專利名稱：運行內(nèi)燃機的系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明描述運行內(nèi)燃機的系統(tǒng)并且提供相應(yīng)的具有至少兩個模式管理器的方法，所述管理器用于致動和/或用于請求至少一種根據(jù)獨立權(quán)利要求1前序部分所述的內(nèi)燃機的燃燒模式。
背景技術(shù)：
為了跟上嚴(yán)格的即將到來的排放法規(guī)要求，內(nèi)燃機需要被持續(xù)的
改進(jìn)并且同時必須不能損害發(fā)動機控制單元(ECU)的成本。發(fā)動機管理系統(tǒng)(EMS)受到噴射和燃燒模式的增加的數(shù)量的挑戰(zhàn)，由此增加ECU存儲器的成本和容量及其計算時間。燃燒模式能夠被描述成一組能夠由軟件控制的燃燒參數(shù)。通常對于DSEU4應(yīng)用而言，由軟件控制的燃燒參數(shù)是噴射燃料質(zhì)量、噴射位置、軌道壓力、空氣質(zhì)量流量、增壓壓力、以及EGR率。EMS需要管理更多的要求對于每種燃燒模式進(jìn)行調(diào)整的燃燒參數(shù)。在過去幾年中，應(yīng)用于特定條件下的發(fā)動機管理控制模式的數(shù)量存在極大的增加。對此最廣為人知的例子是柴油顆粒過濾器(DPF)策略，該策略每隔數(shù)百公里致動過濾器再生。
隨著燃燒模式的增加數(shù)量，EMS中的一個另外的缺點是由于大
量標(biāo)定圖導(dǎo)致的快速增長的ROM消耗。該情況發(fā)生是因為標(biāo)定工程師需要為各種燃燒模式在各個工作點標(biāo)定所有的燃燒參數(shù)，從而達(dá)到
相關(guān)的目標(biāo)，如消耗、噪音、排放，等等。
這種通常所知的EMS架構(gòu)如圖1中示出。燃燒模式增加的數(shù)量導(dǎo)致下面的問題。首先一次只有一種燃燒模式能夠被執(zhí)行。因此如果兩種或多種燃燒模式被請求，那么就需要作出決策。為了解決燃燒模式間的沖突，優(yōu)先級被應(yīng)用在軟件中的不同層次。每次引入新的模式管理器時，所有其他模式管理器(如圖1中的DPF管理器或RTE管理器)可能都需要被修改從而導(dǎo)致不清楚的和展開的模式優(yōu)先決策算法。另外，燃燒模式間的轉(zhuǎn)換必須以轉(zhuǎn)矩中性的方式來操作。
創(chuàng)建允許調(diào)整所有燃燒設(shè)定點并且對每個新燃燒模式生成其新
3備份的標(biāo)定結(jié)構(gòu)的簡單方法是不可行的。原因是為此所要求的ROM資源將極大的增加ECU成本并且在許多情況中將強迫升級到更好的處理器以及額外增加的成本。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的問題是提供用于運行內(nèi)燃機的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)尋找增加的需求和有限的ECU資源之間的平衡。
該問題由根據(jù)獨立權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)來解決。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，為了處理增加的軟件復(fù)雜度，解決方案是創(chuàng)建處理優(yōu)先級和協(xié)調(diào)的中央功能。燃燒管理器作為所有需要接管噴射系統(tǒng)控制的軟件策略和管理燃燒參數(shù)計算的策略之間的橋梁。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，為了處理大存儲器需求，解決方案是在限定的燃燒模式和噴射之前不分配標(biāo)定表，而給予標(biāo)定工程師靈活性來將可用的表或圖鏈接到限定的物理事件，如DPF再生模式中的引燃噴射。由此允許跨越噴射或甚至燃燒模式來重用所述表。
根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步有利的實施例在余下的從屬權(quán)利要求中給出。


本發(fā)明現(xiàn)在將參照附隨示意圖來描述，其中圖1說明了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的分散結(jié)構(gòu)的發(fā)動機管理系統(tǒng)的架構(gòu)概況，
圖2說明了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的具有中央(集中)管理器的發(fā)動機系統(tǒng)管理系統(tǒng)的架構(gòu)概況，
圖3描繪了具有相同時間刻度的三幅圖，其中
圖3A示出隨時間的模式管理器請求，
圖3B示出隨時間的相應(yīng)轉(zhuǎn)換因子，
圖3C示出圖3A中的三種模式和請求反應(yīng)，
圖4示出五個發(fā)動機參數(shù)的時間依賴性，
圖5示出讀取轉(zhuǎn)換依賴性中的轉(zhuǎn)換因子的方塊圖，
圖6說明了用于一個燃燒設(shè)定點的模式、子模式和標(biāo)定表之間的標(biāo)定鏈接，圖7示出具有不同燃燒模式的兩個圖，其中這兩種燃燒模式只是在一個子模式中不同，
圖8A說明了隨發(fā)動機旋轉(zhuǎn)的滯后曲線，以及圖8B說明了隨轉(zhuǎn)矩的滯后曲線。
具體實施例方式
圖2示意性的說明了柴油共軌EMS的燃燒相關(guān)策略架構(gòu)。燃燒管理策略的主要輸入是來自駕駛員的轉(zhuǎn)矩請求(管理器1 )和外部管理器2到7所請求的燃燒模式。模式管理器是計算各種燃燒模式的致動和請求的軟件。燃燒管理器9的主要輸出是各個燃燒設(shè)定點，如燃料質(zhì)量設(shè)定點10、噴射定相設(shè)定點ll、噴射定相設(shè)定點12、空氣質(zhì)量設(shè)定點13、增壓壓力設(shè)定點14、 EGR設(shè)定點15，所述各設(shè)定點是控制執(zhí)行器的策略的輸入，所述策略如噴射實現(xiàn)16、燃料壓力實現(xiàn)17和空氣路徑實現(xiàn)。
作為一個例子DPF管理器2在必須顆粒過濾器再生時決定事件，然后發(fā)送請求到燃燒管理器9來啟動DPF再生模式。燃燒管理器9相應(yīng)地將命令執(zhí)行器執(zhí)行DPF再生。外部管理器的本質(zhì)和數(shù)量依賴于系統(tǒng)部件和最終原始設(shè)備制造商(OEM)。這些外部管理器的數(shù)量的總體趨勢隨著排放法規(guī)而增加。
依賴于外部管理器策略， 一個或多個燃燒模式被分配。 一般而言，燃燒模式能夠被理解為特定燃燒目標(biāo)(如，啟動發(fā)動機，加熱DPF過濾器，再生DPF過濾器，等等)。燃燒管理器9作為EMS中的中央?yún)f(xié)調(diào)策略被引入。該策略處理模式請求優(yōu)先級并且控制燃燒模式之間的轉(zhuǎn)換。
燃燒管理器9作為外部管理器2到7和各個燃燒設(shè)定點策略10到15之間的橋梁。因此給予了靈活性來開發(fā)獨立于燃燒管理策略的外部環(huán)境的通用燃燒設(shè)定點策略。
燃燒管理器9命令用于發(fā)動機內(nèi)的三個獨立系統(tǒng)的各個燃燒設(shè)定點，所述三個獨立系統(tǒng)為
■噴射器16
■軌道壓力系統(tǒng)執(zhí)行器17■空氣路徑執(zhí)行器18每一個具有不同的反應(yīng)時間?？紤]這些方面對于燃燒模式之間轉(zhuǎn)換的協(xié)調(diào)是重要的。例如，模式轉(zhuǎn)換可以觸發(fā)用于較慢系統(tǒng)(具有參
數(shù)MAP—SP:質(zhì)量空氣壓力設(shè)定點和MAF—SP:質(zhì)量空氣流量設(shè)定點的空氣路徑執(zhí)行器)的設(shè)定點轉(zhuǎn)換，隨后是用于較快系統(tǒng)(具有參數(shù)FUP—SP:燃料壓力設(shè)定點的軌道壓力系統(tǒng)執(zhí)行器)的設(shè)定點，以及最后是用于最快系統(tǒng)部件(具有參數(shù)MF一SP:燃料質(zhì)量設(shè)定點和SOI—SP:噴射開始設(shè)定點的噴射器)的設(shè)定點。圖4說明了從燃燒模式x到燃燒模式y(tǒng)轉(zhuǎn)換的可能應(yīng)用的簡化例子。用于質(zhì)量空氣壓力MAP—SP的轉(zhuǎn)換因子T5和用于質(zhì)量空氣流量MAF—SP的轉(zhuǎn)換因子T4相同并且在該例子中導(dǎo)致T4，5-trh,其中^是轉(zhuǎn)換開始的時間而t4是轉(zhuǎn)換結(jié)束的時間。從圖4中可看出轉(zhuǎn)換因子T4和T5是最長的，隨后是被定義成trt2的燃料壓力FUP一SP的轉(zhuǎn)換因子T3。最短的質(zhì)量燃料MF的轉(zhuǎn)換因子Tl和用于噴射開始SOI的轉(zhuǎn)換因子T2被定義成t4-t3。具有這些轉(zhuǎn)換因子就可能建立從一種模式到另一種模式的轉(zhuǎn)換，由此各個參數(shù)同時(此處在時刻tj達(dá)到另外的燃燒模式。為各個燃燒設(shè)定點定義轉(zhuǎn)換時間和/或延遲是可能的。然而不是
必須為各種可能轉(zhuǎn)換標(biāo)定這些時間，作為替代，如圖5中所示，有限組的時間被定義并且可被重用。該圖在左下角示出5x5的陣列，其中行定義目標(biāo)模式，列定義當(dāng)前模式。根據(jù)從一種燃燒模式到另一種燃燒模式的轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換因子組被自動地定義。此處在該例中，發(fā)動機處于當(dāng)前模式3并且從該模式3到目標(biāo)模式2的轉(zhuǎn)換被請求。在5x5陣列的中間標(biāo)記了黑色方格20。在該方格20中存儲指針23指向轉(zhuǎn)換時間表21的轉(zhuǎn)換因子組22 (被標(biāo)記為黑色列)。轉(zhuǎn)換因子組22是用于在圖5右邊所示出的轉(zhuǎn)換時間Tl到T5的例子。
圖3A示出隨時間的來自一個或多個管理器1到7的被請求的模式。在圖3B中描繪了相應(yīng)轉(zhuǎn)換因子，由此只示出一個參數(shù)的轉(zhuǎn)換因子，例如質(zhì)量空氣流量的T4。在圖3C中示出了對于一個參數(shù)的不同燃燒模式CM1到CM3。在開始吋發(fā)動機運行在燃燒模式CM1。在時間ts請求跳越到燃燒模式CM2。系統(tǒng)立刻反應(yīng)。如圖3C中所示，參數(shù)被設(shè)定到CM2。在時刻t6，在轉(zhuǎn)換時間Ta內(nèi)請求燃燒模式CM3。圖3B中的轉(zhuǎn)換因子Ta自動設(shè)定(示出如斜坡(ramp))。
正常情況在tu和t14之間示出。在時刻tu,在轉(zhuǎn)換時間Tc( =t13-tu )
6內(nèi)請求燃燒模式CM2。在該從CM1到CM2的該轉(zhuǎn)換過程中，在時 刻^另一個燃燒模式CM3被請求。只要從一種模式到另一種模式的 轉(zhuǎn)換沒有終止，新請求就被忽略。從CM2到CM3的轉(zhuǎn)換只有當(dāng)原 先的轉(zhuǎn)換已經(jīng)被終止時才開始。該情形可在當(dāng)轉(zhuǎn)換因子接收到新斜坡 的時刻t^時被看到。
在某些情形中，上述規(guī)則在例如零轉(zhuǎn)矩或者突然的大轉(zhuǎn)矩被請求 時必須被打破。在該情況中，跳越(jump over)否決燃燒模式的任 何優(yōu)先級。這在ts和t9之間示出。在時刻t8,在轉(zhuǎn)換時間Tb(=t1()-t8) 內(nèi)請求燃燒模式CM2。在時刻t9，到燃燒模式CM1的跳越被請求。 盡管從CM3到CM2的轉(zhuǎn)換在時刻tn)還沒有正常地終止。跳越請求 已經(jīng)被執(zhí)行，由此否決從CM3到CM2的轉(zhuǎn)換。
需要解釋的是從當(dāng)前模式(例如CM1)到目標(biāo)模式(例如CM2 ) 的請求可能總是經(jīng)過中性名義模式NM。該請求于是將被解釋成 CM1—>NM—>CM2。繞過(by-pass over )名義模式具有4艮大優(yōu)點， 即預(yù)定義轉(zhuǎn)換的數(shù)量被減少了 ，將通用項目改為OEM項目是更為簡 單的，并且由此減少在開發(fā)過程中的時間和金錢。
用于標(biāo)定表的已知途徑將會是為在每個燃燒模式中的各個燃燒 設(shè)定點定義標(biāo)定結(jié)構(gòu)，其給予的優(yōu)點即標(biāo)定結(jié)構(gòu)可以適應(yīng)燃燒模式 的特定需要。另一方面，ECU資源的浪費將會被看到，因為標(biāo)定表 不能跨越燃燒模式被重用。另外，在調(diào)整相位后，許多標(biāo)定表可能保 持閑置。更深入的分析顯示基本依賴性(如標(biāo)定結(jié)構(gòu)所要求的請求轉(zhuǎn) 矩、發(fā)動機速度和制冷劑溫度)在燃燒模式之間保持相同。這使得可 能打破標(biāo)定表和具體燃燒模式中具體燃燒設(shè)定點之間的硬編碼鏈接 的范式。通過引入單獨可擴展標(biāo)定結(jié)構(gòu)，標(biāo)定表、燃燒設(shè)定點和燃燒 模式之間的靈活鏈接以有效得多的方式解決問題。
圖6示出對于給定燃燒設(shè)定點，燃燒模式、子模式和標(biāo)定表之間 的鏈接是怎樣可以被建立起來的示意性例子。鏈接的兩層均能夠在調(diào) 整活動中被標(biāo)定組自由地選擇。
如圖6中所示出，標(biāo)定表的重用在兩個不同層次是可能的
■在第一層次，兩個或更多個燃燒模式能夠共享所有燃燒設(shè)定 點的標(biāo)定通過共享相同子模式而相同的區(qū)域。圖7說明了例子，其中 模式0和模式1在工作區(qū)域的大部分共享相同的標(biāo)定，除了高發(fā)動機
7速度區(qū)域。
■在第二層次，兩個或更多個燃燒子模式能夠重用相同的標(biāo)定
表。在圖中對于子模式l、 2和3的情況就是這樣，因為它們都鏈接 到表MAP[l。
燃燒模式被轉(zhuǎn)化為燃燒子模式。燃燒子模式能夠被理解為噴射曲 線(啟用的噴射的樣式)。為了避免切換，滯后被應(yīng)用于如圖8A中 示出的發(fā)動機旋轉(zhuǎn)以及圖8B中示出的轉(zhuǎn)矩輸出。
為了改進(jìn)燃燒管理策略對各個項目需求的適應(yīng)性，標(biāo)定表沒有被 定義為單個元素而是定義為一些表的陣列，其中元素的數(shù)量以及各個 陣列元素的維度能夠被配置。
對給定的作為一個單個陣列的燃燒設(shè)定點來定義標(biāo)定表將具有 缺點，即所述標(biāo)定表都共享最大所要求表的維度并由此浪費CPU 資源。
為了克服這個問題，對于各個燃燒設(shè)定點應(yīng)用了多種標(biāo)定表類 型。對各種表類型，維度可被單獨配置。在所應(yīng)用的表類型中的一個 不被要求的情況下，元素的數(shù)量能夠被減少到1并且元素尺寸能夠被 減少到最小(2x2)從而ROM消耗可忽略。
在柴油共軌項目中燃燒模式增加的數(shù)量增加了標(biāo)定工程師的優(yōu) 化工作量。至少下述燃燒設(shè)定點需要在各個工作點被調(diào)整從而達(dá)到排 放、噪音和燃料消耗目標(biāo)
■噴射致動曲線
■各個致動噴射的燃料質(zhì)量
■各個致動噴射的位置(噴射定相)
■軌道壓力
■空氣質(zhì)量流量或廢氣再循環(huán)(EGR)率 ■增壓壓力
不考慮被用來達(dá)到優(yōu)化的標(biāo)定方法，如果EMS顯示相同的用于 計算各個燃燒設(shè)定點的軟件架構(gòu)，那么標(biāo)定工程師的工作就被簡化。
由于增加的為EMS設(shè)定的要求，優(yōu)化的燃燒管理策略變得非常 重要。具有作為主要特征的中央燃燒管理器和靈活標(biāo)定結(jié)構(gòu)的策略被 認(rèn)為是對于滿足當(dāng)前和未來排放標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)的合適解決方案。
總之，中央燃燒管理的優(yōu)點是策略能夠在最開始的項目階段或甚至在項目開發(fā)的隨后階段根據(jù)需要而被容易的配置和修改。當(dāng)前應(yīng)用
的指示表明，利用適當(dāng)?shù)娜紵呗耘渲煤妥屑?xì)的標(biāo)定策略，達(dá)到Euro 5目標(biāo)并且相比于Euro 4系統(tǒng)不顯著增加CPU資源消耗是可能的。
權(quán)利要求
1.一種運行內(nèi)燃機的系統(tǒng)，具有用于致動和/或用于請求至少一種內(nèi)燃機燃燒模式的至少兩個模式管理器(1-7)，其特征在于，系統(tǒng)進(jìn)一步包括燃燒管理器(9)，其中模式管理器(1-7)的各個輸出被至少連接到燃燒管理器(9)的一個輸入，用于收集同時有效的所有燃燒模式請求并確定其優(yōu)先級。
2. 如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其中燃燒管理器(9)包括用于執(zhí)行從當(dāng)前燃燒模式(CM1)到目標(biāo)燃燒模式(CM2)的轉(zhuǎn)換的燃燒模式轉(zhuǎn)換管理器。
3. 如權(quán)利要求l到2之一所述的系統(tǒng)，其中目標(biāo)燃燒模式(CM2)依賴于有效燃燒模式請求的優(yōu)先結(jié)果。
4. 如權(quán)利要求1到3之一所述的系統(tǒng)，其中系統(tǒng)進(jìn)一步包括在當(dāng)前和目標(biāo)燃燒模式不同的情況下用于致動燃燒模式轉(zhuǎn)換管理器的裝置。
5. 如權(quán)利要求1到4之一所述的系統(tǒng)，其中燃燒管理器(9)包括中斷單元，如果新燃燒模式請求具有比目標(biāo)燃燒模式更高的優(yōu)先級并且燃燒模式請求是請求跳越，那么中斷單元用于中斷運行燃燒模式轉(zhuǎn)換管理器。
6. 如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中燃燒模式跳越請求是零轉(zhuǎn)矩請求或突然的大轉(zhuǎn)矩請求。
7. 如權(quán)利要求1到6之一所述的系統(tǒng)，其中燃燒模式轉(zhuǎn)換管理器包括用于執(zhí)行從當(dāng)前燃燒模式(CM1)到目標(biāo)燃燒模式(CM2)的越過名義模式(NM)的轉(zhuǎn)換的裝置。
8. 如權(quán)利要求1到7之一所述的系統(tǒng)，其中系統(tǒng)使用單個可擴展標(biāo)定結(jié)構(gòu)實現(xiàn)標(biāo)定表、燃燒設(shè)定點和燃燒模式之間的靈活鏈接。
全文摘要
本發(fā)明公開了用于運行內(nèi)燃機的系統(tǒng)，具有至少兩個模式管理器用于致動和/或用于請求內(nèi)燃機的至少一種燃燒模式。系統(tǒng)進(jìn)一步包括燃燒管理器(9)，其中模式管理器(1-7)的各個輸出被至少連接到燃燒管理器(9)的一個輸入，用于收集所有同時有效的燃燒模式請求并確定其優(yōu)先級。
文檔編號F02D41/30GK101688493SQ200880020146
公開日2010年3月31日 申請日期2008年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月14日
發(fā)明者D·瓦萊羅-伯特蘭, M·尼恩霍夫, M·福蒂克, O·格勞普納, R·科波爾德 申請人:歐陸汽車有限責(zé)任公司