用于调配内燃发动机中的喷射器的喷射特性的方法，发动机控制器和用于调配喷射特性的系统.pdf

建议一种用于调配内燃发动机中喷射器的喷射特性的方法，具有下面的步骤：断开一喷射器；检测内燃发动机的曲轴角信号；利用离散的傅里叶变换转换曲轴角信号到频率范围；检测并存储曲轴角信号的傅里叶变换的0.5阶谐波值，以及对断开的喷射器配置该值；接通断开的喷射器；连续地对于内燃发动机的所有喷射器执行上述步骤；形成所存储的值在所有喷射器上的平均值，并且利用附属于要修正的喷射器的值与平均值的偏差修正喷射器的控制。

1.  一种用于调配内燃发动机中喷射器的喷射特性的方法，具有下面的步骤：断开一喷射器；检测内燃发动机的曲轴角信号；利用离散的傅里叶变换转换曲轴角信号到频率范围；检测并存储曲轴角信号的傅里叶变换的0.5阶谐波的值，以及对断开的喷射器配置所述值；接通断开的喷射器；连续地对于内燃发动机的所有喷射器执行上述步骤；形成所存储值在所有喷射器上的平均值，并且利用附属于要修正的喷射器的值与平均值的偏差修正喷射器的控制。

2.   如权利要求1所述的方法，其特征在于，对于一喷射器只执行一次修正，如果偏差超过给定的阈值。

3.   如上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，对于每个喷射器计算偏差值，作为附属于喷射器的值与检测并存储的值的偏差，如果接通所有喷射器的时候，其中附属于各个喷射器的偏差值以形成平均值和修正为基础。

4.   如上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，至少两次迭代地执行本方法，其中最好这样长时间地迭代本方法，直到偏差对于每个喷射器不再超过给定的阈值。

5.   如上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，这样修正喷射器的控制，使得由此不改变内燃发动机的总功率。

6.   如上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，修正喷射器的控制，通过对于这个控制匹配通电持续时间。

7.   如权利要求3和6所述的方法，其特征在于，对于一喷射器匹配通电持续时间，通过通电持续时间差归于实际出现的通电持续时间，按照下面的公式计算通电持续时间差：ΔBD[i]=（MW-ΔBetrag[i]）*K，其中ΔBD[i]是归于喷射器i的实际通电持续时间的通电持续时间差，MW是对于各个喷射器的0.5阶谐波的偏差值的平均值，ΔBetrag[i]是对于喷射器i获得的偏差值，K是一常数，其中最好在Σ_jΔBD[i]=0的条件下应用公式。

8.   如权利要求7所述的方法，其特征在于，根据实际出现的内燃发动机负荷点选择常数K。

9.   一种用于内燃发动机的发动机控制器，其特征在于，所述发动机控制器设计成用于执行如权利要求1至8中任一项所述的方法。

10.   一种用于调配内燃发动机中喷射器的喷射特性的系统，尤其用于执行如权利要求1至8中任一项所述的方法，具有通断措施，用于有选择地断开和接通喷射器；具有检测措施，用于检测内燃发动机的曲轴角信号，其中所述检测措施最好由曲轴传感器构成；具有转换措施，用于利用离散的傅里叶变换将曲轴角信号转换成频率范围；具有存储措施，用于检测并存储曲轴角信号的傅里叶变换的0.5阶谐波值以及对于断开的喷射器配置这个值；具有平均部件，用于计算在存储措施中存储的值在所有喷射器上的平均值；并且具有修正措施，用于计算附属于要修正的喷射器的值与平均值的偏差以及根据计算的偏差修正喷射器的控制。

用于调配内燃发动机中的喷射器的喷射特性的方法,发动机控制器和用于调配喷射特性的系统
技术领域
本发明涉及一种如权利要求1所述的用于调配内燃发动机中的喷射器的喷射特性的方法，一个如权利要求9前序部分所述的发动机控制器以及一个如权利要求10所述的用于调配喷射特性的系统。
背景技术
已知用于调配内燃发动机中的喷射器的喷射特性的方法。在这些方法中存在通用的问题，用于喷射燃料到内燃发动机气缸里面的喷射器在一致的控制、尤其通电时具有由加工引起的在其打开特性中的发散。如果内燃发动机的喷射器通过一致的通电参数、尤其通过一致的通电持续时间控制，尽管如此它们也喷射不同的燃料量到各个气缸里面。在此在微少的喷射量时发散这样大，以至于一些喷射器喷射燃料到从属于它们的气缸里面，而其它喷射器不打开。因此不能预喷射和后喷射，如果喷射器严重发散的时候。因此值得期望的是，尽可能减少在内燃发动机运行中在喷射器打开特性中的发散。
由德国公开文献DE 10055 192 A1给出一种用于柴油机的循环调节的方法，利用它获得喷射量修正系数，用于各个缸在其转速分量上的相同位置。为此一次性地确定每个缸的脉冲应答频谱，通过先后逐个地断开缸，其中描绘转速与曲轴角的关系。此外测量健康的发动机、即所有缸正常工作时的转速变化。通过对于各个断开的缸形成健康的发动机的曲线差产生新的曲线，它们再现各个缸在总转速变化上的影响。这些应答曲线被傅里叶分解。在此优选观察低频、尤其0.5至3阶振荡，并且以矩阵获得各个缸和谐波各个阶的从属频谱脉冲应答。在发动机运行期间持续地描绘转速变化与曲轴角的关系并且傅里叶变换。作为矢量包括傅里叶系数、最好低频振荡、尤其0.5至3阶谐波的振荡。获得喷射的修正值，通过将由此得到的矢量分别与代表脉冲应答的矩阵纯量相乘。
在此表明，该方法主要涉及这种假设，从属于傅里叶变换谐波的基础矢量相互间线性无关，由此它们形成矢量空间的正交基础。但是在实践中证实，这种假设不符合实际，其中相应的矢量至少部分地相关或者根本不相互正交。因此该方法不能可靠地以所期望的结果执行。
发明内容
本发明的目的是，实现一种方法，它可靠且有效地实现喷射器的相同位置，由此可以补偿串联发散。在此本发明可以简单且成本有利地以及尤其在内燃发动机的连续运行中执行。本发明的目的还是，实现一种发动机控制器，利用它可以执行本方法。此外本发明的目的是，实现一个系统，通过它可以调配内燃发动机中的喷射器的喷射特性。
这个目的由此实现，通过实现一种具有权利要求1步骤的方法。
在此在方法启动以后首先断开一喷射器。检测内燃发动机的曲轴角信号并且利用离散的傅里叶变换到频率范围。由离散的傅里叶变换尤其得到0.5阶谐波的值和角度，其中在本方法范围内仅仅检测并存储值。对在其检测时单独断开的喷射器配置值。然后，再接通断开的喷射器。连续地对于内燃发动机的所有喷射器先后地执行这些步骤，由此在每个步骤中总是只断开一个喷射器。因此在不同步骤中检测的值分别明确地附属于断开的喷射器。在对于内燃发动机的每个喷射器检测及存储并配置曲轴角信号的傅里叶变换的0.5阶谐波值以后，形成所存储的值在所有喷射器上的平均值，即，获得所有附属于各喷射器的、存储的值。现在以附属于要修正的喷射器的值与平均值的偏差为基础修正喷射器的控制。这意味着，对于每个喷射器计算附属于它的值与平均值的偏差，其中这个差或偏差形成用于修正喷射器控制的尺度。
通过这种方式犹如对于所有喷射器执行一种用于平均值的回归，其喷射特性据此这样调配，使得对于每个喷射器测得的曲轴角信号的傅里叶变换的0.5阶谐波值近似于所有喷射器的平均值。与已知的方法不同，不是一次性地确定脉冲应答频谱或者脉冲应答矩阵，其中仅仅通过形成实际测得的对于曲轴角信号的不同阶的值与脉冲应答矩阵的纯量乘积计算在连续的发动机运行中的修正，而是利用0.5阶谐波值总是执行各个喷射器的喷射特性与平均的喷射特性的比较。由于这种在中断各个喷射器的条件下总是执行的与实际平均值的逐一比较，能够省去考虑高阶值，并且只局限于0.5阶。由此使高阶谐波的、不撑开正交矢量空间的特性不再重要。因此能够实现各个喷射器喷射特性的精确调配，由此所有喷射器至少接近喷射相同的燃料量。也能够实现或者执行预喷射和/或后喷射。预喷射是有利的，因为由此可以实现更软的燃烧变化以及减少形成氮氧化物。后喷射导致废气温度提高，这对于后置的废气处理是有利的。
所述方法优选通过发动机控制器执行，其中曲轴角信号-即曲轴在曲轴角上转速变化-最好通过曲轴传感器检测并且继续传导到发动机控制器上。在此在现代的内燃发动机中本来就设有曲轴传感器，也包括发动机控制器。因此为了执行本方法只使用在内燃发动机中本来就存在的部件。因此为了执行本方法无需附加的传感器、仪器和/或布缆成本。用于执行本方法的算法优选在发动机控制器里面执行。
所述发动机控制器最好通过凸轮轴传感器的信号与内燃发动机气缸的作功节拍同步。这可以一次性地在内燃发动机启动后或启动时或者连续地实现。凸轮轴传感器一般被内燃发动机包围，并且发动机控制器与气缸作功节拍的同步化同样也在常见的发动机控制器里面实现。因此在这里通过本方法不产生任何附加费用。
优选一种方法，其特征在于，对于一喷射器只执行一次修正，如果对于喷射器检测且存储的曲轴角信号的傅里叶变换的0.5阶谐波值与通过所有喷射器形成的平均值偏差超过给定的阈值的时候。这个工作原理以这种思考为基础，在实践中每个与平均值的这样小的偏差已经不是重要的了。因此为了有效地保持喷射器的相同位置，可以有意义地确定一阈值，在超过阈值时通过附属于喷射器的偏差能够事实上实现修正。因此首先也对于每个喷射器确认，偏差是否超过给定的阈值，并且只有当是这种情况时，实际上才执行这个喷射器的控制修正。
也优选一种方法，其特征在于，对于每个喷射器计算偏差值，作为附属于喷射器的值与检测并存储的值的偏差，如果接通所有喷射器的时候，其中附属于各个喷射器的偏差值以形成平均值和修正为基础。
这个工作原理以这种思考为基础，对于接通所有喷射器、即内燃发动机正常工作的情况曲轴角信号的傅里叶变换的0.5阶谐波值不必消失或者至少接近于零。如果对于正常工作的内燃发动机已经确认明显不同于零的值，则对于各个断开的喷射器测得的值最好以这个值为基础，通过对于另一方法计算并考虑其与这个值的偏差。形成平均值也涉及这样计算的差值，并且相应地根据差值与由这个差值形成的平均值的偏差执行喷射器控制的修正。在此差值一般是有符号的，即没有严格数学意义上的值。
在此能够，一次性地、例如在启动内燃发动机以后检测并存储作为用于附属于各个喷射器的值的基准点的值。但是也能够，以给定的时间间隔或者连续地总是检测并存储这个值，如果不中断喷射器的时候。在这种情况下最好通过现实的、新检测的值替换在存储器中现有的值。
据此表明，最好不以绝对值为基础、而是以作为基准点的在正常运行的发动机中0.5阶谐波值为基础的差值为基础执行所述方法，如果这个值、即基准点至少在不同于零的重要范围里面。如果不是这种情况，即值是零或至少接近零，则可以以对于喷射器检测并存储的角度值为基础不形成差值地执行本方法。但是在这种情况下也能够容易地以差值为基础执行本方法，尤其因为在结果中与不形成差值的方法没有差别，如果在正常运行的发动机中值是零的时候。按照权利要求1的意义上的所有“值”也是差值。
也优选一种方法，其特征在于，至少两次迭代地执行本方法。在此，最好这样长时间地迭代、即连续先后执行本方法，直到每个喷射器与对于所有喷射器形成的平均值的偏差不再超过给定的阈值。也优选这样长时间地重复本方法，直到对于所有喷射器与平均值的偏差小于给定的阈值。因此，至少在对于实践重要的范围内保证，事实上所有喷射器喷射基本相同的燃料量。对于实践重要的范围可以通过确定给定的阈值确定。
也优选一种方法，其特征在于，这样修正喷射器的控制，使得在修正时不改变内燃发动机的总功率。这意味着，犹如相向地修正喷射器。即，如果由第一喷射器喷射的燃料量增加，则最好减少由第二喷射器喷射的燃料量，或者减少由多个、其它喷射器喷射的喷射量，由此总体上不改变内燃发动机的总功率。利用本方法执行的喷射器的相同位置最好也不导致改变内燃发动机实际现有的负荷点。尤其避免，内燃发动机由于本方法突然地-以负号或正号-加速。在此能够犹如在本方法以外保证条件，通过例如对本方法叠加转速调节。但是也能够犹如在本方法以内规定条件，通过在修正各个喷射器控制时内在地考虑它。
也优选一种方法，其特征在于，修正喷射器的控制，通过对于这个控制匹配通电持续时间。在此这样改变各个喷射器的通电持续时间，由此实现所期望的喷射的燃料量修正。例如可以延长通电持续时间，如果喷射器要喷射更多燃料的时候。如果要喷射更少的燃料，则可以缩短通电持续时间。
也优选一种方法，其特征在于，对于一喷射器匹配通电持续时间，通过归于实际出现的通电持续时间，按照下面的公式计算通电持续时间差：
ΔBD[i]=（MW-ΔBetrag[i]）K   （1）
在此i是过程变量，它在各个喷射器上变化，并且其值分别显示实际观察的喷射器。ΔBD[i]表示通电持续时间差，它归于对于喷射器i的实际通电持续时间。在此归于意味着，对实际出现的通电持续时间增加正的或负的通电持续时间差。MW是平均值，它由附属于各个喷射器与正常运行的发动机、即接通所有喷射器时候的0.5阶谐波值的偏差值检测并存储的值计算。ΔBetrag[i]相应地是对于喷射器i获得的差值。由此平均值MW也是在所有喷射器上由各个差值ΔBetrag[i]形成的平均值。K是一常数，它这样选择，使得能够实现适合的通电持续时间修正。
最好已经在通电持续时间修正内部保证，在修正时不改变内燃发动机的总功率。这一点优选在
Σ_jΔBD[i]=0    （2）
的条件下应用公式（1）得到保证。在此Σ是求和标记，并且过程变量i在所有喷射器上变化。在对于各个喷射器计算通电持续时间差时也要注意，其在所有喷射器上的总和总是为零。即，如果确定的通电持续时间增加，其它通电持续时间必需相应地减少，由此总体上保持满足求和条件并且使各个通电持续时间差相互抵消。
也优选一种方法，其特征在于，根据实际出现的内燃发动机负荷点选择常数K。优选在发动机控制器的存储器里面寄存具有常数K值的表格，它们附属于内燃发动机的不同负荷点。由此根据实际出现的内燃发动机负荷点引用相应的常数K值，用于执行本方法。
还表明下面的内容：最好在内燃发动机的一运行点上执行本方法，通过这个运行点在负荷下或者在空转中作功。尤其容易地在这些运行点执行本方法。因为已经表明，对于大型发动机，例如对于驱动发电机的发动机，对于柴油机车或船的发动机或者类似的尤其四缸大型发动机基本不出现推进状态，如同由常见的机动车对于道路交通运行识别的那样。在此术语推进状态响应内燃发动机的一运行状态，通过这个运行状态由行驶的机动车一起拖拽。而大型发动机原则上只在负荷下或在空转中作功。已知各种方法，其用于喷射器相同位置的工作原理以此为基础，它们在机动车的推进状态中执行。这些方法相应地对于大型发动机不能应用，因为在这里通常不存在推进状态。因此在这里所建议的方法正好适用于大型发动机，并且也优选在大型发动机中执行。由此得出本方法特别适用于大型发动机，它容易地在内燃发动机的运行点中执行，其中内燃发动机在负荷下或在空转时作功。
所述目的由此实现，通过具有权利要求9特征的用于内燃发动机的发动机控制器实现。所述发动机控制器的特征在于，它设计成用于执行如上述实施例所述的方法。这尤其意味着，一种用于执行本方法的算法在发动机控制器里面执行。此外最好连接曲轴传感器在发动机控制器上，由此这个曲轴传感器可以检测曲轴角信号并且在本方法的意义上继续处理。此外优选在发动机控制器上设有用于连接内燃发动机的各个喷射器的接口，由此使所有喷射器通过发动机控制器通电以及逐一地断开和接通。
最后所述目的也由此实现，通过实现一个具有权利要求10特征的用于调配内燃发动机中喷射器的喷射特性的系统。在此，该系统尤其用于执行按照如上所述实施例的方法。该系统包括通断措施，它这样构成，借助于它有选择地断开和接通各个喷射器。还包括一检测措施，它这样构成，检测内燃发动机的曲轴角信号。在此所述检测措施最好由曲轴传感器构成。所述检测措施与转换措施这样功能连接，使由检测措施检测的曲轴信号继续传导到转换措施。所述转换措施这样构成，借助于它利用离散的傅里叶变换将曲轴角信号转换成频率范围。设有存储措施，它这样构成，借助于它可以检测并存储曲轴角信号的傅里叶变换的0.5阶谐波值。为此最好使转换措施与存储措施相应地功能连接。所述存储措施还这样构成，对于在其检测并存储时中断的喷射器配置检测的并存储的值。此外设有平均部件，它这样构成，借助于它计算在存储措施中存储的值在所有喷射器上的平均值。还设有修正措施，它这样构成，借助于它计算附属于要修正的喷射器的值与平均值的偏差，其中根据计算的偏差修正喷射器的控制。
所述系统最好包括发动机控制器，尤其如上述实施例所述的发动机控制器。
所述发动机控制器优选包括通断措施、转换措施、存储措施、平均部件和修正措施。
优选一系统，在该系统中-最好也包括发动机控制器-设有形成差值的措施，通过它对于每个喷射器计算差值，作为附属于喷射器的值与所有喷射器接通时检测并存储的值的差。在此当然最好也设有用于在正常运行的发动机时检测并存储的值的检测并存储措施。在这种情况下最好这样构成该系统，使附属于各个喷射器的差值以形成平均值和修正为基础。
此外所述系统最好这样构成，在本方法的范围内作为优选描述的实施例可以通过该系统执行。所述系统尤其这样构成，喷射器的通电持续时间可以通过通电持续时间差匹配，它们按照上述的等式（1）计算，其中最好同时遵守上述的条件（2），用于保证，通过喷射器的相同位置不改变内燃发动机的总功率。
在此最好在发动机控制器里面设有相应的措施，用于按照上述等式（1）并且在上述条件（2）的情况下执行通电持续时间匹配。
附图说明
下面借助于附图详细解释本发明。在此唯一的附图示出流程图，它表示本方法的实施例。
具体实施方式
在步骤1开始本方法，接着在步骤3中首先获得内燃发动机气缸数。同时对于在图1中所示的本方法实施例规定，对每个气缸正好附设一个喷射器。因此在这里气缸数也对应于喷射器数量。尽管如此，在本方法的其它实施例中也能够使内燃发动机的每个气缸多于一个喷射器。在这种情况下在步骤3中最好不获得缸数，而且喷射器数量。
在步骤3中也定义过程变量i并且赋初值，其中对它最好配置数值0。
在询问5中将实际的过程变量i值与在步骤3中获得的缸数进行比较。接着由此出发，使过程变量首先以值0赋初值，由此对于执行本方法的第一喷射器附设过程变量i的值0。很显然，如果过程变量以其它值、例如以值1赋初值，将如何改变本方法。
据此在询问5中检验，如果过程变量i以值0赋初值，过程变量值是否小于在步骤3中获得的缸数。如果是，继续本方法到步骤7，在其中断开喷射器，对它附设过程变量i的实际值。
接着在步骤9中检测并存储曲轴角信号的傅里叶变换的0.5阶谐波的值或差值，以及配置到断开的喷射器。
在步骤11中以1增加过程变量i的值，同时再接通断开的喷射器。然后本方法跳回到询问5，在其中重新检验，现在出现的、实际的过程变量i值是否还小于缸数。在此表明，通过这种方式这样频繁地执行循环13，直到对于所有喷射器在步骤9中已经连续地先后分别检测值或差值。在此对最后的喷射器附设过程变量i值，它对应于以1减小的缸数。因此在步骤9中对于最后的喷射器检测值或差值以后使过程变量的值增加到对应于缸数的值。如果在询问5中确认这一点，则本方法继续转到步骤15。
在这个步骤中仍然对过程变量i赋初值，尤其对于在这里讨论的本方法实施例中置于0。
在接着的步骤17中由检测的并存储的值或差值形成用于各个喷射器的平均值。
接着本方法进入询问19，在其中仍然检验，过程变量i的实际值是否小于在步骤3中获得的缸数。如果是，则本方法转到步骤21，在其中执行喷射器控制修正，对喷射器附设过程变量i的实际值。这最好以附属于单独断开的喷射器与对于内燃发动机正常运行获得的值的差值为基础以及以由对于各个喷射器的差值形成的平均值为基础实现。最好匹配对于喷射器的通电持续时间，其中通电持续时间差归于实际出现的通电持续时间。在此通电持续时间差最好按照上述等式（1）计算，其中这个等式最好在上述条件（2）的情况下使用。
在步骤23中仍然以1增加过程变量i的值。然后本方法跳回到询问19，由此实现循环25。这个循环仍然这样长时间地执行，直到已经对于所有喷射器执行修正，或者直到过程变量i的值在询问19中首次等于在步骤3中获得缸数，因为在所选择的方法实施例中，其中过程变量i以0赋初值，对最后要修正的喷射器附设值，它与缸数相比以1减少。
如果过程变量i的值在询问19中也首次与在步骤3中获得的缸数一致，则在步骤27中结束本方法。
在步骤21中最好只有当值或偏差值与平均值的偏差超过给定数值的时候，才执行对于气缸的通电持续时间的修正，对气缸附设过程变量i的实际值。否则不执行对于喷射器的修正，并且本方法转到步骤23。
最好迭代本方法，即必要时按照给定的等待时间从步骤27跳回到步骤1，其中这个迭代或者说在步骤27与1之间存在的、在附图中未示出的循环这样长时间地执行，直到对于各个喷射器的各个值或差值与平均值的偏差都小于给定的阈值。在此能够使这个阈值与对于是否执行实际的喷射器修正的判断所选择的阈值一致。但是也能够，作为中断整个方法迭代的条件规定偏离这个阈值的阈值，它最好大于或小于对于各个喷射器修正的阈值。
总之表明，利用本方法能够容易地实现非常精确的喷射器的相同位置，尤其在大型发动机且尤其在负荷下的连续运行中或者也在空转中，由此最终可以达到目的，使各个喷射器喷射基本相同的燃料量。由此在内燃发动机中也可以预喷射和/或后喷射。