CN101210521A - 用于对λ调节装置进行预控制的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于对用于燃料空气比的λ调节装置进行预控制以运行内燃机的方法，其中所述内燃机与空气输入系统和排气系统相连接，并且其中所述内燃机的控制装置具有带有用于确定预控制的喷射量的喷射量计算装置的λ调节装置，和用于使λ实际值跟踪λ额定值的调节器以及调节空气质量流量实际值的空气系统调节装置。如果在对所述λ调节装置进行这样的预控制时，所述经过预控制的喷射量和/或空气质量流量额定值用根据由空气输入系统、内燃机和排气系统组成的系统的在喷射量额定值、空气质量流量实际值和λ实际值之间的传递系数确定的校正值进行校正。由此可以实现这一点，即在λ额定值更换时更快地并且以更少的上冲和下冲达到所述λ实际值。此外可以实现这一点，即所述预控制在再生过程中也更加精确。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于对用于燃料空气比的λ调节装置进行预控制以运行内燃机的方法，其中所述内燃机与空气输入系统和排气系统相连接，并且其中所述内燃机的控制装置具有带有确定预控制的喷射量的喷射量计算装置的λ调节装置和用于使λ实际值跟踪λ额定值的调节器以及对空气质量流量实际值进行调节的空气系统调节装置。
背景技术
根据有关汽车的氮氧化物排放方面的法律规定，有必要进行废气后处理。为吸收产生的氮氧化物，可以使用氮氧化物存储催化器。但是所述氮氧化物存储催化器仅仅能够吸收有限量的氮氧化物，并且至迟在达到最大的存储能力时必须予以再生。用于再生的方法在于，在一定的时间间隔内向内燃机输入以化学计算过量的方式富含燃料的燃料空气混合物并且将产生的“浓的(fette)”废气通过所述氮氧化物存储催化器导送出去。包含在浓的废气中的一氧化碳以及同样包含的碳氢化合物被存放在氮氧化物存储催化器中的氮氧化物氧化成二氧化碳和水。所产生的氮气则与废气一起排出。
为了在从稀薄运行转变成浓运行时快速达到浓混合物的规定的λ额定值，在测量的或设计的空气量的基础上，借助于化学计量比例(喷射量＝空气量/(14.5*额定λ))对喷射量进行预控制。作为替代方案，也可以在预先给定喷射量的情况下对空气量进行匹配。比如如果由于公差或者内燃机的老化，在其中依赖于空气输入系统、内燃机和排气线路的、在空气量、喷射量和λ实际值之间的传递系数中会出现差别，并且导致λ实际值和λ额定值之间出现不希望的偏差。作为尤其对公差和老化敏感的部件，应该提到为确定燃烧用空气的质量而使用的、热膜式空气质量测量仪形式的空气质量测量仪。此外燃料定量供给装置也会导致偏差。所述在λ实际值和λ额定值之间的偏差按现有技术借助于在所述内燃机的排气通道中布置在所述氮氧化物存储催化器前面的宽带进气量探测器进行测定。在这种信息的基础上，可以对所述燃料空气混合物进行匹配。借助于调节器进行这种匹配，利用该调节器的调节参数可以对预控制的数值进行校正。由于上述偏差，在现有技术中在对λ额定值进行调节的过程中所述调节参数不为零。这也导致在调节时所述调节参数和λ实际值上冲或下冲超过其最终数值并且仅仅迟延地达到这些数值。
发明内容
本发明的任务是，说明一种用于预控制的方法以便调节λ数值，利用该方法可以对λ数值进行快速而精确的调节。
本发明的任务通过以下方法来解决，即经过预控制的喷射量和/或空气质量流量额定值用根据由空气输入系统、内燃机和排气系统组成的系统在喷射量额定值、空气质量流量实际值和λ实际值之间的传递系数确定的校正值进行校正。由此可以实现这一点，即在更换λ额定值时更快地并且以更小的上冲和下冲来达到所述λ实际值。
这种处理方式可以优选比如在氮氧化物存储催化器或微粒滤清器再生时加以使用，因为在上述情况下可以以所期望的方式来影响氧含量并且在再生过程中预控制也更加精确。
如果依赖于内燃机的发动机力矩和发动机转速来确定所述传递系数，那么也可以在内燃机的不同的工作条件下进行校正，使得所述预控制导致产生λ实际值，该λ实际值接近于λ额定值，从而几乎不必对预控制进行校正。
如果依赖于内燃机的发动机力矩和发动机转速将所述传递系数保存在组合特性曲线中，那么可以为内燃机的不同工作条件在再生过程开始时相应地采用合适的预控制校正系数。
如果在存在稳定的工作条件的情况下在氮氧化物存储催化器再生时确定所述传递系数，那就可以产生一组特别合适的传递系数。
如果在再生过程开始时对经过预控制的喷射量和/或空气质量流量额定值进行校正，那么可以使用在前一次再生过程中在类似的工作点中确定的校正系数，并且可以从再生过程开始时使用在稳定状态中正确的预控制。
如果选择所述校正值，使得用于所述空气质量流量额定值和/或经过校正的空气质量流量额定值的校正值Q和用于经过预控制的喷射量的校正值R的商数相应于所述传递系数K的倒数，(也就是说1/K＝Q/R)，并且通过空气质量流量额定值和经过预控制的喷射量将预控制的误差以可预选的份额进行校正，那么可以通过所输入的空气质量流量的校正值和经过预控制的喷射量的校正值之间比例的选择来实现这一点，即比如所述内燃机的发动机力矩没有受到校正的影响。由此可以改善行驶舒适性。
如果在氮氧化物存储催化器或微粒滤清器再生时使用所述方法，那就可以以所期望的方式来影响废气的氧含量。
附图说明
下面借助于在附图中示出的实施例对本发明进行详细解释。其中：
图1是具有废气后处理设备的内燃机的简图，
图2是按现有技术的λ调节装置的结构，
图3是用于实施按本发明的方法的λ调节装置的结构，
图4是在未使用按本发明的方法时λ实际值的变化曲线，
图5是在使用按本发明的方法时λ实际值的变化曲线。
具体实施方式
图1示出了技术环境的简图，在该技术环境中按本发明的方法可以用于对λ调节装置20进行预控制。通过空气输入系统11向内燃机10输入空气，并且空气的质量用空气质量测量仪12来测定。所述空气质量测量仪12可以构造为热膜式空气质量测量仪。所述内燃机10的废气通过排气通道15来排出，其中沿所述废气的流动方向在所述内燃机10后面设置了氮氧化物存储催化器16，在该氮氧化物存储催化器16的出口上通过排气管路17来排出废气。为控制所述内燃机10，设置了所述λ调节装置20，该λ调节装置20一方面通过燃料计量装置13向所述内燃机10输入燃料，并且另一方面向该内燃机10输入所述空气质量测量仪12的信号和布置在所述排气通道15中的进气量探测器14的信号。所述进气量探测器14测定λ实际值36(参见图2)。所述燃料计量装置13也可以布置在所述内燃机10的空气输入系统11中。
如果比如由上级的发动机控制装置通知所述λ调节装置20有必要对所述氮氧化物存储催化器16进行再生，那么该λ调节装置就将λ额定值32(参见图2)从数值λ＞1降到数值λ＜1，用于通过而后产生的一氧化碳和碳氢化合物来使所述氮氧化物存储催化器16再生。
图2示出了按现有技术的λ调节装置20的结构。该λ调节装置20具有喷射量计算装置23，将测出的空气质量流量30.2及λ额定值32输入所述喷射量计算装置23。该喷射量计算装置23由此确定一个经过预控制的喷射量35.1。在空气系统调节装置22中，从空气质量流量额定值30.1及所测出的空气质量流量30.2中调节空气质量流量实际值30.3。所测出的空气质量流量30.2借助于空气质量测量仪12来确定，向该空气质量测量仪12输入所述空气质量流量实际值30.3。
进气量探测器-信号转换器26由λ实际值36确定λ信号33，该λ信号33在减法级25中从所述λ额定值32中减去，由此确定λ偏差31。所述λ偏差31输入调节器27，该调节器27输出调节参数34，利用该调节参数34在计算级28中对所述经过预控制的喷射量35.1进行校正。可以用乘法或加法来设置这种校正。所述计算级28输出喷射量额定值35.3，该喷射量额定值35.3与空气质量流量实际值30.3一起输入所述内燃机10。在与所述内燃机10相连接的排气系统40后面来调节所述λ实际值36。
因受所述内燃机10的老化以及在测定空气质量流量时的公差的影响，所述λ实际值36和预控制的λ数值不一致，也就是说和在所述空气质量流量额定值30.1和所述预控制的喷射量35.1的14.5倍之间的比例不一致。那么这种λ偏差31就会导致调节参数34，该调节参数34在图1所示的氮氧化物存储催化器16的再生过程中对所述预控制的喷射量35.1进行校正。如在图4中所示出的一样，这会在调节所期望的燃料空气比时导致迟延，并且导致所述λ信号33下冲到不期望的低数值。
在图3中示出了所述λ调节装置20，该λ调节装置20具有为实施本发明所必需的功能单元；为简明起见省略了其它属于按现有技术的λ调节装置20的功能单元。所述λ调节装置20包括空气质量校正级21，在该空气质量校正级21中可以按照空气质量流量和喷射量的预控制的所期望的比例对所述空气质量流量额定值30.1进行校正。所述空气质量校正级21的输出信号是经过校正的空气质量流量额定值30.4，该空气质量流量额定值30.4与所测量的空气质量流量30.2一起输入所述空气系统调节装置22，该空气系统调节装置22调节出所述空气质量流量实际值30.3。所测出的空气质量流量30.2借助于所述空气质量测量仪12来确定，将所述空气质量流量实际值30.3输入所述空气质量测量仪12。所测出的空气质量流量30.2继续输入所述喷射量计算装置23，该喷射量计算装置23确定预控制的喷射量35.1，所述预控制的喷射量35.1再度在校正级24中换算为喷射量预控制值35.2。
为校正在所述λ实际值36和λ额定值32之间的偏差，在将所述λ实际值36在进气量探测器信号转换器26中转换为λ信号33之后将所述偏差输入所述减法级25。所述减法级25确定所述λ偏差31。所述λ偏差31输入所述调节器27，该调节器27确定所述调节参数34，而该调节参数34则被输入所述计算级28。此外将所述喷射量预控制值35.2输入所述计算级28。该计算级28可以构造为加法级或乘法级并且确定所述喷射量额定值35.3。所述喷射量额定值35.3与所述空气质量流量实际值30.3一起在内燃机运行时导致产生所述λ实际值36。这种关联通过传递系数29来表示。所述传递系数29概括了所述空气系统调节装置22、内燃机10及其排气系统对输入该内燃机10的燃料和空气量的反应，所述燃料和空气量则导致而后产生的λ实际值36。
在所述λ调节装置20运行时，在所述空气和λ调节回路的被调节的状态中，在所述氮氧化物存储催化器16的再生过程中，将而后存在的传递系数29作为当前通过发动机力矩和发动机转速来表征的工作点的函数保存在组合特性曲线中。传递系数K在这种情况下由在所述λ实际值36和所测出的空气质量流量30.2与所述喷射量额定值35.3的14.5倍之间的比例之间的比例或者由在所述喷射量额定值35.3和喷射量预控制值35.2之间的比例来确定。如果开始新的再生过程，那就从所述组合特性曲线中获得所述适用于当前的工作点的传递系数29并且在所述校正级24中用作乘法的校正系数。此外，在所述校正级21中将所述空气质量流量额定值30.1和校正系数Q相乘。所述校正系数Q划分，何种校正份额应该通过所述空气质量流量额定值30.1的校正来进行校正，并且何种校正份额应该通过在喷射量计算装置23中的校正来进行校正。如果选择所述校正系数Q为Q＝1，那么仅仅通过所述喷射量对所述预控制进行校正。如果选择所述校正系数Q为Q＝1/K，那么仅仅通过所述空气质量流量额定值30.1的校正进行校正。
通过这种处理方式，可以依赖于工作点对具有空气输入系统和排气线路的内燃机10的、在空气质量流量和喷射量这样的输入参数和所述λ实际值这样的输出参数之间的传递系数29加以考虑，并且可以在转换所述λ额定值32时减小调节参数34并且可以更快地达到所期望的λ额定值32。
按本发明的方法的作用在图4和5中示出。图4示出了在未使用按本发明的方法的情况下λ实际值36的变化曲线。在此示出了沿时间轴52在参数轴50上的λ额定值32和λ实际值36。所述参数轴的数值不仅适用于所示出的λ数值而且适用于沿时间轴52绘出的标准化的喷射量数值35.4。所述标准化的喷射量数值35.4在此是所述喷射量额定值35.3和经过预控制的喷射量35.1之间的比例。在从λ＞1的稀薄值(Magerwert)到λ数值0.94的λ额定值阶跃51之后，所述λ实际值36短时间地下降到0.90的数值上，并且而后留在目标值0.94周围的范围内。
图5示出λ额定值32、λ实际值36和标准化的喷射量数值35.4的数值图表，从该图表中可以看出，在使用按本发明的方法时在从λ＞1的稀薄值到0.94的λ值的λ额定值阶跃51之后，所述λ实际值36仅仅短暂地具有一个0.92的数值，并且而后留在目标值0.94周围的范围内。此外，可以看出，所述标准化的喷射量数值35.4在再生过程中还仅仅稍微偏离于数值1。在如图4所示一样未使用按本发明的方法的情况下所述标准化的喷射量数值35.4在再生过程中低了大约7％，而如图5所示该标准化的喷射量数值35.4则在数值1周围波动；所述预控制因此在再生过程中更加精确，λ调节器因此几乎不需要对所述预控制进行校正。所描述的、用于对λ调节装置进行预控制的处理方式比如也可以在微粒滤清器再生时使用，其中以所期望的方式影响氧含量。
Claims (7)
1.用于对用于燃料空气比的λ调节装置进行预控制以运行内燃机(10)的方法，其中所述内燃机(10)与空气输入系统和排气系统(40)相连接，并且其中所述内燃机(10)的控制装置具有带有用于确定预控制的喷射量(35.1)的喷射量计算装置(23)的λ调节装置(20)和用于使λ实际值(36)跟踪λ额定值(32)的调节器(27)以及调节空气质量流量实际值(30.3)的空气系统调节装置(22)，其特征在于，用根据由空气输入系统、内燃机(10)和排气系统(40)组成的系统的在喷射量额定值(35.3)、空气质量流量实际值(30.3)和λ实际值(36)之间的传递系数(29)所确定的校正值对所述经过预控制的喷射量(35.1)和/或空气质量流量额定值(30.1)进行校正。
2.按权利要求1所述的方法，其特征在于，所述传递系数(29)依赖于所述内燃机(10)的发动机力矩和发动机转速来确定。
3.按权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述传递系数(29)依赖于所述内燃机(10)的发动机力矩和发动机转速保存在组合特性曲线中。
4.按权利要求1到3中任一项所述的方法，其特征在于，在存在稳定的运行条件时在氮氧化物存储催化器(16)的再生过程中确定所述传递系数(29)。
5.按权利要求1到4中任一项所述的方法，其特征在于，在再生过程开始时对所述经过预控制的喷射量(35.1)和/或空气质量流量额定值(30.1)进行校正。
6.按权利要求1到5中任一项所述的方法，其特征在于，用于所述空气质量流量额定值(30.1)的校正值和用于经过预控制的喷射量(35.1)的校正值的商数相当于所述传递系数(29)的倒数，并且将所述预控制的误差以可预选的份额通过所述空气质量流量额定值(30.1)及经过预控制的喷射量(35.1)进行校正。
7.按权利要求1到6中任一项所述的方法在氮氧化物存储催化器再生时或者在微粒滤清器再生时的应用。
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