CN102135026A - 内燃机的运行方法和相应的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种内燃机(1)的运行方法，其中，内燃机(1)具有至少一个反应空间(7、8)，并且确定反应空间温度，和/或废气温度。其中规定，在反应空间(7、8)中设置设计为与温度有关的测量电阻(13)的温度传感器(14)，用这个温度传感器确定与传感器温度相对应的测量值；并且借助具有将测量值作为输入值(16)的温度模型(15)确定反应空间温度，和/或内燃机的废气温度。此外，本发明还涉及一种用于内燃机运行的装置，计算机程序以及计算机程序产品。

Description

内燃机的运行方法和相应的装置

技术领域

本发明涉及一种内燃机的运行方法，其中，内燃机具有至少一个反应空间，并且确定反应空间温度，和/或废气温度。此外，本发明还涉及一种运行内燃机的装置、计算机程序以及计算机程序产品。

背景技术

现有技术已公开本文开头所述类型的方法。例如内燃机具有反应空间，和/或废气系统。也公开了给内燃机配设一个废气涡轮增压器，以提高它的效率或者它的功率。为了控制和/或调节内燃机有必要知道反应空间中的温度，和/或废气涡轮增压器前或其中的温度。借助这个温度值内燃机可如此地运行，即温度具有一定的数值，或者温度在一定的温度范围之内。

此外，现有技术还公开，借助温度传感器确定废气系统中的温度，也就是废气温度。为了确定反应空间中的温度，也就是反应空间温度，经常进行模拟。按照这种方法至少可近似地确定反应空间温度。其中这种模拟例如考虑内燃机的不同的运行参数，如转速、喷入燃料的量、输送到内燃机的空气的温度等。其中，这种模拟不是以测量的温度数值为依据。

发明内容

与之相比，具有在权利要求中所述特征的根据本发明的方法具有如下优点，即内燃机能可靠地运行，其中，提高了确定反应空间温度和/或废气温度的精确性。根据本发明这是通过下述措施达到的，即在反应空间中设置一个设计为与温度有关的测量电阻的温度传感器。用这个温度传感器确定一个与传感器温度相对应的测量值，并且借助一个具有作为输入值的测量值的温度模型确定内燃机的反应空间温度，和/或废气温度。在内燃机运行期间在反应空间中进行着一种化学反应。这个化学反应特别是对反应空间温度有影响。反应空间例如是一个气缸内腔室。将燃料输入该腔室中，并且进行燃烧，以使内燃机运行。然而，原则上讲可在反应空间中进行任何反应，例如氧化。例如这个反应空间也可以是配属于内燃机的废气净化装置的一部分。在这种情况中反应空间可从属于这个废气净化装置的一个燃烧器系统。

为了确定反应空间温度或者内燃机的废气温度，首先求出测量值。这个测量值对应于传感器温度，特别是在不稳的系统中这个传感器温度和反应空间温度或者废气温度常常不一致。将测量值输送到温度模型中。这个温度模型借助这个测量值可推断出反应空间温度，和/或废气温度。在这种情况中这个反应空间温度特别是以单个的气缸存在的，也就是说，为内燃机的每个气缸内腔室确定反应空间温度。根据本发明的方法有如下优点，即可以取消用于监控废气温度的单独的传感器。这样例如就可以简单的方式在没有单独的温度传感器的情况下保护废气涡轮增压器或者废气净化装置，防止过热。因此也省却了单独的温度传感器和控制器的连接，以及在控制器中分析由这个温度传感器所提供的信号。和替换的做法相比，这种做法在成本上是有利的。若气缸单个地确定反应空间温度，则可有针对性地如此地控制和/或调节地运行内燃机，从而在每个气缸内腔室或者反应空间中存在一定的最佳温度。这样就可单个气缸地模拟反应空间中的燃烧温度。

本发明的一个改进方案规定，在测量运行时将炽热塞的螺旋线用作测量电阻。现有技术，特别是在柴油内燃机中已公开使一个配属于燃烧室的炽热塞运行，以改进反应空间中的反应。主要规定在内燃机冷起动时使炽热塞运行。然而为了能使内燃机更可靠地运行，或者为了稳定反应空间中的反应，或者为了提高内燃机中的废气温度也可以使炽热塞运行。前者特别是用于减少内燃机的排放，后者用于废气净化装置的再生运行。炽热塞例如是一种炽热棒塞。炽热塞的螺旋线是温度传感器。炽热塞既可在测量运行时运行也可炽热运行时运行。在测量运行时将螺旋线用于确定测量值，在炽热运行时用于加热反应空间。当炽热塞只具有一个螺旋线时，测量运行和炽热运行可交替地进行。其中例如首先进行测量运行，当必须对反应空间进行加热时才转换到炽热运行。此外，为了能监控反应空间中的反应空间温度，可周期性地从炽热运行转换到测量运行。代替地炽热塞也可具有多个螺旋线，其中至少一个螺旋线在此用作炽热螺旋线，至少另一螺旋线用作测量电阻。在这种情况中测量运行可和炽热运行同时进行。然而也可只用一个螺旋线同时进行测量运行和炽热运行。在这种情况中温度模型可考虑用这个螺旋线同时进行炽热运行，也就是加热反应空间。

本发明的一个改进方案规定，测量电阻以恒定的电压，或者以恒定的电流运行。可以不同的方式确定对应传感器温度的测量值。例如可以给测量电阻提供恒定的电压或者恒定的电流。在前一情况中流动的电流，在后一情况中下降的电压就是测量值，它相应于传感器温度。其中，如此地选择恒定的电压，或者恒定的电流，即在内燃机正常运行时出现一定的传感器温度。也可以特别是为进行测量运行在测量电阻上设置交流电压。

本发明的一个改进方案规定，确定内燃机的废气弯管中的废气温度和/或直接在内燃机的废气涡轮增压器，和/或废气净化装置的前面确定废气温度。借助温度模型可将不同的温度，特别是废气温度分配给测量值。因此也可确定在废气系统的不同部位的废气温度。特别是规定检测废气弯管中的或者内燃机的废气涡轮增压器前面的温度。借助废气温度的这些数值可使内燃机如此地运行，内燃机停留在最大温度以下运行。代替地也可通过内燃机的相应运行如此地调节直接位于废气涡轮增压器前，或者废气涡轮增压器中，和/或废气净化装置中的废气温度，即不低于最小温度。这样可以保证废气净化装置的功能能力，和/或废气净化装置的再生。

本发明的一个改进方案规定，温度模型具有至少另一输入值，其中，将内燃机的状态参数或者运行参数、特别是通过反应空间的气体质量流用作另一输入值。即不仅应由测量值，并且可能从它的时间变化得出反应空间温度或者废气温度。而是使用至少另一输入值。这个输入值就是内燃机的状态参数或运行参数。其中，这样一些参数可理解为状态参数，即在内燃机运行期间这些参数自动地出现。相反的是这些运行参数是在内燃机上控制和/或调节地调定。因此，输送到反应空间中的燃料量应理解为运行参数，然后出现的废气温度是一种状态参数。优选地将通过反应空间的气体质量流的或者它的数值用作其它的输入数值。按照这种方式在确定反应空间温度或者废气温度时可考虑通过气体质量流对与温度有关的测量电阻的冷却或加热方法。这使得通过测量传感器温度能单个气缸地模拟反应空间温度，或者燃烧温度，和/或废气弯管中的废气温度，或者直接在废气涡轮增压器前的废气温度。

本发明的一改进方案规定，特别是在内燃机的运行状态已知时进行至少一次校准运行。例如可在内燃机第一次投入运行之前进行这种校准运行。其中，优选地在内燃机的一个基准运行点中确定一个基准燃烧室温度和一个基准废气温度，并且存储在内燃机的一个控制装置和/或调节装置中。校准运行例如可在内燃机的运行期间进行，特别是在空转运行中进行。通常这种校准运行只进行一次。其中，若有标准化的环境条件或者内燃机的状态参数是有利的。例如规定冷却水温度为90℃，环境温度为30℃。和基准燃烧室温度和基准废气温度一起保持传感器温度或者或与这个温度相对应的测量值，并且优选地存储在一个存储器中，例如EEPROM中。这样例如可在测量值和废气温度或者反应空间温度之间产生一种关联，并且将这种关联存储起来。这优选地单个地为每个温度传感器和为测量值的多个不同的数值地进行。这样考虑例如炽热塞、炽热控制器和/或用于电连接测量电阻的电缆束的制造公差和安装公差。

本发明的一个改进方案规定，在校准运行时确定一种基准测量值和一个基准反应空间温度和/或基准废气温度。这样，如上已述，可在基准测量值和基准反应空间温度或者基准废气温度之间产生一种关联。为了从传感器温度或者测量值中确定反应空间温度，和/或废气温度在内燃机运行时使用这些数据。例如为了确定这些值，确定测量值和基准测量值，也就是传感器温度和基准传感器温度之间的差值，并且从这个差值-该差值也可以叫做温度偏移-确定反应空间温度或者废气温度。其中例如可以考虑通过反应空间的气体质量流和环境空气温度。

用于执行该方法的根据本发明的装置首先涉及一种专门准备的控制器。这个控制器包括用于执行本方法的设备。

控制器特别是包括一种装置。采用这种装置在使用温度传感器的情况下可确定传感器温度或者和它相对应的测量值。此外，为此规定这样一种装置，用于借助一个具有作为输入值的测量值的温度模型确定反应空间温度，和/或内燃机的废气温度。

控制器优选地包含至少一个电存储器。在这个存储器中存储作为控制器程序的方法步骤。

根据本发明的计算机程序规定，当该程序在计算机上运行时执行根据本发明的方法的所有步骤。

具有在机器可读的载体上存储的程序代码的根据本发明的计算机程序产品，当该程序在计算机上运行时，执行根据本发明的方法。

附图说明

下面借助在附图中示出的实施例对本发明进行更加详细的说明，但它不构成对本发明的限制。这些附图是：

图1：具有多个反应空间的内燃机简图，其中，为了监控反应空间温度给每个反应空间配设了一个传感器。

图2：一个简图，在该简图中示出了一个温度模型的输入值和输出值。

具体实施方式

图1示出了一个内燃机1。在此所示的实施形式中该内燃机有四个气缸2。每个气缸2通过一个废气弯管3和废气总管4连接。其中，废气弯管3和废气总管4形成一个废气系统(Abgastrakt)5。此外，在这个废气系统5中还设置了一个在此未详细示出的废气净化装置6，例如一个颗粒过滤器。其中，内燃机1的每个气缸2包含一个反应空间7。在这种情况中这个反应空间也可以叫做燃烧室。给废气净化装置6配设了另一反应空间8。在这个反应空间中输入到内燃机的废气中的燃料反应。其中，反应空间8例如流动技术上设置在内燃机1的颗粒过滤器的前面。这样就可以进行废气净化装置6的或者颗粒过滤器的再生运行。其做法是通过将燃料输入到反应空间8中或者反应空间8的上游，如此程度地提高废气的温度，从而将在颗粒过滤器中聚集起来的颗粒，特别是炭黑颗粒烧尽。

既给反应空间7，也给反应空间8分别配设一个炽热塞9，特别是炽热棒塞。这个炽热塞9在此分别具有一个螺旋线10。这个螺旋线至少部分地伸入到反应空间7或8中。当给螺旋线10提供电流时，则它被加热，这样借助炽热塞9可加热反应空间7或8。这些炽热塞9通过导线11和一个控制和/或调节装置12连接。其中，这些螺旋线10是与温度有关的测量电阻13。这些测量电阻在测量运行时用作温度传感器14，以确定与传感器温度相对应的测量值。而在炽热运行时可将炽热塞9用于提高反应空间7和8中的相应的反应空间温度。在废气净化处理装置6的反应空间8中设置炽热塞9是为了点燃在那里输入的燃料。在这种情况中反应空间8是燃烧器装置的一个组成部分。

为了使这种类型的内燃机运行可以需要确定反应空间温度和/或废气温度。其中例如需要在废气弯管3、废气总管4，和/或直接位于废气净化装置6前面的废气温度。然而借助温度传感器14只能测量它们本身的温度，这个温度和在反应空间7或8中存在的实际反应空间温度，或者废气温度是有差异的。特别是在反应空间7中是这种情况。在这些反应空间中在内燃机1运行期间运行过程很不稳定。为了确定反应空间温度或者废气温度借助测量电阻13首先确定传感器温度或一个与传感器温度相对应的测量值。为此给这个测量电阻13例如提供恒定的电压或者恒定的电流。这个测量值用作温度模型的输入值。下面借助图2对这个模型进行说明。

给内燃机1配设一个用于运行内燃机1的装置。这个装置包含例如控制和/或调节装置。使用这种装置实施所描述的那些做法。即使用这个装置可对气缸2中的反应空间7的反应空间温度进行监控，并且也可确定废气温度。这个内燃机1在此优选地是一个柴油内燃机，因为在这样的内燃机中在气缸2的反应空间7中本来就设置有炽热塞9。对于奥托内燃机来说至少可以确定废气净化装置6的反应空间8的反应空间温度，其做法是在这个反应空间中设置与温度有关的测量电阻13。

图2示出温度模型15的一个简图。这个模型具有输入值16、17、18、19和20，以及输出值21、22、23和24。输入值16例如是在温度传感器14上下降的电压，和/或流过这个传感器的电流。输入值17是通过反应空间7或8的气体质量流。输入值18是输送到内燃机1的空气的温度和/或内燃机1的冷却剂的温度。输入值19是炽热塞9或温度传感器14的运行状态。输入值20是内燃机1的载荷状态。输出值21例如是温度传感器14的电阻，这个电阻是由下降的电压和电流产生的，并且在这种情况中是相应于传感器温度的测量值。输出值22是反应空间7和/或8的反应空间温度。输出值23是废气弯管3中的废气温度，其中，为每个气缸2确定一个单独的废气温度，并且输出值24是废气总管4中的或者直接在废气净化装置6的反应空间8的前面的废气温度。

在图2中也示出，这个温度模型15可以是或者可以包括一个稳定的模型(方格25)，和/或一个不稳定的模型(方格26)。在确定输出值21至24时只是在非稳定模型26中在考虑输入值16至20的时间变化时这两个模型才有差别。在测量运行时炽热塞9或它的螺旋线10可用作测量电阻13，并且在识热运行时用于加热反应空间7或8。在这种情况中代替地或者是进行测量运行，或者是进行加热运行，也就是确定传感器温度，在炽热塞9不用于加热时。然而代替地在炽热运行期间也可以确定传感器温度，也就是说同时既进行炽热运行，也进行测量运行。

此外，也可将温度传感器14用于使为了运行内燃机1的模型的参数适配。根据例如设置有这种内燃机1的汽车的驾驶人员的要求将这种模型用于确定内燃机1的运行参数。借助这个模型确定内燃机1的温度。现在将这些温度和借助温度模型所确定的反应空间温度或者废气温度进行比较。这样就可不断地改进用于内燃机1运行的模型的参数。因此这个模型是“有学习能力的”。

Claims (10)

1.内燃机(1)的运行方法，其中，内燃机(1)具有至少一个反应空间(7、8)，并且确定反应空间温度和/或废气温度，其特征在于，在反应空间(7、8)中设置设计为与温度有关的测量电阻(13)的温度传感器(14)，用该温度传感器确定与传感器温度相对应的测量值；并且借助具有作为输入值(16)的测量值的温度模型(15)确定内燃机(1)的反应空间温度和/或废气温度。

2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，在测量运行中将炽热塞(9)的螺旋线(10)用作测量电阻(13)。

3.按照前述权利要求的任一项所述的方法，其特征在于，测量电阻(13)以恒定的电压或者以恒定的电流运行。

4.按照前述权利要求的任一项所述的方法，其特征在于，确定内燃机(1)的废气弯管(3)中的废气温度和/或直接在内燃机(1)的废气涡轮增压器和/或废气净化装置(6)前面的废气温度。

5.按照前述权利要求的任一项所述的方法，其特征在于，温度模型具有至少一个另外输入值(17、18、19、20)，其中，内燃机(1)的状态参数和/或运行参数，特别是通过反应空间(7、8)的气体质量流用作另外输入值(17、18、19、20)。

6.按照前述权利要求的任一项所述的方法，其特征在于，特别是在内燃机(1)的运行状态已知时进行至少一次校准运行。

7.按照前述权利要求的任一项所述的方法，其特征在于，在校准运行时确定基准测量值和基准反应空间温度和/或基准废气温度。

8.用于内燃机运行的装置，其特征在于，设置专门准备的控制器，控制器包括用于执行按照权利要求1至7的任一项所述的方法的设备。

9.计算机程序，当该程序在计算机上运行时该程序执行按照权利要求1至7的任一项所述的方法的所有步骤。

10.计算机程序产品，它具有在机器可读的载体上存储的，且当该程序在计算机上被执行时用于执行按照权利要求1至7的任一项所述的方法的代码。

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