权利要求的一种装置和一种内燃机。

另外的设计方案在从属权利要求中给出。

按照第一方面，提供一种用于匹配用于控制内燃机的进气阀和/或排气阀的阀调节参数的方法，具有以下步骤：

-占据（进入）内燃机的预先确定的运行状态；

-在所述预先确定的运行状态下，确定充填数据，该充填数据给出在内燃机的气缸之一中的空气充填；

-依据充填数据匹配阀调节参数。

由于由制造条件决定的公差和在将凸轮轴调节器安装到内燃机中时的公差，在用阀调节参数作为控制参数来控制凸轮轴调节器时产生系统误差。上述方法的一个构思在于，尤其是通过提供匹配参数来匹配阀调节参数，该阀调节参数针对凸轮轴调节器被可改变地预先给定。

阀调节参数经由凸轮轴调节器在一个或多个阀运行参数中，例如阀的打开时间点，阀的关闭时间点，相对于曲轴位置的打开持续时间的相位位置，阀升程和类似参数，影响在气缸处的进气阀和/或排气阀的阀运行。常规凸轮轴调节器可以包括凸轮轴相位调节器，机电式阀调节器和类似物。

所述匹配依据空气充填数据实施，该空气充填数据给出在内燃机的气缸之一中的空气充填。通过该匹配实现，通过匹配的阀调节参数，提供用于控制凸轮轴调节器的控制参数，由此凸轮轴调节器可以在不设置附加的传感器或不设置具有较小公差的凸轮轴调节器下更精确地实施针对该凸轮轴调节器的希望的预定值。

进气阀的阀运行依据在进气管段中的进气管压力作用于在气缸中的空气充填，所述进气管段经由进气阀与气缸的燃烧室连接。充填误差，其基于压力测量，例如在进气管中的压力的测量，和充填模型被检测，因此可以被解读为凸轮轴调节器的公差，也就是说，作为在通过阀调节参数的预定值所希望的阀运行参数和实际地调整的阀运行参数之间的误差偏差。尽管充填误差可以基于在节流阀位置上的进气管压力或通过分析混合物匹配来确定，但是这种方法必要时不足以实现凸轮轴调节器的更高的精确度。

因此为了匹配阀调节参数，运行点被调整并且充填数据被测量。然后依据充填数据可以实施匹配。

尤其地，依据在充填数据和一个与预先确定的运行状态相关的参考充填数据之间的差实施所述阀调节参数的匹配。这种方法最好在一个运行点处实施，在该运行点处在气缸中的空气充填依据进气管压力非常敏感地响应阀运行参数的改变。这例如在这样的运行点是这种情况，在这些运行点下许多残余气体留在气缸中。如果由于在气缸上的进气阀和排气阀的打开时间的在时间上相对长的交叉，许多残余气体留在气缸中或进气阀在一个非常早的或非常晚的关闭时间点被关闭，则存在这种运行点。

此外，作为充填数据，可以确定在内燃机的、布置在进气阀上游的进气管中的进气管压力或在内燃机的气缸之一的燃烧室中的燃烧室压力。

可以规定，依据作为在第一运行状态下探测的第一充填数据和在第二运行状态下探测的第二充填数据之间的差的充填数据差实施阀调节参数的匹配。

此外，可以依据在充填数据差和一个用于第一和第二运行状态的参考充填数据差之间的差实施阀调节参数的匹配。

可以规定，第一和第二运行状态对应于不同的运行状态，其在匹配的阀调节参数下在内燃机的气缸中产生相同的或类似的进气管压力。

以这种方式可以将例如进气管压力传感器的进气管压力测量的误差或公差的影响减小到最低程度，进气管压力传感器可以大大地影响充填数据的确定。给定的阈值由在恒定的质量流下的充填的模型偏差得到。

尤其地，第一和第二运行状态可以对应于（这样的）运行状态，在该运行状态下内燃机被供给相同的空气质量流。

可以规定，相同的空气质量流通过用于第一和第二运行状态的同一个节流阀位置和同一个发动机转速进行调整。以这种方式可以将节流阀调节器的误差或公差的影响减小到最低程度，节流阀调节器可以大大地影响充填数据的确定。

此外，具有相同的空气质量流的第一和第二运行状态可以通过相同的节流阀位置，不同的发动机转速和不同的阀调节参数提供。

此外，所述运行状态可以对应于一种运行状态，在该运行状态下出现进气阀和排气阀的打开时间的交叉。

所述运行状态可以对应于一种运行状态，在该运行状态下进气阀的关闭时间点如此远地位于活塞运动的下死点之前，即所述充填比在活塞运动的下死点处在进气阀关闭时的充填至少小10%。这些运行点常常被称为米勒(Miller)循环过程。

备选地，所述运行状态可以对应于一种运行状态，在该运行状态下进气阀的关闭时间点如此远地位于活塞运动的下死点之后，即所述充填比在活塞运动的下死点处在关闭时的充填至少小10%。这些运行点常常被称为阿特金森(Atkinson)循环过程。

此外，可以通过改变一个修正参数实施所述匹配，用所述修正参数加载阀调节参数。

附图说明

以下借助于附图详细解释实施方式。

图1显示一个具有内燃机的发动机系统的示意图，其中进气阀和排气阀的运行可以借助于凸轮轴调节器可变地调整；

图2显示用于说明用于匹配凸轮轴相位位置的方法的流程图；和

图3显示用于说明在凸轮轴相位位置上进气管压力的变化曲线。

具体实施方式

图1示意地示出具有内燃机2的发动机系统1，内燃机具有数个气缸3（在本实施例中为四个气缸）。内燃机2对应于一种常规四冲程内燃机，尤其是基于空气运行的内燃机，例如汽油机。

空气经由空气供给系统4被供给到气缸3的燃烧室中。空气供给系统4具有进气管段41，它被限定在节流阀5和气缸3的进气阀31之间。为了将燃烧废气排出到废气排出段8中，在气缸3上设置排气阀32。进气阀31或排气阀32的运行通过曲轴6的旋转或曲轴位置确定，尤其是打开时间点和关闭时间点与内燃机2的气缸3的工作循环同步地设定。

用于进气阀31的运行和排气阀32的运行的阀运行参数可以借助于凸轮轴调节装置7可改变地调整。凸轮轴调节装置7可以具有分开的凸轮轴调节器，其形式为用于调整进气阀31或排气阀32的打开时间点和关闭时间点的相位位置的凸轮轴相位调节器，用于自由地调整进气阀31和排气阀32的机电式阀调节器，或类似物。阀运行参数，其通过凸轮轴调节器可变地影响，可以包括一个或多个以下的参数：涉及的阀的打开时间点，涉及的阀的关闭时间点，涉及的阀的打开持续时间，打开时间的关于曲轴转角的相位位置，涉及的阀的阀升程和类似参数。

凸轮轴调节装置7可以具有一个用于调整至少一个用于在一个气缸3上的进气阀31的阀运行参数的进气阀凸轮轴调节器71和一个用于调整至少一个用于在一个气缸3上的排气阀32的阀运行参数的排气阀凸轮轴调节器72。

控制单元10运行内燃机2。依据内燃机2的状态参数，例如转速，负荷，进气管压力和类似参数，基于给定的目标给定值V通过调节这个或这些凸轮轴调节器和类似物的位置调节器，例如节流阀5，进行内燃机1的运行。内燃机2的运行以本身已知的方式按照四冲程运行方式进行。

凸轮轴调节器71，72的安装公差关于其阀运行参数通常为直至6（度）曲轴转角，这尤其地在这样的运行点下，在该运行点下许多残余气体留在气缸3的燃烧室中，导致在调节空气充填时增大的误差。由此空燃比改变，这又可以导致增多的排放物。

在图2中描述一个用于说明用于匹配阀调节参数的方法的流程图。该匹配不仅可以在线地而且可以在安装凸轮轴调节装置7之后在内燃机2投入运行之前进行。尤其地，在内燃机2投入运行时可以通过选择运行点和保证稳态运行来特别精确地实施匹配。

在步骤S1中，调整出一个预先确定的第一运行状态或确定一个运行状态，该运行状态对应于一个预先确定的第一运行状态。内燃机2的运行状态可以通过发动机转速，节流阀位置，在内燃机2中的空气质量流（例如由空气质量传感器测量）和进气阀31和/或排气阀32的阀调节参数确定。

第一运行状态可以如此地选择，即空气充填非常敏感地响应一个阀运行参数的基于凸轮轴调节器71，72之一的公差的改变。这例如对于这样的运行点是这种情况，在该运行点下许多残余气体（燃烧废气）留在气缸3的燃烧室中。当例如气缸3的进气阀和排气阀31，32的打开时间相互交叉（重叠）时，在燃烧开始之前在气缸3的燃烧室中出现高比例的残余气体。当进气阀的打开时间点是非常早的，即在涉及的排气阀的关闭的时间点之前，那么可以出现气缸的进气阀31和排气阀32的打开的交叉。

例如运行状态可以如此地选择，即存在小于0.8，尤其是小于0.5和尤其是大于0.2的压力降，也就是说，在节流阀上的压力比ps（在节流阀处的出口侧的压力与入口侧的压力的比作为关于进气管压力的数据）。在图3中看到，在恒定的空气质量流下，阀运行参数wnwe的改变导致进气管压力数据ps的大的改变，该阀运行参数例如可以对应于进气阀的打开持续时间的相位位置。

在步骤S2中，在第一运行状态下测量进气管压力，它是第一充填数据。进气管压力与内燃机的发动机转速一起确定，何种空气量（充填）在每个进气冲程中被吸入相关的气缸的燃烧室中并且由此是一个用于该充填的合适的尺度。

在步骤S3中，调整一个预先确定的第二运行状态或确定一个运行点，该运行点对应于预先确定的第二运行状态。

在步骤S4中，在第二运行状态下测量进气管压力，其是第二充填数据。

在步骤S5中，确定在第一充填数据和第二充填数据之间的差作为充填差数据。

在步骤S6中，通过与参考充填差数据比较，该参考充填差数据由第一和第二运行状态的选择中得到，确定，是否在气缸3中的充填的实际的充填差大于、等于或小于期望的充填差。参考充填差数据可以由与运行状态相关的充填差函数例如由特性曲线簇表或查阅表依据第一和第二运行状态获得。

在步骤S7中，依据在充填差数据和参考充填差数据之间的差借助于修正参数匹配阀调节参数。修正参数可以循环地迭代地相应于在充填差数据和参考充填差数据之间的差被增大或降低。修正参数的值也可以直接地分配给在充填差数据和参考充填差数据之间的差。

阀调节参数可以用修正参数相乘地，相加地或以其它的方式加载。该匹配如此地实施，即如果通过确定的差确定一个过高的充填，则阀调节参数被如此地匹配，即由此调节的阀运行参数导致较小的充填，和反之亦然。

该匹配可以通过匹配用于控制进气阀凸轮轴调节器71的阀调节参数来实施。如果如此地选择运行状态，即出现进气阀31和排气阀32的打开时间的交叉（重叠），那么该匹配备选地或附加地也可以涉及用于控制排气阀凸轮轴调节器72的阀调节参数。

尤其地，通过合适地选择运行状态可以将基于压力的充填探测的另外的公差减小到最低程度。由于例如由于进气管压力测量器的公差，将进气管压力作为充填数据的确定同样可以具有公差，因此有意义的是，如此地选择用于确定充填差数据的运行状态，即该充填差数据对进气管压力的测量的误差做出尽可能小的反应。尤其地，可以如此地选择运行状态，在无误差的或无公差的凸轮轴调节器情况下得到相同的进气管压力。

此外，为了消除或减小节流阀位置的公差或调节误差对确定充填数据的影响，可以规定，第一和第二运行状态对应于具有相同的空气质量流和相同的节流阀位置，即相同的进气管压力的运行状态。不同的运行状态此时通过改变阀调节参数和发动机转速来确定。在两个运行点下获得的进气管压力或充填数据之间的偏差被认为是凸轮轴调节器71，72的误差并且可以相应地匹配。

Claims (14)

1.用于匹配用于控制内燃机（2）的进气阀和/或排气阀（31，32）的阀调节参数的方法，具有以下步骤：

-调整出（S1,S3）内燃机（2）的预先确定的运行状态；

-在所述预先确定的运行状态下，确定（S2,S4）充填数据，该充填数据给出在内燃机（2）的气缸（3）之一中的当前的空气充填；

-依据充填数据匹配（S7）阀调节参数，

其中，依据作为在第一运行状态下探测的第一充填数据和在第二运行状态下探测的第二充填数据之间的差的充填数据差，实施所述阀调节参数的匹配。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，作为充填数据，确定在内燃机（2）的、布置在进气阀（31）上游的进气管（41）中的进气管压力或在内燃机（2）的气缸（3）之一的燃烧室中的燃烧室压力。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，依据在所述充填数据和一个与所述预先确定的运行状态相关的参考充填数据之间的差，实施所述阀调节参数的匹配。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，依据在用于第一和第二运行状态的所述充填数据差和参考充填数据差之间的差，实施所述阀调节参数的匹配。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，第一和第二运行状态对应于不同的运行状态，其在匹配的阀调节参数下在内燃机（2）的气缸（3）中产生基本上相同的进气管压力。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，第一和第二运行状态对应于运行状态，在该运行状态下内燃机被供给相同的空气质量流。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，相同的空气质量流通过用于第一和第二运行状态的同一个节流阀位置和同一个发动机转速进行调整。

8.根据权利要求6所述的方法，其中，具有相同的空气质量流的第一和第二运行状态通过相同的节流阀位置、不同的发动机转速和不同的阀调节参数提供。

9.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述运行状态对应于一种运行状态，在该运行状态下出现进气阀（31）和排气阀（32）的打开时间的交叉。

10.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述运行状态对应于一种运行状态，在该运行状态下进气阀（31）的关闭时间点如此远地位于活塞运动的下死点之前，即所述充填比在活塞运动的下死点处在进气阀（31）关闭时的充填至少小10%。

11.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述运行状态对应于一种运行状态，在该运行状态下进气阀（31）的关闭时间点如此远地位于活塞运动的下死点之后，即所述充填比在活塞运动的下死点处在关闭时的充填至少小10%。

12.根据权利要求1或2所述的方法，其中，通过改变一个修正参数实施所述匹配，用所述修正参数加载用于进气阀（31）的阀调节参数和/或用于排气阀（32）的阀调节参数。

13.用于匹配用于控制内燃机（2）的进气阀和/或排气阀（31，32）的阀调节参数的装置，其中，所述装置构造成用于：

-调整出内燃机（2）的预先确定的运行状态；

-在所述预先确定的运行状态下，确定充填数据，该充填数据给出在内燃机（2）的气缸（3）之一中的当前的空气充填；

-依据充填数据匹配阀调节参数，

其中，依据作为在第一运行状态下探测的第一充填数据和在第二运行状态下探测的第二充填数据之间的差的充填数据差，实施所述阀调节参数的匹配。

14.可机读的存储介质，在其上储存计算机程序，所述计算机程序被设置用于执行根据权利要求1至12中任一项所述的方法的全部步骤。

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