CN102160010A - 用于确定匹配的测量值和/或模型参量以用于控制内燃机空气路径的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于确定匹配的测量值和/或模型参量以用于控制内燃机空气路径的方法。按照本发明，通过将至少一个描述测量值与模型参量不一致的总误差参数分成用于待匹配的测量值和/或模型参量的单独的修正参数并且将这些修正参数应用于待匹配的测量值和/或模型参量，同时对至少两个测量值和/或模型参量进行匹配。本发明还涉及一种用于确定用于供应到内燃机的空气质量的匹配的理论值作为废气再循环调节的参考参数的方法。

Description

用于确定匹配的测量值和/或模型参量以用于控制内燃机空气路径的方法

按照第一方面，本发明涉及一种用于确定匹配的测量值和/或模型参量以用于控制内燃机空气路径(Luftpfad)的方法。按照第二方面，本发明涉及一种用于确定用于供应到内燃机的空气质量的匹配的理论值作为用于废气再循环调节(Abgasrückführungs-Regelung)的参考参数

的方法。

在内燃机中新鲜空气量、再循环的(zurückgeführt)废气量以及燃料量的准确地相互协调的配量(Zumessung)由于更严厉的法律上的排放极限值成为越来越严重的问题。这不仅在静态的发动机运行而且在动态的发动机运行中都适用。构件公差和传感器公差影响各个量的配量。由此产生批量且在车辆老化过程中的内燃机的显著的排放变动(Streuung)。这些变动可能导致与排放优化的发动机特性的明显偏离。尤其存在这样的危险，即，在排放方面违背法律的规定。

此外，在瞬态的、动态的发动机运行时的排放逐渐成为发动机优化的焦点。尤其在带有AGR的内燃机中，当增压压力建立(Ladedruckaufbau)延迟地追随

转速要求时，出现新鲜空气量、再循环的废气量以及燃料量的动态配量的问题。在这些状态下所要求的新鲜空气量和所要求的AGR量不可一直同时实现。因而在目前的控制方法中出现NOx排放和颗粒排放的大的不均衡

原则上在一方面燃烧前的氧气浓度(其尤其在NOx排放方面起作用)和另一方面燃烧后的λ值或氧气浓度(其对于颗粒排放是特别重要的)之间存在目的冲突。在这两个目的之间必需找到适合的折衷(NOx-颗粒权衡)。这尤其在内燃机的动态运行中是困难的。但是，NOx-颗粒权衡在动态运行中也应该是优化的。

为了解决所提及的问题目前已经首先尝试，以高成本使构件公差和传感器公差保持尽可能小。此外，在车辆的排放设计时相对于法定极限值保持安全距离，其考虑现场中(im Feld)的排放变动。但是，两个已知的解决途径导致高成本。另一更新的解决途径在于使使控制匹配于单独发动机。这种策略例如从Dietz，Martin等撰写的“Zukunftsweisender kleinvolumiger Euro4-Transporter/Commercial-Vehicle-Motor”(2006年第27届维也纳国际发动机研讨会)以及文件EP1 327 760 B1和文件DE 102 42 233 B3中已知。从Lange，Thorsten撰写的“Toleranzeinengung des HFM und Auswirkungen auf dieEmissionen”(2006年路德维希堡第四届废气和颗粒排放国际研讨会)中还已知，使用参量估算，在其中使热膜空气质量计量器(HFM)特征曲线误差和AGR阀门截面特征曲线误差最小化。在已知的方法中分别对参数进行匹配。由此产生这样的问题，即，其余参数的误差分别对匹配的参数产生影响。

为了解决新鲜空气量和再循环废气量的动态配量问题在Dietz，Martin等撰写的“Zukunftsweisender kleinvolumiger Euro4-Transporter/Commercial-Vehicle-Motor”(2006年第27届维也纳国际发动机研讨会)和Herrmann，Olaf等撰写的“Regelung von Ladedruck undAGR-Rate als Mittel zur Emissionsregelung bei Nutzfahrzeugen”(发动机技术杂志(MTZ)10/2005)中提出了AGR率的调节。但是，即使在这种策略中在发动机动态运行中也引起不利的排放比列

由Roeger，Daniel等撰写的“Ein modellbasierterAnsatz zur Regelung dieselmotorischer Verbrennungen”(2006亚琛车辆和发动机技术研讨会)还已知，在进气管中调节倒转的(invers)λ值。但是，这种策略导致废气歧管中的非常小的λ值并由此导致高炭黑排放。

因此，利用由现有技术已知的解决方案不能以令人满意的方式解决开头所提出的问题。因而，由所解释的现有技术为出发点本发明的目的是，提供一种开头所陈述的类型的方法，利用这些方法以成本有利的方式在静态发动机运行和在动态发动机运行中可靠地保持排放极限。

该目的按照本发明通过权利要求1和12的对象得以实现。在从属权利要求以及带有实施例的描述中存在有利的设计方案。

按照本发明的第一方面，对于一种用于确定匹配的测量值和/或模型参量(用于控制内燃机空气路径)的方法的目的通过以下方式得以实现，即，通过将至少一个描述测量值与模型参量不一致的总误差参数分成用于待匹配的测量值和/或模型参量的单独的修正参数，并且将这些修正参数应用于待匹配的测量值和/或模型参量，同时对至少两个测量值和/或模型参量进行匹配。

模型用作描述内燃机和尤其空气路径的特性。按照本发明可对在这些模型中考虑的参量进行匹配。此外，借助于适合的传感器和构件接收用于内燃机、尤其空气路径的特性的测量值。按照本发明也可对这些测量值进行匹配。按照本发明同时匹配至少两个测量值和/或模型参量、即至少两个来自测量值和模型参量的共同组的变量(例如一个测量值和一个模型参量等)。为此使用(heranziehen)描述接收测量值的构件或传感器的待期待的公差以及模型误差(测量值与模型参量的不一致)的总误差参数。待期待的公差是待期待的测量误差或模型误差。在这方面例如可使用这些值的标准偏差。接着，通过将总误差参数分成不同的修正参数，从总误差参数中对于每个待匹配的测量值或模型参量产生单独的修正参数。接着为了匹配将修正参数应用于测量值和/或模型参量。总误差参数和修正参数优选是总误差系数和修正系数。为了匹配则可使不匹配的参数分别与修正系数相乘。

对于按照本发明的匹配的基础是通过优选物理模型充分利用在测量参数中的冗余信息。在最简单的情况下模型只由一个等式组成。必需已知等式的所有变量和参量。该等式可如此改写，即，使得在等式一侧保持1。但是，只在理想的情况下满足该等式。如果在等式中使用测量值和假设的模型参量，则例如由于构件和传感器公差产生不一致。因此，在等式一侧代替1引入总误差参数，其描述测量值与模型假设的不一致。然后，匹配方法使用总误差参数并对应于测量参数和模型参量的不可靠性或假设的标准偏差将总误差参数作为修正参数分配给等式的变量。因此，导致等式的多个变量和参量的同时匹配。

总误差参数或总误差系数可通过模型计算，该模型使物理参数(测量值)与模型参量相互耦联(verknüpfen)。由总误差参数形成的修正参数或修正系数可在特征曲线或特征曲线族(Kennfeld)中存储或学习(lernen)。为了匹配将修正参数分配给测量值和模型参量，以使得模型和变量本身一致。

本发明的优点在于，对多个参数同时进行匹配并因此考虑多个参数的待期待的变动。传感器和部件的单独不精确性或误差以统计的方法与正确的参数相关联，代替如在现有技术中(以单原因的方式(monokausal))只使一个参数与其它的同样有误差的参数匹配。因此，按照本发明的匹配使得所引起的内燃机排放的明显的误差收紧(Toleranzeinengung)成为可能。

在此，匹配也可使参数不变化。在修正系数的情况下修正参数例如也可等于1。内燃机可具有废气再循环调节(AGR)。

下面借助于示例解释本方法。

对于在燃烧前或AGR混合以后在进气歧管中的氧气浓度(进气歧管O₂浓度)下式适用于有利的简化：

$O_2=O_{2,\mathrm{air}}\·(1-L_{\mathrm{st}}\·m_F\·\frac{\frac{{\mathrm{\η}}_{\mathrm{vol}}\·V_{\mathrm{cyl}}\·p_{2i}}{R\·T_{\mathrm{EGR}}}-m_{\mathrm{air}}\·\frac{T_{\mathrm{air}}}{T_{\mathrm{EGR}}}}{m_{\mathrm{air}}^2\·(1-\frac{T_{\mathrm{air}}}{T_{\mathrm{EGR}}})+m_{\mathrm{air}}\·\frac{{\mathrm{\η}}_{\mathrm{vol}}\·V_{\mathrm{cyl}}\·p_{2i}}{R\·T_{\mathrm{EGR}}}})$

在此且同样在下面的申请过程中：

m_air表示(新鲜)空气质量，每个冲程将其供应到发动机(在AGR混合前)(air mass per stroke)，

η_Vol表示容积效率(volumetric efficiency)，

p_2i表示在进气歧管中燃烧前的输入压力或增压压力(inletpressure)，

m_F表示每个冲程的燃料量(fuel mass per stroke)，

T_air表示新鲜空气在AGR混合前的空气温度(air temperature)，

T_EGR表示再循环废气在混合前的温度(EGR temperature)，

V_cyl表示气缸排量(cylinder volume)，

O_2，air表示供应给内燃机的新鲜空气的氧气浓度(在AGR混合前)(约0.21)，

L_st表示化学计算的空气/燃料比例(约14.4至14.7)。

所引用的缩写也适用于本申请的其它过程。下式适用于燃烧后的λ值或氧气浓度：

$\mathrm{\λ}=\frac{m_{\mathrm{air}}}{L_{\mathrm{st}}\·m_F}$

在理想情况下下式适用于带有关闭的AGR阀门的内燃机：

$\frac{m_{\mathrm{air}}\·R\·T_{\mathrm{air}}}{{\mathrm{\η}}_{\mathrm{vol}}\·V_{\mathrm{cyl}}\·p_{2i}}=1$

在此，R表示空气或空气/ARG混合物的单独的气体常数(约287-288J/(kg k))。在理想情况下由于构件和传感器公差产生等式的不一致。因此引入总误差系数F_intake，mdl：

$\frac{m_{\mathrm{air},\mathrm{mes}}\·R\·T_{\mathrm{air},\mathrm{mes}}}{{\mathrm{\η}}_{\mathrm{vol},\mathrm{mdl}}\·V_{\mathrm{cyl}}\·p_{2i,\mathrm{mes}}}=F_{\mathrm{intake},\mathrm{mdl}}$

标记“mes”分别表示测量的值，并且标记“mdl”表示模型参量。

为了对空气质量和容积效率进行匹配使总误差系数F_intake，mdl分成两个用于容积效率和测量的空气质量的修正系数c_η，c_air：

$\frac{m_{\mathrm{air},\mathrm{mes}}\·c_{\mathrm{air}}\·R\·T_{\mathrm{air},\mathrm{mes}}}{{\mathrm{\η}}_{\mathrm{vol},\mathrm{mdl}}\·c_{\mathrm{\η}}\·V_{\mathrm{cyl}}\·p_{2i,\mathrm{mes}}}=1,$ 其中 $\frac{c_{\mathrm{\η}}}{c_{\mathrm{air}}}=F_{\mathrm{intake},\mathrm{mdl}}$

按照本发明可尤其对多个物理参数(尤其是测量值和模型参量)进行匹配。在此，可利用多个模型等式。那么优点是，基于不同模型但是部分地包含相同的参数的匹配可形成相互一致。例如，由燃烧等式的空气质量匹配和由发动机抽吸特性等式(Motoransaugverhalten-Gleichung)的空气质量匹配一致地相互协调并因此提高匹配的可靠性。

按照本发明的方法优选应用于带有废气再循环(AGR)的内燃机。在本申请的上下文中，确定参数总是意味着计算该参数。但是，例如也可由特征曲线族或类似者中选择参数。

按照一种设计方案，在获取待匹配的测量值和/或模型参量的单独的修正参数时可根据分别待匹配的测量值和/或模型参量的所期待的公差实现加权(Gewichtung)。在这种情况下通过加权参数(其为关于各个测量和模型参量的可靠性和精确性的程度)计算修正或匹配参数。测量参数或模型参量参数

的变动越大，就越强地对参数进行匹配。可根据运行参数和/或发动机年龄(Motoralter)计算加权系数。也可能的是，单独的修正参数根据运行点被学习并且存储在特征曲线族中。

借助于至少一个模型等式以特别简单的方式可确定至少一个总误差参数。在此，至少一个模型等式可描述内燃机中的燃烧。但是也可能的是，至少一个模型等式描述内燃机的抽吸特性。

下面说明一个示例。修正参数c_air，c_η是总误差参数F_intake，mdl以及相关的加权参数或加权系数w_air和w_η的函数：

加权系数w_air和w_η又是发动机转速(N)、负荷力矩或转矩(TQI)以及内燃机年龄(age)的函数：

对于足够精确地计算修正系数执行两次迭代：

第一迭代：

$\frac{1}{c_{\mathrm{air}}^{\′}}=1+(F_{\mathrm{intake},\mathrm{mdl}}-1)\·w_{\mathrm{air}}$

$c_{\mathrm{\η}}^{\′}=1+(F_{\mathrm{intake},\mathrm{mdl}}-1)\·w_{\mathrm{\η}}$

0≤w_air+w_η≤1

第二迭代：

$F_{\mathrm{intake}}^{\′}=\frac{1+(F_{\mathrm{intake},\mathrm{mdl}}-1)\·(w_{\mathrm{air}}+w_{\mathrm{\η}})}{\frac{c_{\mathrm{\η}}^{\′}}{c_{\mathrm{air}}^{\′}}}$

$\frac{1}{c_{\mathrm{air}}}=\frac{1}{c_{\mathrm{air}}^{\′}}\·\frac{1}{1-w_{\mathrm{air}}+F_{\mathrm{intake}}^{\′}\·w_{\mathrm{air}}}$

$c_{\mathrm{\η}}=c_{\mathrm{\η}}^{\′}\·(1-w_{\mathrm{\η}}+F_{\mathrm{intake}}^{\′}\·w_{\mathrm{\η}})$

在此，标识c’或F’分别表示迭代的中间结果。

按照另一设计方案，可使用匹配的测量值和/或模型参量作为调节参数和/或作为输入参数，以用于计算控制和调节参数或有利的参考参数。按照该设计方案使匹配的结果以适合的方式引入(einflieβen)到内燃机的控制和调节中并因此实现排放的误差收紧。

按照另一设计方案，可借助于对于估算的喷射量的修正参数对内燃机的其它负荷参数进行匹配。尤其可能的是，借助于对于内燃机的容积效率的修正参数如此地对内燃机的增压压力理论值进行匹配，即，使减小的容积效率导致更高的增压压力理论值，以用于补偿减小的气缸充气。因此可进一步改善内燃机的运行特性。

在按照本发明的第一方面所描述的匹配方法之后可按照本发明的第二方面实施下面所描述的方法。

按照本发明第二方面，一种用于确定关于供应到内燃机的空气质量的匹配的理论值作为用于废气再循环调节的参考参数的方法的目的通过下面的方法步骤得以实现：确定第一理论空气质量或第一理论废气再循环率，其导致在内燃机中燃烧前优化的氧气浓度；确定第二理论空气质量或第二理论废气再循环率，其导致在内燃机中燃烧后优化的氧气浓度；以及通过由第一和第二理论空气质量或由第一和第二理论废气再循环率形成加权的平均值，确定用于空气质量的匹配的理论值作为用于废气再循环调节的参考参数。

因此，在这种情况下内燃机具有废气再循环调节。在此，第一和第二理论空气质量(即，新鲜空气)分别为待供应到内燃机的、AGR混合前的理论空气质量。必要时匹配的变量如空气质量、增压压力、容积效率、λ值、喷射量等引入到内燃机控制中，或者用于直接作为调节参数使用或者用于计算参考参数或理论值。按照本发明的第二方面通过以下方式解决作为用于AGR调节的参考参数的动态匹配的理论空气质量的问题以及在内燃机的NOx排放和颗粒排放之间的优化的折衷，即，首先计算临时的理论空气质量，其代表氧气浓度在内燃机进气管中的100％优先权(Priorisierung)。该理论空气质量导致非常有利的NOx排放。此外，也以传统的方式通过特征曲线族主要根据负荷计算理论空气质量，其中，这相应于燃烧后(在内燃机排气歧管中)的空气/燃料比例或λ值或氧气浓度的100％优先权。该理论空气质量导致非常有利的颗粒排放。代替第一和第二理论空气质量同样可能的是，使用燃烧之前或之后的带有相应的氧气浓度优先权的第一和第二理论废气再循环率。

为了找到NOx排放和颗粒排放之间所期望的折衷，使两个相对地优先的理论空气质量通过加权的平均值形成而相加。然后，使通过这种方式获取的用于供应到发动机的空气质量(在AGR混合以后)的匹配的理论值用作用于废气再循环调节的参考参数。

利用权重实现在内燃机中燃烧之前和之后两个目标参数氧气浓度的适应于状况的(situationsangepasst)优先权。按照本发明的这个方面实现新鲜空气量和供应的废气量的所需混合之间的良好动态平衡。尤其在不稳定的

发动机运行中在为了NOx还原降低发动机进气侧的氧气浓度和用于完全低炭黑(ruβarm)的燃烧和由此减少的颗粒排放在废气中的足够剩余氧气之间实现了良好妥协。因此，在动态的发动机运行中可靠且灵活地实现所期望的NOx颗粒权衡，其中，总体上减少排放。

根据发动机运行状态和/或描述内燃机动态特性的动态特征参数实现权重。通过这种方式可单独地且根据内燃机的各个运行状态选择NOx排放和颗粒排放之间的所期望的折衷。例如，来自转速梯度和负荷参数梯度的函数关系可作为动态特征参数。

按照另一种设计方案，可根据内燃机的运行参数、尤其是增压压力、喷射量、增压空气温度(Ladelufttemperatur)、废气再循环温度、内燃机的气缸容积和/或容积效率确定第一理论空气质量或第一理论废气再循环率。通过这种方式可以特别灵活的方式确定用于供应到内燃机的空气质量的匹配的理论值作为用于废气再循环调节的参考参数。

在此，可由在内燃机中燃烧前(和AGR混合之后)的理论氧气浓度确定第一理论空气质量。按照该设计方案，通过特征曲线族结构(Kennfeldstruktur)根据发动机的运行状态计算在燃烧之前、例如在发动机进气歧管中的理论氧气浓度。以燃烧前的理论氧气浓度和当前的发动机运行参数(如增压压力、喷射量、增压空气温度、AGR温度、容积效率等)为基础可计算第一理论空气质量。该设计方案的优点在于，燃烧前的氧气浓度是用于描述NOx还原或NOx排放的有效性的特性参数。代替以模型为基础计算燃烧前的理论氧气浓度并且将其作为调节参数，将理论氧气浓度换算成理论空气质量对于接着的优先权是有利的且尤其快速的、尤其比观察者调节(Beobachterregelung)更快。备选地或附加地也可由理论废气再循环率确定第一理论空气质量。

借助于下面的示例解释第一理论空气质量的计算：

在此，第一理论空气质量m_{air，sp，O2}(sp＝给定值(setpoint))是燃烧前且AGR混合后的理论氧气浓度O_2，sp、AGR混合前的空气温度T_air、再循环废气的温度T_AGR、容积效率η_Vol、气缸容积V_cyl、进入压力p_2i以及每个冲程的燃料质量m_F的函数：

m_{air，sp，O2}＝f(O_2，sp，T_air，T_EGR，η_vol，V_cyl，p_2i，m_F)

有利地以模型为基础的计算如下：

$m_{\mathrm{air},\mathrm{sp},O2}=\frac{2\·c}{-b+\sqrt{b^2-4\·a\·c}}$

其中，

$a=(1-\frac{T_{\mathrm{air}}}{T_{\mathrm{EGR}}})(O_{2,\mathrm{sp}}-O_{2,\mathrm{air}})$

$b=\frac{{\mathrm{\η}}_{\mathrm{vol}}\·V_{\mathrm{cyl}}\·p_{2i}}{R\·T_{\mathrm{EGR}}}\·(O_{2,\mathrm{sp}}-O_{2,\mathrm{air}})-O_{2,\mathrm{air}}\·L_{\mathrm{st}}\·m_F\·\frac{T_{\mathrm{air}}}{T_{\mathrm{EGR}}}$

$c=O_{2,\mathrm{air}}\·L_{\mathrm{st}}\·m_F\·\frac{{\mathrm{\η}}_{\mathrm{vol}}\·V_{\mathrm{cyl}}\·p_{2i}}{R\·T_{\mathrm{EGR}}}$

在此，可对于不同的传感器配置计算第一理论空气质量。同样可以替换的方式通过模型计算一定的参数，如再循环废气的温度T_AGR。

可通过空气质量最小值向下限制关于空气质量的匹配的理论值。在此，该最小空气质量以最小λ值为基础。按照该设计方案如此限制理论空气质量优先权的不利的校准，即，使得例如在最大转矩要求时(换低档)在各种情况下都提供所需的最大空气质量。

两个所描述的按照本发明的方面可相互组合。尤其为了按照本发明的第二方面确定用于空气质量的匹配的理论值考虑一个或多个按照本发明第一方面匹配的测量值和/或模型参量。以特别有利的方式可利用按照本发明的第一方面的匹配的测量值和/或模型参量来计算第一理论空气质量或第一理论废气再循环率。在此，例如可考虑匹配的容积效率、匹配的测量的喷射量、匹配的测量的增压压力等。

下面描述本发明的一个实施例：

为了同时匹配多个测量值和/或模型参量使两个模型等式如此改写，即，使得1位于等式一侧。为了示出测量值与模型参量的不一致分别引入总误差系数，其替换1。

对于内燃机的抽吸特性给出下面的模型(进入模型)：

$\frac{m_{\mathrm{air},\mathrm{mes}}\·R\·T_{\mathrm{air},\mathrm{mes}}}{{\mathrm{\η}}_{\mathrm{vol},\mathrm{mdl}}\·V_{\mathrm{cyl}}\·p_{2i,\mathrm{mes}}}=F_{\mathrm{intake},\mathrm{mdl}}$

对于内燃机中的燃烧给出下面的模型(燃烧模型)：

$\frac{m_{\mathrm{air},\mathrm{mes}}}{L_{\mathrm{st}}\·m_F\·\mathrm{\λ}}=F_{\mathrm{combust},\mathrm{mdl}}$

接着将总误差系数F_intake，mdl和F_{combustion，mdl}作为单独的修正系数c_air，c_η，c_p，c_F和c_λ分配给相关的待匹配的测量值或模型参量，以用于建立模型的一致性：

$\frac{m_{\mathrm{air},\mathrm{mes}}\·c_{\mathrm{air}}\·R\·T_{\mathrm{air},\mathrm{mes}}}{{\mathrm{\η}}_{\mathrm{vol},\mathrm{mdl}}\·c_{\mathrm{\η}}\·V_{\mathrm{cyl}}\·p_{2i,\mathrm{mes}}\·c_p}=1,$ 其中 $\frac{c_{\mathrm{\η}}\·c_p}{c_{\mathrm{air}}}=F_{\mathrm{intake},\mathrm{mdl}}$

$\frac{m_{\mathrm{air},\mathrm{mes}}\·c_{\mathrm{air}}}{L_{\mathrm{st}}\·m_F\·c_F\·\mathrm{\λ}\·c_{\mathrm{\λ}}}=1,$ 其中 $\frac{c_F\·c_{\mathrm{\λ}}}{c_{\mathrm{air}}}=F_{\mathrm{combust},\mathrm{mdl}}$

在此：

c_air表示用于空气质量的修正系数(correction factor for air massflow)

c_η表示用于容积效率的修正系数(correction factor for volumetricefficiency)

c_p表示用于进口或增压压力的修正系数(correction factor for boostpressure)

c_F表示用于喷射量的修正系数(correction factor for fuel injectionmass)

c_λ表示用于废气λ值的修正系数(correction factor for lambdaexhaust gas)

在下一个步骤中计算用于修正系数的权重系数。在此，修正系数是各个总误差参数以及权重系数的函数。其中：

w_η表示用于容积效率的修正的权重系数，

w_p表示用于增压压力或进入压力的修正的权重系数，

w_F表示用于喷射量的修正的权重系数，

w_λ表示用于废气λ值的修正的权重系数，

w_intake表示用于进入和燃烧模型之间的补偿的权重系数(balancingbetween intake and combustion model)

基于进入模型(intake model)通过权重系数的两个迭代给出：

第一迭代：

$\frac{1}{c_{\mathrm{air}1}^{\′\′}}=1+(F_{\mathrm{intake},\mathrm{mdl}}-1)\·w_{\mathrm{air}1}$

$c_{\mathrm{\η}}^{\′\′}=1+(F_{\mathrm{intake},\mathrm{mdl}}-1)\·w_{\mathrm{\η}}$

$c_p^{\′\′}=1+(F_{\mathrm{intake},\mathrm{mdl}}-1)\·w_p$

w_air1+w_η+w_p≤1

第二迭代：

$F_{\mathrm{intake}}^{\′}=\frac{1+(F_{\mathrm{intake},\mathrm{mdl}}-1)\·(w_{\mathrm{air}}+w_{\mathrm{\η}}+w_p)}{\frac{c_{\mathrm{\η}}^{\′\′}\·c_p^{\′\′}}{c_{\mathrm{air}}^{\′\′}}}$

$\frac{1}{c_{\mathrm{air}1}^{\′}}=\frac{1}{c_{\mathrm{air}1}^{\′\′}}\·\frac{1}{1-w_{\mathrm{air}1}+F_{\mathrm{intake}}^{\′}\·w_{\mathrm{air}1}}$

$c_{\mathrm{\η}}^{\′}=c_{\mathrm{\η}}^{\′\′}\·(1-w_{\mathrm{\η}}+F_{\mathrm{intake}}^{\′}\·w_{\mathrm{\η}})$

$c_p^{\′}=c_p^{\′\′}\·(1-w_p+F_{\mathrm{intake}}^{\′}\·w_p)$

基于燃烧模型(combustion model)给出基于下面两个迭代的权重系数：

第一迭代：

$\frac{1}{c_{\mathrm{air}2}^{\′\′}}=1+(F_{\mathrm{combust},\mathrm{mdl}}-1)\·w_{\mathrm{air}2}$

$c_F^{\′\′}=1+(F_{\mathrm{combust},\mathrm{mdl}}-1)\·w_F$

$c_{\mathrm{\λ}}^{\′\′}=1+(F_{\mathrm{combust},\mathrm{mdl}}-1)\·w_{\mathrm{\λ}}$

w_air2+w_F+w_λ≤1

第二迭代：

$F_{\mathrm{combust}}^{\′}=\frac{1+(F_{\mathrm{combust},\mathrm{mdl}}-1)\·(w_{\mathrm{air}}+w_{\mathrm{\η}}+w_p)}{\frac{c_{\mathrm{\η}}^{\′\′}\·c_p^{\′\′}}{c_{\mathrm{air}}^{\′\′}}}$

$\frac{1}{c_{\mathrm{air}2}^{\′}}=\frac{1}{c_{\mathrm{air}2}^{\′\′}}\·\frac{1}{1-w_{\mathrm{air}2}+F_{\mathrm{combust}}^{\′}\·w_{\mathrm{air}2}}$

$c_F^{\′}=c_F^{\′\′}\·(1-w_F+F_{\mathrm{combust}}^{\′}\·w_F)$

$c_{\mathrm{\λ}}^{\′}=c_{\mathrm{\λ}}^{\′\′}\·(1-w_{\mathrm{\λ}}+F_{\mathrm{combust}}^{\′}\·w_{\mathrm{\λ}})$

在迭代中添标’和”分别表示迭代的中间结果。对于空气质量在进入模型中选择指标“air1”并且在内燃机模型中选择指标“air2”。

接着可通过抽吸特性模型和内燃机模型之间的补偿的匹配实现各个加权的修正系数的计算：

0≤w_intake≤1

w_combust＝1-w_intake

$c_{\mathrm{air}}=c_{\mathrm{air}1}^{\′}\·\frac{1}{1-w_{\mathrm{intake}}+\frac{c_{\mathrm{air}1}^{\′}}{c_{\mathrm{air}2}^{\′}}\·w_{\mathrm{intake}}}$

$c_{\mathrm{\η}}=c_{\mathrm{\η}}^{\′}\·\frac{1}{1+(-w_{\mathrm{intake}}+\frac{c_{\mathrm{air}1}^{\′}}{c_{\mathrm{air}2}^{\′}}\·w_{\mathrm{intake}})\·\frac{w_{\mathrm{\η}}}{w_{\mathrm{\η}}+w_p}}$

$c_p=c_p^{\′}\·\frac{1}{1+(-w_{\mathrm{intake}}+\frac{c_{\mathrm{air}1}^{\′}}{c_{\mathrm{air}2}^{\′}}\·w_{\mathrm{intake}})\·\frac{w_{\mathrm{\η}}}{w_{\mathrm{\η}}+w_p}}$

$c_{\mathrm{\λ}}=c_{\mathrm{\λ}}^{\′}\·\frac{1}{1+(-w_{\mathrm{combust}}+\frac{c_{\mathrm{air}1}^{\′}}{c_{\mathrm{air}2}^{\′}}\·w_{\mathrm{combust}})\·\frac{w_{\mathrm{\λ}}}{w_{\mathrm{\λ}}+w_F}}$

$c_F=c_F^{\′}\·\frac{1}{1+(-w_{\mathrm{combust}}+\frac{c_{\mathrm{air}1}^{\′}}{c_{\mathrm{air}2}^{\′}}\·w_{\mathrm{combust}})\·\frac{w_F}{w_{\mathrm{\λ}}+w_F}}$

下面的示例用作确定用于供应到内燃机的空气质量的匹配的理论值作为废气再循环调节的参考参数：

首先计算第一理论空气质量m_{air，sp，O2}，其导致在内燃机中燃烧前的优化氧气浓度：

$m_{\mathrm{air},\mathrm{sp},O2}=\frac{2\·c}{-b+\sqrt{b^2-4\·a\·c}}$

其中，

$a=(1-\frac{T_{\mathrm{air}}}{T_{\mathrm{EGR}}})(O_{2,\mathrm{sp}}-O_{2,\mathrm{air}})$

$b=\frac{{\mathrm{\η}}_{\mathrm{vol}}\·V_{\mathrm{cyl}}\·p_{2i}}{R\·T_{\mathrm{EGR}}}\·(O_{2,\mathrm{sp}}-O_{2,\mathrm{air}})-O_{2,\mathrm{air}}\·L_{\mathrm{st}}\·m_F\·\frac{T_{\mathrm{air}}}{T_{\mathrm{EGR}}}$

$c=O_{2,\mathrm{air}}\·L_{\mathrm{st}}\·m_F\·\frac{{\mathrm{\η}}_{\mathrm{vol}}\·V_{\mathrm{cyl}}\·p_{2i}}{R\·T_{\mathrm{EGR}}}$

在此，温度T_air是在内燃机之前和在再循环的废气混合之前的空气路径中的空气温度。备选地，内燃机之前但是再循环的废气混合之后的温度T_cyl，up同样有用。在这种情况下按照下式计算第一理论空气质量：

$m_{\mathrm{air},\mathrm{sp},O2}=\frac{O_{2,\mathrm{air}}\·L_{\mathrm{st}}\·m_F\·{\mathrm{\η}}_{\mathrm{vol}}\·V_{\mathrm{cyl}}\·p_{2i}}{(O_{2,\mathrm{sp}}-O_{2,\mathrm{air}})\·{\mathrm{\η}}_{\mathrm{vol}}\·V_{\mathrm{cyl}}\·p_{2i}+O_{2,\mathrm{air}}\·L_{\mathrm{st}}\·m_F\·R\·T_{\mathrm{cyl},\mathrm{up}}}$

在所提及的等式中O_2，sp表示在内燃机之前但是在再循环的废气混合之后的理论氧气浓度。

第一理论空气质量计算的另一备选方案是，根据优化的理论AGR率r_AGR，sp获取理论空气质量，理论AGR率r_AGR，sp在瞬时的发动机运行中导致有利的NOx排放：

$m_{\mathrm{air},\mathrm{sp},\mathrm{EGR}}=\frac{{\mathrm{\η}}_{\mathrm{vol}}\·V_{\mathrm{cyl}}\·p_{2i}}{R\·(T_{\mathrm{air}}\·(1-r_{\mathrm{EGR},\mathrm{sp}})+T_{\mathrm{EGR}}\·r_{\mathrm{EGR},\mathrm{sp}})}\·(1-r_{\mathrm{EGR},\mathrm{sp}})$

同样在内燃机之前测量的温度T_cyl，up中计算可能的是：

$m_{\mathrm{air},\mathrm{sp},\mathrm{EGR}}=\frac{{\mathrm{\η}}_{\mathrm{vol}}\·V_{\mathrm{cyl}}\·p_{2i}}{R\·T_{\mathrm{cyl},\mathrm{up}}}\·(1-r_{\mathrm{EGR},\mathrm{sp}})$

接着可以传统的方式确定第二理论空气质量，其导致在内燃机中燃烧后的优化氧气浓度。然后由两个获取的第一和第二理论空气质量可计算用于空气质量的匹配的理论值作为用于废气再循环调节的参考参数-通过由两个理论空气质量形成加权的平均值。例如权重可根据发动机运行状态实现并且由此灵活地配合(zuschneiden)各个条件。在计算第一理论空气质量时可使用按照本发明的第一方面的匹配的测量值和/或模型参量。

Claims (19)

1.一种用于确定匹配的测量值和/或模型参量以用于控制内燃机空气路径的方法，其特征在于，通过将至少一个描述测量值与模型参量的不一致的总误差参数分成用于待匹配的测量值和/或模型参量的单独的修正参数并且将所述修正参数应用于所述待匹配的测量值和/或模型参量，同时对至少两个测量值和/或模型参量进行匹配。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在获取待匹配的测量值和/或模型参量的单独修正参数时根据各个待匹配的测量值和/或模型参量的所期望的公差实现加权。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据内燃机的运行参数和/或内燃机年龄实现所述加权。

4.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，单独的修正参数根据运行点被学习并且优选存储在特征曲线族中。

5.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，借助于至少一个模型等式确定至少一个总误差参数。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，至少一个模型等式描述内燃机中的燃烧。

7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，至少一个模型等式描述内燃机的抽吸特性。

8.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，使用匹配的测量值和/或模型参量作为调节参数和/或作为输入参数，以用于计算控制和调节参数。

9.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，借助于对于估算的喷射量的修正参数对内燃机的其它负荷参数进行匹配。

10.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，借助于对于内燃机的容积效率的修正参数如此地对用于内燃机的增压压力理论值进行匹配，即，使得减小的容积效率导致更高的增压压力理论值，以用于补偿减小的气缸充气。

11.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于根据按照权利要求12至19所述方法的其它步骤。

12.一种用于确定用于供应到内燃机的空气质量的匹配的理论值作为废气再循环调节的参考参数的方法，其特征在于步骤：

确定导致在内燃机中燃烧前优化的氧气浓度的第一理论空气质量或第一理论废气再循环率，

确定导致在内燃机中燃烧后优化的氧气浓度的第二理论空气质量或第二理论废气再循环率，

通过由所述第一和第二理论空气质量或由所述第一和第二理论废气再循环率形成加权的平均值，确定用于空气质量的匹配的理论值作为废气再循环调节的参考参数。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，根据发动机运行状态和/或描述内燃机动态特性的动态特征参数实现加权。

14.根据权利要求12或13所述的方法，其特征在于，根据内燃机的运行参数，尤其是增压压力、喷射量、增压空气温度、废气再循环温度、内燃机的气缸容积和/或容积效率确定所述第一理论空气质量或所述第一理论废气再循环率。

15.根据权利要求12至14中任一项所述的方法，其特征在于，由在内燃机中燃烧前的理论氧气浓度确定所述第一理论空气质量。

16.根据权利要求12至15中任一项所述的方法，其特征在于，由理论废气再循环率确定所述第一理论空气质量。

17.根据权利要求12至16中任一项所述的方法，其特征在于，通过空气质量最小值向下限制用于空气质量的匹配的理论值。

18.根据权利要求12至17中任一项所述的方法，其特征在于，为了确定用于空气质量的匹配的理论值考虑至少一个按照权利要求1至11所述方法匹配的测量值和/或模型参量。

19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，为了确定所述第一理论空气质量或所述第一理论废气再循环率考虑至少一个按照权利要求1至11所述方法匹配的测量值和/或模型参量。