CN103649503A - 用于运行内燃机的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于运行内燃机的方法。查明了用于影响内燃机的运行参量的实际值（24）的基础控制参量（20）。运行参量的实际值（24）与运行参量的额定值（26）进行比较。根据所述比较来查明修正参量（8）。根据基础控制参量（20）以及根据修正参量（8）来确定一控制参量（4）。查明内燃机的状态参量的实际值。根据所查明的状态参量的实际值，查明了内燃机的临界的状态改变的时间间隔的开始时刻。在开始时刻之后，控制参量（4）基本上由中间参量（6）和修正参量（8）来确定。

Description

用于运行内燃机的方法

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的、用于运行内燃机的方法。

背景技术

已知：根据内燃机的、例如通过传感器信号获得的运行参量以及根据运行参量的实际值与额定值的比较来查明修正参量。修正参量与所属的控制参量组合，以便使控制参量与实际的运行条件相匹配，该运行条件通过运行参量的实际值代表。

同样已知的是，内燃机状态的快速变化例如会导致较高的噪音水平、有害物质的增多、不稳定的转矩或者通常会导致内燃机的不稳定的运行。

由DE 10 2006 001 374 A1已知了一种用于控制和/或调节内燃机的方法。在所述方法中，一种调节将表征了燃烧状态的燃烧状态参量调节至额定值。所述控制和/或调节借助于控制参量影响了表征了内燃机的力矩的力矩参量和/或表征了内燃机的噪声的噪声参量。

由DE 10 2004 046 086 A1已知了一种用于控制内燃机的方法。从表征了在至少一个气缸中燃烧过程的参量的比较出发，查明用于该参量的一种偏差值。从该偏差值出发，使第一调节元件的第一调节参量匹配，用于影响所述操控开始。从所述第一调节参量出发，使第二调节元件的第二调节参量匹配，用于影响空气质量。

发明内容

因此，本发明的目的通过根据权利要求1所述的方法来实现。在从属权利要求中给出有利的改进方案。此外，在随后的说明书和附图中可得到对本发明来说重要的特征，其中所述特征不仅能单独地而且在不同的组合中对本发明来说都是重要的，而无需再次详尽地指出这一点。

通过考虑内燃机的状态参量识别出内燃机的临界的状态改变。通过在临界的状态改变的开始时刻之后根据中间参量和修正参量来查明控制参量，可以有利地使控制参量的走向与临界的状态改变匹配。

除了避免前述缺点之外，通过根据本发明的方法还显著减少了在用于内燃机的控制器的数据输入和校准时的耗费，因为在设计函数时不再需要专门考虑前述的临界的状态改变。根据本发明的方法尤其导致了控制器中函数的简化。例如，可以简化现有的调节器且因此需要小的运算和储存容量。

在本发明的一种特别有利的实施方案中，控制参量基本上由事先存储的基本控制参量的固定值和修正参量来查明。因此，临界的状态改变的出现未导致控制参量的立即改变，而是控制参量仅基于修正参量的改变而改变。由此有利地阻止了，达到内燃机的一种运行状态，这种运行状态例如具有不稳定的转矩、大声的燃烧或者有害物质的增多。因此还可以有利地预防内燃机的损坏。特别有利地，所述方法的实施方案几乎不需要计算时间-或存储器资源，且同时极有效，以便稳定内燃机的动态状态。

在一种备选的实施方案中，在开始时刻之后如此基于基础控制参量来查明中间控制参量，使得中间控制参量的增大通过最大值限定。

在一种有利的实施方案中，在临界的状态改变的开始时刻之前以及在其结束时刻之后控制参量基本上由基础控制参量、尤其是基础控制参量的实际值和修正参量来确定。由此可以有利地在正常运行中，也就是说，在临界的状态改变之前和之后，具有正常的状态过渡或近似稳定的状态，其目前为止用于或继续对此合适的控制和调节方法。

在所述方法的有利的实施方案中，在结束时刻之后基于控制参量的走向的坡度在结束时刻的范围之前和/或之中确定所述控制参量。有利地，由此阻止了在结束时刻的范围内不连续和不可微分/不可区分的过渡。

在所述方法的另一个有利的实施方案中，由状态参量的实际值和状态参量的额定值形成了一种差值，且随后当形成的差值超过阈值时，识别出临界的状态改变。由此有利地通过简单的方式和方法识别出临界的状态改变。

本发明的其它特征、应用可能性和优点由随后对本发明的实施例的说明得到，所述实施例在附图中示出。在此，所有描述的或示出的特征本身或以任意组合与其在权利要求中的组合或其引用关系无关地以及与其在说明书中或在附图中的表达方式或图示无关地形成了本发明的主题。在所有附图中以及在不同的实施方案中相同的附图标记用于函数相同的参量。

附图说明

下面参考附图描述本发明的示例性的实施方案。附图示出：

图1示出了用于查明控制参量的示意性的框图；

图2示出了用于查明临界的状态改变的示意性的框图；

图3示出了具有控制参量的时间走向和其它的时间走向的示意性时间图表。

具体实施方式

图1示出了用于查明控制参量4的示意性的框图2。控制参量4尤其是喷射持续时间、喷射开始时刻、喷射结束时刻、燃料喷射量、节流阀的位置或废气再循环阀的位置。

框图2示出了一种或多种函数，其可以在尤其是机动车的内燃机的未示出的控制器上实施。控制参量4由中间控制参量6和修正参量8来查明。在位置10处，由中间控制参量6和修正参量8的相加得到控制参量4。中间控制参量6由框图12产生。修正参量8由调节器14产生。状态信号16由用于查明状态的方框18来确定且输入方框12及调节器14中。状态信号16优选是逻辑信号。在图2中详细示出方框18。

基础控制参量20输入方框12。基础控制参量20例如由特征曲线族、分配图表和/或控制器的其它单元、例如另一个调节器来查明。根据基础控制参量20并且根据修正参量8来查明控制参量4。

调节差22输入调节器14。调节差22由从内燃机的运行参量的额定值26减去内燃机的运行参量的实际值24得到。因此，运行参量的实际值24与运行参量的额定值26进行比较。根据这种比较、即调节差22，查明修正参量8。在未示出的形式中，运行参量的实际值24和额定值26也可以直接输入调节器14中。当基础控制参量20相应于中间控制参量6或者至少影响了该中间控制参量时，基础控制参量20通过反馈来影响运行参量的实际值24。查明修正参量8用于，鉴于运行参量的期望的额定值26来修正基础控制参量20。此外，最小的和/或最大的极限值28输入值调节器14，所述极限值限制了修正参量8的值范围或者修正参量的增大。

运行参量例如是燃料燃烧的质量、用于燃料燃烧的指示噪声的参量、或者指示转矩的参量。运行参量的实际值24例如借助基于传感器、例如转矩传感器的传感器信号来查明。可选地，运行参量的实际值24也可以来自控制器的特征曲线族或函数。

如果运行参量是燃料燃烧的质量，则为此例如使用燃烧的中段。燃烧的中段相应于发动机位置，例如确定的曲轴角，在该发动机位置/曲轴角中整个燃烧热量的一半基本上已经释放或者在该发动机位置/曲轴角中燃料的质量的一半基本上已经燃烧。可选地，形式为燃料燃烧的质量的运行参量也可以是燃料喷射的开始，其中例如基本上整个燃料热量的5%已经释放或者其中燃料的质量的5%基本上已经燃烧。也可以假设一时刻作为燃料喷射的开始，在该时刻气缸中的气缸内部压力离开了预先给定的压力走向。

如果运行参量是用于燃料燃烧的指示噪声的参量，则例如当气缸内部压力的梯度超过了最大的压力梯度时，该参量指示了高的噪声水平。也可以使用其它方法，所述方法由内燃机的可用的值查明以分贝为单位的声压级。

如果运行参量是指示转矩的参量，则该参量例如可以是每工作循环中的查明的工作或者还是指示的平均压力。指示的平均压力是用于内燃机的输入功率的量度且例如在工作冲程期间由气缸内部压力的时间上的平均值得出，且在压缩冲程期间减小了气缸内部压力的时间上的平均值。

控制参量4以未示出的形式输入执行部件中，其中该执行部件（未示出）查明了调节参量，该调节参量输入调节对象中。该执行部件设计成控制器的一部分，该部分允许对内燃机的参数施加影响，所述参数影响了运行参量。该参数尤其是边缘条件，所述边缘条件影响了运行参量。如果控制参量4例如是用于燃料喷射的时间规定，则控制器的执行部件确定了，何时开始和结束燃料喷射，其中执行部件包括控制器的相应的部分以及操控电子装置，该操控电子装置通过线路将基于控制参量4查明的调节参量传递至喷射阀。调节对象在此包括了喷射阀、气缸以及内燃机的所有参与的组件。调节对象产生了调节参量，该调节参量相应于运行参量，且输入测量部件。调节对象一般包括内燃机的所有影响了产生的调节参量的组件，其中控制器的部分也可以是调节对象的部分。借助于测量部件例如使气缸中气缸内部压力的压力走向供控制器使用，这例如通过气缸中相应的压力传感器、相应的电缆连接部以及信号形成器、如放大器和过滤器和模拟－数字－转换器来实现。该测量部件基于调节参量来查明实际值24。

图2示出了图1的方框18中的示意性框图，以用于查明临界的状态改变。方框18用于产生优选的逻辑的状态信号16。为此，内燃机的状态参量的实际值30和状态参量的额定值32在一位置34处汇合且进行比较。尤其通过在所述位置34处的差值形成由实际值30和额定值32形成了差值36。额定值32例如可以由特征曲线族产生，该特征曲线族被加载了内燃机的其它的参数。

状态参量的实际值30可以通过分析基于相应的传感器的、例如用于燃料压力的压力传感器的相应的传感器信号，或者可选地或额外地由控制器的另一种函数来查明。状态参量尤其涉及废气再循环率、新鲜空气质量、增压压力、喷射时间、燃料压力、燃料量或者运行方式。

在一种示例性的实施方案中，状态参量是废气再循环率，运行参量是燃烧的中段，以及控制参量对应于主喷射—例如喷射开始、喷射结束和/或喷射持续时间—的时间规定。

在另一种示例性的实施方案中，状态参量是内燃机的进气系统中的增压压力，运行参量是气缸内部压力的梯度，以及控制参量对应于预喷射—例如喷射开始、喷射结束和/或喷射持续时间—的时间规定。在这种意义中，也可以设想状态参量、运行参量和控制参量的其它、未说明的组合。

差值36被输入方框38中。此外，将上部阈值40和下部阈值42输入方框38中。方框38产生了逻辑信号44。此时如果差值36向上超过了上部阈值40，或者向下超过了下部阈值42，则信号44指示了临界的状态改变，尤其是值逻辑“1”。如果差值36位于上部阈值40和下部阈值42之间，则信号44指示没有临界的状态改变，也就是说内燃机的正常运行，尤其是逻辑“0”。逻辑信号44输入了用于去抖动的方框46。方框46基于逻辑信号44产生了状态信号16。方框46中的去抖动例如表示，通过差值36，可见地通过短时的信号44逻辑“1”，短时地向上超过上部阈值40或者向下超过下部阈值42未导致状态信号16的逻辑“1”。

图3示出了具有控制参量4的示例性的时间走向以及其它示例性的时间走向的示意性的时间图表48。沿着时间轴t绘出了内燃机的临界的状态改变的时间间隔Ta的开始时刻t1以及结束时刻t2。结束时刻t2是不具有临界的状态改变的另一个时间间隔Tb的另一个开始时刻。另一个轴y与时间轴t正交地延伸，其中在区域A、B和C中绘出了具有各自不同的比例尺的不同参量。

在区域A中示出了图2中的差值36的示例性走向。此外，绘出了上部阈值40。在开始时刻t1，差值36的走向向上超过了上部阈值40。在开始时刻t1和结束时刻t2之间，差值36的走向停留在上部阈值40上方。在结束时刻t2，差值36的走向向下超过了上部阈值40。从结束时刻t2开始，差值36的走向停留在上部阈值40下方。相应地，基于状态参量的查明的实际值30确定了内燃机的临界的状态改变的时间间隔Ta的开始时刻t1。同样基于状态参量的实际值30查明了临界的状态改变的时间间隔Ta的结束时刻t2。图1和图2中的状态信号16指示了在时间间隔Ta中作为逻辑“1”的临界的状态改变。在开始时刻t1之前和在结束时刻t2之后内燃机不处于临界的状态改变中而是处于正常运行中。

在区域C中示出了内燃机的状态参量的实际值24的示例性的走向以及额定值26的示例性的走向。两个走向具有上升的走向，其中额定值26在结束时刻t2周围位于实际值24下方。当运行参量实施为用于指示的平均压力的参数时，在结束时刻t2的范围内用于实际的指示的平均压力的参数的实际值24的走向尽管位于用于期望的指示的平均压力的参数的额定值26的上方，然而保持小的距离。实际值24和额定值26之间的小的距离通过所述方法来实现。

在区域B中示出了控制参量4的示例性的走向。在开始时刻t1之前，控制参量4基本上由基础控制参量20和修正参量8形成。在开始时刻t1之前，状态信号16等于逻辑“0”，且图1中的方框12在这种正常运行中将作为中间控制参量6的基础控制参量20直接继续传导至位置10处。在内燃机的正常运行过渡至内燃机的随着临界的状态改变的运行时，也就是说随着状态信号16从逻辑“0”过渡至逻辑“1”，方框12查明了基础控制参量4的固定值50作为基础控制参量20的、在开始时刻t1之前最后查明的实际值。因此在开始时刻t1的范围内查明并存储基础控制参量20的固定值50。

基础控制参量20的示出的走向在时间间隔Ta中基本上始终位于控制参量4的走向的上方。控制参量4的走向尤其具有比基础控制参量20更小的斜度。由于控制参量4在时间间隔Ta中的组成，控制参量4以比基础控制参量20小的跳跃程度延伸。

在开始时刻t1之后，控制参量4基本上由基础控制参量20的存储的固定值50和修正参量8来确定。由于在开始时刻t1的范围内存储固定值50以及并且从时刻t1开始或之后基于固定值50以及修正参量8来查明确定控制参量4，所以得到了控制参量4的走向从正常运行持续且可微分地过渡至具有临界的状态改变的运行中。另外，控制参量4的改变仅仍取决于修正参量8的改变。

可选地，由方框12在开始时刻t1之后在时间间隔Ta中如此基于基础控制参量20产生中间控制参量6，使得中间控制参量6的斜度由最大值限定。

在结束时刻t2之后，控制参量4基本上由基础控制参量20和修正参量8组成。在结束时刻t2，从具有临界的状态改变的运行更换至正常运行，也就是说状态信号16从其逻辑状态“1”过渡至逻辑状态“0”。方框12此时再次将作为中间控制参量6的、基础控制参量20的实际值继续传递，因此中间控制参量6对应于基础控制参量20。调节器14在结束时刻t2借助于从逻辑“1”过渡至逻辑“0”得到了信息：此时基于基础控制参量20的实际值计算出修正参量8。调节器14可以例如实施为比例积分调节器。控制参量4在此根据公式1确定为Final_Sg_val，其中Pre_corr_Sg_val对应于中间控制参量6而Gov_Corr_val对应于修正参量8。中间控制参量6，即Pre_corr_Sg_val在时间间隔Ta中对应于固定值50。  

Final_Sg_val = Pre_corr_Sg_val + Gov_Corr_val (1)。

根据公式2确定修正参量8，其中所述修正参量8作为Gov_Corr_val由比例份额P_comp和积分份额I_comp之和组成。参数t描述与时间的相关性。  

Gov_Corr_val(t) = P_comp(t) + I_comp(t) (2)。

比例份额P_comp由公式3得到，其中P_par是比例参数，Des_Bt_val是运行参量的额定值26，并且Act_Bt_val是运行参量的实际值24。  

P_comp(t) = P_par·(Des_Bt_val(t) – Act_Bt_val(t)) (3)。

积分份额I_comp由公式4得到，其中I_par是积分参数。  

。

在执行所述方法时，调节器14在积分份额I_comp(t)内存储了调节差22的此前的走向，直至时刻t。如果达到了结束时刻t2，则中间控制参量6再次变为基础控制参量20。为了避免在控制参量4的走向中的跳跃，在另一个时刻t2+dt，也就是说紧接着在时刻t2之后，另一个积分份额I_comp（t2 + dt）超过了积分份额I_comp（t）。在时刻t2根据公式5得到了作为Final_Sg_val的控制参量4。  

Final_Sg_val(t2) = Pre_corr_Sg_val(t2) + Gov_Corr_val(t2) (5)。

根据公式6得到作为Gov_Corr_val的修正参量8，其中在图3中示出了I_comp(t2)。对结束时刻t2来说，类似地根据公式4得到积分份额I_comp(t2)。  

Gov_Corr_val(t2) = P_comp(t2) + I_comp(t2) (6)。

中间控制参量6、即Pre_corr_Sg_val在时间间隔Ta中对应于固定值50，且从另外的时刻t2+dt开始，即在时间间隔Tb中对应于基础控制参量20。在另外的时刻t2+dt，也就是说紧接着在时刻t2之后，根据公式7由从结束时刻t2的控制参量4、即Final_Sg_val(t2)减去作为中间控制参量6的基础控制参量20、即Pre_corr_Sg_val(t2 + dt)得到了积分份额I_comp（t2 + dt）。  

I_comp(t2+dt) = Final_Sg_val(t2) - Pre_corr_Sg_val(t2 + dt) (7)。

因为在结束时刻t2和在另外的时刻t2+dt比例份额P_comp基本上相同，且根据公式7查明了在另外的时刻t2+dt的I_comp，且旧的值被超过，所以表明了：在结束时刻t2的控制参量4、也就是说Final_Sg_val(t2)基本上对应于在另外的时刻t2+dt的控制参量4、也就是说Final_Sg_val(t2 + dt)，且因此在控制参量4的走向中不存在跳跃。

如果在正文中提到了参量，尤其在查明、处理等方面，则始终应该以相应的参量的实际值为出发点。如果指的是参量的时间上确定的值，尤其是时间相关的，则明确给出该值。如果参量应该达到一确定的值，则明确地提到参量的实际值和额定值。

前述方法可以作为计算机程序用于数字计算器。数字计算器适合用于，执行作为计算机程序的前述方法。内燃机尤其设置用于机动车且包括一带有数字计算器、尤其是微型处理器的控制器。控制器包括存储介质，其上存储了计算机程序。

Claims (14)

1. 一种用于运行内燃机的方法，其中查明了用于影响所述内燃机的运行参量的实际值（24）的基础控制参量（20），其中所述运行参量的所述实际值（24）与所述运行参量的额定值（26）进行比较，其中根据所述比较来查明修正参量（8），以及其中根据所述基础控制参量（20）以及根据所述修正参量（8）来查明一控制参量（4），其特征在于，查明所述内燃机的状态参量的实际值（30）；根据所述状态参量的被查明的实际值（30）来确定所述内燃机的临界的状态改变的时间间隔（Ta）的开始时刻（t1）；以及在开始时刻（t1）之后，所述控制参量（4）基本上由中间控制参量（6）和所述修正参量（8）来确定。

2. 根据权利要求1所述的方法，其中在所述开始时刻（t1）的范围内查明且存储了所述基础控制参量（20）的固定值（50），以及其中所述中间控制参量（6）是存储的所述固定值（50）。

3. 根据权利要求1所述的方法，其中在所述开始时刻（t1）之后，如此根据所述基础控制参量（20）来查明所述中间控制参量（6），使得所述中间控制参量（6）的增大通过最大的值来限定。

4. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中根据所述状态参量的所述实际值（30）来查明所述临界的状态改变的时间间隔（Ta）的结束时刻（t2）。

5. 根据权利要求4所述的方法，其中在所述开始时刻（t1）之前和在所述结束时刻（t2）之后，所述控制参量（4）基本上由所述基础控制参量（20）和所述修正参量（8）来确定。

6. 根据权利要求4或5所述的方法，其中在所述结束时刻（t2）之后不久，所述控制参量（4）根据积分份额（I_comp（t2+dt））来查明，且其中从在所述结束时刻（t2）时的所述控制参量（4）减去作为中间控制参量（6）的所述基础控制参量（20）得到所述积分份额（I_comp（t2+dt））。

7. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中由所述状态参量的实际值（30）和所述状态参量的额定值（32）形成了差值（36），以及其中当所述形成的差值（36）超过了阈值（40；42）时，识别出所述临界的状态改变的开始时刻（t1）。

8. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述基础控制参量（20）的所述固定值（50）作为所述基础控制参量（20）的、在所述开始时刻（t1）之前最后确定的实际值来查明。

9. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述状态参量是废气再循环率、新鲜空气质量、增压压力、喷射持续时间、燃料压力、燃料量或者运行方式。

10. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述运行参量是燃料燃烧的质量、指示噪声的参量或者指示转矩的参量。

11. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述基础控制参量（20）和所述控制参量（4）是喷射持续时间、喷射开始时刻、喷射结束时刻、燃料喷射量、节气门的位置或者废气再循环阀的位置。

12. 用于数字计算器的计算机程序，其适合用于，执行根据前述权利要求中任一项所述的方法。

13. 用于内燃机、尤其是用于机动车的控制器，所述控制器具有数字计算器、尤其是微型处理器，在其上可执行根据权利要求12所述的计算机程序。

14. 用于根据权利要求13所述的、内燃机的、尤其是机动车的控制器的存储介质，根据权利要求12所述的计算机程序存储在所述存储介质上。

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