CN102140955A - 用于确定废气温度的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种在机动车控制装置(17，45)的组合中确定内燃发动机(15)废气温度(T)的方法，控制装置通过总线系统(47)相互连接。至少一个第一控制装置(17)由不同传感器的信号确定内燃发动机(15)和/或机动车的运行特征参数值并且通过总线系统(47)供其它控制装置使用。第二控制装置(45)由在总线系统(47)上传递的运行特征参数值确定废气温度(T)。

Description

用于确定废气温度的方法
技术领域
本发明涉及一种如权利要求1前序部分所述的在机动车控制装置的组合中确定内燃发动机废气温度的方法，以及如各从属权利要求前序部分所述的机动车控制装置的组合、计算机程序和计算机程序产品。
背景技术
为了运行废气后处理装置可能需要根据需求确定不同排气管位置上的废气温度。例如为了催化器的运行和为了确定氧化催化器或颗粒过滤器必需的再生需要废气温度。
由现有技术已知用于确定废气后处理装置中废气温度的不同方法。按照公知，或者通过温度传感器确定废气温度，其措施是在控制装置中评价由温度传感器给出的信号，或者借助于废气温度模型确定，其措施是由控制装置中已知的运行参数在考虑热动力的和物理的关系条件下在广义上计算温度。
例如由废气温度、尤其由排气管端管中的废气温度影响用于主动降低排气管中噪声的ANC(Active Noise Canceling(主动噪声消除))系统的功能。
在ANC系统中在控制装置中分析端管部位中的废气噪声，它通过设置在端管中的麦克风电子地测得。接着通过控制装置通过在端管部位中前置或后置的扬声器发出相应的、用于分析废气噪声产生的对应信号，它以接近相同的振幅、但是相反的相位产生。这导致显著地降低噪声。
优选由独立的控制装置控制主动噪声消除系统，由于成本的原因并且为了节省结构空间通常以相当微小的资源构成控制装置。在这种控制装置中例如不进行温度传感器信号评价。此外使用传感器是高成本的并且易于发生故障。在此对控制装置只提供有限的运行参数供使用，例如只提供基础参数如发动机转速、发动机转矩、机动车速度等。这些基础参数或所谓的一般的机动车数据例如在标准的总线系统(例如按照ISO 11898的控制器局域网总线(CAN)总线上提供。废气温度以及内燃发动机的其它燃烧参数通常不属于这些参数并因此在独立的控制装置中首先是未知的。
发明内容
本发明的特征在于，机动车的第二(独立)控制装置由在总线系统上传递的运行特征参数值确定废气温度。
在此第一控制装置可以是发动机控制器或变速器控制器；第二控制装置例如对此做出决定，控制主动噪声消除系统用于降低排气管中的噪声。所有控制装置在机动车中通过总线系统相互连接。
本发明的基本思想也在于，实施在可以第二控制装置中运行的废气温度模型，它首先由几个用于运行机动车的基础参数在考虑物理和特别热动力的规律性条件下以及其次由所选择的影响参数来确定废气温度、尤其是排气管端管中的温度。在此基础参数例如可以是发动机转速和发动机转矩。可以影响废气温度的影响参数例如是发动机温度、内燃发动机停机时间、环境温度和/或机动车行驶速度。也可以设想其它影响参数。所述基础参数和影响参数例如在机动车的不同控制装置的组合中在控制器局域网总线上供使用并且可以在那里有利地由控制装置可靠且随时地调用。因此对于废气原始温度模型的工作原理使用影响参数，由此使由温度模型确定的温度与实际(测量)的温度具有尽可能微小的偏差并由此可以相应地再调整。
通过按照本发明的方法可以省去高成本且易于发生故障的温度传感器。控制器局域网总线可以没有成本费用地连接在控制装置上；在控制装置中的标准化软件程序能够方便地读出必需的参数。通过温度模型确定废气温度以及温度模型的部分结果有利地当然也可以供在控制装置中其它内部计算使用。
由下面的描述和附图和其描述给出其它优点。
当然，上述的和下面还要解释的特征不是仅仅在所给出的组合中使用，而且也可以以其它组合或单独使用，而不离开本发明的范围。
附图说明
附图中：
图1示出本发明的环境，
图2示出气缸中的有效平均压力和发动机转速与废气温度的关系图，
图3示出按照本发明方法过程的方框图，
图4示出用于表示通过按照本发明的方法确定的端管中的废气温度与在端管上实际测量的值的偏差的测量图。
具体实施方式
图1示出机动车中的具有排气系统13的内燃发动机15，它可以由汽油内燃发动机或由柴油内燃发动机构成。该内燃发动机15具有燃料喷射阀16(在图1中只示出一个喷射阀16)，它们与发动机控制器17连接。通过进气管19抽吸空气(箭头21)到内燃发动机15的燃烧室(未示出)中。该进气管19可以选择或附加地具有传感器，用于检测空气21的不同的状态参数，如空气温度和/或空气压力和/或空气质量流(未示出)。此外在进气管19中设有节流装置作为空气量调节机构，用于影响空气质量流。备选或附加地也可以使用废气回输阀、增压压力阀或用于调整废气涡轮增压器几何形状的调节机构作为空气量调节机构。此外在进气管19中可以设置空气系统的压缩机，用于压缩输入到内燃发动机15中的空气21，其中压缩机也可以形成废气涡轮增压器的一部分。
所述排气系统13具有排气管23，它接收并排出内燃发动机15的废气24。在排气管23的第一段25与第二段27之间设置前催化器29(汽油内燃发动机)或氧化催化器29(柴油内燃发动机)。
前催化器/氧化催化器29的输出通过排气管23的第二段27与主催化器33(汽油内燃发动机)或颗粒过滤器33(柴油内燃发动机)的输入连接。在流动方向上还可以在催化器29和33的前面和/或后面设置废气传感器(未示出)。此外在柴油内燃发动机中还可以在流动方向上在颗粒过滤器33后面设置用于有选择地催化反应的催化器(未示出)。在催化器33后面废气流到排气管23的第三段37。在第三段37中设置消声器39。在此废气一般首先通流前消声器并接着通流末端消声器(未单独示出)。消声器39的输出通到第四段，即排气管23的端管41。端管41中的废气通过标记符号42表示。
在端管41中设有主动噪声消除系统43。该主动噪声消除系统由独立的控制装置45控制。该控制装置45通过控制器局域网总线47与发动机控制器17连接。
在优选的改进方案中通过装载具有独立的计算机程序权利要求特征的计算机程序，由具有独立的计算机程序产品权利要求特征的计算机程序产品实现控制装置45的设置。计算机程序产品指的是各种数据文件或数据文件集合，它们含有储存形式的计算机程序，以及各种载体，它含有这种数据文件或数据文件集合。
所述主动噪声消除系统43除了通过消声器39降低噪声以外还用于附加地主动降低排气管13端管41中的噪声。在此在控制装置45中通过设置在端管41中的麦克风(未示出)电子检测并分析排气噪声。接着通过控制装置45通过在端管41中前置或后置的扬声器(未示出)发出相应的对应信号，它以接近相同的振幅、但是相反相位产生。在此由端管43中废气42的废气温度影响主动噪声消除系统43降低噪声的功能，其中废气温度不是单独输送到控制装置45，并且也不在连接的控制器局域网总线47上供使用。
图2示出气缸中的有效平均压力P和内燃发动机15的转速D与废气温度T的关系图。有效平均压力P与内燃发动机的转矩有关。废气24的、即直接在内燃发动机15的出口后面的废气温度T基本是按照图2的内燃发动机15的转速D与气缸中有效平均压力P的函数。图2示出，一方面在例如假设转速D＝3000转/分钟时根据有效平均压力P的大小，废气温度T可以在500℃至750℃之间变化。另一方面在例如假设有效平均压力P＝6bar时废气温度T在400℃至850℃之间变化。
但是因为实际有效的平均压力P的信息在控制器局域网总线47上不能供使用，为了确定废气温度T以替代方式使用物理引起的内燃发动机15的转矩M。这个参数在控制器局域网总线47上供使用。
图3示出控制装置45功能的方框图，作为用于借助于废气温度模型确定排气管13的端管41中的废气温度T的方法。作为废气温度模型的输入参数在所示的实施例中作为基础参数通过控制器局域网总线47循环地询问发动机转速D和内部的发动机转矩M；作为影响参数(它们影响通过发动机转速D和内部发动机转矩M确定的废气温度)在控制器局域网总线47上，发动机温度Tmot和机动车速度V供使用。适合的影响参数在另一改进方案中也可以是内燃发动机的停机时间和/或机动车的环境温度，它们通常也在控制器局域网总线47上提供。
在处理模块100中由控制器局域网总线47读出发动机转速D和发动机转矩M并且这样通过特征曲线或特征曲线族处理，使得可以确定在图1中表示的废气24的模拟的废气原始温度Troh。在此特征曲线或特征曲线族反映物理的尤其热动力的规律性。在此例如考虑内燃发动机负载，它们使输入参数M衰减
Figure BSA00000431545500051
到使D衰减到
Figure BSA00000431545500053
衰减的输入参数和以及废气原始温度Troh为了可能的其他应用-也在废气温度模型以外-在控制装置45中供使用。
在其它处理模块110至140中模拟的废气原始温度Troh尽可能精确地适配于排气管13的端管41上的状况。
在处理模块110中作为第一影响参数考虑发动机温度Tmot。尤其在内燃发动机冷启动后内燃机热运转时内燃发动机15和排气管13还具有环境温度并且冷却通流的废气，由此首先冷却的废气通流端管41。废气通过对流和热传导在内燃发动机热运转过程中逐渐加热排气管13。此外在冷启动时燃料-空气混合物相对富油，这同样导致废气温度降低。这些影响在特征曲线或特征曲线族中考虑，由此确定端管41上废气温度的修正系数Tkorr，它与模拟的废气原始温度Troh相乘。修正系数Tkorr为了可能的其他应用-也在废气温度模型以外-在控制装置45中供使用。
在处理模块120中作为第二影响参数考虑机动车速度V。发动机转速D在机动车(V＝0)停止时在“给油”时相对高于行驶运行时。但是发动机转速D的提高在处理模块100中解释为废气剧烈温度升高。但是因为内燃发动机15在停止时不处于负荷状态，在这种情况下模拟的废气原始温度Troh还必需向下修正。发动机转速D在停止时越高，修正系数Vkorr越小，它与模拟的废气原始温度Troh相乘。在此根据在处理模块100中确定的衰减的转速
Figure BSA00000431545500061
在机动车速度V＝0时通过特征曲线确定Vkorr。修正系数Tkorr为了可能的其他应用-也在废气温度模型以外-在控制装置45中供使用。在方法的另一改进方案中也可以考虑在机动车以不同的行驶速度行驶时排气管13的不同行驶风冷却。
在处理模块130中，在废气温度模型中考虑端管41的部件温度TBendrohr。在此可以一起考虑消声器39、尤其末端消声器。因为在CAN总线47上既没有排气管13的部件温度也没有端管41的温度供使用，因此它们也必需模拟。在加热时部件温度TBendrohr的模拟通过废气原始温度Troh的强烈衰减实现，因为部件通过废气加热并且部件个体的热惯性衰减废气的温度峰值。在冷却时，例如可能在机动车滑移运行中，其中废气原始温度Troh低于部件温度TBendrohr，要考虑，以很大的延迟才使用所述冷却，因为废气通过加热的部件首先还被加热。为此在处理模块100中确定的废气原始温度Troh通过特征曲线或特征曲线族评价，用于获得部件温度值，或用于确定修正系数TBkorr。
废气原始温度Troh在此反映内燃发动机15的运行状态。在评价运行状态时考虑，根据内燃发动机15运行状态，部件储存不同的热量。处理模块130的输出参数是端管41的部件温度TBendrohr以及用于废气原始温度Troh的修正系数TBkorr。修正系数TBkorr与废气原始温度Troh相乘。修正系数Tkorr和部件温度TBendrohr为了可能的其他应用-也在废气温度模型以外-在控制装置45中供使用。
废气温度模型也确定所有重要的修正系数，尤其是三个修正系数Tkorr、Vkorr、和TBkorr。在此Tkorr在处理模块110中确定，Vkorr在处理模块120中确定，TBkorr在处理模块130中确定。这些修正系数都与在处理模块100中确定的废气原始温度Troh相乘。其它修正系数如内燃发动机15的停机时间或机动车的环境温度也可以在本发明的其它改进方案中考虑。最终有效的积是排气管13的端管41中的废气温度Tendrohr，但是它由于快速振荡的内燃发动机15的负荷特性具有过振荡。废气温度Tendrohr为了可能的其他应用-也在废气温度模型以外-在控制装置45中供使用。
在处理模块140中使目前确定的端管41中的废气温度Tendrohr通过特征曲线去除过振荡并由此平滑。在此导致废气温度Tendrohr的继续衰减。结果是最终有效的模拟的端管41中的废气温度T，它为了可能的其他应用、例如为了控制主动噪声消除系统43在控制装置45中供使用。为了在废气温度模型以外用在可能的其他应用中，最终有效的端管41中的废气温度T在控制装置45中供使用。
图4示出用于表示通过按照本发明的废气温度模型确定的端管41中的废气温度T与在端管41上实际测量的值的偏差的测量图。在测量图中在曲线200中在时间t上标出端管41中的废气温度T在不同的运行状态(起动行驶、郊区道路行驶、高速公路行驶和冷启动)时的测量曲线。曲线210示出测得的废气温度值T与模拟的废气温度值T的偏差。曲线图借助于温度刻度表示，模拟的废气温度值T以约50℃偏离实际值。没有确定波动的与温度有关的偏差，例如在不同的运行状态时的交替偏差，即偏差在整个测试状态期间是接近不变的。

Claims (12)

1.一种在机动车的控制装置(17，45)的组合中确定内燃发动机(15)废气温度(T)的方法，所述控制装置通过总线系统(47)相互连接，其中至少一个第一控制装置(17)由不同传感器的信号确定内燃发动机(15)和/或机动车的运行特征参数值并且通过总线系统(47)供其它控制装置使用，其特征在于，第二控制装置(45)由在总线系统(47)上传递的运行特征参数值确定废气温度(T)。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据发动机转速(D)和发动机转矩(M)确定废气温度(T)。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，附加地根据发动机温度(Tmot)和/或内燃发动机的停机时间和/或部件温度TBendrohr和/或环境温度和/或机动车的行驶速度(V)确定所计算的废气温度(T)。
4.如上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，为了确定废气温度(T)，由废气原始温度Troh确定部件温度TBendrohr。
5.如上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，通过第二控制装置确定在排气设备(13)的端管(41)中存在的废气温度(T)。
6.机动车的控制装置(17，45)的组合，控制装置通过总线系统(47)相互连接，其中至少一个第一控制装置(17)设置成，由不同传感器的信号确定内燃发动机(15)和/或机动车的运行特征参数值并且通过总线系统(47)供其它控制装置使用，其特征在于，第二控制装置(45)设置成，由在总线系统(47)上传递的运行特征参数值确定废气温度(T)。
7.如权利要求6所述的组合，其特征在于，第一控制装置(17)包括发动机控制器和/或变速器控制器，第二控制装置(45)控制主动噪声消除系统(43)。
8.如权利要求6或7所述的组合，其特征在于，所述总线系统(47)是控制器局域网总线。
9.如权利要求6至8中任一项所述的组合，其特征在于，第二控制装置(45)设置成，根据废气温度(T)控制主动噪声消除系统(43)。
10.如权利要求6至9中任一项所述的组合，其特征在于，第二控制装置(45)设置成，控制按照权利要求2至4中任一项所述的方法过程。
11.计算机程序，其特征在于，该计算机程序这样编程，即控制按照权利要求2至5中任一项所述的方法过程。
12.计算机程序产品，具有如权利要求11前序部分中所述的计算机程序，其特征在于，所述计算机程序产品具有以可机器读取形式的权利要求11特征的计算机程序。
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