CN102686857A - 用于控制在内燃机的反应器中的hcci燃烧的方法 - Google Patents
用于控制在内燃机的反应器中的hcci燃烧的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102686857A CN102686857A CN2010800608267A CN201080060826A CN102686857A CN 102686857 A CN102686857 A CN 102686857A CN 2010800608267 A CN2010800608267 A CN 2010800608267A CN 201080060826 A CN201080060826 A CN 201080060826A CN 102686857 A CN102686857 A CN 102686857A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- control
- manipulated variable
- combustion
- hcci
- cylinder
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 title claims abstract description 50
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 32
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 15
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 22
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 14
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 14
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 12
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 9
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims description 5
- 230000007774 longterm Effects 0.000 claims description 4
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 16
- 230000006870 function Effects 0.000 description 8
- 238000009841 combustion method Methods 0.000 description 7
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N nitrogen oxide Inorganic materials O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 5
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- 230000015654 memory Effects 0.000 description 4
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 4
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 3
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 3
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 2
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 2
- 230000006399 behavior Effects 0.000 description 2
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 2
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 description 2
- 241000284466 Antarctothoa delta Species 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 230000003679 aging effect Effects 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000004590 computer program Methods 0.000 description 1
- 238000004200 deflagration Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000005474 detonation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- URWAJWIAIPFPJE-YFMIWBNJSA-N sisomycin Chemical compound O1C[C@@](O)(C)[C@H](NC)[C@@H](O)[C@H]1O[C@@H]1[C@@H](O)[C@H](O[C@@H]2[C@@H](CC=C(CN)O2)N)[C@@H](N)C[C@H]1N URWAJWIAIPFPJE-YFMIWBNJSA-N 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/30—Controlling fuel injection
- F02D41/3011—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion
- F02D41/3017—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion characterised by the mode(s) being used
- F02D41/3035—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion characterised by the mode(s) being used a mode being the premixed charge compression-ignition mode
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
- F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
- F02D41/1401—Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D13/00—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing
- F02D13/02—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
- F02D13/0203—Variable control of intake and exhaust valves
- F02D13/0207—Variable control of intake and exhaust valves changing valve lift or valve lift and timing
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/0002—Controlling intake air
- F02D2041/001—Controlling intake air for engines with variable valve actuation
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
- F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
- F02D41/1401—Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method
- F02D2041/141—Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method using a feed-forward control element
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
- F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
- F02D41/1401—Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method
- F02D2041/1413—Controller structures or design
- F02D2041/1415—Controller structures or design using a state feedback or a state space representation
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
- F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
- F02D41/1401—Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method
- F02D2041/1413—Controller structures or design
- F02D2041/1427—Decoupling, i.e. using a feedback such that one output is controlled by only one input
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
Abstract
提供一种用于控制在内燃机的反应器中的燃料的HCCI燃烧的方法，其中应用了多变量调节，其中，至少基于在先的控制循环k-1的控制偏差△xk-1和调节参量变化△uk-1来确定用于当前的控制循环k的调节参量变化△uk。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于控制在内燃机的反应器中的燃料的HCCI燃烧的方法。
背景技术
已知内燃机有不同的燃烧方法。在此提出的发明本质上致力于控制和调节所谓的用于汽油机的HCCI燃烧方法（Homogeneous Charge Compression Ignition：均质充量压缩自点火方法，也称为汽油HCCI或者受控自动点火-CAI）。HCCI被称为稀薄燃烧方法（Magerbrennverfahren），该方法的目的是，在不会产生显著的氮氧化物的未处理排放物的情况下（三元催化器在稀燃运行中并不起减少氮的作用）使机动车的燃料消耗显著下降10-15%（通过去除发动机运行的节流操作以及热力学方面的有利燃烧），并且因此也不必为购买排气后处理设备而投入额外费用。
由于汽油机的汽油燃料和压缩比设计成使自点火（爆燃）被尽可能避免，因此必须从其它方面提供HCCI方法所需的热能。这能以不同的方式来实现，例如回收或回吸热的内部残余气体或者加热新鲜空气。当前存在的一种方法是将排气回收或者说回引。
实施HCCI燃烧方法需要内燃机的多种功能，特别是直接喷射、（部分）可变气门机构（例如阶段可调节性以及2点式冲程）以及反馈燃烧信息（例如燃烧室压力、固体声、离子电流、高度分解的转速信号等）。
在这方面，一个重要的方面是发动机控制，其必须在一些特殊功能方面被扩展，这些功能不仅用于HCCI燃烧的静态控制和调节，也用于动态控制和调节（负荷变化和运行类型变换）。静态控制和调节的任务在于维持/调节运行点、气缸一致以及环境影响的补偿。动态控制和调节的任务在于能实现尽可能快速的负荷变化以及既不允许爆燃的也不允许断火的燃烧。
HCCI燃烧方法需要在燃烧本身的控制和调节以及吸气管中的空气系统状态之间精心地校准，以便在同时可接受的有害物质排放的情况下实现所述的消耗方面的优点。
在所谓的基本应用方面，确定用于控制参量（例如节气门、AGR-阀、喷射定时和喷射量、用于进气阀和排气阀的阀位置[例如关闭角和打开角]等）的对应值。
然而在这方面存在的问题是，已经在静态HCCI发动机运行中存在燃烧关于环境条件、燃料质量或燃料成分、运行历史（高负荷/低负荷）的高敏感度。此外出现了对于每个气缸的不同的干扰影响以及边缘效应（AGR-不均匀分布、外部/内部气缸的不同的壁温度）。控制特性曲线也难于被数据化（bedaten），这是因为最佳值不仅受到短期波动（例如燃料质量）还受到长期波动（例如部件老化）的影响。
在动态HCCI运行（例如负荷变化）中，会导致短期出现非最佳的运行阶段，这是因为调节作用根据硬件条件而总是受到不同延迟特性的影响。这因此引起了，空气系统状态遵循吸气管动力并且由阶段调节器静止时间决定以及受比率限制，而能修改循环至循环的喷射系统并且因此提供最快的调节作用。
值得期待的是消除这些问题。
发明内容
根据本发明提出一种具有权利要求1的特征的方法。有利的设计方案是从属权利要求以及后面的说明书的主题。
本发明的核心思想涉及一种用于HCCI运行的原则上的控制方案或者说调节方案，其中考虑了从循环到循环的耦合。在此特别描述了：一种运行点调节器的变型，其基于源自实践测得的模型、与环境条件、燃料质量、运行历史等等无关地调节测量值系统燃烧；气缸补偿调节器，其对受到原理限制的气缸一致性关于燃烧特征进行补偿；适配方案，其根据长期的波动效应调整控制综合特性曲线；以及动力补偿、其考虑了不同的调节器动力。
本发明的优点
本发明实现了至少减少上述的、在现有技术中出现的问题的可能性。通过实施循环耦合的多变量调节，在固定的HCCI发动机运行中减少了燃烧的可影响性。单个气缸的不同的干扰影响和边缘效应被考虑。控制综合特性曲线的数据化被简化。在动态的HCCI运行中可以缩短不是最理想的运行阶段的出现。
下面首先对基于本发明的多变量调节进行描述。
对于在HCCI燃烧方法中的状态变化而言，有利地在忽略了系统噪声（Systemrauschen）的情况下采用下列关系式：
在此，x表示控制参量（例如燃烧特征和/或空气系统状态）的矢量，u表示调节参量的矢量，A表示系统矩阵，B1和B2表示输入矩阵，并且k表示时间段或者说循环。利用△表示相对于额定值（用于状态x）或者相对于预控制参量（用于调节参量u）的差。如果不存在预控制，则△u描述了调节参量本身。
第一项A·△xk-1描述了在HCCI燃烧方法中与传统的汽油机的或柴油机的燃烧相反地出现的循环至循环（Zyklus－zu－Zyklus）耦合。此外识别出，当前的循环k的状态变化△xk取决于在当前循环中以及以前循环中的输入参量变化，这在有利的设计方案中通过矩阵B1和B2来描述。
在固定的运行中，在固定的运行点中，在对于气缸一致的小调节作用的情况下可以有利地忽略起振过程（Einschwingvorgang），也就是说设定为，用于第k次循环的控制偏差可以平均地良好地通过（测得的）、第k-1次循环的控制偏差进行近似计算。由此推导出：
因此，如果要求了△xk =0（在循环k中的控制偏差应该被避免），则可以直接地由控制偏差△xk-1和第（k-1）次循环的干预（Eingriff）△uk-1计算出对于第k次循环所需的调节参量变化△uk。由此得出：
其中，xREF描述了额定值，并且xk-1描述了实际值。
由此，在B1可逆的情况下直接得出所需的调节参量变化△uk：
其中，（xREF- xk-1）=△xk-1。
在多变量调节的实例中（x：IMEP：平均指示压力，λ：空气量，MFB50：燃烧重心位置，dpmax：最大压力梯度，u：q：喷射量，EVC：排气阀的关闭角，EGR：在吸气管中的AGR比率，SOl：喷射角），应要示例性地说明并且示范性地具体说明本方法。由方程式[3]中在这种情况下得出：
其中，0作为矩阵元不表示或仅仅表示各个调节参量的各个特征的可忽略的相关性。
当将用于气缸一致性的单个气缸的干预与用于调节运行点的全局干预退耦时，对于解决方案所必需的计算耗费可以有利地被减少。在优选的设计方案中，基于[3]，提出了一种两级的方程组。
用于调节运行点的全局的干预描述为：
其中，
分别对于k和k-1而言。
“横跨的”参量表示关于气缸的平均值。可替换地，例如可以对于燃烧位置也分别使用最迟的气缸（MFB50k max）或者最早的气缸（MFB50k max）。
用于气缸一致性的单个气缸的干预描述为：
其中，平均值或者最大或最小值描述了新的参考。
在当前的设计方案中，因此可以用3×3和2×2的相关性来代替4×4的相关性。由此可以基于四个独立的调节参量来减少计算投入（必须计算方程组以用于每个气缸）以及高的应用投入。
迄今为止所示的方法基本上处理了所谓的固定的HCCI运行。有利地考虑了调节参量动态，其中引入了动态补偿，以便改进用于动态的HCCI运行的可应用性（例如在负荷变化阶段中）。
动态的补偿借助于下面的、相关于方程式[1]例如简化了的显示进行说明：
在此，x表示单独的控制参量（单独的燃烧特征，例如MFB50）,u1, u2表示两个调节参量的值（例如EVC和SOI），并且a，b表示各自的敏感度。如果上述的u1（例如EVC）经受了已知的动力，也就是说在调节参量u1的指令值的和当前值之间存在差，则因此该差可以通过作用于（快速起作用的）设定的调节参量u2（例如SOI）进行补偿。对此，适宜地为了说明动力而存在基于测量数据的模型。
在此，由方程式[5],利用已经在上面描述的要求△xk =0得出下面的修正值：
在优选的设计方案中，基于控制实施了预控制综合特性曲线的适配。因此可能的是，使得取决于运行点的预控制值改变长期地在各个运行点上得出的、控制器的调节参量修正的积分分量。适宜地存储了这种变化。随后可以对长期的变化、例如受到喷射器老化效果的限制，已经在预控制中进行考虑，并且控制器仅还需要对短期的环境-和燃料影响等等进行补偿。这特别地在动态的运行中证明为是有利的，其中控制器仅仅有少量的燃烧循环时间，以用于起振。同样在紧急情况下，例如在传感器失效的情况下，在其中也许完全不在可能进行控制。
根据本发明的计算单元、例如机动车的控制器，特别是程序技术的，设计用于，实施根据本发明的方法。
以软件的形式实施该方法也是有利的，这是因为引起特别少的费用，特别是当所使用的控制器还被用于其它任务并且因此反正存在时。用于提供计算机程序的合适的数据存储器特别是软盘、硬盘、闪存、EEPROM、CD-ROM、DVD等等。也可以通过计算机网络（互联网、局域网）进行程序的下载。
根据本发明的另一个方面，可以取代多变量调节也实施用于HCCI方法的SISO控制。
为了将应用费用、也就是说特别是在敏感度方面的测量费用降低，也可以选择退耦的结构。也就是说精确地使用一个用于控制恰好一个内燃机特征/空气系统状态的调节参量，并且忽略该调节参量对于其它特征/空气系统状态的横向影响。
已经证明的是，即如果通过相应地选择各个放大系数相应地限定控制动力，则这在实践中是足够的。可以设计用于，使得HCCI燃烧方法的整个应用范围划分为多个子方法并且这些方法分别对应于自身的综合特性曲线或综合特性曲线范围。
提出了，定义三个HCCI范围，它们随后被称为HCCI1，HCCI2和HCCI3。
下方的负荷范围被称为HCCI1。在此通过中间压缩中的部分燃烧附加地对剩余气体进行加热，以便产生用于自点火的热能。
中间的负荷范围被称为HCCI2，该负荷范围的特征是在没有外部的剩余气体的情况下的稀燃运行。
上方的负荷范围被称为HCCI3。在此，用更冷的外部剩余气体代替热的内部剩余气体，这降低了燃烧室温度。此外调节λ=1，以便实现三元催化器，减少氮氧化物。可以提出一种点火辅助。
这三个范围可以被有利地、如下面描述地进行控制。
本发明的其它优点和设计方案从说明书以及附图中得出。
显而易见的是，前述的和后面还要进行说明的特征不仅能在分别给出的组合中、而且也能在其它组合中或者单独地应用，而不脱离本发明的范围。
附图说明
本发明根据一个实施例在附图中示意性地示出并且在下面参照附图详细地进行描述。
图1示出了具有控制器的内燃机的示意性视图。
图2a示意性地示出了根据本发明的第一优选设计方案的多变量补偿函数。
图2b示意性地示出了根据本发明的第二优选设计方案的多变量补偿函数。
图3示意性地示出了调节参量的动态性能。
具体实施方式
在图1中示出了内燃机1，其中活塞2能在气缸3中上下运动。气缸3设置有反应器或者说燃烧室4，吸气管6或排气管7通过阀5a和5b连接到其上。阀5a、5b配有可调节的气门机构，其中在此进气阀5a能利用信号IVO触发并且排气阀5b能利用信号EVC触发。吸气管6设置有空气测量传感器10，并且排气管7设置有λ传感器11。在吸气管和排气管之间设有具有排气回流阀13的排气回流装置，其能借助于信号EGR进行触发。
为了排气回吸，可以这样触发进气阀5a，即一部分排气通过提早打开进气阀5a而回流到吸气管6中。
为了截留排气，这是一种特别优选的解决方案，能以下述方式进行排气阀5b的触发，即一部分排气通过提早地关闭排气阀5b而截留。同时进气阀5a稍后打开，以便防止截留的排气流出到吸气管6中。
此外，能利用信号q和SOI触发的喷射阀8以及可控制的火花塞9与燃烧室4相连接。在HCCI方法中，火花塞不用于点燃燃烧室中的燃料/空气混合物。取而代之的是，进行自点火。火花塞设计为用于其它运行类型。燃烧室还具有用于测量燃烧室压力的燃烧室压力传感器15。
空气测量传感器10测量输送至进气管6的新鲜空气的空气量并且根据这种测量产生信号LM。λ传感器11测量排气管7中的排气的氧气含量并且根据这种测量产生信号λ。此外优选地，由测得的燃烧室压力计算出平均指示压力IMEP、燃烧重心位置MFB50以及最大压力梯度dpmax。可替换地，特征IMEP和MFB50也可以通过高度分解的转速信号或者由离子电流传感器的测量信号来确定。
在进气管6中安设有节气门12，其旋转位置可借助信号DK来调节。在λ传感器11后面连接有排气设备（未示出），其包括催化器、例如三元催化器。
在伴随着内燃机1的排气截留的HCCI运行方式中，根据期望的被输入的空气量来打开节气门12，以便产生稀薄的混合物。燃料通过喷射阀8在通过提早地关闭和较迟地打开排气阀和进气阀而引起的中间压缩接近于负荷变化OT（上死点）期间喷入到燃烧室4中。在燃烧室中占支配地位的高温使燃料快速蒸发并且由此使得燃烧室4中非常良好地形成混合物。在后面的吸气阶段中，将新鲜空气吸入燃烧室4中。随后在压缩阶段期间对燃料/空气混合物进行压缩，直到其通过随之上升的温度而自点燃。通过点燃的燃料的膨胀而驱动活塞2。通过被驱动的活塞使曲轴14进行旋转运动，通过旋转运动最终使机动车的车轮被驱动。
显而易见的是，内燃机可以具有多于一个的气缸，这些气缸配备同一个曲轴以及同一个排气管并且形成排气歧管。
此外为了调节HCCI方法，设有控制器16。为了这个目的，控制器16配有微处理器，其中在存储介质、特别是只读存储器（ROM）中存储有程序，该程序适于实施对内燃机1的整体控制和/或调节。控制器（ECU）16被设置用于实施根据本发明的方法。
控制器16被加载了输入信号，这些输入信号是借助传感器测得的内燃机的运行变量。例如，控制器16与空气量传感器10、λ传感器11等相连接。此外，控制器16等与油门踏板传感器（未示出）相连接。控制器16产生输出信号，利用这些输出信号通过执行器可以根据期望的控制和/或调节来影响内燃机1的特性。例如，控制器16与喷射阀8、阀5a、5b、火花塞9以及节气门12相连接并且产生触发它们所需的信号。
在图2a中示出了根据本发明的第一优选设计方案并且以200标识的多变量补偿函数。多变量补偿函数200用于确定第k次循环的调节参量变化△uk。为此将第k-1次循环的控制偏差△xk-1导入乘法单元210，该乘法单元与负的逆的第一输入矩阵-B1 -1相乘。结果被输送给加法单元220。此外，第k-1次循环的调节参量变化△uk-1通过乘法单元230被导入加法单元220。乘法单元230除了负的逆的第一输入矩阵之外还包括第二输入矩阵B2。调节参量变化△u从一个循环到下一个循环的反馈通过单元240进行，该单元是迟延单元（Verzögerungsglied），以便提供调节参量变化△uk-1。
多变量补偿函数250的第二优选实施方式根据图2b来说明。图表250基本上对应于图表200并且和它的区别仅仅在于上方分支的变化、也就是说单元210的变化，其以改变的形式用210’标注，并且插入了单元245。
由于控制偏差△xk-1通常具有显著的噪声分量（Rauschanteil），因此在对于实践而言重要的变型250中，噪声通过积分器245被平滑处理。此外，在单元210’中设有适用于确定的放大因数K（0<K<1）。敏感度、也就是燃烧特征在控制参量改变时的变化要通过实验而根据运行点来确定。
在图3中，在图表300中示意性地示出了调节变量动态，该调节变量动态在本发明的优选设计方案中可以通过下述方式加以考虑，第一调节参量的动态通过对第二调节参量的干预而被补偿。在图表300中相对于在横坐标301上的时间t示出了在纵坐标302上的调节参量u。在图表中，额定调节值以310标注，并且由此得出的实际调节值以320标注。如可以看出，在时刻t0指令的信号在较晚的时刻t1处才被转换。优选地，在这种指令值与实际值之间的差通过对第二调节参量的干预而被补偿。
Claims (12)
1. 用于调节在内燃机（1）的反应器（4）中的燃料的HCCI燃烧的方法，其中应用了多变量调节，其中，至少基于在先的控制循环k-1的控制偏差△xk-1和调节参量变化△uk-1来确定用于当前的控制循环k的调节参量变化△uk。
2. 根据权利要求1所述的方法，其中，基于第一输入矩阵B1和第二输入矩阵B2、在应用两个项-B1 -1·△xk-1和-B1 -1·B2·△uk-1的情况下、优选地根据△uk∝-B1 -1·△xk-1-B1 -1·B2·△uk-1来确定用于当前的所述控制循环k的所述调节参量变化△uk。
3. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，检测了平均指示压力IMEP、空气量λ、燃烧重心位置MFB50和/或最大压力梯度dpmax的控制偏差△x，优选地恰好是这些参量的控制偏差。
4. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，输出了喷射量q、排气阀（5b）的关闭角EVC、在吸气管（6）中的排气回收率EGR和/或喷射角SOI的调节参量变化△u，优选地恰好是这些参量的调节参量变化。
5. 根据权利要求2、3和4所述的方法，其中，所述第一输入矩阵B1和所述第二输入矩阵B2包括作为矩阵元的、控制参量对调节参量的偏导数。
6. 根据权利要求5所述的方法，其中，矩阵元在以下位置上消失，在所述位置上，所述调节参量对所述控制参量没有影响。
7. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，使用于气缸一致的单个气缸干预与用于调准运行点的整体干预相分离。
8. 根据权利要求7所述的方法，其中，为了调准所述运行点而检测了平均指示压力IMEP、空气量λ和/或燃烧重心位置MFB50的控制偏差△x，并且为了气缸一致而检测了平均指示压力IMEP和/或燃烧重心位置MFB50的控制偏差△x，优选地分别恰好是这些参量的控制偏差。
9. 根据权利要求7或8的方法，其中，为了调准所述运行点，输出了喷射量q、排气阀（5b）的关闭角EVC和/或吸气管（6）中的排气回收率EGR的调节参量变化△u，以及为了气缸一致而输出了喷射量q和/或喷射角SOI的调节参量变化△u，优选地分别恰好是这些参量的调节参量变化。
10. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，考虑了调节参量动态，其中，在第一调节参量的指令值（310）与当前值（320）之间的差通过对第二调节参量的干预而得到补偿。
11. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，实施对预控制特性曲线的调整，其中，取决于运行点的预调值以所述调节参量变化△u的、长期在各个运行点上得出的积分分量而改变。
12. 计算单元，所述计算单元被设置为用于实施根据前述权利要求中任一项所述的方法。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102010000747.1 | 2010-01-08 | ||
| DE102010000747A DE102010000747A1 (de) | 2010-01-08 | 2010-01-08 | Verfahren zum Regeln einer HCCI-Verbrennung in einem Reaktor einer Brennkraftmaschine |
| PCT/EP2010/069032 WO2011082919A1 (de) | 2010-01-08 | 2010-12-07 | Verfahren zum regeln einer hcci-verbrennung in einem reaktor einer brennkraftmaschine |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102686857A true CN102686857A (zh) | 2012-09-19 |
| CN102686857B CN102686857B (zh) | 2016-11-09 |
Family
ID=43662794
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201080060826.7A Expired - Fee Related CN102686857B (zh) | 2010-01-08 | 2010-12-07 | 用于控制在内燃机的反应器中的hcci燃烧的方法 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US9359969B2 (zh) |
| EP (1) | EP2521849A1 (zh) |
| JP (1) | JP5698261B2 (zh) |
| CN (1) | CN102686857B (zh) |
| DE (1) | DE102010000747A1 (zh) |
| WO (1) | WO2011082919A1 (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104656443A (zh) * | 2014-12-31 | 2015-05-27 | 重庆邮电大学 | 基于bp神经网络的hcci发动机点火正时自适应pid控制方法 |
| CN112443410A (zh) * | 2019-08-30 | 2021-03-05 | 大众汽车股份公司 | 用于诊断内燃机的燃烧断火的方法 |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102010001738A1 (de) | 2010-02-10 | 2011-08-11 | Robert Bosch GmbH, 70469 | Verfahren zum Regeln von Luftsystemzuständen in einem Saugrohr einer Brennkraftmaschine |
| US9334811B2 (en) * | 2012-06-06 | 2016-05-10 | GM Global Technology Operations LLC | Valve control systems and methods for homogenous charge compression ignition operation |
| AT513359B1 (de) * | 2012-08-17 | 2014-07-15 | Ge Jenbacher Gmbh & Co Og | Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine |
| WO2014130710A2 (en) | 2013-02-20 | 2014-08-28 | Robert Bosch Gmbh | Real-time residual mass estimation with adaptive scaling |
| KR101508630B1 (ko) * | 2013-05-14 | 2015-04-07 | 국방과학연구소 | 비스무스계 화합물을 포함하는 무연 추진제 조성물 및 그 제조 방법 |
| JP6213525B2 (ja) * | 2015-06-18 | 2017-10-18 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の制御装置 |
| US20180149680A1 (en) * | 2016-11-28 | 2018-05-31 | Qualcomm Incorporated | Voltage buffer for current sensor |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1934340A (zh) * | 2004-03-25 | 2007-03-21 | 万国引擎知识产权有限责任公司 | 采用两燃料喷射阶段的用于柴油机中的hcci－cd燃烧的控制策略 |
| DE102008005524A1 (de) * | 2008-01-22 | 2009-07-23 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zum Steuern eines selbstzündenden Verbrennungsmotors und Steuervorrichtung zum Steuern eines selbstzündenden Verbrennungsmotors |
Family Cites Families (29)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AT6753B (de) | 1900-10-24 | 1902-02-10 | Wilhelm Nossian | Wechselgetriebe. |
| JPH07119509A (ja) * | 1993-10-22 | 1995-05-09 | Yamaha Motor Co Ltd | ２サイクルエンジンの燃焼制御装置 |
| AT6753U1 (de) * | 2003-07-15 | 2004-03-25 | Avl List Gmbh | Verfahren zum betrieb einer dieselbrennkraftmaschine |
| JP4281610B2 (ja) * | 2004-04-27 | 2009-06-17 | 株式会社豊田自動織機 | 予混合圧縮自着火機関の運転方法及び予混合圧縮自着火機関 |
| DE112005003527B4 (de) * | 2005-04-01 | 2020-08-06 | Hoerbiger Wien Gmbh | Verfahren für die Schätzung von Verbrennungsparametern |
| JP4243598B2 (ja) * | 2005-08-25 | 2009-03-25 | 本田技研工業株式会社 | 内燃機関の制御装置 |
| JP2007023973A (ja) * | 2005-07-20 | 2007-02-01 | Honda Motor Co Ltd | 内燃機関の制御装置 |
| DE102005051002A1 (de) * | 2005-10-25 | 2007-04-26 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine |
| JP4673787B2 (ja) * | 2006-05-10 | 2011-04-20 | 本田技研工業株式会社 | 内燃機関の空燃比制御装置 |
| JP4639166B2 (ja) * | 2006-05-18 | 2011-02-23 | 本田技研工業株式会社 | 制御装置 |
| US7448359B2 (en) * | 2006-08-10 | 2008-11-11 | Ford Global Technologies, Llc | Multi-mode internal combustion engine |
| US7748355B2 (en) * | 2006-09-15 | 2010-07-06 | Ford Global Technologies, Llc | Approach for facilitating engine mode transitions |
| JP5023831B2 (ja) * | 2006-12-21 | 2012-09-12 | 株式会社豊田中央研究所 | 内燃機関の性能制御装置 |
| US7689343B2 (en) * | 2007-04-24 | 2010-03-30 | Gm Global Technology Operations, Inc. | Method and apparatus for enabling control of fuel injection for an engine operating in an auto-ignition mode |
| US7506535B2 (en) * | 2007-04-24 | 2009-03-24 | Gm Global Technology Operations, Inc. | Method and apparatus for determining a combustion parameter for an internal combustion engine |
| DE102007027483A1 (de) * | 2007-06-14 | 2008-12-18 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zur Ermittlung eines Qualitätsmerkmals eines Dieselkraftstoffes |
| JP4858397B2 (ja) * | 2007-10-15 | 2012-01-18 | 株式会社豊田自動織機 | 予混合圧縮着火機関 |
| DE102007050302A1 (de) * | 2007-10-22 | 2009-04-23 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zum Ermitteln eines Zylinderdruckmerkmals |
| DE112008003427T5 (de) * | 2007-12-18 | 2010-10-14 | GM Global Technology Operations, Inc., Detroit | Verfahren zum Verbessern einer HCCI-Verbrennungssteuerung bei leichter Last unter Verwendung einer Messung von Zylinderdrücken |
| DE102008004442B3 (de) * | 2008-01-15 | 2009-07-23 | Continental Automotive Gmbh | Verfahren und System zur Filterung eines gestörten Zylinderdrucksignals einer Zylinders einer Brennkraftmaschine |
| US8036807B2 (en) * | 2008-03-11 | 2011-10-11 | GM Global Technology Operations LLC | Control strategy for transitioning among combustion modes in an internal combustion engine |
| WO2009114443A2 (en) * | 2008-03-11 | 2009-09-17 | Gm Global Technology Operations, Inc. | Control strategy for transitions between homogeneous-charge compression-ignition and spark-ignition combustion modes |
| US8290686B2 (en) * | 2008-03-12 | 2012-10-16 | GM Global Technology Operations LLC | Method for controlling combustion mode transitions for an internal combustion engine |
| DE102008001081B4 (de) * | 2008-04-09 | 2021-11-04 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren und Motorsteuergerät zum Steuern eines Verbrennungsmotors |
| DE112009001033B4 (de) * | 2008-05-02 | 2021-08-05 | GM Global Technology Operations LLC (n. d. Ges. d. Staates Delaware) | Erweiterung der Anwendung einer HCCI-Verbrennungsstrategie mit Mehrfacheinspritzung vom Leerlauf bis zu mittlerer Last |
| DE102008001668A1 (de) * | 2008-05-08 | 2009-11-12 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Zusammensetzung eines Kraftstoffgemischs |
| US7823563B2 (en) * | 2008-05-08 | 2010-11-02 | Ford Global Technologies, Llc | Cylinder-by-cylinder balancing of combustion timing in HCCI engines |
| DE102008002261A1 (de) * | 2008-06-06 | 2009-12-10 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung eines oder mehrerer Brennbeginne in einem Zylinder eines Verbrennungsmotors aus einem bereitgestellten Zylinderdruckverlauf |
| JP2011132838A (ja) * | 2009-12-22 | 2011-07-07 | Aisin Seiki Co Ltd | 単気筒ガスエンジン |
-
2010
- 2010-01-08 DE DE102010000747A patent/DE102010000747A1/de not_active Withdrawn
- 2010-12-07 EP EP10787455A patent/EP2521849A1/de not_active Withdrawn
- 2010-12-07 JP JP2012547471A patent/JP5698261B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2010-12-07 CN CN201080060826.7A patent/CN102686857B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2010-12-07 US US13/520,765 patent/US9359969B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2010-12-07 WO PCT/EP2010/069032 patent/WO2011082919A1/de active Application Filing
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1934340A (zh) * | 2004-03-25 | 2007-03-21 | 万国引擎知识产权有限责任公司 | 采用两燃料喷射阶段的用于柴油机中的hcci－cd燃烧的控制策略 |
| DE102008005524A1 (de) * | 2008-01-22 | 2009-07-23 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zum Steuern eines selbstzündenden Verbrennungsmotors und Steuervorrichtung zum Steuern eines selbstzündenden Verbrennungsmotors |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| GREGORY M. SHAVER,AND SO ON: "Decoupled Control of Combustion Timing and Work Output in Residual-Affected HCCI Engines", 《2005 AMERICAN CONTROL CONFERENCE》 * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104656443A (zh) * | 2014-12-31 | 2015-05-27 | 重庆邮电大学 | 基于bp神经网络的hcci发动机点火正时自适应pid控制方法 |
| CN104656443B (zh) * | 2014-12-31 | 2017-05-24 | 重庆邮电大学 | 基于bp神经网络的hcci发动机点火正时自适应pid控制方法 |
| CN112443410A (zh) * | 2019-08-30 | 2021-03-05 | 大众汽车股份公司 | 用于诊断内燃机的燃烧断火的方法 |
| CN112443410B (zh) * | 2019-08-30 | 2023-09-01 | 大众汽车股份公司 | 用于诊断内燃机的燃烧断火的方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE102010000747A1 (de) | 2011-07-14 |
| EP2521849A1 (de) | 2012-11-14 |
| WO2011082919A1 (de) | 2011-07-14 |
| JP2013516571A (ja) | 2013-05-13 |
| US20130054117A1 (en) | 2013-02-28 |
| CN102686857B (zh) | 2016-11-09 |
| JP5698261B2 (ja) | 2015-04-08 |
| US9359969B2 (en) | 2016-06-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102686857B (zh) | 用于控制在内燃机的反应器中的hcci燃烧的方法 | |
| US8406979B2 (en) | Method for operating an internal combustion engine, computer program and control unit | |
| US7128063B2 (en) | HCCI engine combustion control | |
| JP4814347B2 (ja) | 内燃機関の制御方法、コンピュータプログラムおよび制御回路 | |
| US7191589B2 (en) | Control system for internal combustion engine | |
| KR101699186B1 (ko) | 엔진을 작동하기 위한 방법 | |
| US7469180B2 (en) | Intake air amount control system for internal combustion engine and control system | |
| US8434456B2 (en) | Method and device for operating a combustion engine | |
| US9719437B2 (en) | Engine control systems and methods for achieving a torque value | |
| US20040244364A1 (en) | Engine control and catalyst monitoring with downstream exhaust gas sensors | |
| US8688353B2 (en) | Engine control system with algorithm for actuator control | |
| KR20080063778A (ko) | 디젤 엔진에서 자기-점화를 최적하게 하는 모델-기본식컨트롤러 | |
| US7761219B2 (en) | Method and device for controlling a self-igniting internal combustion engine | |
| US8649955B2 (en) | Engine control system with algorithm for actuator control | |
| CN105518278B (zh) | 用于控制在si和hcci燃烧模式之间的转换的系统和方法 | |
| JP2002276444A (ja) | ディーゼルエンジンの制御装置 | |
| Zhang et al. | Model-based control for mode transition between spark ignition and HCCI combustion | |
| Kang et al. | HCCI engine control strategy with external EGR | |
| US10202927B2 (en) | Fueling strategy for controlled-autoignition engines | |
| JP4962464B2 (ja) | 圧縮着火式内燃機関の燃料噴射パラメータ適合方法及び燃料噴射制御システム | |
| JP6985676B2 (ja) | 圧縮自己着火式エンジンの制御装置 | |
| US20130092135A1 (en) | Method for operating an internal combustion engine | |
| US8571784B2 (en) | Method for controlling a fuel injector of a diesel engine | |
| Albin et al. | Controlling GCAI (gasoline controlled auto ignition) in an extended operating map | |
| JPH06249024A (ja) | エンジンの空燃比制御装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20161109 Termination date: 20191207 |