操作内燃发动机的方法技术

用于操作内燃发动机(10)的方法和相关设备。该方法包括步骤：获取一个或多个发动机运行参数的值(NRPM，QIQ)；使用获取的该组值来确定标示发动机内的汽缸(20)中的燃料燃烧性能的燃烧参数的预测值(MFB50Pre)；使用获取的该组值作为数据组(31)的输入，其返回燃烧参数的相关校准值(MFB50Corr)作为输出；使用校准值和预测值来确定燃烧参数的期望值(MFB50Exp)；前馈控制进入该发动机汽缸内的燃料喷射，以达到所述燃烧参数的期望值；测量在该发动机汽缸内由于所述燃料喷射所造成的燃烧参数的值(MFB50Mea)；使用燃烧参数的期望值和测量值之间的差值(MFB50Dif)来校准与获取的发动机运行参数值的组相关的数据组的校准值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于，所述内燃发动机主要是用于机动车的内燃发动机，诸如柴油发动机、汽油发动机或燃气发动机。
技术介绍
已知的是现代内燃发动机一般包括多个汽缸，其中每ー个都配置有用于将燃料直接喷射入相应的汽缸中的专用燃料喷射器。燃料喷射可通过每一次发动机循环中的单次喷射脉冲实施，或更经常地通过每ー次发动机循环中的多次喷射脉冲实施，所述多次喷射脉冲根据包括位于主喷射脉冲前的至少一次先导喷射脉冲的多次喷射图案。所述燃料喷射由若干个喷射參数限定，所述參数诸如喷射开始(SOI)、已喷射燃 料数量、用于每ー个喷射脉冲的燃料喷射器的供能时间(ET)，以及位于两个连续的喷射脉冲之间的暂停时间(DT)。所述喷射參数和诸如发动机速度、吸入空气压カ以及吸入空气温度的其他发动机运行參数一起决定了发动机循环中位于发动机汽缸内的燃烧的性能，并由此影响与其相关的參数，这包括诸如燃烧开始(SOC)、50%已喷射的燃料已经燃烧时的曲柄角度(MFB50)、峰值压カ位置(LPP)、和示出的平均有效压カ(IMEP)。为了增加发动机效率并降低污染物排放(主要是氮氧化物(NOx)和颗粒物质(PM))，一般需要对燃烧性能的有效的控制。根据现有技术，用于控制燃烧表现的已知策略包括測量发动机汽缸内的压カ、使用该测得的压カ计算燃烧中心的角度位置的实际值(MFB50)、以及在闭环控制回路中使用该MFB50的实际值，其中控制器控制主喷射脉冲的开始，以使得MFB50的希望值和实际值之间的误差最小化。该策略的缺点是MFB50的实际值仅可在燃烧发生后測量，从而该闭环控制回路仅能够控制下一个发动机循环的主喷射脉冲的开始，此时发动机运行状况能够被变动。因此，该闭环控制回路的响应一般较慢，以至于不能在快速变换的运行状况的情形中提供有效的燃烧控制，而所述快速变换的运行状况经常发生在处于瞬变中的机动车应用中。为了避开该技术问题，已提出了燃烧的前馈(feed-forward)控制策略。这些策略一般基于现在可用的已知的燃烧状态模型中的ー个，所述燃烧状态模型用于预测发动机汽缸内的燃烧性能，通常以作为喷射參数以及发动机运行状况的函数的MFB50量化。通过示例的方式，已知的前馈控制策略包括使用该燃烧状态模型的数学反演，以确定获得希望的MFB50的值所需要的喷射开始(SOI)的值。另ー种馈送前移控制策略包括使用所述燃烧状态模型以预测作为发动机运行状况和喷射开始的预设值的函数的MFB50的值，并利用MFB50和喷射开始之间的线性关系使用该MFB50的预测值以及相应的喷射开始的预设值确定对应于希望的MFB50的值的喷射开始的值。但是，每ー个燃烧状态模型一般针对运行于理想运行状态中的内燃发动机校准，这通常是崭新且完美运行的内燃发动机，且不计入在燃烧过程中可能由于发动机构件的品质分布或老化所造成的任何偏差。在上述前馈控制策略中，这即使对于在若干种情形中取代了燃烧状态模型的经验确定的映射表来说也是正确的。因此，发动机构件的品质分布以及老化的影响一般被已知的前馈控制策略忽略，并由此渐进地导致对燃料喷射的不正确的控制，这降低了发动机性能且增加了污染物排 放。本专利技术的实施例的目标是解决该缺点，以改进上述前馈控制策略的准确性。另ー个目标是提供一种在内燃发动机的整个寿命中可靠的前馈控制策略。此外的又ー个目标是使用简单、合理以及较不昂贵的解决方案实现上述目标。
技术实现思路
通过如在本专利技术主要方面中描绘的本专利技术的实施例来实现所述以及其他目标。本专利技术的从属方面陈述了本专利技术的实施例的优选和/或特别有有优势的方面。特别地，本专利技术的实施例提供一种用于，其包括下列步骤-获取ー个或多个发动机运行參数的值(即被考虑的每一个发动机运行參数的值)，-使用获取的ー组值(其可包括仅ー个值，如果仅ー个发动机运行參数被考虑的话，或多个值，如果多于一个发动机运行參数被考虑的话)以确定燃烧參数的期望值，所述燃烧參数标示发动机汽缸内的燃料燃烧性能，-使用所述获取的一组值作为数据组的输入，所述数据组返回作为燃烧參数的相关校准值的输出，-使用该校准值以及预测值来确定所述燃烧參数的期望值，-前馈控制进入该发动机汽缸内的燃料喷射，以希望达到所述燃烧參数的期望值，-測量在该发动机汽缸内由于所述燃料喷射所造成的燃烧參数的值，和-使用燃烧參数的期望值和测量值之间的差值来校准与获取的发动机运行參数值的组相关的数据组的校准值。通过这样的方式，基于燃烧參数的期望值和测量值之间的实际偏差，在时间上更新包括燃烧參数的校准值的数据组。因此，该数据组成为适应性块，其能够补偿由发动机构件的品质分布以及老化在燃料燃烧上造成的影响，并由此确保发动机操作方法在内燃发动机的整个寿命期间的可靠性。根据本专利技术的方面，通过将校准值加和至燃烧參数的预测值上来确定燃烧參数的期望值。本专利技术的该方面具有通过小的计算成本提供期望值的可靠且简单的确定的优势。根据本专利技术的另一方面，通过将燃烧參数的期望值和测量值之间的差值加和至其上来校准该校准值。本专利技术的该方面优势地确保数据组一直包括发动机的当前运行状况上校准的校准值。本专利技术的方面提供燃烧參数的预测值通过预测性模型确定，所述预测性模型接收获取的发动机运行參数值组作为输入，并返回燃烧參数的预测值作为输出。该预测性模型具有需要很小的实验活动以进行校准以及很小的计算成本以实施的优势。 根据本专利技术的方面，所述ー个或多个发动机运行參数在发动机速度、将被注入燃料的量，以及与其直接相关的參数中选定。所述发动机运行參数在燃烧上影响通常受发动机构件的品质分布以及老化所影响，从而其优势地允许获取可靠的校准值的数据组。根据本专利技术的另一方面，燃烧參数的预测值可不仅使用获取的数据组，还使用一个或多个附加的发动机运行參数的值(即每ー个附加的发动机运行參数的值)来确定。通过示例的方式，所述附加的发动机运行參数可从主喷射脉冲的喷射开始(start ofinjection)、进气压カ值、进气温度值、主喷射脉冲的供能时间(energizing time)值之间选定。通过这样的方式，能够优势地获得燃烧參数的更可靠的预测值。根据本专利技术的此外的另ー方面，该燃烧參数是已喷射燃料的给定份额已经被燃烧时的曲柄角度，例如，已喷射燃料的50%已经被燃烧时的曲柄角度(MFB50)。该曲柄角度具有作为燃烧性能的可靠參数的优势。本专利技术的方面提供燃料的喷射通过下列步骤被前馈控制-设定燃烧參数的希望值，-使用该燃烧參数的期望值以及相应的喷射开始的值来使用该燃烧參数和该喷射开始之间包括诸如简单线性关系的多项式关系确定对应于该燃烧參数的希望值的喷射开始的值，-以确定的喷射开始的值来开始燃料喷射。该方面的优势是其不需要预测性燃烧模型的复杂的数学反演来从燃烧參数的期望值计算希望的喷射开始。根据本专利技术的方面，该确定的喷射开始的值被使用意图使得燃烧參数的希望值和测量值之间的误差最小化的反馈控制进行校准。该专利技术的优势是其使用发动机的反馈控制补充前馈控制。根据本专利技术的方法可在计算机程序的帮助下被实施，所述计算机程序包括用于实施所述方法的全部步骤的程序编码，且表现为包括所述计算机程序的计算机程序产品。该计算机程序产品可被实现为内燃发动机(ICE)，其包括发动机缸体以及收纳冷却回路的汽缸盖，至少ー个和所述ICE相关本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
2011.02.28 GB 1103377.61.一种用于操作内燃发动机(10)的方法，包括步骤 -获取ー个或多个发动机运行參数的值(nkpm、qiq)， -使用获取的ー组值(Nm、Qiq)来确定标示所述发动机(10)的汽缸(20)内的燃料燃烧性能的燃烧參数的预测值(MFB50PJ， -使用获取的ー组值(Nkpm、Qiq)作为数据组(31)的输入，所述数据组返回所述燃烧參数的相关校准值(MFB50em)作为输出， -使用该校准值(MFB50&J以及预测值(MFB50PJ来确定所述燃烧參数的期望值(MFB50Exp)， -前馈控制进入该发动机汽缸(20)内的燃料喷射，以达到所述燃烧參数的期望值(MFB50Exp)， -測量在该发动机汽缸内由于所述燃料喷射所造成的燃烧參数的值(MFB50Mm)， -使用燃烧參数的期望值(MFB50Exp)和测量值(MFB50Mm)之间的差值(MFB50Dif)来校准与获取的发动机运行參数值组(Nkpm，Qiq)相关的数据组(31)的校准值(MFB50&J。2.如权利要求I所述的方法，其中通过将校准值(MFB50&J加和至燃烧參数的预测值(MFB50Pre)上来确定所述燃烧參数的期望值(MFB50Exp)。3.如权利要求2所述的方法，其中通过将燃烧參数的期望值(MFB50Exp)和测量值(MFB50Mea)之间的差值加和至其上来校准所述校准值(MFB50&J。4.如前述任ー权利要求所述的方法，其中所述燃烧參数的预测值(MFB50PJ通过预测性模型(30)确定，所述预测性模型接收获取的发动机运行參数值组(Nkpm，Qiq)作为输入，并返回所述燃烧參数的预测值(MFB50&)作为输出。5.如前述任ー权利要求所述的方法，其中所述ー个或多个发动机运行參数在发动机速度、将被喷射燃料的量，以及与其直接相关的參数中选定。6.如前述任ー权利要求所述的方法，其中通过使用一个或多个附加发动机运行參数的值(SOIMain、Pint、Tint、ET)来确定所述燃烧參数的预测值(MFB50PJ。7.如权利要求6所述的方法，其中所述附加的发动机运行參数从主喷射脉冲的喷射开始、进气压カ值、进气温度值、主喷射脉冲的供能时间值中选定。8.如前述任ー权利要求所述的方法，其中所述燃烧參数是设定比例的已喷射燃料已经被燃烧时的曲柄角度。9.如前述任ー权利要求所述的方法，其中燃料的喷射通过下列步骤被前馈控制 -设定燃烧參数的希望值(MFB50dJ， -使用该燃烧參数的期望值(MFB50Exp)以及相应的喷射开始的值(SOIMain)来使用燃烧參数和喷射开始之间的多项式关系确定对应于该燃烧參数的希望值(MFB50Des)的喷射开始的值(SOI_FFMain)， -以确定的喷射开始的值(SOI_FFMain)来开始燃料喷射。10.如权利要求9所述方法，其中确定的喷射开始的值(SOI_FFMain)被使用意图使得燃烧參数的希望值(MFB50Des)和测量值(MFB50J之间的误差(E)最小化的反馈控制进行校准。11.一种内燃机(10)，其包括发动机控制单元(10)、和该发动机控制单元(100)相关联的数据载体(101)、以及存储在数据载体中的计算机程序，其中所述计算机程序适于实施根据前述任意一项权利要求的方法。12.一种用于操作内燃发动机(10)的设备，其包括 -用于获取一个或...

【专利技术属性】
技术研发人员：V阿尔菲里，A卡塔尼斯，R萨基斯，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作有限责任公司，
类型：发明
国别省市：