CN105863856B - 用于调节的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于调节的方法，具体提出了一种用于调节技术参量的方法和一种相应的调节装置。就此在调节范围内计算出的所采用的调节参量的额定值在第一时间点之前的时间范围内超过物理上可能的值，其中在位于第一时间点之前的第二时间点动态地求得用于调节参量的所预测的额定值。

Description

用于调节的方法
技术领域
本发明涉及一种尤其在机动车中的用于调节的方法以及用于实行该方法的调节装置。该方法尤其用于在废气再循环中调节空气量。
背景技术
在例如机动车中应用的内燃机中，一种用于减低有害物排放的方法用废气再循环（AGR）来描述。就该方法而言将一部分废气导回到内燃机的进气管并且借此降低燃烧最高温度并且尤其就柴油机而言减低氮氧化物量。就汽油机而言废气再循环主要用于减低燃料消耗量。
在废气再循环调节的范围内对导回的废气的量和流入的新鲜空气的量和因而在气缸中的在燃烧时的废气和新鲜空气的混合进行调整。新鲜空气量被描述为调节参量，相对新鲜空气量，在调节设备之中还要明确对此合适的废气份额。调整元件在调节空气量时按照实施方案可以是与废气门组合的低压-（ND-）AGR-阀、节气阀、高压-（HD-）AGR-阀或者低压-（ND-）新鲜空气节气门或者ND-三-路-阀。
就用于柴油机的废气再循环调节而言按照驾驶行为、工作点和系统影响来完全地关闭调整元件AGR-阀和/或ND-AGR-阀以及打开调整元件节气阀（废气门/ND-新鲜空气节气门）是必要的，以便调整所需要的空气量。在这些情况中，所采用的额定-空气量大于物理上最大地能够达到的空气量。部分地也采用在物理上不能达到的高的值的额定-空气量，以便确保设定最大可能的空气量。这例如在具有更高的负载的加速中是这种情况，其中应该没有废气再循环激活。
在该情况中当前的空气量随着最大可能的空气量而变化。一旦最大可能的空气量再次超过所采用的额定-空气量，则要求一用于调节的有效的额定值，该调节随后才试图来调整额定值。由于因此外通过容积存储效应而引起的系统惯性的缘故或者当调整器由于静摩擦仅仅能够缓慢地由阀座或者说止挡脱离时，随着完全设定的调节器也出现空气量超振（Luftmasseüberschwinger）。这引起了关于排放立法产生负面的作用的NOX-排放的增加。所述超振是不能够避免的，因为当额定值下降到物理上能够调整的范围内时，调节器才能够反应。
通过采用具有以综合特性曲线为基础的结构，亦即运用当前的额定值结构，超振是不能够避免的，因为最大可能的空气量的物理的限制是由系统参量如增压压力、温度、发动机的空气消耗量、在整个寿命期间的系统变化以及驾驶员行为影响的并且是不能够被精确地决定的。所采用的额定值与此相反是静态地取得的。
发明内容
所提出的方法用来调节技术参量，尤其用来调节在机动车中的技术参量。当在调节范围内计算出的采用的调节参量的额定参量在第一时间点之前的时间范围内超过物理上可能的值，从而在这段时间的范围内进行调节参量的限制时，那么该方法能够一直被应用。从现在开始规定，在位于第一时间点之前的第二时间点时提前脱离调整参量限制并且动态地求得用于调节参量的预测的额定值。
所述方法在下面结合就废气再循环而言的空气量调节来描述。而要注意的是，所提出的方法不局限在该应用，而是在许多其他的领域也同样能够应用。所以这也能够应用于增压压力调节。
当在调节时计算出或者说预定了物理上不可能的额定值时，那么所述方法原则上一直适用。合适的是，在下述调节中应用该方法，就所述调节而言额定值曲线是能够预见的。能够预见意味着例如加速阶段总是具有终点。
当计算的额定值是不是物理上可能的，那么总是进行预定最大的或者最小的额定值的调整参量限制。从现在开始规定，在存在调整参量限制的时间范围内，典型地在脱离该范围前不久脱离调整参量限制、计算用于调节参量的预测的额定值并且将此值加入到调节中。
以这种方式能够避免调整参量限制的不利的作用，例如结合附图还在这方面进行解释的超振。
所述方法在一种实施方式中使得校正的空气量额定值的预告或者说预测成为可能，该空气量额定值已经在由系统惯性定义的时间前后脱离物理上最大的空气量值并且因而脱离所述限制，从而提前激活调节器或者说脱离调整参数限制并且作为空气量-实际-值的结果调整到无超振的原始额定值上。
尤其有利的是，能够避免NOX-峰值，这有助于遵守当前的和将来的以欧盟标准和美国标准为基础的各个国家的法律规定。所谓的行为（Verhalten）经常出现在OBD-排放-认证周期（OBD：On-Board-Diagnose（车载诊断））中并且由于在将来的认证周期中需要的更高的动态会增加如WLTC或者RDE（Real Driving Emission（实际驾驶排放））并且因而对减少氮氧化物排放是有必要的。
此外通过避免超振，随后的更好的调节行为是可能的，因为能够避免随后的空气量-下振（Luftmassen-Unterschwinger），因为不必提高调节器增益来用于抵消否则出现的大的空气量超振。
所提出的方法是不局限于废气再循环的调节的。当在调节时预定了物理上不可能的额定值时，这也能够一直被应用。所以也能够将该方法应用在例如增压压力调节中。
所提出的调节装置被设立尤其用于实行所描述的方法并且设置对调节参量的额定参量的适配以及因此对引导参量的适配。
附图说明
图1示出了具有废气再循环系统的内燃机的示意图；
图2在一个曲线图中示出了在脱离调整参量限制时的空气量调节的表现；
图3在一个曲线图中示出了用于提前脱离调整参量限制的预测的额定值的计算。
具体实施方式
本发明根据实施方式在附图中示意地表明并且以下参照附图详细地描述。
图1在示意图中示出了内燃机10，该内燃机拥有废气再循环系统12。在该情况中构造为柴油机的内燃机10拥有四个气缸14，借助于油门踏板的操纵而保持司机的力矩要求mF 16并且供应转速n 20。
就该实施方案而言废气再循环系统12包括高压-废气再循环系统30（HD-AGR）和低压-废气再循环系统32（ND-AGR）。在高压-废气再循环系统30中设置了具有旁路36的HD-冷却器34和HD-AGR-阀38。低压-废气再循环系统32包括具有旁路42的ND-冷却器40和ND-AGR-阀44。此外该图示出了消声器50、废气门52、柴油颗粒过滤器54、催化器56以及具有涡轮60的涡轮增压器58和压缩机62。另外该图示出了具有空气过滤器72的新鲜空气导入装置70、新鲜空气量计量器74、新鲜空气节气门76、增压空气冷却器78和节气阀80。
HD-AGR-阀38、ND-AGR-阀44、废气门52或者新鲜空气节气门76和节气阀80是用于空气量调节的废气再循环系统12的调整元件。
要注意的是，在实际使用中典型地利用新鲜空气节气门76或废气门52。
在图2中表明了在一个具有最大可能的空气量的典型的加速阶段时的时间曲线，在这之后所采用的额定-空气量低于最大可能的空气量。该图示示出了物理上最大可能的空气量的曲线100、当前的实际-空气量的曲线102、由额定值建立曲线而得的所采用的额定-空气量的曲线104。如果由额定值建立曲线而得的所采用的额定-空气量的曲线104超过物理上最大可能的空气量的曲线100，那么该值不能够被设定。由此得出了用于调节物理上可能的空气量额定值的范围，该范围用附图标记108来标明。
就所述调节的这种方式而言得出了实际-空气量102的超振110，因为在所采用的额定-空气量下降到最大可能的空气量以下后，调节器在第一时间点112时才脱离调整限制。因此就所提出的方法而言在更早的第二时间点114时施行对空气量额定值的计算，该空气量额定值小于最大可能的额定值，以便将调节器已经在第二时间点114时在时间上如此地来激活，从而使得具有系统地限定的超振的所产生的实际值接近原本的所采用的额定值而走向，该实际值这里表明为虚线115。所述空气量额定值的曲线用附图标记116来标明。
该解决方案在图3中作进一步解释。此后施行对小于最大可能的额定值的空气量额定值的计算，以便将调节器在时间上如此地来激活，从而使得具有系统地限定的超振的所产生的实际值沿着接近原本的所采用的额定值走向。
图3示出了用于提前脱离调整参量限制的预测的额定值的可能的计算。该图示在一个曲线图中示出了所采用的额定-空气量的曲线150、物理上最大可能的额定-空气量的曲线152以及所预测的额定-空气量的曲线154。
计算和转换到预测的空气量额定值如下施行：
在第一步中指定释放条件/激活条件，以便避免过早地脱离最大的空气量和因而随着碳黑-排放的增加的过小空气量。
要遵守的是，所采用的额定-空气量150到物理上最大可能的空气量152的间距delta_m 160小于一个能够采用的极限值。此外所采用的被PT1-过滤的额定-空气量的第一切线162和被PT1过滤的物理上有效的额定-空气量的第二切线164的交点位于所能够采用的时间段delta_t 166之内。除此之外所采用的额定-空气量大于物理上最大可能的空气量。除此之外存在物理上最大可能的空气量的最小幅度的增加。
在第二步中施行对所预测的额定值的动态计算。当之前提到的释放条件满足时，存储所预测的额定-空气量的开始-值（mDesPrädStrt=mDesDyn）和当前的时间点t_Strt170的开始-值。所预测的额定-空气量作为线性方程
Figure DEST_PATH_IMAGE001
来指定，其中所述增加由额定-空气量和物理上最大的空气量的差以及预测水平线t_Präd 174来形成。
其中：
mDesPrädStrt：线性方程的开始值
mDesDyn：在时间点t_Strt 170时的物理上可能的额定-空气量。
在第三步中施行回换到所采用的额定值上。只要持续时间超过能够采用的预测水平线、预测的额定值超过采用的额定值或者在前两个所谓的“释放条件”的条件中的一个有选择地不再满足，那么就施行这一步。
在采用极限值时要注意的是：
参量delta_m和delta_t能够作为最大空气量的梯度的函数并且因而依赖于所期望的超振而被采用。另外的影响因素能够作为校正例如作为特征曲线或者说综合特性曲线来顾及。
所预测的额定值mDes_Präd能够采取不同的形式，例如上列地作为线性方程，或者作为PT1-过滤的或者PT2-过滤的两个切线交点的值。
就所述方法而言，一些替代是可以设想的：
于是这种运用能够基本上不依赖于调整元件的数目而利用，例如尤其也用于ND-AGR-系统，不过也能够使用于其他系统中的所有的调节装置，例如在汽车领域之外的增压压力-调节装置或者系统，在它们中能够采用比物理上可能的额定值大的额定值并且因而调整参量处于调整参量限制内并且该系统通过它的惯性能够超过额定值。
额定值-切线能够以其他的利用空气量校正的系统参量比如发动机转速、增压压力和废气温度来计算或者校正。
所预测的额定值不仅仅可以定形为直线，而且也可以定形为PT1或者PT2，以便更精确地模仿实际的物理的行为。
所提出的方法具有的优点在于，通过对系统惯性的顾及能够避免NOX-增加，这大大地为遵守当前的和将来的废气-立法做出了贡献。这通过下述方式而达到，即，能够预见校正的空气量额定值，更确切地说以下述方式，即，将要调节的空气量通过系统限定的超振设定到原本的额定值。因为就此采取了对额定值建立的干预，所以该方法是不依赖于随后的调节或者说控制的类型的。
所述方法使得间距的自由定义成为可能，从该间距起为调节所运用的额定值应该脱离了限制，并且所述方法使得用于预测的额定值的时间水平线的自由定义成为可能，以便避免为调节所运用的额定值的过早地脱离。再者可以采取包括间距、梯度和预测水平线在内的预测的简单的参数化，正如在图3中可以看出的那样。为实行所述方法所需要的存储需求是微少的，因为没有进行以综合特性曲线为基础的额定值校正。
要注意的是，所提出的方法不仅仅能够使用在被精确地限制到最大可能的空气量-调节参量上的空气量-额定值上，而且也能够使用在扣除了偏移的物理上被限制的额定值上，从而被限制的额定值小于物理的可能的值。因而调整器不再在一个恒定的限制内，而是将其持续地确定，例如通过所采用的最小-AGR率。
就此要顾及的是，虽然说采用的空气量额定值大于最大可能的值，最小-AGR率也是所需的，即总是应该将“一些”废气导回。也就是说，将额定值预定给调节装置，该额定值位于以x%的幅度低于最大可能的调节参量的位置。即便在该情况中调整器也不位于恒定的限制/调整参量限制内并且因而将小于最大可能的额定值的额定值预定给调节装置，那么尽管如此，为了减少通过系统惯性例如通过容积存储效应而出现的超振，转换到预测的额定值可以是有利的，只要原本的采用的额定值大于扣除了偏移的最大可能的额定值，当然该预测的额定值随后远离扣除了间距的最大可能的额定值。在该情况中不再涉及调整器限制的提前脱离，而是涉及以将来的所期望的采用的额定值为方向的有一个间距的物理上最大的额定值的提前转换。

Claims (11)

1.用于调节技术参量的方法，其中在调节范围内计算出的所采用的调节参量的额定值（104，150）在第一时间点（112）之前的时间范围内超过物理上可能的值（100，152），其中，在第一时间点（112），在调节范围内计算出的所采用的调节参量的额定值（104，150）与物理上可能的值（100，152）相等，其中在位于第一时间点（112）之前的第二时间点（114）动态地求得用于调节参量的所预测的额定值（154）。
2.按照权利要求1所述的方法，其中在第一时间点（112）之前的时间范围内进行对调整参量的限制并且在第二时间点（114）提前脱离调整参量限制。
3.按照权利要求1所述的方法，其中检查释放条件。
4.按照权利要求1所述的方法，其中利用线性方程来求得所预测的额定值（154）。
5.按照权利要求1所述的方法，该方法用于就废气再循环系统（12）而言对空气量进行调节。
6.按照权利要求5所述的方法，该方法用于具有高压-废气再循环系统（30）和低压-废气再循环系统（32）的废气再循环系统。
7.按照权利要求1所述的方法，该方法用于增压压力调节。
8.按照权利要求1所述的方法，其中当所预测的额定值（154）超过所采用的额定值（104，150）时，回换到所采用的额定值（104，150）。
9.按照权利要求1所述的方法，其中当释放条件中的至少一个不再满足时，回换到所采用的额定值（104，150）。
10.用于调节技术参量的调节装置，在该调节装置中进行对调节参量的额定参量的匹配，用于实行按照权利要求1至9中的任一项所述的方法，其中在调节范围内计算出的所采用的调节参量的额定值（104，150）在第一时间点（112）之前的时间范围内超过物理上可能的值（100，152），并且其中所述调节装置被配置用于在位于第一时间点（112）之前的第二时间点（114）动态地求得用于调节参量的所预测的额定值（154）。
11.按照权利要求10所述的调节装置，在该调节装置中在第一时间点（112）之前的时间范围内进行对调整参量的限制，其中所述调节装置被配置用于在第二时间点（114）提前脱离调整参量限制。
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