CN108869067A - 用于控制用于内燃机的空气系统调节器的装置 - Google Patents

Abstract

描述了一种用于控制空气系统调节器（5）的装置，该空气系统调节器用于内燃机（10），该装置设置用于确定环境空气密度，其中所述装置包括机器可以读取的存储介质，在该存储介质上存储命令，所述命令在通过计算机实施时起以下引起：计算机以下述步骤实施方法：a）确定环境空气密度的第一值，其中当第一值的减少超过最大允许的变化速度时，第一值的变化被限制。b）取决于第一值的变化地操控空气系统调节器（5）。

Description

用于控制用于内燃机的空气系统调节器的装置

技术领域

本发明涉及用于控制用于内燃机的空气系统调节器的装置，该装置设计用于实施这样的方法。

背景技术

在具有电操控的节气门的内燃机中，给发动机供给的空气出于安全原因必须限制到可信的调节值上，以阻止驾驶员不期望的加速。这样的保证根据标准地通过以节气门为基础的限制——例如通过预先规定用于节气门的最大的打开角度来实现。然后，对于所述限制必须取决于环境空气密度和环境温度地朝着更低的环境空气密度修正节气门的开启，因为随着空气密度下降必须提高供给的、用于燃烧的空气体积。

在只具有一个用于测量环境空气密度的传感器的系统中，因此当传感器故障时可能出现环境空气密度的跳跃式的变化，其由于1-传感器概念不能被识别成错误的。如果驾驶员现在在接近海平面的高度上，该高度具有高的环境空气密度，那么在传感器故障的情况下，该传感器描述了对于具有低的环境空气密度的大的高度的有效的信号，出现了用于节气门的最大打开角度的、错误的升高。这在最差的情况下将导致机动车的不再能被掌控的加速。

所建议的方法因此应该通过下述方式对于保证内燃机的可掌控性的安全性做出明显的贡献：取决于环境空气密度地限制信号的变化。

发明内容

本发明在第一方面涉及用于控制空气系统调节器的装置，该空气系统调节器用于内燃机，该装置设置用于确定环境空气密度，其中所述装置包括机器可以读取的存储介质，在该存储介质上存储了命令，所述命令在通过计算机实施时引起计算机以以下步骤实施方法：

a）确定环境空气密度的第一值，其中当第一值的减少超过最大地允许的变化速度时，第一值的变化被限制。

b）取决于第一值的变化地操控所述空气系统调节器。

这种方法有特别的优点：当确定出存在环境空气密度的、过于强烈地减少的变化时，所述空气系统调节器的操控取决于变化的环境空气密度地被限制，以至于例如能够阻止机动车的、以错误的环境空气密度为基础的不希望的加速。所述方法在此以下述观察为依据：在一地点处的环境空气密度不突然地变化。

由于环境空气密度的变化的限制，能够放弃用于环境空气密度的可信度校验的第二传感器，因为借助于所述限制不允许环境空气密度的跳跃式的变化，并且因此不实施空气系统调节器的错误的操控。朝着更高的密度或者在环境空气密度增高时的环境空气密度的变化的限制是不必要的，因为由此不出现不希望的加速。

特别有利的是，第一值的变化取决于能够预先规定的变化率地被限制，特别地通过从第一值中减去所述能够预先规定的变化率。因此可以用简单的方式来确定：第一值允许取决于变化率地多快地变化。

另外有利的是，空气系统调节器这样地操控，使得取决于用于内燃机的第一值的变化地预先规定用于空气系统调节器的、最大地允许的打开角度。这是有意义的，因为借助于用于空气系统调节器的最大的打开角度调节了流入的、用于燃烧的空气量，并且因此能够保证安全的燃烧，而没有不期望的扭矩升高。

当所述空气系统调节器是节气门时，所述方法能够简单地应用。

特别有意义的是，内燃机的空转调节取决于第一值的变化地执行。因此取决于变化的环境空气密度可以产生稳定的空转。此外，通过使用该用于空转调节的方法，可以阻止内燃机的空转转速的、突然出现的高的升高，因为限制了用于控制空气系统调节器的错误的环境空气密度。

在有利的改进方案中可以预先规定：在第一值升高时，不执行对于第一值的变化的限制。

附图说明

以下参照附加的附图并且借助于实施例地对本发明进行进一步的说明。在此示出：

图1具有内燃机的、空气系统调节器的示意性的视图，

图2用于阐述用于控制空气系统调节器的、根据第一实施方式的方法的第一功能图，该空气系统调节器用于内燃机，

图3示出了根据第二实施方式的第二功能图，用于阐述用于控制空气系统调节器的方法，该空气系统调节器用于内燃机。

具体实施方式

图1示出了用于内燃机10的空气系统调节器5的示意性的视图以及控制器100。该控制器100包括没有另外地示出的存储介质。所述内燃机10优选地用于机动车。所述空气系统调节器5优选地涉及节气门4。在此通过进气管11给所述内燃机10输送空气3。在所述进气管11中，在空气3的流动方向上布置以下装置：具有位置传感器5的节气门4以及压力传感器6。所述节气门4可以被转换到不同的位置，使得借助于节气门4可以将进气管11的横截面在完全关闭和完全打开之间无极地调节。位置传感器6在此检测节气门4的位置，并且将该位置通知给控制器100。控制器100可以借助于位置传感器6由该位置确定节气门4的打开角度。节气门4借助于控制器100转换到或者说调节到预先规定的位置或者状态，并且因此可以利用节气门4调节和控制用于内燃机10的空气供给。

借助于压力传感器6可以测量流入的空气3的压力，并且通过填充检测模型调节用于期望的空气量的供应的、节气门4的打开角度，该填充检测模型优选地在控制器100中运行。

节气门4的打开角度的位置以及压力传感器6的信号优选地作为信号传输到控制器100上。

替代地，环境空气密度也可以借助于专门为了环境空气密度而存在的传感器来确定。

当不存在用于环境空气密度的冗余的信号时，所述方法具有特别的优势，也就是说，实施1-传感器-概念（1-Sensor-Konzept），用于确定环境空气密度。

图2示出了根据第一实施例的第一功能图，用于阐述用于控制空气系统调节器5的方法，该空气系统调节器用于内燃机10。

所述方法在第一步骤500中开始，并且用于环境空气密度的第一值在能够预先规定的时刻——该能够预先规定的时刻优选地等于零——存储在第一存储元件中。所述方法的起动例如以内燃机的起动为开始。所述第一值优选地涉及用于在零时刻的环境空气密度的初始的值，该值特别地对于内燃机10的安全的起动是合适的。合适的值在此优选地是一环境空气密度，该环境空气密度对应于在海平面上的高的环境空气密度。这特别地是有利的，因为因此可以产生稳定的起动运行，因为节气门4朝着更高的打开角度的操控只在环境空气密度降低时执行。

替代地，用于环境空气密度的第一值在第一时刻通过控制器100来确定，并且存储在第一存储元件中。优选地，所述第一时刻在内燃机10起动时等于零。替代地，所述第一时刻也可以由控制器100的测量时间扫描器（Messzeitraster）来预先规定，例如以100ms的间隔确定用于环境空气密度的值。

替代地，所述方法也可以在以下情况时才启动：例如在具有两个用于确定环境空气密度的传感器的系统中——所述环境空气密度用于内燃机10的调节，所述两个传感器之一例如由于故障而失灵。因为随后不再存在冗余的环境空气密度信号，特别地有利的是：使用以下描述的、用于控制空气系统调节器5的方法。

接着，在步骤510中，环境空气密度的第二值在第二时刻由控制器100确定。所述环境空气密度优选地通过两个用于填充检测（Füllungserfassung）的模型的比较来确定。在这种情况下，第一模型取决于压力传感器6的信号地确定第一填充量，并且第二模型取决于空气系统调节器5的状态（位置）地确定第二填充量。由第一和第二填充量的比较可以确定环境空气密度。第一和第二模型的计算以及所述模型的比较优选地在控制器100上执行。

替代地，环境空气密度也可以利用专门为了探测而设置的环境空气传感器来确定。

在步骤520中，环境空气密度的变化速度通过控制器100来确定。接着，所述变化速度与能够预先规定的最大的变化速度相比较。如果所述变化速度大于或者等于零，那么环境空气密度的第二值存储在所述第一存储元件中，并且因此取代环境空气密度在第一存储元件中的第一值。

如果所述变化速度小于零，并且所述变化速度的值大于最大允许的变化速度，那么第二值以能够预先规定的变化率减小，并且存储在第一存储元件中。

所述能够预先规定的变化率在此是预先规定的值。

替代地，所述能够预先规定的变化率可以通过一模型来确定，其中所述模型取决于目前的高度信息和/或外部温度地确定对于环境空气密度的期望的变化。这种考虑是有意义的，因为环境空气密度在本地不突然地变化。

替代地，能够预先规定的变化率取决于不期望的加速的持续时间地由特性场、车辆加速测试——VAT-特性场来确定。这种曲线描述了：取决于机动车的加速，机动车的不希望的加速被允许了多久，在例如通过发动机控制器功能受限制地干预机动车的扭矩结构之前。

接着，在步骤530中确定第三值，该第三值由在第一存储元件中的当前的值和环境空气密度的第二值的差值得出。

在步骤540中确定内燃机10的当前的转速，并且由内燃机10的转速，取决于特性场地确定在零和一之间的缩放系数。内燃机10的转速可以优选地借助于传感器或者模型通过控制器100来确定。直至转速的能够预先规定的下极限，所述缩放系数对应于值零。在转速的、能够预先规定的下极限和能够预先规定的上极限之间进行对于在值零和一之间的缩放系数的、特别是线性的插值。高于能够预先规定的上极限时，所述缩放系数为一。能够预先规定的下极限在此必须选择小于能够预先规定的上极限。

在步骤550中，第三值乘以在步骤540中确定的缩放系数。这具有以下优点：取决于当前的转速和确定的、对于转速的极限，第三值对于限制的影响被排除或者部分地或者全部地被执行。因此可以在任何运行状态下保证内燃机的稳定的空转，完全考虑到：在升高的转速的情况下，没有内燃机10的不期望的加速导致机动车的不可掌控性。

在步骤560中，在步骤550中被缩放的值加上环境空气密度的第二值，得出第四值。最终，第四值在具有能够预先规定的下极限和上极限的区间中被缩放。第四值因此对应于环境空气密度校正。

替代地，在步骤560中执行的缩放可以在步骤500中就已经实行。所述区间的下极限在此是最低的环境空气密度，并且上极限是最高的环境空气密度。

借助于在步骤560中确定的环境空气密度校正，在步骤570中执行对于空转要求的充气的校正。通过这种介入预先规定了对于空气系统调节器5的最大地允许的打开角度，并且因此避免了由于错误的环境空气密度信号导致的机动车的不希望的加速。

优选地，当第三值与变化率的值不同时，在步骤580中可以在控制器100的错误存储器中存储错误。这种考虑是有意义的，因为在所述方法起动时，在很大的高度，有效的环境空气密度如此久地与低的环境空气密度相靠近，直到当前的环境空气密度第一次低于预先规定的变化率。

接着，在步骤510中继续进行。这种过程描述了在控制器100中的等级1-监控。所述方法可以实施成计算机程序，存储在控制器100的存储介质上或者由它实施。

图3示出了用于控制空气系统调节器5的、根据第二实施例的方法的流程，该空气系统调节器用于内燃机10。在所述第二实施方式中，附加于来自第一实施例的等级1-监控的过程地实施等级2-监控。

在步骤600中，直到收到来自第一实施例的步骤500到530的第三值，计算都同样地在等级2-监控中执行，所述计算直到此处在自己的、与其在第一实施例中使用的存储区域独立的、在控制器100中的存储区域中执行。这具有以下优点：错误的计算——例如由于本地硬件故障或者位错误（Bitfehler）——可以通过冗余的计算来防止。

在步骤610中，内燃机10的转速被确定，并且与来自第一实施例的步骤530的第三值一起作为用于第一特性场的输入值来使用。

内燃机10的转速可以优选地借助于传感器或者模型通过控制器100来确定。在第一特性场中，空气系统调节器5的、最大允许的打开角度取决于转速和来自第一实施例的步骤530的第三值地确定。第一特性场的值优选地在开发阶段期间和/或在发动机试验台上和/或在应用阶段中对于相应的机动车或者对于内燃机10被确定，并且存储在第一特性场中。

在步骤620中，内燃机10的发动机温度被确定，并且与来自第一实施例的步骤530的第三值一起作为用于第二特性场的输入值来使用。发动机温度可以优选地利用温度传感器或者由模型通过控制器100来确定。在第二特性场中对于温度的校正值取决于发动机温度和来自第一实施例的步骤530的第三值地被确定。第二特性场的值优选地在开发阶段期间和/或在发动机试验台上和/或在应用阶段中对于相应的机动车或者对于内燃机10被确定，并且存储在第二特性场中。

在步骤630中，由第一特性场确定的值与由第二特性场确定的值相加。

该值对应于被修正的、最大的、用于空气系统调节器5的节气门打开角度。

在步骤640中，然后确定修正的、用于空气系统调节器5的最大的打开角度与通过踏板位置要求的、节气门打开角度的和，并且因此预先规定对于空气系统调节器5的最大允许的打开角度。这优选地通过在控制器100中的计算来执行。接着可以再次在步骤600中继续进行。

所述方法可以作为计算机程序实施，可以存储在控制器100的存储介质上或者由它实施。

Claims (7)

1.用于控制空气系统调节器（5）的装置，该空气系统调节器用于内燃机（10），该装置设置用于确定环境空气密度，其中所述装置包括机器可以读取的存储介质，在该存储介质上存储命令，所述命令在通过计算机实施时起以下引起：计算机以下述步骤实施方法：

a）确定环境空气密度的第一值，其中当第一值的减少超过最大允许的变化速度时，第一值的变化被限制，

b）取决于第一值的变化地操控空气系统调节器（5）。

2.根据权利要求1所述的装置，其中存储的命令如此地构造：当该命令在所述计算机上实施时，计算机实施的方法这样进行，使得第一值的变化取决于能够预先规定的变化率地被限制，特别地通过从第一值中减去所述能够预先规定的变化率。

3.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中存储的命令如此地构造，使得当该命令在所述计算机上实施时，计算机实施的方法如此地进行，使得空气系统调节器（5）被如此地操控，使得取决于用于内燃机（10）的第一值的变化地预先规定用于空气系统调节器（5）的最大允许的打开角度。

4.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中存储的命令这样地构造，使得当这个命令在所述计算机上实施时，计算机实施的方法这样地进行，使得所述空气系统调节器（5）是节气门。

5.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中存储的命令这样地构造，使得当所述命令在计算机上实施时，计算机实施的方法这样地进行，使得取决于第一值的变化地执行内燃机（10）的空转调节。

6.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中存储的命令这样地构造，使得当所述命令在计算机上实施时，计算机实施的方法这样地进行，使得当第一值增加时，不执行对于第一值的变化的限制。

7.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述装置是控制器（100），特别地是发动机控制器。