CN101178035B - 用于特性曲线族匹配的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及到一种用于特性曲线族匹配的方法，尤其是用于在内燃机的排气管路中氮氧化物存储催化器再生的内燃机空气比的预控制。当在特性曲线族中加入根据内燃机发动机力矩和发动机转速的传递系数，它描述了带有空气系统和排气管路的内燃机的状态，并且在特性曲线族中传递系数用当前的传递系数进行校正，如果多个传递系数离当前传递系数同样远的话，其中适合于关于发动机转速和发动机力矩的当前传递系数的、最接近的传递系数被校正，并且分配给一个较小的发动机转速和一个较小的发动机力矩的传递系数被校正，通过该方法可以实现一个迅速收敛的匹配。至少可以实现围绕着传递系数变化的小的极限循环。此外该方法计算量少、健壮、稳定。
Description
技术领域
本发明涉及到一种用于特性曲线族(Kennfeld)的匹配的方法，尤其是用于在内燃机的排气管路中氮氧化物存储催化器再生的内燃机空气比的预控制。
背景技术
就关于汽车氮氧化物排放的法律预先规定而言，废气的后处理是必要的。为了接收产生的氮氧化物，可以使用一个氮氧化物存储催化器。然而氮氧化物存储催化器只能接收有限的氮氧化物的数量，并且最迟在达到最大存储能力时必须被再生。一种用于再生的方法是，对于一个确定的内燃机的时间间隔，供给一种用燃料浓缩的、超化学计算的燃料空气混合物，并且将产生的“富油”的废气通过氮氧化物存储催化器引导。在富油的废气中含有的一氧化碳和同样被含有的碳氢化合物被在氮氧化物存储催化器中存在的氮氧化物氧化成二氧化碳和水。产生的氮气被随废气排放。
在从贫油工作到富油工作过渡时，为了迅速达到富油混合物设定的λ额定值，在测定的或者模拟的空气量的基础上预控制喷射量。另一种可选择的方案是也可以通过空气量或者同时通过空气和喷射量预控制。例如有条件的通过内燃机的容许偏差或者老化，在其中根据空气系统、内燃机和排气管路的传递函数中产生在空气量、喷射量和λ实际值之间的差别，并且发生不希望的λ实际值与λ额定值的偏差。一种用于确定燃烧用空气质量的，热膜空气质量测量仪形式的空气质量测量仪应称为尤其对容许偏差和老化无抵抗力的部件。此外燃料的计量也可能导致偏差。所提到的在λ实际值和λ额定值之间的偏差借助于一个在内燃机的排气管路中布置在氮氧化物存储催化器之前的宽带λ探测器确定。在这一信息的基础上喷射量可以被匹配，因此可以预备好希望的燃料空气混合物。
与此同时在一个借助于发动机控制装置调节的λ额定值和λ实际值之间的传递函数根据发动机力矩和发动机转速，并且可以以特性曲线族的形式采集和考虑。与此同时传递函数的值被存储在事先确定的支撑位置，它不必一定是等距离的。然后在工作中化学计算的燃料空气混合物的喷射量被预控制，根据发动机力矩和发动机转速，传递函数值由特性曲线族确定，并且对此确定一个校正的预控制喷射量。特性曲线族必须匹配内燃机的容许偏差和老化以及空气和废气系统的容许偏差和老化，以实现预控制，在值从贫油区域向富油区域变换时或者反过来时，预控制在λ额定值和λ实际值之间产生微小的偏差，以及产生一个微小的λ实际值的超调。
在DE4418731A1中说明了一种用于特性曲线族匹配的方法。在特性曲线族的值匹配时要选出一定数量的围绕着待校正值的支撑位置。然后特性曲线族在待校正值的位置也在选出的支撑位置上校正，其中带有待校正值支撑位置的间距的校正是重点。该方法的缺点是，计算复杂，并且相对于特性曲线族的实际变化只能缓慢的收敛。
发明内容
本发明的任务是，提出一种用于为了氮氧化物存储催化器的再生而调整λ值的特性曲线族匹配的方法，用该方法可以实现λ值迅速的和精确的调整。
本发明的任务由此获得解决，在特性曲线族中根据内燃机发动机力矩和发动机转速加入传递系数，传递系数反映了带有空气系统和排气管路的内燃机的状态，并且在特性曲线族中传递系数用当前的传递系数进行校正，其中适合于关于发动机转速和发动机力矩的当前传递系数的、最接近的传递系数被校正，如果多个传递系数离当前传递系数同样远的话，对应一个较小的发动机转速和一个较小的发动机力矩的传递系数被校正。通过该方法可以实现一个迅速收敛的匹配，而且至少可以实现围绕着传递系数曲线的小的极限循环。此外该方法计算量少、健壮稳定。
当前的传递系数在特性曲线族中被接收时，如果在在特性曲线族中的传递系数和当前传递系数之间的相对偏差小于预先确定的极限值ε，则特性曲线族的微小的匹配可以用特别微小的计算花费转换。
预先确定的极限值位于0和1之间的范围。在本方法的优选的方案中预先确定的极限值ε位于0.01和0.1之间的范围。因此可以实现本方法健壮稳定的和对于测量值的噪声极不敏感的转换。
特性曲线族匹配的快速收敛可以如下实现，假如在在特性曲线族中的传递系数和当前的传递系数之间的相对偏差大于预先确定的极限值ε，并且当前传递系数大于在特性曲线族中的传递系数，将传递系数提高它的ε倍地被接收到特性曲线族中，假如在传递系数和当前传递系数之间的相对偏差大于预先确定的极限值ε，并且当前的传递系数小于传递系数，则传递系数减少它的ε倍地接收到在特性曲线族中。
当在再生过程期间，在内燃机静止状态存在时，根据发动机力矩和发动机转速构成传递系数，并且传递系数根据发动机力矩和发动机转速存放在特性曲线族中时，可以进行预控制的喷射量或者空气量的校正，使在λ额定值和λ实际值之间的偏差在内燃机的容许偏差和老化的情况下也特别微小。
当借助于由存放在特性曲线族中的传递系数构成的校正系数进行化学计算喷射量的校正时，并且使用在特性曲线族中关于发动机力矩和发动机转速最接近内燃机当前的工作条件下的传递系数，校正在不同的工作条件时特别精确，并且在λ额定值和λ实际值之间的偏差可以特别微小。
附图说明
本发明在下面借助于在附图中表示的实施例进一步说明。
图1表示的是一台带有废气后处理装置的内燃机的示意图，
图2表示的是用于实施根据本发明的方法的λ调节器的结构，
图3表示的是用于校正特性曲线族的支撑位置的确定，
图4表示的是没有根据本发明的方法时λ实际值的变化，
图5表示的是在使用根据本发明的方法时λ实际值的变化。
具体实施方式
图1示意地表示了技术环境，在该环境下根据本发明的方法可用于λ调节器特性的曲线族的匹配。空气通过空气供给管路11供给内燃机10，它的质量可以用一个空气质量测量仪12确定。空气质量测量仪12可以设计成热膜空气质量测量仪。内燃机10的废气通过一个排气管路15排出，其中在内燃机10的后面，沿着废气流动的方向设有一个氮氧化物存储催化器16，在它的出口废气通过一个废气排出管路17排出。为了控制内燃机10设有一个发动机控制装置20，它一方面通过燃料计量装置13将燃料供给内燃机10，同时另一方面将空气质量测量仪12的和布置在排气管路15中的λ探测器14的信号供给它。λ探测器14确定一个λ实际值36(参见图2)。燃料计量装置13也可以布置在内燃机10的空气供给管路11中。当发动机控制装置20断定氮氧化物存储催化器16需要再生时，它使λ额定值32(参见图2)从λ值大于1降低到λ值小于1，以通过此后产生的一氧化碳和碳氢化合物再生氮氧化物存储催化器16。
在图2中表示的是带有用于实施本发明所需要的功能单元的发动机控制装置20；其它的属于现有技术的发动机控制装置20的功能单元由于一目了然的原因被略去了。发动机控制装置20包括一个空气质量校正级21，在该级中空气质量额定值30.1可以根据希望的空气质量和喷射量的预控制的比例校正。空气质量校正级21的输出信号与空气质量实际值30.2一起供给空气系统调节装置22，该装置调准校正的空气质量额定值30.3。在调准状态下校正空气质量额定值30.3对应空气质量实际值。这个值和λ额定值32被供给喷射量计算装置23，该装置确定一个化学计算的喷射量35.1，该量又在校正级24中被换算成喷射量的预控制值35.2。
为了校正在λ实际值36和λ额定值32之间的偏差，在λ实际值36在λ探测器信号变换器26中变换之后，它被供给减法级25一个λ信号33。减法级25确定一个λ偏差31。λ偏差31被供给调节器27，它确定被供给计算级28的调节值34。此外喷射量预控制值35.2被供给计算级28。计算级28可以是求和级或者乘法级，并且确定一个喷射量额定值35.3。喷射量额定值35.3与校正的、在调准状态相应于空气质量实际值的空气质量额定值30.3在内燃机工作时共同产生λ实际值36。这一相互关系在图2中通过传递系数29表明。
在发动机控制装置20工作时，在氮氧化物存储催化器16再生过程结束时，本传递系数29作为当前的通过发动机力矩和发动机转速表示的工作点的函数被存放在一个特性曲线族中。当一个新的再生过程开始时，那么对于当前工作点适合的传递系数29由特性曲线族取出，并且在校正级24中作为校正系数使用。校正级24也可以构造用于校正的加法计算。通过校正与工作点相关地考虑在输入参数空气质量和喷射量和输出参数λ实际值之间的，带有空气系统和排气管路的内燃机的传递函数。为开始发动机控制装置20工作特性曲线族可以用一组传递系数29预先占上，或者由一组空的特性曲线族出发根据本发明的方法填上。因为传递函数通过容许偏差和老化发生变化，特性曲线族必须被匹配，以持久地产生良好的喷射量和空气质量的预控制。
图3表示了一个用于校正特性曲线族的支撑位置的确定。对于当前的传递系数44，由第一工作点坐标42和其第二工作点坐标43确定不必然等距离的特性曲线族元素41、45、46、48的特性曲线族单元40，以使标明第一和第二工作点坐标42、43的发动机力矩和发动机转速的值位于由特性曲线族元素41、45、46、48占据的区域。借助于分配47为了校正分别选出与当前传递系数44最接近的特性曲线族元素41、45、46、48。当两个或者多个特性曲线族元素41、45、46、48与当前的传递系数44处于同样的距离时，为了校正选出第三特性曲线族元素46，它的关于发动机力矩和发动机转速的坐标比当前的传递系数44的小。
与此同时基于相对偏差Δ＝|(K(T，n)-Zi-1，j-1(Ti-1，nj-1))/Zi-1，j-1(Ti-1，nj-1)|的校正根据下列规定进行：
如果偏差Δ小于预先确定的极限值ε，则当前传递系数44的值采用：Zi-1，j-1(Ti-1，nj-1)＝K(T，n)。
如果相对偏差Δ大于预先确定的极限值ε，将被区分为两种情况：
如果K(T，n)＞(1+ε)×Zi-1，j-1(Ti-1，nj-1)，那么Zi-1，j-1(Ti-1，nj-1)将用(1+ε)×Zi-1，j-1(Ti-1，nj-1)代替。
如果K(T，n)＜(1-ε)×Zi-1，j-1(Ti-1，nj-1)，那么Zi-1，j-1(Ti-1，nj-1)将用(1-ε)×Zi-1，j-1(Ti-1，nj-1)代替。
根据本发明的方法的作用表示在图4和图5中。图4介绍了没有使用根据本发明的方法的λ实际值33的变化。与此同时λ额定值32和λ实际值33沿着时间轴52表示在参数轴50上。参数轴的数值不仅适于所表示的λ值，而且适于标准的、沿着时间轴52绘出的喷射量值35.4。此外标准的喷射量值35.4是喷射量额定值35.3和喷射量预控制值35.2的比。在由贫油工作到0.94的λ额定值阶跃51以后，为了然后在围绕着目标值0.94的区域内波动，λ实际值33瞬时下降到值0.9。
在图5中可见λ额定值32、λ实际值33和喷射量预控制值35.2的值的图，在使用根据本发明的方法时，λ实际值33在由贫油工作到0.94的λ额定值阶跃51之后，为了然后围绕着目标值0.94波动，仅仅瞬时处于值0.92。还可以看出，标准的喷射量值35.4在再生过程之前和之后与它的值偏差较少。而标准的喷射量值35.4，在没有根据本发明的方法时，如在图4中所示，在再生过程期间处降低大约7％，如在图5中所示，它围绕着它的设定值1波动；预控制在再生过程期间也是精确的。
Claims (7)
1.用于特性曲线族匹配的方法，其特征在于，传递系数(29)根据内燃机发动机力矩和发动机转速加入到特性曲线族中，传递系数反映了带有空气系统和排气管路的内燃机(10)的状态，并且在特性曲线族中的传递系数(29)用当前的传递系数(44)进行校正，其中对关于发动机转速和发动机力矩与当前传递系数(44)最接近的传递系数(29)进行校正，并且如果多个传递系数(29)离当前传递系数(44)同样远的话，对对应较小的发动机转速和较小的发动机力矩的传递系数(29)进行校正。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，假如在特性曲线族中的传递系数(29)和当前传递系数(44)之间的相对偏差小于预先确定的极限值ε，则当前的传递系数(44)则被接收到特性曲线族中。
3.根据权利要求1或者2所述的方法，其特征在于，所述预先确定的极限值ε位于0和1之间的范围内，优选位于0.01和0.1之间的范围内。
4.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其特征在于，假如在特性曲线族中的传递系数和当前的传递系数(44)之间的相对偏差大于预先确定的极限值ε，并且当前传递系数(44)大于在特性曲线族中的传递系数，那么将所述传递系数(29)提高它的ε倍并被接收到特性曲线族中，并且假如在传递系数和当前传递系数(44)之间的相对偏差大于预先确定的极限值ε，并且当前的传递系数(44)小于传递系数，那么将传递系数减少它的ε倍并被接收到特性曲线族中。
5.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其特征在于，在再生过程结束时，在内燃机(10)静止状态存在时，根据发动机力矩和发动机转速构成传递系数(29)，并且将传递系数根据发动机力矩和发动机转速存放在特性曲线族中。
6.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其特征在于，借助于由存放在特性曲线族中的传递系数构成的校正系数(24)进行化学计算的喷射量(35.1)的校正，并且该校正系数(24)在特性曲线族中关于发动机力矩和发动机转速与内燃机(10)的当前工作条件最接近。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法是用于在内燃机(10)的排气管路中使氮氧化物存储催化器(16)再生而在内燃机(10)的空气系统中对空气比进行预控制的方法。
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