CN105863857A - 用于对专用于机动车的内燃机进行运行方式控制的方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于控制特别是机动车的内燃机的一种方法和一种设备，其中，内燃机包括若干分别以由运行方式协调器（100）确定的运行方式被运行的部件，以及其中，尤其规定，运行方式协调器（100）在部件（310、320）的其它的运行方面的基础上如所述那样确定至少一个运行方式。

Description

用于对专用于机动车的内燃机进行运行方式控制的方法和设备

技术领域

本发明涉及按各独立权利要求的前序部分所述的用于控制专用于机动车的内燃机的运行方式的方法和设备。此外，本发明还涉及一种计算机程序、一种用于储存该计算机程序的能够由机器读取的数据载体以及一种电子的控制器，按本发明的方法能够借助该电子的控制器被执行。

现有技术

外源点火的内燃机，特别是直喷式内燃机，被以不同的运行方式运行。

这些运行方式例如在混合物形成方面以及因此在应用策略方面和针对燃料喷射系统、空气系统和/或点火系统的软件功能方面有所不同。运行方式专有的功能的应用数据在此被储存在不同的额定值特性图结构中。到特定的运行方式中的切换取决于内燃机的运行点和/或动力系的和/或机动车的当前的状态和/或环境条件。

在现代直喷式内燃机中，特别是在柴油内燃机中，还使用废气后处理系统或设置新的燃烧方法以减排。所谓的运行方式协调器（状态自动调整机）公知与这种废气后处理相匹配，其中，使用根据内燃机的运行状态和/或根据环境条件被切换的不同的应用策略和运行方式专用的软件功能。

在外源点火的内燃机中，所述的运行方式协调器已知用于选出利于降低消耗的运行方式以及在具有颗粒滤清器的直喷式内燃机的情形下也用于实现颗粒滤清器的最佳的再生。运行方式“颗粒滤清器的再生”例如相比运行方式“小的燃料消耗”在很多情形下都具有高得多的优先权。

所述的运行方式协调器从DE 10 2004 041 217 A1已知。运行方式协调器在那里除了处理运行方式的请求外还额外处理优先权信息。请求的执行顺序在此并不是固定的，而是通过附加的优先权信息变化。在运行方式协调器内部处理请求之前，这个运行方式协调器按请求的可以被预定的优先权来排列请求的顺序。

此外，由DE 10 2005 018 270 A1已知一种按否定式排除逻辑的原理进行工作的运行方式协调器，其从若干运行方式请求中选出有最高优先权的请求，这个请求并不会因其它的运行方式请求而被禁止。这一点实现了与机动车的以及废气后处理的各配置无关的运行方式协调。

发明内容

本发明基于这样的思想，即，为一种在此相关的运行方式协调器提供运行点请求者的进一步的信息或以恰当的方式将这样的信息收集在仅一个中央的协调器中，因而这个协调器实现了不同的运行方式的整体上的或总体上最佳的协调。

本发明尤其基于这样的认识，即，在按现有技术的此处相关的运行方式协调器中，顺序在允许特定的运行方式时通过固定不变地被预定的优先权完成，也就是说，运行状态的优先权不是可变的或者必须按照应用来作出针对所请求的运行方式的惟一的最终的决定。不过备选地存在这样的预计，即，单个部件或单个请求者未经协调地运行。

在自点火的内燃机（柴油机）中，已知通过至少能够应用的、在单独情况下被动态地计算的优先权来确定顺序。因此颗粒滤清器必然始终比例如用于“选择性催化还原”的SCR系统更为紧迫地再生，该再生是通过加热融解的方式，也就是说，所提到的前者运行方式的优先权相比其它运行方式必然相对较高。

针对不同的运行方面或运行协调方面，例如燃料消耗、废气后处理、运行舒适度或行驶舒适度、部件保护、借助行驶速度调节器（速度仪）的运行、在机动车加速时出现的负荷点移动或其它对内燃机或机动车的运行来说总体上很重要的方面，需要中央的协调器，这是因为仅每一个单独的部件的优化不会导致总体上最佳的结果或设计。

本发明现在建议，内燃机的运行状态的协调通过所述的中央的运行方式协调器优选借助附加的标准目录或标准清单执行，所述标准目录或标准清单为单个的运行点请求者提供针对所述的运行协调方面的另外的信息或补充性的信息。所述的标准目录在此优选包括关于内燃机的或机动车的单个部件或相应的运行方式请求对内燃机的或机动车的运行的作用的信息也就是说贡献或影响（下文中指的是“标准”）的信息。

中央的运行方式协调器此外如此程度地评估所述的另外的信息，即，用相同的或类似的标准将运行点请求者彼此配属，从而在运行点请求者的运行点询问的情形下可以检验，是否存在至少一个带有相同的或类似的标准的第二运行点请求者，从而相应的运行点的授权可以与就此而言竞争性的至少第二运行点请求者的运行状态相关。中央的运行方式协调器因此可以要么完全不授权这种重新的运行点询问，要么再者取消授权或剥夺以所述的方式竞争的运行点请求者的或所请求的基本上相同作用的运行方式的已经批准了的运行点询问。因此在刚刚最后提到的情形下，可以准予重新的运行点询问，从而结果是至少两个运行点请求者中的仅一个在一个给定的时间点上被主动地或以所请求的运行方式运行。

所述的补充性的信息或标准涉及之前提到的运行方面或运行协调方面，尤其涉及相应的运行点请求者对减少NOx和/或减少颗粒排放物的贡献度，涉及相应的运行点请求者对内燃机的燃料消耗和/或动态特性和/或内燃机的功能部件的效率的作用。

在所述的补充性的或另外的信息的基础上，能够实现对此处相关的内燃机或机动车的运行特性而言的下文详细说明的改善方案。

因此按本发明的方法尤其规定，针对第一部件的请求的运行方式协调器在第一部件的至少一个运行方面的和至少一个第二部件的至少一个相应的或竞争性的运行方面的基础上确定出作为选出所述请求的依据的优先权。运行方式协调器的这种扩展的功能性可以有利地通过现有的运行方式协调器的相对较小的修正被实施。

因此运行方式的优先化按照本发明不再遵循按现有技术执行的标准优先化或标准排序（其中排放例如比燃料效率有更高的优先权，其中通常完成动态前置量（Dynamikvorhalt），和/或其中通常最佳地运行每一个废气部件），而是与相应的运行状况相匹配。因此按照本发明通过以下方式进行优先化，即，要考虑例如是否根本需要动态前置量，这是因为机动车例如已经使用行驶速度调节（速度仪）来运行，或例如在当前的时间点上颗粒物排放是否会比NOx排放造成更大的问题，其中在外源点火的内燃机（汽油机）的情形下，可以为这种评论来模型化颗粒质量，并且其中在自点火的内燃机（柴油机）的情形下针对这种评论可以检验颗粒滤清器的状态。

要注意的是，按照本发明，并且与现有技术不同的是，不是运行方式请求者预定优先权或进行优先化，而是从所述运行方式请求者的所动态地计算的或所提供的所述的运行方面或附加信息来中央地计算或确定运行协调器的优先权。

此外在按本发明的方法中规定，运行方式协调器从部件的若干运行方式请求中选出有最高的优先权的至少一个请求，运行方式协调器针对第一部件的所选出的请求附加地在第一部件的至少一个运行方面以及至少一个第二部件的至少一个相应的运行方面的基础上像所述那样确定了至少一个运行方式。

按照按本发明的方法的一种设计方案，运行方式协调器实施下列步骤：

- 收集所有的运行方式请求以及将所收集的运行方式请求例如暂存到第一缓存器中；

- 按所收集的运行方式请求的优先权对其进行分类以及将已分类的运行方式请求例如暂存到第一缓存器中或第二缓存器中；

- 通过否定式排除逻辑选出至少一个运行方式请求；

- 基于可能的相应的或竞争性的运行方式来检验至少一个所选出的运行方式请求；

- 根据检验的结果授权所提出的运行方式请求或取消已授权的运行方式请求的授权。

本发明也涉及一种按所述方法工作的、带有所述的运行方式协调器的设备，该设备尤其规定，运行方式协调器处理部件的所述的其它的运行方面以及为了所选出的请求在所述的其它的运行方面的至少一个的基础上确定至少一个运行方式。这种设备也可以通过对本身公知的相应的设备的仅很小的修正被实现。

本发明可以伴随在此所说明的优势被使用在带有运行方式协调器的、特别是带有具有否定式排除逻辑的运行方式协调器的内燃机中。

按本发明的计算机程序被设置用于，执行所述方法的每一个步骤，尤其是当该计算机程序在计算器或控制器上运行时。其实现了按本发明的方法在电子的控制器上的实施，但不必在这种电子的控制器上作结构性的改变。为此，设置一种能够由机器读取的数据载体，其上储存着按本发明的计算机程序。通过将按本发明的计算机程序运行至电子的控制器，便获得了按本发明的电子的控制器，其被设置用于借助按本发明的方法来控制特别是机动车的内燃机的不同的运行方式。

本发明的其它的优势和设计方案由说明书和附图得出。

当然，之前所述的以及接下来还将阐释的特征不仅可以使用在相应的所说明的组合中，而且也可以使用在其它的组合中或可以单独地使用，而不会脱离本发明的框架。

附图说明

图1示意性地示出了按现有技术的用于控制内燃机的设备；

图2示意性地示出了按现有技术的运行方式请求的结构；

图3借助组合式流程图/框图示意性示出了本发明所使用的用于运行方式协调的方法或设备；

图4借助流程图示出了按本发明的选出运行方式的第一个实施例；

图5借助流程图示出了按本发明的选出运行方式的第二个实施例。

具体实施方式

图1中所示的在现有技术中公知的用于控制内燃机的设备包括空气调节器110以及燃料调节器120。空气调节器110和燃料调节器120以及必要时其它的（未示出的）系统都根据所选出的运行方式由运行方式协调器100控制。不同的子系统，例如NOx后处理装置130、颗粒滤清器后处理装置140、特定的燃烧方法150的信号以及例如空气系统160的或喷射系统170的其它的信号都被输送给了运行方式协调器100。运行方式协调器100协调运行方式以及它在所选出的运行方式之间切换，以便因此用信号加载空气调节器110和/或燃料调节器120。此外可以用其它的（未示出的）信号如力矩希望值加载空气调节器110和/或燃料调节器120。

运行方式协调以公知的方式通过根据优先权选出运行方式请求来完成，其中，从多个运行方式请求中选出不会被其它的运行方式请求禁止的有最高优先权的运行方式请求。为此，每一个运行方式请求都如在图2中所示那样被示出为是32位变量。不过本发明当然并不局限于此，而是例如也可以使用64位变量或其它恰当的形式（例如结构（多个变量的联合））的参数。每个形式为32位变量的运行方式请求200具有：位元协调的运行方式面罩210，其例如占据32位变量的第0至15位；优先权220，其例如占据32位变量的第16至19位；以及运行方式的位元协调的级230，其例如占据第20至30位。此外，还可以把在当前情况下是32位变量的第31位的另一个位元设置作为用于直接的运行方式切换的选出参数240。原则上可以考虑三类运行方式请求：

1.对特定的运行方式的具体期望；

2.特定的运行方式的禁止；

3. 没有对运行方式的请求。

每一个请求200的优先权可以动态地适配至实时的情况。为此，请求特定的运行方式的部件可以在很高的紧迫性下提高优先权或在较低的紧迫性下将请求设置到较低的优先权水平。与固定不变地被预定的优先权不同的是，可以因此仅通过适配优先权来改变系统特性。

对特定的运行方式的具体期望可以在运行方式面罩210上实现，运行方式面罩代表所期望的运行方式。在指派给优先权220的部位上确定请求的紧迫性。在表征运行方式230的级的信息的部位上设置运行方式的所期望的级。

为了实现运行方式的禁止，在运行方式面罩210中仅设置运行方式的若干位元，该位元对应还应当被允许/实现的运行方式。在此，优先权220必须被设置到最高的优先权。级信息，也就是说运行方式230的级的信息，在此不是必需的以及在这种情况下可以设置到零。

当根本不应实现运行方式的任何请求时，那么将所有位元设置在运行方式面罩210中。优先权在这种情况下应当同样如在禁止运行方式时那样被设置到最高的优先权。

接下来结合图3和图4阐释按本发明的运行方式协调的流程以及相应的设备。

按本发明的设备的在图3中示出的实施例包括所述的运行方式协调器100，其在所述实施例中与当前用于双向数据交换的所述的标准目录300连接或配合作用。运行方式协调器100此外还同样与数据存储器330双向连接。

出于简化目的，运行方式协调器100在当前仅与内燃机的两个部件连接，亦即与NOx存储催化器310以及SCR系统320连接。与部件310、320的数据交换在实施例中双向地进行，但可以在删去两个箭头方向340的情况下也仅单向地进行，其中，部件310、320将它们各自的运行方式请求例如在“Push（推）”运行中提供给运行方式协调器100，而在双向运行中例如可以将例如相应的询问从运行方式协调器100发送给各部件。

在下面的表格中示出了所述的标准目录或标准清单的一个实施例。在左边的列中列出了相关的内燃机或相应的机动车的所有的部件（其中，在表格中详细地列出了仅四个部件），它们的运行方式意愿可以被发送给所述的运行方式协调器100。在右边四列中示例性列出的四个标准涉及各标准或运行方面（例如燃料消耗、加速度的动态性以及烟尘颗粒和氮氧化物的废气排放物）的各贡献度或影响。在右边四列中从第二行开始列出的特性数值在当前的实施例中被从特性数值域[-5，+5]中选出并且说明了各部件原则上对各运行方面的贡献度或影响有多大，其中，中间的特性数值零是中立的贡献度或影响，负值说明消极的影响并且正值说明积极的影响。要强调的是，在表格中列出的特性数值仅用于图示目的以及所示出的值（或值域-5至+5）仅是示例性的。

部件	消耗	动态性	颗粒	NOx
					NOx存储催化器	-1	-1	0	+5
SCR系统	-1	-1	0	+4
					颗粒滤清器	0	-1	+5	0
速度仪	+3	-5	-2	-2
					...	...	...	...	...

表：按本发明的标准目录的实施例。

图4借助流程图示出了按本发明的方法的第一个实施例。在所示的例行程序的启动500之后，在第一步骤510中通过运行方式协调器100收集所有系统中现有的、由不同的部件提出的运行方式请求并将其储存520在数据存储器的缓存器中。运行方式协调器100以这样的方式来处理所储存的请求，即，在第一部件310的至少一个运行方面530和至少一个第二部件320的至少一个相应的运行方面540的基础上为第一部件310的请求计算550作为选出请求的依据的优先权。在这样被确定550的优先权的基础上，运行方式协调器100从部件310、320的所储存的运行方式请求200中选出560至少一个请求，其中，这样选出的请求在之后以由运行方式协调器100确定的运行方式运行570。

图5示出了用于按本发明进行运行方式选出的另一种可能的例行程序。在例行程序启动400之后，在第一步骤410中通过运行方式协调器100收集所有系统中现有的运行方式请求200以及将其储存420在第一缓存器中或具有多个存储区域的数据存储器的第一缓存器区域中。这样被储存的运行方式意愿按它们的优先权在图3所示的相应的设备的线路部分中或在步骤430中被分类。在此，储存420在缓存器中的运行方式请求200用恰当的分类方式按其优先权被分类并且被储存440在第二缓存器中或在所述的数据存储器的第二缓存器区域中。

在另一个步骤450中更确切地说在当前的实施例中通过所述的否定式排除逻辑或选出逻辑进行下一个运行方式的选出。借助之前所说明的标准目录460如此程度地检验470被选出450作为下一个运行方式的运行方式：是否存在一种满足或至少部分满足在用于有待检验470的运行方式的标准目录中列出的标准的既存的运行方式或过程。若是这种情形，那么现有的（竞争性的）运行方式或相应的过程就被终止且被新检验470的运行方式得到允许，或者被新检验470的运行方式不被允许，但现有的运行方式或现有的过程被维持。

在结束480、490例行程序之后，又跳回495到步骤450之前且在步骤450中在第二缓存器中从储存440在那里的运行方式中借助否定式排除逻辑的办法选出下一个运行方式。若第二缓存器是空的，那么按照虚线500又跳回到开头（在当前是步骤410之前），以便重新实施所述的步骤410至480或490。

要注意的是，取代否定式选出逻辑也可以使用其它的逻辑来选出运行方式，并且在图5中所示的步骤的顺序仅是示例性的且当前并不涉及步骤的精确的顺序。因此，检验步骤470也可以在选出下一个运行方式之前通过否定式选出逻辑完成。

运行方式协调器据此按下列步骤确定运行方式：

- 收集所有的运行方式请求以及将它们储存在第一缓存器中；

- 对所收集的运行方式请求按它们的优先权进行分类以及将经分类的运行方式请求储存到第一缓存器或第二缓存器中；

- 例如借助否定式排除逻辑选出运行方式请求；

- 借助所述的标准目录基于可能的竞争的运行方式来检验所选出的运行方式请求；

- 根据检验的结果，允许或不允许所选出的运行方式请求或者现有的竞争的运行方式。

因此如在现有技术中那样借助否定式排除逻辑在来自对当前的运行方式有影响的部件的优先化的运行方式请求的基础上以及按照本发明还附加地借助所述的标准目录实现了运行方式协调，其中，借助所述标准目录在至少一个运行标准方面追踪且以已说明的方式处理竞争性的或相同作用的运行方式。

指派给运行方式请求的优先权优选动态地与内燃机的当前的运行状态和/或当前的环境条件相匹配。为此请求特定的运行方式的部件可以例如在高的紧迫性下增大优先权或在请求的小的紧迫性下将所述优先权设置到较低的优先权水平。这一点相比由现有技术公开的方法具有这样的优势，即，优先权不是被固定不变地预定的，而是可以通过优先权的适配来改变系统特性。

下文中给出了针对在本发明的框架中竞争性的运行点请求者或部件的一些例子：

1.安装在机动车中的NOx存储催化器和SCR系统。

在启动过程中，废气道总成被SCR系统加热。但是若NOx存储催化器对减少氮氧化物起到足够大的贡献，那么可以取消SCR系统的加热，由此节省了能量以及因此也节省了燃料。

2.NOx存储催化器一旦满载，那么该NOx存储催化器通常必须被再生。若另一个用于进行废气净化或减少废气的部件（例如所述的SCR系统）提供足够高的效率，那么可以取消所述的再生。

3.若存在行驶速度调节且是主动的，那么不存在这样的需要，即，在内燃机上设置相对较大的动态前置量（Dynamikvorhalt）。因此可以在外源点火的内燃机（汽油机）中过渡至更好的点火角度。在自点火的内燃机（柴油机）的情形中，可以起动若干运行点，该运行点会造成更少的废气排放，但通常在期望内燃机有更大的动态前置量时被避免。

4.尤其在商用车的领域内已知所谓的瞬态修正，借助瞬态修正在负荷切换时实现内燃机的最佳的运行。在那里存在的解决方案始终仅涉及到运行特性的一个方面。用按本发明的涉及若干运行点请求者的或整体的协调还可以更好地优化这样的内燃机的运行。

所说明的方法可以以针对用于控制内燃机的电子的控制器的控制程序的形式或以一个或多个相应的控制单元（ECU）的形式被实现。

Claims (13)

1.一种用于控制专用于机动车的内燃机的方法，其中，内燃机包括部件（310、320），所述部件以被运行方式协调器（100）确定的运行方式运行，其中，运行方式协调器（100）在优先权的基础上从部件（310、320）的若干运行方式请求（200）中选出至少一个请求，其特征在于，运行方式协调器（100）在第一部件（310）的至少一个运行方面的和在至少一个第二部件（320）的至少一个相应的运行方面的基础上为第一部件（310）的请求确定出作为选出请求的依据的优先权。

2.按权利请求1所述的方法，其特征在于，运行方式协调器（100）从部件（310、320）的若干运行方式请求（200）中选出具有最高优先权的至少一个请求，运行方式协调器（100）还附加地在第一部件（310）的至少一个运行方面和至少一个第二部件（320）的至少一个相应的运行方面的基础上为第一部件（310）的所选出的请求进行至少一个运行方式的所提到的确定。

3.按权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述的运行方面包括部件（310、320）对内燃机和/或机动车的运行特性的贡献度和/或影响。

4.按权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于，所述的运行方面被包含在标准目录（300）中，运行方式协调器（100）访问该标准目录。

5.按权利要求4所述的方法，其特征在于，所述标准目录具有表征所述部件（310、320）的相应的贡献度和/或影响的特性数值，借助这些特性数值将提出运行方式请求的第一部件（310）的运行方面与至少第二部件（320）的已经授权的运行方面相比较，并且根据比较的结果确定至少一个运行方式。

6.按权利要求5所述的方法，其特征在于，比较相应的运行方面的特性数值，并且在比较结果低于预先规定的偏差的情况下，要么取消已经授权的运行方式，要么不允许所选出的请求。

7.按前述权利要求任一项所述的方法，其特征在于，所述的运行方面至少包括用于减少废气排放的部件（310、320）的对燃料消耗、对舒适性、对内燃机的动态特性和/或对部件的效率的贡献度。

8.按前述权利要求任一项所述的方法，其特征在于，运行方式协调器（100）按下列步骤来确定运行方式：

- 收集所有的运行方式请求（200）并且暂存所收集的运行方式请求（200）；

- 按所收集的运行方式请求（200）的优先权对其进行分类以及暂存已分类的运行方式请求（200）；

- 通过否定式排除逻辑选出至少一个运行方式请求（200）；

- 基于可能的相应的或竞争性的运行方式来检验至少一个所选出的运行方式请求；

- 根据检验的结果授权所提出的运行方式请求（200）或取消对已授权的运行方式请求的授权。

9.按前述权利要求任一项所述的方法，其特征在于，按否定式逻辑选出有最高优先权的请求，其中，该请求不会被至少另一个运行方式请求（200）禁止。

10.一种根据按前述权利要求一项或多项所述的方法来控制内燃机的设备，其中，内燃机包括部件（310、320）和运行方式协调器（100），其中，运行方式协调器（100）从部件（310、320）的若干运行方式请求（200）中选出有最高优先权的请求，其特征在于，运行方式协调器（100）处理部件的所述的其它的运行方面以及在所述其它的运行方面的至少一个的基础上为所选出的请求确定至少一个运行方式。

11.一种计算机程序，其被设置用于执行按权利要求1至9任一项所述的方法的每一个步骤。

12.一种能够由机器读取的数据载体，其上储存着按权利要求11所述的计算机程序。

13.一种电子的控制器，其被设置用于，控制带有用于借助按权利要求1至9任一项所述的方法来确定运行方式的运行方式协调器（100）的内燃机。