CN106401770B - 用于对传感器信号进行处理的方法 - Google Patents

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Abstract

介绍一种用于在机动车的控制仪（24）中对传感器信号进行处理的方法和一种用于实施所述方法的控制仪（24）。所述控制仪（24）被设置用于对系统进行控制和/或调节并且由这个系统来检测信号。所述系统借助于模型来建模，其中在所述模型的基础上求得至少一个用于较慢的信号的数值。

Description

用于对传感器信号进行处理的方法
技术领域
本发明涉及一种用于在机动车的控制仪中对传感器信号进行处理的方法和一种用于实施所述方法的控制仪。
背景技术
控制仪是在机动车中用于对流程和组件进行控制和调节的电子的组件。因此，比如发动机控制仪负责在所述机动车中所使用的内燃机的运行。为此，由所述控制仪通过信号来读入信息并且在对所述信息进行处理之后输出控制信号。
用于作为内燃机的实施方式的活塞式发动机的、现代的电子的发动机控制系统为了对吸入空气和惰性气体进行最佳的控制和调节而具有高压-废气再循环部。为了对排放进行优化，可以额外地包括低压-废气再循环系统。由此存在着低压-废气再循环系统和高压-废气再循环系统。
用废气再循环（AGR）在比如用在机动车中的内燃机中来表示一种方法，该方法用于降低有害物质排放。对于该方法来说，将废气的一部分导回给所述内燃机的进气管，并且由此降低燃烧最高温度，并且尤其对于柴油机来说减少氮氧化物的量。对于汽油机来说，所述废气再循环部特别是用于降低燃料消耗。
所述被导回的废气的量和流入的新鲜空气的量以及由此在气缸中燃烧时新鲜空气与废气的成分在废气再循环调节的范围内进行设定。作为调节量是指新鲜空气质量，关于所述新鲜空气质量在调节装置的内部还要确定对此合适的废气份额。在调节空气质量时所使用的调整机构按实施方式可以是节流活门、高压（HD）-AGR-阀、与废气活门相组合的低压（ND）AGR-阀或者低压（ND）-新鲜空气节流阀或者ND三通路阀。
应该注意到，由于用于空气系统中的不同的物理信号的传感器的、不同的测量技术，所测量的信号拥有不同的相位。此外，要为不同的信号使用不同的信号滤波。其原因在于，应该部分地将较高的频率滤出。
通过也被称为换气阀的进气阀和/或排气阀的打开和关闭，在所述空气系统中产生脉动的空气柱。这些脉动比如能够在物理的压力值、空气质量流量值和拉姆达探测器值上面看出来。但是，许多控制仪-空气系统模型基于以下假设：存在着平均的传感器数值，以所述平均的传感器数值来将脉动滤出。但是，通过这种滤波在所述信号上产生相位延迟。这些信号接下来被称为较慢的信号。
较快的信号比如是调节器信号、比如仅仅必须在较小的范围内进行加工的调节器操控信号及调节器位置信号。
如果现在用所述较慢的信号和较快的信号来实施计算，则产生非物理的过冲（Überschwinger）。这些过冲可能导致填充调节部的不稳定的状态。
已经知道，在所述控制仪中使所述较快的传感器信号动态地与所述较慢的传感器信号相匹配，用于得到彼此相一致的信号并且由此避免非物理的过冲。但是，由于所述较慢的传感器信号的延迟，所述填充调节部在总体上变得较慢。
发明内容
在这样的背景下，介绍一种用于在机动车的控制仪中对传感器信号进行处理的方法和一种用于实施所述方法的控制仪。实施方式从优选实施例和其它实施例和说明书中获得。
用所述所介绍的方法，在一种设计方案中可以用观测者结构（Beobachterstruktur）使比如所述空气系统的较慢的控制仪信号动态地与所述较快的控制仪信号相匹配。
较慢的信号比如涉及承载关于所述空气质量流量或者压力的信息的信号、比如新鲜空气质量测量计或者λ探测器（λ拉姆达）的信号。这是指由于脉动而必须进行后处理的信号，并且因此出现相移。这些脉动能够在物理的压力值和空气质量流量数值上面看出来。
较快的信号比如是调节器信号、比如仅仅必须在较小的范围内进行加工的调节器操控信号及调节器位置信号。
所述方法比如对此来说是合适的，如果作为较慢的信号来使用所述新鲜空气质量传感器的信号并且作为较快的信号来使用调节器信号。对于这两种信号来说，如果没有按照所述所介绍的方法对其进行处理，则会出现较大的相位延迟并且由此在计算所述两种信号时出现较大的过冲或者下冲（Unterschwinger）。所述较慢的信号可以是关于压力传感器数值和/或质量流量数值的信号。
现在在一种设计方案中建议，在所述在动态方面更快的传感器信号和输入到所述系统、比如所述空气系统中的输入参量的基础上对所述至少一个较慢的传感器信号进行调制，并且在一种实施方式中在所述所测量的较慢的传感器数值与所述所调制的传感器数值之间的差、也就是观测误差（Beobachtungsfehler）的基础上对所述模型进行校正。这被称为所述模型的适应。由此求得至少一个用于所述至少一个较慢的传感器信号的数值。一般来说，求得所述至少一个较慢的传感器信号的时间上的曲线、也就是一系列数值。
比如，整个发动机的系统的或者所述废气再循环的系统的路段模型（Streckenmodell）用作所述模型。在此尤其要考虑到体积效应或者运行时间效应。有意义的是，所述模型能够进行适应处理，也就是说，将通过所述模型来求得的参量与实际上的或者所测量的参量进行比较并且在这个基础上以有规律的间隔或者甚至连续地对所述模型进行匹配或者适应处理。应该注意，用所述模型也可以对子系统、比如整个系统的一部分进行建模。
呈现出的是，作为模型来使用一种物理的模型，在该物理的模型中对所建模的系统中的物理的流程加以考虑。作为替代方案，也可以使用一种数学的模型或者一种组合的模型。
通过所述所介绍的方法的使用，从相位方面看相一致的、较快的输入信号准备待用，并且所述填充调节部的调节参数由此可以被设计得更快。通过这种方式可以降低排放。
本发明的其它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是具有废气再循环部的内燃机的示意图；并且
图2是用于对所述所介绍的方法进行说明的信号曲线的图表。
具体实施方式
借助于实施方式在附图中示意性地示出了本发明，并且接下来参照附图对本发明进行详细描述。
图1以示意图示出了一种内燃机10，该内燃机拥有废气再循环部12。所述在这种情况下作为柴油机来构成的内燃机10拥有四个气缸14，从驾驶员处借助于对于油门踏板的操纵来得到力矩要求mF 16并且提供转速n 20。为了控制所述内燃机10和所述废气再循环部12而设置了控制仪24。
所述废气再循环部12在这种实施方式中包括高压-废气再循环部30（HD-AGR）和低压-废气再循环部32（ND-AGR）。在所述高压-废气再循环部30中设置了具有旁路36的HD散热器34以及HD-AGR阀38。所述低压-废气再循环部32则包括具有旁路42的ND散热器40以及ND-AGR阀44。此外，所述图示示出了消声器50、废气活门52、柴油颗粒过滤器54、催化器56以及具有涡轮机60和压缩机62的涡轮增压器58。除此以外，附图示出了具有空气过滤器72、
新鲜空气质量测量计74、新鲜空气节流阀76、增压空气冷却器78和节流活门80的新鲜空气输入系统70。
所述HD-AGR-阀38、所述ND-AGR-阀44、所述废气活门52或者所述新鲜空气节流阀76和所述节流活门80是所述废气再循环部12的、用于进行空气质量调节的调整机构。
应该注意，在实际上的应用中典型地要么使用新鲜空气节流阀76要么使用废气活门52。
在图2中示范性地示出了原始情况、按照现有技术的当前的解决方案、所述物理的所测量的信号的理想的特性或者通过观测者（Beobachter）在理论上能够达到的、通过所介绍的类型的方法差不多达到的特性。
所述图示以矩阵的形式示出了九张图表，其中在第一列100中示出了所述原始情况的曲线、在第二列102中示出了按照目前的处理方式的曲线并且在第三列104中示出了按照理想的特性的曲线。在第一行110中示出了较快的信号S1的曲线、在第二行112中示出了较慢的信号S2的曲线并且在第三行114中示出了所计算的数值S3的曲线。在所述图表的横坐标上分别绘示出时间。分别在所述第一行110的图表的纵坐标上绘示出所述较快的信号S1的信号强度、在所述第二行112的图表的纵坐标上绘示出所述较慢的信号S2的信号强度并且在所述第三行114的图表的纵坐标上绘示出所述所计算的数值S3。
图2提供了所述不同的信号S1、S2、S3的相位的图示。对这些信号来说使用以下简单的模型方程式：
S3=const*S1/S2 （1）
通过所述自变化的信号S1和S2的、不同的相位，所述所计算的数值S3具有如可以在所述下面的图表中在第一列100中可以看出的那样的过冲。这相当于所述原始情况。
按照在所述第二列102中的、目前的处理方式，使所述较快的信号S1动态地与所述较慢的信号S2相匹配。由此，S3没有过冲，但是在动态方面较慢。
按照在所述第三列104中的、理想的特性，使所述信号S2动态地与S1相匹配。所述所计算的数值S3在动态方面较快并且没有如可以清楚地在所述图表120中看出的那样的过冲。
为了使所述较慢的信号与所述较快的信号相匹配，比如要使用路段模型，该路段模型在输入到所述空气系统中的输入参量和所述较快的信号的基础上对所述较慢的传感器数值进行建模。用所述输入到所述空气系统中的输入参量和所述较快的传感器信号来提供可以提早对所述较慢的传感器信号的变化进行预测的信息。为了比较所建模的和所测量的数值，需要使所述较快的所建模的数值动态地与所述较慢的传感器数值相匹配。
通过所述缓慢的所测量的传感器数值与所述所建模的较慢的传感器数值的比较，在所述所介绍的方法的一种实施方式中，通过合适的加权来校正所述路段模型。这种观测者结构能够不仅动态地而且静态地获得精确的数值。
所述所介绍的方法可以被视为一项功能，该功能比如作为软件或者计算机程序被保存在控制仪中。这种包括用于实施所述方法或者用于执行所述功能的程序编码件的计算机程序同样是本发明的主题。

Claims (12)

1.用于在机动车的控制仪（24）中对传感器信号进行处理的方法，其中所述控制仪被设置用于对系统进行控制和/或调节并且由这个系统来检测信号，这些信号中的至少一个信号被分级为较慢的信号（S2）并且至少一个信号被分级为较快的信号（S1），其中所述系统借助于模型来建模，并且在所述模型的基础上求得至少一个用于至少一个较慢的信号（S2）的数值（S3），在至少一个信号较快的信号和输入到所述系统中的输入参量的基础上对所述至少一个较慢的信号进行调制。
2.按权利要求1所述的方法，在该方法中，求得所述至少一个较慢的信号（S2）的、时间上的曲线。
3.按权利要求1或2所述的方法，在该方法中，所述系统用路段模型来建模。
4.按权利要求1所述的方法，在该方法中，用至少一个较快的传感器信号（S1）的至少之一和至少一个进入所述系统中的输入参量来动态地给所述系统建模。
5.按权利要求1或2所述的方法，在该方法中，在所测量的数值的基础上对所述模型进行匹配，以用于校正观测误差。
6.按权利要求1所述的方法，该方法用于对内燃机（10）中的废气再循环部（12）进行控制和/或调节。
7.按权利要求6所述的方法，该方法结合填充调节部来使用。
8.按权利要求1所述的方法，在该方法中，作为较快的信号（S1）来使用调节器信号。
9.按权利要求1所述的方法，在该方法中，作为较慢的信号（S2）来考虑关于压力传感器数值和/或质量流量数值的信号。
10.控制仪，其用于实施按权利要求1到9中任一项所述的方法，其中所述控制仪（24）被设置用于对系统进行控制和/或调节，并且由这个系统来检测信号，这些信号中的至少一个信号被分级为较慢的信号（S2）并且至少一个信号被分级为较快的信号（S1），其中所述控制仪（24）被设立用于实施一项功能，对于该功能来说，借助于模型来给所述系统建模并且在所述模型的基础上求得至少一个用于所述至少一个较慢的信号（S2）的数值。
11.按权利要求10所述的控制仪，该控制仪构造为发动机控制仪。
12.按权利要求10或者11所述的控制仪，在该控制仪（24）中存储了计算机程序，该计算机程序实施所述功能。
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