CN1265082C - 内燃机的控制方法及控制装置 - Google Patents
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Abstract
一种内燃机的控制方法和装置，具有一个用来采集表征输入内燃机的空气压力的压力参数的传感器。该传感器的功能能力被监测，并当出现故障时采用备用信号。为求出备用信号，根据表征内燃机工作状态的参数确定一个静态等效值。用来形成备用信号，由一个具有延迟部件的滤波器对所述静态等效值滤波，滤波器的传输特性可依据工作特性参数预先给出。
Description
技术领域
本发明涉及一种内燃机的控制方法和装置。
背景技术
一种内燃机的控制方法和装置例如己由DE-40 32 451 A1公开。在此描述的是一种内燃机的控制方法和装置。一个传感器用来采集表征输入内燃机的空气的压力的压力参数。该传感器的功能能力被监测，并当出现故障时使用备用信号。当出现故障时，第二传感器的输出信号用作等效值。
该方法的缺点是，需要另外的传感器。
发明内容
本发明提出了一种内燃机的控制方法，它具有一个用来采集表征输入内燃机的空气压力的压力参数的传感器，其中，该传感器的功能能力被监测，并且当出现故障时采用备用信号，其中，为获得备用信号，一个静态等效值根据表征内燃机工作状态的参数被确定，用来形成备用信号的静态等效值由一个具有延迟部件的滤波器滤波，滤波器的传输特性可依据工作特性参数预先给出。
本发明还提出了一种内燃机的控制装置，它具有一个用来采集表征输入内燃机的空气压力的压力参数的传感器，具有监测传感器功能能力以及在有故障时采用备用信号的装置，其中，设置了一些装置，它们为求出备用信号依据表征内燃机工作状态的参数确定一个静态等效值，并且它们为了形成备用信号借助一个具有延迟部件的滤波器对所述静态等效值滤波，滤波器的传输特性可依据工作特性参数预先给出。
依据表征内燃机工作状态的参数确定静态(statisch)等效值，以获得备用信号，如此获得的用来形成备用信号的等效值借助一个具有延迟部件(verzgernde Komponente)的滤波器滤波，则是尤其具有优点的。通过滤波，可顾及动态效应。进气压力(Ladedruck)则对燃料量和/或转数的变化反应延迟。精确的模拟只有在输入参数变化而模拟的输出参数延迟变化时才成为可能。
当滤波器的传输特性可依照工作特性参数预先给出时，模拟被进一步改进。
在此，内燃机的转数和/或压力参数的时间导数尤其适合。在不同的转数中，对过滤器选择不同的时间常数。当转数增加或下降时，相应地选择不同的时间常数。由此，模拟更精确地匹配真正的信号特性。
有利的是，作为表征内燃机工作状态的参数，使用一个表征转数和/或表征一个喷入燃料量的参数。
有利的是，当传感器的输出信号被判断出有错误时，采用备用信号。
尤其具有优点的是，当表征喷入燃料量的参数变化不导致信号变化时，则判定传感器出现故障。通过该方法，使故障判定更可靠和简单。
附图说明
下面将参照图中所示实施形式对本发明进一步说明。
图1示出了采集进气压力的系统的方框图；
图2示出了进气压力监测的详细图；
图3示出了表示形成进气压力等效值的方框图。
具体实施方式
下面以进气压力传感器为例说明本发明方法。本发明不只限于此应用。本发明方法可用于所有其中工作特性参数的变化引起传感器输出信号的相应变化的传感器。本发明方法尤其可用在用于检测空气量或与进气压力相关的参数或表征进气压力的参数的传感器。该方法特别可用于测量空气量的传感器中。
图1中，用100表示一个用来采集进气压力的传感器和属于它的模拟/数字转换器。它将一个与进气压力相当的信号UP提供给一个特性曲线110。该参数在此被转换成信号PR，它又被传送到一个滤波器120。滤波器120的输出信号P通过第一开关装置130到达一个控制装置140，它继续处理该信号，以便相应控制内燃机或设在内燃机上的调节装置。
一个模拟器135的输出信号PS输入到第一开关装置130的第二输入端。该模拟器135根据不同的参数计算出一个模拟的进气压力PS。
开关装置130可由一个第一监控器150控制。这意味着，当判断出故障时，第一监控器将第一开关装置130接到这样的位置，即模拟器135的输出信号PS到达控制装置140。第一监控器150对不同传感器160的表征例如喷入的燃料量QK和/或内燃机的转数N的信号进行求值。此外，最好对用于故障监测的综合特性曲线110的输出信号PR求值。作为替换方案或作为补充，也可直接处理滤波器120的输出信号P或传感器100的A/D转换器的输出信号UP。
另一实施形式用虚线示出。在该实施形式中，在第一开关装置130和控制装置140之间设有一个第二开关装置170，它由一个第二监控器180控制。在出现故障情况下，第二监控器180这样控制开关装置170，即延迟器175的输出信号PA到达控制装置140。这使得，当判定出故障时，最后被判定为无错误的值被继续采用。
由A/D转换器提供的传感器的输出信号由特性曲线110转换成一个与压力相当的参数PR。在通过第一监控器和/或第二监控器对不同信号求值后，判定出不同的故障。
通过第一开关装置130和/或第二开关装置170的相应控制，一个等效值PS或一个先前存储的值PA作为等效值在判定出故障时用来由控制装置140控制内燃机。为此，延迟器175存储最后判定为无错误的值。这个存储在延迟器175内的旧值PA则用来控制内燃机。
通过第一监控器和/或第二监控器可判定出不同的故障。因此，可对信号UP或信号PR的最小和/或最大值设置一个例如信号-范围-检测。此外，可借助另一个传感器，如大气压力传感器在一定的工作条件下进行可信度检测。
此外，本发明提出，要利用喷射量和/或一个其它对进气压力有实质影响的工作特征参数进行可信度检测。可信度检测最好通过以下方式进行，即当工作特征参数变化没有导致传感器的输出参数的相应变化时，则判定有故障。
作为工作特征参数，最好采用一个表征喷入燃料量的参数。为此，可采用待喷入燃料量的额定值和/或一个用来控制确定燃料的执行机构的调节参数。例如，电磁阀或压电促动器的控制持续时间是适合的。图2中详细示出了该监控。
当判定出相应的故障时，则第一转换器130转换成模拟的备用信号PS。这意味着，传感器的功能能力被监测，且当出现故障时，使用备用信号PS。为求得备用信号，表征内燃机工作状态的参数被采用。这样形成的值此外用一个具有一个延迟元件的滤波器滤波。等效值形成的详细图在图3中可看出。
第一监控器150在图2中举例详细示出。在一定的工作状态下，可出现这样的情况，即，即使实际进气压力变化，进气压力值UP仍保持恒定。这种故障也称作传感器的冻结。为判定出这种故障，进行图2中示出的故障监测。
按照本发明，这种监测仅仅在一定的工作状态下进行。如果出现这种工作状态，其中增压空气温度低于阈值TLS且转数和待喷入的燃料量在一定的值区域内，则在伴随喷入燃料量变化时出现符号变换后，当前的量和当前的进气压力作为旧值QKA或PA储存。一个计时器同时起动。在一个等待时间过后，形成喷射量的旧存储值QKA与现在的当前值QK之间的差值QKD。相应地，压力的变化PD在该等待时间内被确定。
当燃料量值之间的差的量值大于阈值QKDS时，则进气压力的变化量值一定也大于阈值PDS。如果不是这种情况，则判定有故障。
图2举例示出了这样一种监控装置的实施形式。一个提供与增压空气相当信号的温度传感器160c的输出信号TL被输送给一个第一比较器200。此外，由一个阈值预定器205输送给比较器200一个阈值TLS。比较器200以一个相应信号对一个与一单元210加载。综合特性曲线220的输出信号被输送给第二比较器230，转数传感器160a的转数信号N加在该综合特性曲线的输入端。此外，综合特性曲线220处理一个表征待喷入燃料量且最好是由一个量控制装置160b提供的参数QK。此外，由一个阈值预定器235输送给比较器230一个阈值BPS。比较器230同样利用相应的信号对与一单元210加载。
参数QK进一步到达一个符号识别器250和一个滤波器260。用符号识别器250的输出信号对计时器270及第一存储器262和第二存储器265加载。
滤波器260的输出信号一方面直接带正号到达一个结合点285，另一方面通过第一存储器262带负号到达结合点285的第二输入端。结合点285以参数QKD输入给开关装置275。开关装置275的输出信号QKD到达第三比较器280，阈值预定器285的输出信号QKDS输入所述比较器的第二输入端。同样以比较器280的输出信号施加给求值器240。
滤波器120的输出信号P一方面直接带正号到达一个结合点287，而另一方面通过第二存储器265带负号到达结合点287的第二输入端。结合点287将参数PD施加到开关装置276上。开关装置276的输出信号PD到达第四比较器290，阈值预定器295的输出信号PDS施加在所述比较器的第二输入端。同样将比较器290的输出信号施加到求值器240上。
第一比较器200将测得的增压空气温度TL与阈值TLS比较。当所测得的增压空气温度TL低于阈值TLS时，一个相应信号到达与一单元210。综合特性曲线220根据至少转数和/或喷入的燃料量形成一个表征内燃机工作状态的特性值。该特性值在比较器230中与阈值BTS比较。如果工作状态的特性值大于阈值BPS，则一个相应的信号到达与一单元210。如果两个条件都满足，即如果空气温度低于阈值TLS和有确定的工作状态，则可以监控。
由比较器200和230、阈值预定器205和235、综合特性曲线220及与一单元组成的逻辑单元的作用是，传感器信号的监测依照确定的工作状态的出现来进行。监测仅仅当空气温度低于阈值和当转数和/或喷入空气量的确定值出现时才进行。
由符号识别器250检测，是否随着燃料量的变化而出现符号的改变。这意味着，检测待喷入燃料量的在时间上的导数是否过零点。如果是这种情况，待喷入燃料量的当前值作为旧值QKA储存在存储器262内。压力的当前值作为旧值PA相应地储存在第二存储器265内。如果待喷入燃料量在存储前由滤波器260滤波，这是尤其具有优点的。
在判定出符号变换的同时，计时器270被启动。由燃料量的当前值QK和旧值QKA在结合点285形成差值QKD，它说明从最后的符号变换以来的燃料量的变化。在结合点287形成相应的压力差值PD，它表征从最后的符号变换时起进气压力的变化。
当计时器走完，即从最后的符号变换起满足一定的等待时间，则由比较器280将差值信号QKD与一个阈值QKDS比较。相应地在结合点290将压力差PD与相应的阈值PDS比较。如果燃料量差QKD和压力差PD的两个值分别大于所述阈值，则装置判断无故障。如果仅仅燃料量的差值QKD大于所述阈值，而压力值PD小于所述阈值PDS，则装置判定有故障。在这种情况下，由监控器150、即由求值器240发出控制转换器130的相应信号。
在此所示出的方法为一种实施形式。也可有其它实施形式，因此，检测也可借助其它程序步骤完成。重要的是，当工作特征参数、如喷入的燃料量变化时没有导致进气压力的相应变化，则判定有故障。如果在燃料量变化的符号变换之后燃料量的变化与压力大小的变化有关，则没有故障了。
除燃料量外，也可采用表征喷入燃料量的其它参数，即燃料量与之有关的或根据它确定燃料量的参数。例如可采用载荷参数、转矩参数和/或一个量调节器的调节参数。
图3详细示出了模拟器135。图1中已经描述的元件用相同的参考标号表示。转数传感器160a的信号N和关于喷入燃料量的信号QK到达综合特性曲线300，它的输出参数通过一个滤波器310到达开关装置130。转数N通过一个特性曲线320和一个结合点330同样到达滤波器310。符号识别器340的输出信号加在结合点330的第二输入端。
在综合特性曲线300内，依照内燃机的工作状态储存一个用于进气压力P的值。该存储值与静态下的进气压力相当。为了可考虑动态，设置了所述滤波器310。该滤波装置310最好作为PT1滤波器构成，并在工作状态变化时模拟压力的时间曲线。当该滤波器310的传输特性可根据内燃机的工作状态变化时，是尤其具有优点的。在此，尤其设有特性曲线320，在该特性曲线内依照至少转数N存储一个确定滤波器310传输特性的参数。
对于滤波器，在大转数时比在小转数时选择更小的时间常数。传输特性由符号识别器340确定，它依照压力变化的符号预定修正特性曲线320的输出信号的修正参数。符号判定可判断出压力上升或下降。
对于滤波器，在压力上升时的时间常数最好选择比压力下降时的时间常数大。
作为符号识别器的输入参数最好采用综合特性曲线300的输出信号及滤波器310的输出信号。综合特性曲线320的与转数相关的输出信号用一个可预先给定的值进行加法和/或乘法的校正。
按照本发明，滤波器310的传输特性依照内燃机的转数和压力的变化方向被预先给出。
Claims (7)
1.一种内燃机的控制方法，它具有一个用来采集表征输入内燃机的空气压力的压力参数的传感器，其中，该传感器的功能能力被监测，并且当出现故障时采用备用信号，其特征是，为获得备用信号，一个静态等效值根据表征内燃机工作状态的参数被确定，用来形成备用信号的静态等效值由一个具有延迟部件的滤波器滤波，滤波器的传输特性可依据工作特性参数预先给出。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征是，所述传输特性可依据转数预先给出。
3.按照权利要求1或2所述的方法，其特征是，所述传输特性可依据压力参数的时间导数预先给出。
4.按照权利要求1或2所述的方法，其特征是，作为表征内燃机工作状态的参数，使用一个表征转数和/或表征一个喷入燃料量的参数。
5.按照权利要求1或2所述的方法，其特征是，当传感器的输出信号被判断出有错误时，采用备用信号。
6.按照权利要求1或2所述的方法，其特征是，当表征喷入燃料量的参数变化没有导致传感器的输出信号的变化时，则判定出传感器的输出信号有错误。
7.一种内燃机的控制装置，它具有一个用来采集表征输入内燃机的空气压力的压力参数的传感器，具有监测传感器功能能力以及在有故障时采用备用信号的装置，其特征是，设置了一些装置，它们为求出备用信号依据表征内燃机工作状态的参数确定一个静态等效值，并且它们为了形成备用信号借助一个具有延迟部件的滤波器对所述静态等效值滤波，滤波器的传输特性可依据工作特性参数预先给出。
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