CN106460711B - 用于在内燃机的气缸内进行充气检测的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于在内燃机的气缸内进行充气检测的方法(10)，其中，气缸通过进气阀与进气管相连并且通过排气阀与排气通道相连。所述方法(10)包括步骤：提供(102)数据库，所述数据库具有涉及与排气通道中的排气背压(p_ag)相关的充气成分的量的数据组，其中，提供(102)数据库的步骤包含：提供(100)在实验台处测量的测量数据(30)，并且提供(101)借助换气计算所计算出的模拟数据(31)，确定(103)基本函数(20)，所述基本函数在性质上描述充气成分的量与排气背压(p_ag)的关联，并且通过适当选择基本函数(20)的可变参数使基本函数(20)与数据库的至少一个数据组适配(104)。

Description

用于在内燃机的气缸内进行充气检测的方法和装置

技术领域

本发明涉及一种用于在内燃机的气缸内进行充气检测的方法和一种用于在内燃机的气缸内进行充气检测的装置。

背景技术

为了在燃料消耗较小和有害物质排放减少时运行机动车的内燃机，通过以适当方式调节进气阀和排气阀来调节气缸充气的新鲜空气、残余气体和扫气用气体的份额。为此，在四冲程发动机中例如遍历四个过程步骤进气、压缩、作功和排气。在进气时，在活塞即将到达上止点之前打开进气阀，其中，排气阀保持打开。在经过上止点之后，关闭排气阀。在活塞到达下止点并且又部分地向上运动之后才又关闭进气阀。尤其对于以米勒循环方法为基础的内燃机，气缸的充气对于其运行性能有显著的影响。米勒方法的特征在于，进气阀相比传统的奥托循环发动机非常早地关闭，由此减少气缸中的空气量。因此对于内燃机的开发具有重要意义的是，能够利用模型来精度可靠地检测充气。

存在多个用于充气建模的方法。按照一个方法，可以利用进气阀和排气阀的切换时间点计算气缸中的总气体质量和残余气体质量。通过应用针对理想气体的一般方程，假设进气管与气缸或者排气岐管与气缸之间的压力相等。这样计算内燃机的空气充气的一个例子通过DE 43 25 902 A1说明。然而在这种方法中需要进行一系列的简化，因此很多运行点并不能被足够准确地描述。按照经验的模型校正也不能实现期望的精度。

按照另一方法，针对发动机的影响充气的参数的所有可能的组合保存通流曲线(Schluckkurven)。例如由DE 102 49 342 A1已知一种用于确定内燃机的燃烧室中的残余气体分压的方法。在此，针对进气阀或排气阀的关闭和打开的不同时间点记录特征场。它们可以用加权因数(Schwerpunktfaktor)进行插值以确定残余气体值。备选地，通过相应的方法也可以根据进气管压力确定新鲜空气质量。然而，这种基于数据的方法不能实现物理建模。此外，在充气检测时没有物理校正地考虑排气背压，因为其只能以非常大的耗费与进气管压力无关地变化。插值和外推法尤其在排气背压方面导致模型不够准确。

第三方法基于换气计算，其中，进行发动机过程的模拟。尤其是一维的换气计算是已知的，其中提供随时间变化的并且沿着管路在空间上的过程描述。然而，换气计算也只能提供有限的充气检测精度。此外换气计算的计算量较大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种用于在内燃机的气缸内进行充气检测的方法以及装置，其至少部分地克服了上述缺点。

该技术问题通过按照权利要求1所述的按本发明的方法和按照权利要求9所述的按本发明的装置解决。

在用于在内燃机的气缸内进行充气检测的方法的一个实施例中，气缸通过进气阀与进气管相连并且通过排气阀与排气通道相连，所述方法包括步骤：

提供数据库，所述数据库具有涉及与排气通道中的排气背压相关的充气成分的量的数据组，其中，提供数据库的步骤包含：

提供在实验台处测量的测量数据，并且

提供借助换气计算所计算出的模拟数据，

确定基本函数，所述基本函数在性质上描述充气成分的量与排气背压的关联，并且

通过适当选择基本函数的可变参数使基本函数与数据库的数据组适配。

在用于在内燃机的气缸内进行充气检测的、尤其用于实施前述方法的装置中，气缸通过进气阀与进气管相连并且通过排气阀与排气通道相连，所述装置具有包括：

用于提供数据库的接口，所述数据库具有涉及与排气通道中的排气背压相关的充气成分的量的数据组，其中，数据组包含在实验台处测量的测量数据和借助换气计算所计算的模拟数据，

用于确定基本函数的确定单元，所述基本函数在性质上描述充气成分的量与排气背压的关联，和

校正单元，用于通过适当选择基本函数的可变参数使基本函数与数据库的数据组适配。

本发明的其它有利的设计方案由从属权利要求和以下对本发明的优选实施例的描述得出。

按照本发明的用于在内燃机的气缸内进行充气检测的方法基于内燃机的设计方案，其中，气缸通过进气阀与进气管相连并且通过排气阀与排气通道、尤其是排气设备的排气通道相连。按照按本发明的方法，提供数据库，所述数据库具有涉及与排气通道中的排气背压相关的充气成分的量的数据组。提供数据库的步骤包含提供在实验台处测量的测量数据，并且提供借助换气计算所计算出的模拟数据。在提供数据库之后，以此为基础确定基本函数，所述基本函数在性质上描述充气成分的量与排气背压的关联。按照本发明的方法的之后的步骤包含通过适当选择基本函数的可变参数使基本函数与数据库的数据组适配。

在内燃机的气缸内进行充气检测根据排气背压进行。因为气缸中的充气在进气管压力恒定时也是可变的，所以一旦存在排气背压的变化，则可以基于充气检测根据排气背压提供对充气变化的准确显示。此外，可以借助可适配的基本函数实现良好的外推结果，由此可以提高稳定性。此外，具有数据组的数据库由在实验台处测量的测量数据和借助换气计算所计算出的模拟数据组成。因此可以提供改善的模型，其由于提高的数据点数量而非常好地呈现了实际的充气。借助适配的基本函数提供的模型非常稳定并且减少了模拟值和实际测量数据中的误差。

基于通过按照本发明的方法提供的模型，可以非常准确地控制影响充气的调节单元。因此，即使在转速较高时也可以部分地关联进气阀和排气阀的打开时间(扫气)，因此所吸入的冷的新鲜空气中的一部分将处于气缸中的热的废气扫入排气岐管中，由此可以进一步改善充气。

用于充气检测的方法尤其可以应用在基于奥托循环过程的基本原理的内燃机开发中。备选地，用于充气检测的方法也可以用于柴油发动机的开发。

充气成分的量可以作为新鲜空气成分的质量、例如静止质量或者分子质量，或者作为新鲜空气成分的体积。

内燃机的气缸的充气由充气成分、如新鲜空气、残余气体和/或被扫气的空气的不同量比例组成。根据内燃机的设计方案，附加的充气成分也可能是重要的，例如回引的废气。按照按本发明方法提供的数据库的数据组可以例如是新鲜空气质量、残余气体质量、被扫气的空气质量或者附加的气体质量。因此，用于充气检测的方法的目的在于至少确定气缸中的新鲜空气量和/或残余气体量。必要时也可以计算被扫气的空气量或者其它充气成分的量。数据库也可以包含两个或者多个涉及不同的充气成分的数据组。例如数据库可以包含关于新鲜空气量的数据组和关于残余气体量的数据组。必要时数据库还包含关于扫气用空气量的数据组。

作为新鲜空气可以理解为在直接喷射时导入进气管中的环境空气，其组成基本上与地球大气的气体混合物的组成一致。如果使用废气回引装置，则新鲜空气也可以视为由环境空气与回引的气体的混合物。在将空气-燃料混合物喷射到气缸中时，新鲜空气也可以理解为由导入进气管中的环境空气与燃料的混合物。

残余气体理解为从气缸中排出的燃烧过的空气。如果新鲜空气在换气时流过气缸并且未被燃烧地到达排气通道，例如在排气与进气的步骤之间，则将此气体量称为扫气用空气。

为了提供测量数据，可以例如在实验台处测量充气成分或者每个充气成分的量。作为备选或补充，与充气成分或者多个充气成分的量相关的测量数据也可以由测量的参数计算。例如可以在实验台处测量新鲜空气量并且基于测量的新鲜空气量计算残余气体量。作为备选或补充，充气成分或者每个充气成分的量例如可以从存储器介质、尤其是电子数据存储器调取，其中保存了之前在实验台处测量的测量数据和/或由测量的参数计算的值。因此根据要求，测量数据可以直接测量、由测量的参数计算和/或在已经为了其它目的测量或计算了适当的测量数据并且因此处于保存状态的情况下再次使用。由此可以将测量耗费保持在界限内。

模拟数据优选可以借助换气计算，尤其是一维的换气计算确定。为此可以例如使用适当的模拟算法，其例如通过处理器实施。在模拟发动机数据的领域例如已知GammaTechnologies公司的GT Power Engine模拟软件。然而，模拟数据的计算不只局限于借助GTPower Engine模拟软件进行模拟，而是也可以通过其它模拟算法提供。作为备选或补充，也可以调取之前已经通过模拟确定的保存在存储介质上的模拟数据以提供模拟数据。因此，只要已经存在适当的模拟数据，就可以有效地降低计算耗费。

通常在充气的发动机中静态地存在恰好一个排气背压，只要相关的影响充气的参数如转速、进气管压力、进气口凸轮轴相、排气口凸轮轴相和/或其它参数是恒定的。恰恰所述排气背压可以在测量技术上静态地在实验台处与相应的充气成分共同检测。在动态中，排气涡轮增压器可能减小横截面(流动横截面)并且在相同的恒定影响参数(转速、进气管压力、进气口凸轮轴相、排气口凸轮轴相和/或其它参数)中调节形成另一排气背压，因此充气成分在动态中不能或者只能以较大的耗费在测量技术上检测。然而，在其它影响参数恒定的情况下排气背压的变化可以通过模拟进行补充。可以例如测量一个数据点并且模拟其它数据点，以便能够根据排气背压描述基本函数。模拟的数据可能在动态中真实地实现，但不是静态地测量。

由在性质上观察与充气成分之一相关的一个或多个数据组的测量数据或者模拟数据可以在性质上导出基本函数。所述基本函数可以粗略地逼近为如下函数，该函数具有分别遵循恒定的函数的第一和第二曲线区段和包含线性斜率的第三曲线区段。在更准确地逼近中，可以将基本函数确定为这样的函数，其包含分别遵循恒定的函数的第一和第二曲线区段和至少两个设置在第一和第二曲线区段之间的弯曲的区段。

在更细的逼近中，所述基本函数可以是Sigmoid函数(鹅颈函数或者S函数)。Sigmoid函数理解为具有S形曲线的数学函数。Sigmoid函数可以包含一些列参数，它们呈现影响充气的参数如转速、进气管压力、进气阀的控制相、排气阀的控制相、进气阀冲程和/或排气阀冲程对充气成分的影响。此外，其它的影响充气的参数如进气管温度、发动机温度、废气温度、涡轮机之后的排气背压、换气盖的设置、进气管长度切换、气缸关闭和/或所谓的“第二事件(进气阀或者排气阀的另一次打开)”也可能影响充气成分的量。这些其它的影响充气的参数可以作为其它参数、作为增加(Add-On)模型通过基于物理的校正和/或通过单独的充气模型在Sigmoid函数中进行考虑。

在以下列举针对不同充气成分的典型基本函数。

用于计算新鲜空气质量的基本函数例如可以是：

在此，y_fl是正则化的新鲜空气质量，x是正则化的排气背压并且P2、P3、P4和P5是基本函数的可变参数，它们可以这样改变，使得基本函数最佳地与相应的充气成分的数据组适配。正则化的排气背压能够按照方程

计算，其中，p_ag是排气背压，p_agmin是最小的排气背压并且p_agmax是最大的排气背压。新鲜空气质量m_fl能够通过

m_fl＝y_fl·m_{fl max}-m_{fl min} (III)

计算，其中，m_flmin是最小的新鲜空气质量并且m_flmax是最大的新鲜空气质量。

如由方程I示例性地可知，用于对新鲜空气质量进行建模的基本函数可以包含四个参数P2、P3、P4和P5，其中，这四个参数可以确定x位移，也就是基本函数相对于更高或者更低的排气背压的位移、振幅、基本函数的下曲率和上曲率。四个参数或者说x位移、振幅和基本函数的上下曲率可以例如与转速、进气管压力、进气阀的控制相和/或排气阀的控制相有关。这种关联性将在之后参照具体实施例详细阐述。进气阀和/或排气阀的控制相可以通过调节进气凸轮轴和/或调节排气凸轮轴确定。备选地，进气阀和/或排气阀也可以通过其它方式，例如电子地、机械地或者磁性地进行控制。

对于残余气体质量例如可以将以下函数用作基本函数：

其中，y_rg是正则化的残余气体质量，x是正则化的与方程II相应地定义的排气背压，并且Q2、Q3、Q4和Q5是基本函数的可变参数。与新鲜空气质量类似地，残余气体质量m_rg可以按照

m_rg＝y_rg·m_{rg max}-m_{rg min} (V)

计算，其中，m_rgmin是最小的残余气体质量并且m_rgmax是最大的残余气体质量。

用于对残余气体质量进行建模的基本函数也可以包含四个参数Q2、Q3、Q4和Q5。所述参数Q2、Q3、Q4和Q5又可以确定X位移或者说基本函数向着更高或者更低的排气背压的位移、振幅、基本函数的下曲率和/或上曲率。四个参数也可以与转速、进气管压力、进气阀的控制相和/或排气阀的控制相有关。

通过方程I和IV描述的用于新鲜空气质量或者残余气体质量的基本函数产生典型的S函数的曲线。

用于对扫气用空气质量进行建模的基本函数的一个例子可以是以下方程：

在此，y_sl是正则化的扫气用空气质量，x是通过方程II定义的正则化的排气背压，并且R1、R2、R3、R4和R5是基本函数的可变参数。用于扫气用空气的基本函数例如可以是由两个Sigmoid函数组成的函数。所述参数R1、R2、R3、R4和R5可以确定X位移或者说基本函数向着更高或者更低的排气背压的位移、振幅、基本函数的下曲率、平均上曲率、平均下曲率和/或上曲率。

基本函数不只可以针对内燃机的特定运行状态确定，而且也可以针对一系列不同的运行状态确定，因为气缸充气的充气成分例如取决于进气管压力、发动机转速、内燃机的进气阀的控制相和/或排气阀的控制相。因此可能有用的是，分别针对不同的进气管压力、发动机转速、进气阀的控制相和/或排气阀的控制相确定基本函数。为此可以例如提供数据库，其包含关于针对内燃机的不同运行状态的充气成分或者每个充气成分的不同数据组。接着可以针对每个这样的数据组确定可变参数。所述可变参数可以取决于至少一个确定运行状态的参数，如进气管压力、转速和进气阀和排气阀的控制相。在一些例子中，可变参数可以分别与进气管压力、转速和进气阀和排气阀的控制相有关。通过与运行状态有关地确定可变参数，可以非常准确并且可靠地对一个或者每个充气成分的质量进行建模。

为了也能够针对不可测量的运行状态对充气成分的质量进行建模，可以根据已经确定的可变参数估计、尤其是模拟、外插或者内插用于不可测量的运行状态的可变参数。

用于不同的可测量的和/或可模拟的运行状态的确定的可变参数和/或用于不可测量的运行状态的估计的参数可以例如保存在存储器单元中，例如电子数据存储器中。可能有帮助的是，在多维的特征空间中保存基本函数的可变参数。备选地，基本函数的模型可以保存在人工神经网络中。保存模型的其它备选方案在于利用多项式模型或者高斯过程模型。

借助多维的特征空间可以保持用于不同的运行状态(如不同的转速n、进气管压力p_s和进气阀

和排气阀

的不同设置)的可变参数，并且精确地在完全确定的运行状态中对充气成分的质量进行建模。为此可以提取可变参数，例如针对新鲜空气质量按照方程I对参数

进行提取。由此能够快速地并且没有较大计算耗费地确定一个或每个充气成分的质量。

进气管压力可在确定充气成分的量时起到主要作用。因此可能有利的是，基于进气管压力对充气成分的量的强烈影响提供既与排气背压有关也与进气管压力有关的基本函数。为此例如可以根据排气通道中的排气背压和进气管中的进气管压力提供具有关于一个或每个充气成分的量的模拟数据和测量数据的数据库。基于所述数据库可以确定基本函数，其在性质上描述充气成分的量与排气背压和进气管压力的关联。

针对新鲜空气质量m_fl，基本函数例如可以是以下方程：

其中，p_s是进气管压力，p_ag是排气背压并且S1、S21、S23、S24、S25、S26、S31、S33、S34、S35、S51、S53、S54、S55和S4是可变参数。与排气背压和进气管压力有关的基本函数也能够用于残余气体质量和扫气用气体质量。相应的基本函数可以包含多个可变参数。通过基本函数的适配得到的可变参数和必要时由从适配得到的参数估计出来的参数又可以保存在特征空间中，因此为了建模只需要调取相应的参数并且不必保存所基于的数据组。

本发明还涉及一种用于在内燃机的气缸内进行充气检测的装置。所述装置可以例如用于实施上述用于在内燃机的气缸内进行充气检测的方法。所述装置设计为能够检测气缸的充气，所述气缸通过进气阀与进气管相连并且通过排气阀与排气通道相连。所述装置包含接口，例如硬件接口，用于提供数据库，所述数据库具有涉及与排气通道中的排气背压相关的充气成分的量的数据组。所述数据组包含在实验台处测量的测量数据和借助换气计算所计算的模拟数据。所述装置还包含用于确定基本函数的确定单元，所述基本函数设计为在性质上描述充气成分的量与排气背压的关联。所述装置还包括用于使基本函数与数据库的数据适配的校正单元，其设计为，使得可以通过适当选择基本函数的可变参数使基本函数与数据库的至少一个数据组适配。确定单元和校正单元可以具有电子构件，如微处理器、数据存储器和类似的构件。在一些实施例中，确定单元和校正单元可以实现为一个唯一的处理器。

用于充气检测的装置可以设计用于确定一个或多个充气成分的量，如新鲜空气量、残余气体量、扫气用空气量和/或附加的充气成分的量。基本函数例如可以是Sigmoid函数，如在方法方面详细阐述的那样。相应地，基本函数的参数可以取决于内燃机的运行状态，尤其是取决于进气管压力、发动机转速、进气阀的控制相、排气阀的控制相、进气阀冲程、排气阀冲程、废气涡轮增压器之后的排气背压、进气温度和排气温度和/或其它影响充气的参量。

按照本发明的装置还可以包含用于根据实验台处的排气背压测量充气成分的量的测量单元。所述测量单元可以是压力测量设备。所述测量单元还可以包含计算装置，以便由测量的参量计算作为测量数据使用的充气成分的量。所述测量单元可以通过接口与所述装置的确定单元和校正单元相连，因此在实验台处测量或者计算的测量数据可以传输至确定单元和校正单元。备选地，在实验台处测量的充气充分量的测量数据或者由测量的参量计算的充气成分量也可以从之前保存了它们的存储器中读取。可以设计为电子数据存储器的存储器可以集成在所述装置中或者设计为外部存储器。

作为备选或补充，所述装置还可以包含用于产生模拟数据的模拟装置。所述模拟装置可以例如是处理器，其配设有用于进行模拟的软件，例如用于换气计算的软件。所述用于换气计算的软件可以例如是Gamma Technologies公司的GT Power Engine模拟软件。作为备选或补充，模拟数据也可以从之前保存了它们的存储器、尤其是数据存储器中调取。

在方法方面详细阐述的关于确定基本函数和/或确定可变参数以及关于建模的特征可以相应地转用到用于充气检测的装置上。

借助按照本发明的方法和/或按照本发明的装置能够针对不同的运行态确定基本函数的可变参数并且以适当的方式方法进行保存。基于此可以建立一个或每个充气成分的量的模型，它们显示不能通过测量或者模拟确定的运行状态中的充气成分的量。因此可以最佳地控制影响气缸充气的部件，例如进气阀和排气阀以及节流阀和内燃机的涡轮增压器，即使涉及的是通常完全不能或者只能较难地测量或者模拟的运行状态。因此，可以灵活地对充气成分的量进行建模并且可以稳定地可靠地建模，其适用于优化内燃机的开发过程。

附图说明

以下示例性地参照附图描述本发明的实施例。在附图中：

图1示出用于进行充气检测的方法的流程图；

图2示出关于气缸中的新鲜空气质量的测量数据；

图3示出基本函数的曲线视图；

图4A至4D示出可变参数对基本函数的曲线的影响；

图5示出测量数据、模拟数据和基本函数的视图；

图6示出用于充气检测的装置的示意图；

图7示出所确定的基本函数的参数的应用；

图8示出关于残余气体质量的测量数据；

图9示出残余气体质量的基本函数；

图10示出关于扫气用空气质量的测量数据；并且

图11示出扫气用空气质量的基本函数。

具体实施方式

按照本发明的用于在内燃机内进行充气检测的实施例在图1至图4D中示出。所述实施例涉及在内燃机的气缸中确定新鲜空气质量。

图1示出按本发明的用于进行充气检测10的方法的流程图。在第一步骤100中，根据排气背压提供新鲜空气质量的测量数据。在图2中示出测量数据的一个例子。图2在恒定的转速n＝1300每分钟和恒定的进气阀位置-20°KW和排气阀位置5°KW时针对不同的进气管压力p_s1＝1400mbar、p_s2＝1600mbar、p_s3＝1800mbar、p_s4＝2200mbar和p_s5＝2600mbar示出新鲜空气质量m_fl的测量值30与排气背压p_ag的关系。分别针对恒定的进气管压力的测量值显示数据组的局部。相对于相同的进气管压力的测量值30显示较平地下降的平稳区，其随着进气管压力升高而加剧地下降。

在下一步骤101中提供模拟数据。所述模拟数据例如借助换气计算确定。测量数据的提供100和模拟数据的提供101使得提供102了数据库，其包含用于不同运行状态、例如用于不同进气管压力的涉及新鲜空气质量的数据组。在图3中示出数据组的测量数据30(通过十字表示)和模拟数据31(通过点表示)作为正则化的值，其中，它们针对一个唯一的进气管压力或者一个唯一的运行状态被记录。

在所述方法的步骤103中确定基本函数，其在性质上画出遵循在图3中在步骤101和102中确定的数据组的曲线。基本函数可以例如是相应于方程I的函数。

如在图2中已经表示的并且通过图4A至4D在性质上显示的那样，基本函数20的形状取决于内燃机的运行状态，例如取决于进气管压力、转速和进气阀和排气阀的控制相。参考通过方程I描述的定性曲线，图4A示出参数P2对基本函数的振幅的影响。如图4B所示，参数P4描述x位移，也就是向着较小的或者较大的正则化排气背压的位移。参数P3和P5如图4C和4D所示地确定Sigmoid函数的上曲率和下曲率。

因此，在步骤104中如图3所示地使方程I与数据组适配。在接下来的可选步骤中，参数P2、P3、P4和P5可以例如保存在存储器中。参数例如可以根据进气管压力、转速、进气阀的控制相和排气阀的控制相保存在4D特征空间中。所述保存可以通过在不能通过实验台处的测量或者模拟数据得到的运行状态中的参数的模拟进行补充。

为了说明新鲜空气质量与运行状态例如进气管压力的关联，在图5中示出新鲜空气质量m_fl与进气管压力p_s和排气背压p_ag的关联的三维视图。测量数据30和模拟数据31在很小的范围内被测量和计算，因为其它运行状态完全不能或者只能较难地得到。基本函数20或者Sigmoid函数与测量值30和模拟值31适配。可以看出，Sigmoid函数20的形状并且因此参数P2、P3、P4和P5根据进气管压力p_s不可忽视地改变。因此，借助按照本发明的方法可以也针对不能毫无问题地通过其它方式得到、例如测量或者模拟的运行状态分析式地建模新鲜空气质量m_fl。

图6示出用于充气检测、例如用于确定气缸中的新鲜空气质量m_fl的装置的示意图。装置4包含用于提供数据库的接口40，如其已经关于图1描述的那样。为此，装置4例如包含用于测量实验台处的新鲜空气质量m_fl的测量单元41和/或用于产生关于新鲜空气质量m_fl的模拟数据的模拟装置42和/或至少一个存储器43，测量数据和/或模拟数据保存在所述存储器中。装置4还包含用于确定基本函数20的确定单元44，其在性质上描述新鲜空气质量与排气背压p_ag的关联。装置还包含用于通过适当选择基本函数20的参数使基本函数20与数据库的至少一个数据组适配的校正单元45。所述装置4还可以包含用于保存基本函数的可变参数的存储器46。可选地，装置4也可以包含处理装置47，其例如将基本函数的可变参数保存在四维的特征空间中和/或针对在测量技术和/或模拟技术上不能实行的不同运行状态计算可变参数。处理装置47可以与存储器46相连，以便保存相应的特征空间和/或外插数据。

如果参数P2、P3、P4和P5保存在特征空间50中，则之后可以利用它们针对特定运行状态确定新鲜空气质量的最佳曲线。相应地在图7中示意性地示出。

图1所示的方法10和图6所示的装置40迄今至关于新鲜空气质量m_fl的确定进行描述。类似地也可以借助相应的方法和相应的装置确定残余气体质量m_rg。为此，记录图8所示的测量值30和提供模拟数据。图8在恒定的转速n＝1300每分钟和恒定的进气阀位置-20°KW和排气阀位置15°KW时针对不同的进气管压力p_s1＝1400mbar、p_s2＝1600mbar、p_s3＝1800mbar、p_s4＝2200mbar和p_s5＝2600mbar示出残余气体质量m_rg的测量值30与排气背压p_agg的关系。所述测量数据30和模拟数据31在图9中以正则化的形式示出。相对于相同的进气管压力的测量值30显示略微上升的平稳区，其随着升高的进气管压力过渡为斜坡。图9还示出用于残余气体质量m_rg的基本函数的曲线在性质上的形状。然而其还需要与实际数据(测量数据30和模拟数据31)适配，这借助参数适配实现。图9所示的基本函数20例如能够通过方程IV描述，其中，参数Q2、Q3、Q4和Q5根据运行状态确定形状，尤其是振幅、X位移和上曲率和下曲率。

相应地，图1中的方法或者图6中的装置也可以用于计算扫气用空气质量m_sl。与图2中的新鲜空气质量的测量值和图8中的残余气体质量的测量值类似地，在图10中在恒定的转速n＝1300每分钟和恒定的进气阀位置-20°KW和排气阀位置5°KW时针对不同的进气管压力p_s1＝1400mbar、p_s2＝1600mbar、p_s3＝1800mbar、p_s4＝2200mbar和p_s5＝2600mbar示出扫气用气体质量m_sl的测量值与排气背压p_ag的关系。相对于相同的进气管压力的测量值30示出随着进气管压力的升高沿着确定曲率的降低。如果还考虑模拟值，则图11所示的性质曲线可以通过方程VI表示。所述方程VI只显示了两个过渡到彼此中的S函数。方程VI的可变参数R1、R2、R3、R4和R5又取决于运行状态并且可以基于不同的数据组确定和估计。

因此，按照本发明的用于内燃机的气缸的充气检测的方法和装置能够用于确定每个充气成分的质量即新鲜空气质量、残余气体质量和/或扫气用气体质量和/或任意地进行组合。

附图标记清单

10 用于进行充气检测的方法

100 提供测量数据

101 提供模拟数据

102 提供数据库

103 确定基本函数

104 适配基本函数

20 基本函数

30 测量值

31 模拟值

4 用于进行充气检测的装置

40 接口

41 测量装置

42 模拟装置

43 用于测量值和/或模拟数据的存储器

44 确定单元

45 校正单元

46 用于参数的存储器

47 处理装置

50 特征空间

Claims (10)

1.一种用于在内燃机的气缸内进行充气检测的方法(10)，其中，气缸通过进气阀与进气管相连并且通过排气阀与排气通道相连，所述方法(10)包括步骤：

提供(102)数据库，所述数据库具有涉及与排气通道中的排气背压(p_ag)相关的充气成分的量的数据组，其中，提供(102)数据库的步骤包含：

提供(100)在实验台处测量的测量数据(30)，其中，提供(100)测量数据包含测量实验台处的充气成分的量和/或调取所保存的在实验台处已经测量的充气成分的测量数据，并且

提供(101)借助换气计算所计算出的模拟数据(31)，确定(103)基本函数(20)，所述基本函数在性质上描述充气成分的量与排气背压(p_ag)的关联，并且

通过选择基本函数(20)的可变参数使基本函数(20)与数据库的数据组适配(104)。

2.按权利要求1所述的方法(10)，其中，充气成分的量是新鲜空气成分的质量或者新鲜空气成分的体积。

3.按权利要求2所述的方法(10)，其中，充气成分的质量是新鲜空气质量、残余气体质量或者被扫气的空气质量。

4.按权利要求1所述的方法(10)，其中，基本函数(20)包含第一曲线区段、第二曲线区段和至少两个布置在所述第一和第二曲线区段之间的弯曲的曲线区段，其中，基本函数(20)在第一和第二曲线区段中遵循恒定的函数。

5.按权利要求1所述的方法(10)，其中，所述基本函数(20)是Sigmoid函数。

6.按权利要求1所述的方法(10)，其中，数据库包含涉及充气成分的量的不同数据组，并且其中，针对每个数据组确定基本函数(20)的可变参数，其中，所述基本函数(20)的可变参数取决于内燃机的进气管压力、发动机转速、进气阀的控制相、排气阀的控制相、进气阀冲程和/或排气阀冲程。

7.按权利要求1所述的方法(10)，其中，针对内燃机的不同运行状态保存基本函数(20)的确定的可变参数。

8.按权利要求1所述的方法(10)，其中，涉及数据库的充气成分的量的测量数据(30)和模拟数据(31)也取决于进气管内的进气管压力(p_s)，并且其中，确定也在性质上描述充气成分的量与进气管压力(p_s)的关联的基本函数(20)。

9.一种用于在内燃机的气缸内进行充气检测的装置(4)，用于实施按前述权利要求之一所述的方法(10)，其中，气缸通过进气阀与进气管相连并且通过排气阀与排气通道相连，所述装置具有：

用于提供数据库的接口(40)，所述数据库具有涉及与排气通道中的排气背压(p_ag)相关的充气成分的量的数据组，其中，数据组包含在实验台处测量的充气成分的量的测量数据(30)和借助换气计算所计算的模拟数据(31)，

用于确定基本函数(20)的确定单元(44)，所述基本函数在性质上描述充气成分的量与排气背压的关联，和

校正单元(45)，用于通过选择基本函数(20)的可变参数使基本函数(20)与数据库的数据组适配。

10.按权利要求9所述的装置(10)，其中，所述装置(10)还包含用于测量实验台处的充气成分的量的测量单元(41)和/或用于产生模拟数据(31)的模拟装置(42)。

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