專利名稱：控制內(nèi)燃機的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及控制內(nèi)燃機的方法和裝置。
背景技術(shù)：
一種用于控制內(nèi)燃機的方法和裝置例如由DE19620039已知。在該文獻(xiàn)所描述的系統(tǒng)中，第一調(diào)節(jié)器用于影響供給內(nèi)燃機的新鮮空氣流量，而第二調(diào)節(jié)器用于影響廢氣再循環(huán)流量。特別是布置在壓縮機后面進(jìn)氣管路中的調(diào)節(jié)閥被作為第一調(diào)節(jié)器使用。布置在廢氣再循環(huán)管路中的廢氣再循環(huán)閥被作為第二調(diào)節(jié)器使用。
在某些工作狀態(tài)下，不僅新鮮空氣流量而且再循環(huán)廢氣的部分都需要精確調(diào)節(jié)。為此不僅廢氣再循環(huán)閥而且調(diào)節(jié)閥都必須在調(diào)節(jié)狀態(tài)下工作。例如這樣一種工作狀態(tài)存在于廢氣后處理系統(tǒng)再生時，例如在氮氧化物存儲式汽車尾氣凈化器再生時。
通常進(jìn)氣管壓力、即在進(jìn)入內(nèi)燃機進(jìn)氣口前的壓力要進(jìn)行調(diào)節(jié)。通過廢氣再循環(huán)閥的進(jìn)氣管壓力的調(diào)節(jié)是建立在，當(dāng)廢氣再循環(huán)閥繼續(xù)被打開時，進(jìn)氣管壓力不取決于調(diào)節(jié)閥的位置始終升高的假設(shè)的基礎(chǔ)之上。但是這只適用于，當(dāng)調(diào)節(jié)閥被打開，直到使通過調(diào)節(jié)閥出現(xiàn)明顯的壓力差。然而從某一確定的調(diào)節(jié)閥開度起，這一效果可能反過來。當(dāng)在這種情況下廢氣再循環(huán)閥被打開時，通過廢氣再循環(huán)管路流過更多的廢氣，因此只有較少的流量通過渦輪機。由于這一原因壓縮機輸送的更少，而壓縮機后面的壓力就變得更小。它重又導(dǎo)致了進(jìn)氣管壓力的降低?？傊@意味著借助于廢氣再循環(huán)閥，依賴于調(diào)節(jié)閥的開度的進(jìn)氣管壓力調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié)含義可能改變。這一特性調(diào)節(jié)器無法補償，因此額定值也就不能調(diào)節(jié)。

發(fā)明內(nèi)容
由于設(shè)有影響供給內(nèi)燃機新鮮空氣流量的第一調(diào)節(jié)器，和影響廢氣再循環(huán)流量的第二調(diào)節(jié)器，其中從用于新鮮空氣流量的第一個額定值和第一個實際值之間的比較出發(fā)，可給第一調(diào)節(jié)器預(yù)先確定一個第一調(diào)節(jié)參數(shù)，從用于新鮮空氣流量的第二個額定值和第二個實際值之間的比較出發(fā)，可給第二調(diào)節(jié)器預(yù)先確定一個第二調(diào)節(jié)參數(shù)，所以調(diào)節(jié)過程可明顯被改善。通過這一布置可以避免出現(xiàn)調(diào)節(jié)上的反向。即與調(diào)節(jié)閥的位置無關(guān)，廢氣再循環(huán)閥具有同樣的調(diào)節(jié)方向。此外使用得到了重要的簡化，因為至今為止廢氣再循環(huán)率必須通過進(jìn)氣管壓力間接地被使用?，F(xiàn)在廢氣再循環(huán)率可以直接作為額定值被預(yù)先確定。
尤其有利的是，設(shè)有影響供給內(nèi)燃機新鮮空氣流量的第一調(diào)節(jié)器，和影響廢氣再循環(huán)流量的第二調(diào)節(jié)器，其中從用于新鮮空氣流量的第一個額定值和第一個實際值之間的比較出發(fā)，可給第一調(diào)節(jié)器預(yù)先確定一個第一調(diào)節(jié)參數(shù)，從用于新鮮空氣流量的第二個額定值和第二個實際值之間的比較出發(fā)，可給第二調(diào)節(jié)器預(yù)先確定一個第二調(diào)節(jié)參數(shù)，并且至少一個調(diào)節(jié)參數(shù)與在模型基礎(chǔ)上的預(yù)控制值相疊加。即分別設(shè)有新鮮空氣流量調(diào)節(jié)器和廢氣再循環(huán)流量調(diào)節(jié)器，并且控制器中至少一個附加對應(yīng)有預(yù)先控制。由于借助于模型，預(yù)控制值可以被預(yù)先確定，所以預(yù)控制值可以非常精確地被預(yù)先確定。
當(dāng)模型包含至少一個用于混合位置的第一子模型和/或者用于調(diào)節(jié)器的第二子模型，則特別有利。在內(nèi)燃機的輸入端和兩個調(diào)節(jié)器之間的空間被稱為混合位置。調(diào)節(jié)器尤其是調(diào)節(jié)閥和廢氣再循環(huán)閥。通過模型的分配，模型的適配被明顯簡化。
當(dāng)混合調(diào)節(jié)器的第一子模型處理在內(nèi)燃機排氣口后面的溫度T3、在調(diào)節(jié)器前面的溫度T21、轉(zhuǎn)速N、新鮮空氣流量和廢氣再循環(huán)流量的額定值，則尤其有利。這些參數(shù)值主要對預(yù)控制值產(chǎn)生作用。為了提高精度還可以考慮其它的參數(shù)值。
優(yōu)選的是，用于預(yù)先確定作為輸入端參數(shù)的新鮮空氣流量的調(diào)節(jié)參數(shù)的第二個子模型，至少處理在進(jìn)氣管中的壓力P22和新鮮空氣流量的額定值。這些參數(shù)值主要對預(yù)控制值產(chǎn)生作用。為了提高精度還可以考慮其它的參數(shù)值。
特別優(yōu)選的是，用于預(yù)先確定作為輸入端參數(shù)的新鮮空氣流量的調(diào)節(jié)參數(shù)的第二個子模型(235)，至少處理在調(diào)節(jié)器前和在壓縮機之后的溫度T21和/或者壓力P21、和/或者額定空氣流量MA。這些參數(shù)值主要對預(yù)控制值產(chǎn)生作用。為了提高精度還可以考慮其它的參數(shù)值。
特別優(yōu)選的是，用于預(yù)先確定作為輸入端參數(shù)的廢氣再循環(huán)流量的調(diào)節(jié)參數(shù)的第二個子模型(235)，至少處理在內(nèi)燃機的輸出端之后和在渦輪機之前的廢氣溫度T3和/或者壓力P3、和/或者額定廢氣流量MR。這些參數(shù)值重要的是對預(yù)控制值產(chǎn)生作用。為了提高精度還可以考慮其它的參數(shù)值。
由于額定值要與調(diào)整電路的時間特性相匹配，所以調(diào)節(jié)器和預(yù)控制器的特性被明顯改善。
由于借助于第二模型實際值可被預(yù)先確定，所以用于確定實際值的高成本的傳感器就可被省掉了。
由于調(diào)節(jié)器在確定的工作狀態(tài)下可以被切斷，所以系統(tǒng)特性明顯改善。


接下來借助于在附圖中所示的實施方式對本發(fā)明進(jìn)行說明。
圖1所示是一臺內(nèi)燃機的方框圖同時圖2所示是根據(jù)本發(fā)明的做法的方框圖。
具體實施例方式
在下面根據(jù)本發(fā)明的做法將以一個調(diào)節(jié)閥和一個廢氣再循環(huán)閥為例進(jìn)行說明。原則上說根據(jù)本發(fā)明的做法適用于所有可影響到新鮮空氣流量或者廢氣再循環(huán)流量的調(diào)節(jié)器。代替新鮮空氣流量或者廢氣再循環(huán)流量，相應(yīng)于這些量的其它參數(shù)值也可以被調(diào)節(jié)和/或者被控制。即在額定值或者實際值中涉及到的描述新鮮空氣流量或者廢氣再循環(huán)流量特征的參數(shù)值。在調(diào)節(jié)參數(shù)中涉及到用于相應(yīng)的調(diào)節(jié)器控制的合適的參數(shù)值。
在下面根據(jù)本發(fā)明的做法將在一臺柴油內(nèi)燃機的例子上進(jìn)行說明。但是本發(fā)明并不局限在柴油內(nèi)燃機上的應(yīng)用，它也可以在其它的內(nèi)燃機上，尤其是在直噴式的汽油內(nèi)燃機上應(yīng)用。
含有一定氧氣成分MO22的一定的氣體量ML22，通過高壓新鮮空氣管路102供給內(nèi)燃機100。參數(shù)值MO22也被稱為燃燒前氧氣成分。高壓新鮮空氣管路102由兩部分組成。第一部分用102a表示，第二部分用102b表示。第一部分相應(yīng)于直到廢氣混合的管路。第二部分102b相應(yīng)于在廢氣混合之后的管路。在第一部分102a中布置有一個調(diào)節(jié)閥104。在高壓新鮮空氣管路102a的第一部分的空氣具有溫度T2和壓力P2。通過高壓新鮮空氣管路的這一部分、或者通過調(diào)節(jié)閥流過新鮮空氣MA。
環(huán)境空氣通過低壓新鮮空氣管路108到達(dá)壓縮機106，然后通過調(diào)節(jié)閥104流入高壓新鮮空氣管路102。帶有氧氣成分MO21的空氣量ML21通過壓縮機流入高壓新鮮空氣管路102。通過低壓新鮮空氣管路108流入的帶有氧氣成分MO21的空氣量ML21，與在靜止?fàn)顟B(tài)下帶有通過壓縮機106或者通過調(diào)節(jié)閥104流入的相應(yīng)氧氣成分的空氣量相當(dāng)。在壓縮機106和調(diào)節(jié)閥之間具有壓力P21和溫度T21。
在低壓新鮮空氣管路108中的溫度T1和壓力P1與環(huán)境條件即環(huán)境壓力和環(huán)境溫度相當(dāng)。
帶有氧氣成分MO31的空氣量ML31從內(nèi)燃機100流入高壓廢氣管路110。參數(shù)值MO31也被稱為燃燒后氧氣成分。在高壓廢氣管路110中具有溫度T3和壓力P3。這些數(shù)值也被稱為廢氣壓力P3和廢氣溫度T3。
空氣量ML32從高壓廢氣管路110到達(dá)渦輪機112，它也被稱為通過渦輪機的空氣量。廢氣從渦輪機112到達(dá)低壓廢氣管路114，它也被稱為排氣管路114。在低壓廢氣管路中具有溫度P4和壓力P4。
渦輪機112通過軸111驅(qū)動壓縮機106。軸的轉(zhuǎn)速NL被稱為增壓器轉(zhuǎn)速。借助于增壓器調(diào)節(jié)器113可影響渦輪機的特性，并因此影響整個增壓器的特性。為了操縱，增壓器調(diào)節(jié)器113用操縱信號LTV加載，它引起增壓器位移一個沖程LH。參數(shù)值LH也被稱為增壓器沖程，參數(shù)值LTV被稱為增壓器工作比。
在高壓廢氣管路110和高壓新鮮空氣管路102之間有一個連接，它被稱為廢氣再循環(huán)管路116。通過這個廢氣再循環(huán)管路116流過包含氧氣成分MOA的空氣量MR。廢氣再循環(huán)管路116的橫斷面優(yōu)選可借助于一個廢氣再循環(huán)閥118進(jìn)行控制。為了操縱，廢氣再循環(huán)調(diào)節(jié)器119加載操縱信號ATV，它引起廢氣再循環(huán)閥118位移一個沖程AH。參數(shù)值A(chǔ)H也被稱為廢氣再循環(huán)沖程，參數(shù)值A(chǔ)TV被稱為廢氣再循環(huán)工作比。
優(yōu)選是內(nèi)燃機曲軸和/或者凸輪軸的轉(zhuǎn)速N，借助于轉(zhuǎn)速傳感器101來獲取。其它的還設(shè)有量調(diào)節(jié)機構(gòu)103，它確定供給內(nèi)燃機的噴入燃料量ME。為此調(diào)節(jié)機構(gòu)103用量信號ME加載。
圖2所示，借助于方框圖描述了根據(jù)本發(fā)明的做法。一個實際值確定單元200由不同的未圖示的輸入端參數(shù)確定新鮮空氣流量的實際值。在一種簡單的方案中，實際值確定單元200為傳感器，它直接確定新鮮空氣流量。在改進(jìn)的實施方式中，為了實際值的確定使用了例如在DE19963358中所描述的模型計算。在那新鮮空氣流量相應(yīng)于參數(shù)值ML21。
實際值確定單元200的輸出端信號通過邏輯運算單元205到達(dá)控制器220。邏輯運算單元225加載控制器220的輸出端信號，它又用調(diào)節(jié)參數(shù)值給調(diào)節(jié)閥104加載。額定值過濾器210的輸出端信號，以負(fù)號位于邏輯運算單元205的第二輸入端，此外作為輸入端，額定值預(yù)先確定單元215的輸出端信號又供給額定值過濾器210。額定值預(yù)先確定單元215，根據(jù)不同的工作特性參數(shù)和不同的工作狀態(tài)，預(yù)先確定希望的新鮮空氣流量MA的額定值。此外額定值過濾器210的輸出端信號到達(dá)混合位置模型230。此外模型230處理來自不同的傳感器232的輸出端信號，這些傳感器測定了在內(nèi)燃機的輸出端和渦輪機的輸入端之間的關(guān)于溫度T3的信號，在壓縮機的輸出端和調(diào)節(jié)閥之間的溫度T21和轉(zhuǎn)速N的信號。除了這些傳感器之外還有其它的傳感信號可以獲得，并由模型230來處理。
調(diào)節(jié)閥的轉(zhuǎn)換模型235用模型230的輸出端信號加載。模型230提供關(guān)于新鮮空氣流量MA和與內(nèi)燃機進(jìn)氣口前的壓力相當(dāng)?shù)膲毫22的信號給轉(zhuǎn)換模型235。此外，表征在壓縮機的輸出端和調(diào)節(jié)閥104之間的壓力P21和溫度T21的特征的不同傳感器240的信號被供給轉(zhuǎn)換模型235。代替?zhèn)鞲衅?40也可以設(shè)有一個從其它參數(shù)值出發(fā)來確定這些參數(shù)值的模型。轉(zhuǎn)換模型235的輸出端信號通過特性曲線245到達(dá)邏輯運算單元225。與轉(zhuǎn)換模型235和特性曲線245相聯(lián)系的模型230起的是調(diào)節(jié)閥104的調(diào)節(jié)參數(shù)預(yù)控制器的作用。
一條平行的用于廢氣再循環(huán)流量MR調(diào)節(jié)的支線用相應(yīng)的附圖標(biāo)記來表示。邏輯運算單元325的輸出端信號被輸送給廢氣再循環(huán)閥118，調(diào)節(jié)器320的輸出端信號在邏輯運算單元325的輸入端等待處理。實際值確定單元300的輸出端信號作為輸入端參數(shù)被供給邏輯運算單元305，邏輯運算單元305的輸出端信號又被輸送給調(diào)節(jié)器320。實際值確定單元300與實際值確定單元200的構(gòu)成類似，即它可以由傳感器也可以由模型來構(gòu)成。額定值預(yù)先確定單元315預(yù)先確定一個廢氣再循環(huán)流量的額定值，它同樣通過額定值過濾器310到達(dá)邏輯運算單元305，或者到達(dá)模型230。代替廢氣再循環(huán)流量也可以將廢氣再循環(huán)率作為額定值預(yù)先確定。模型230用表征在內(nèi)燃機進(jìn)氣口前的壓力P22和廢氣再循環(huán)流量MR的特征的信號給第二轉(zhuǎn)換模型335加載。此外轉(zhuǎn)換模型335處理傳感器340的信號，尤其是在內(nèi)燃機排氣口和渦輪機輸入端之間的壓力P3和溫度T3。代替?zhèn)鞲衅?40也可以設(shè)有一個從其它參數(shù)值出發(fā)來確定這些參數(shù)值的模型。第二轉(zhuǎn)換模型335的輸出端信號通過第二特性曲線345到達(dá)邏輯運算單元325。
調(diào)節(jié)器220調(diào)節(jié)新鮮空氣流量MA從額定值預(yù)先確定單元215到預(yù)先確定的額定值。為此由實際值確定單元200準(zhǔn)備好的實際值與過濾的額定值進(jìn)行比較。然后從額定值與實際值的偏差出發(fā)，預(yù)先確定用于對調(diào)節(jié)器220的調(diào)節(jié)閥104加載的調(diào)節(jié)參數(shù)。實際值確定單元200可以由直接確定新鮮空氣流量的傳感器來構(gòu)成，或者也可以由例如在DE19963358中公開的模型來構(gòu)成。
這一調(diào)節(jié)與預(yù)控制是疊加的。預(yù)控制主要包括一個模型，它從新鮮空氣流量的額定值出發(fā)預(yù)先確定一個調(diào)節(jié)閥104的調(diào)節(jié)參數(shù)。該模型包括至少兩個子模型。一個子模型230復(fù)制了混合位置，即在廢氣再循環(huán)閥、調(diào)節(jié)閥104和內(nèi)燃機進(jìn)氣口之間的區(qū)域。另外一個子模型235包括了調(diào)節(jié)閥104的一個轉(zhuǎn)換模型。借助于特性曲線245，這一模型的與希望的、有效的調(diào)節(jié)閥通流面積相當(dāng)?shù)妮敵龆诵盘柋晦D(zhuǎn)換成調(diào)節(jié)閥104的調(diào)節(jié)參數(shù)。
這意味著，預(yù)控制從新鮮空氣流量MA和不同的工作特性參數(shù)，尤其是溫度和壓力參數(shù)的額定值出發(fā)，計算希望的、有效的調(diào)節(jié)閥通流面積、并由此計算預(yù)控制值。同樣調(diào)節(jié)器從新鮮空氣流量的額定值與實際值的偏差出發(fā)計算調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)參數(shù)值。特別是這兩個參數(shù)值在邏輯運算單元相加形成調(diào)節(jié)參數(shù)值的疊加。
同樣設(shè)有用于廢氣再循環(huán)流量MR的帶有預(yù)控制的相應(yīng)的調(diào)整電路。這里額定值預(yù)先確定單元315預(yù)先確定一個相應(yīng)的額定值，它在過濾器310中被過濾，并在邏輯運算單元305中同實際值確定單元300的實際值進(jìn)行比較。作為實際值確定單元300，同樣優(yōu)選使用直接測得廢氣再循環(huán)流量的傳感器。因為這種傳感器非常貴、消耗大，并且成本高，這里同樣在優(yōu)選的實施方式下使用一種與實際值確定單元的模型相當(dāng)?shù)哪Ｐ?，它從其它工作特性參?shù)值出發(fā)來確定這些參數(shù)值。根據(jù)額定值和實際值之間的偏差，調(diào)節(jié)器320計算用于廢氣再循環(huán)閥118控制的調(diào)節(jié)參數(shù)。
此外設(shè)有一種預(yù)控制，從額定值出發(fā)同樣借助于模型預(yù)先確定一個預(yù)控制值。該模型包括對混合位置模型化的第一子模型，和一個廢氣再循環(huán)閥的轉(zhuǎn)換模型。一條特性曲線接在該模型上。
這意味著，從表征新鮮空氣流量特性的第一個額定值和第一個實際值之間的比較出發(fā)，可以預(yù)先確定優(yōu)選是調(diào)節(jié)閥的第一調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)參數(shù)。此外從表征廢氣再循環(huán)流量特性的第二個額定值和第二個實際值之間的比較出發(fā)，可以預(yù)先確定優(yōu)選是廢氣再循環(huán)閥的第二調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)參數(shù)。
即設(shè)有平行的結(jié)構(gòu)，其中每個新鮮空氣流量的額定值或者廢氣再循環(huán)流量的額定值可在預(yù)先確定的額定值上進(jìn)行調(diào)節(jié)。在優(yōu)選的方案中，由調(diào)節(jié)確定的調(diào)節(jié)參數(shù)與預(yù)控制值疊加。尤其有利的是，為了形成預(yù)控制值，使用同時供給調(diào)整電路的額定值。為了形成預(yù)控制值要使用一個模型，它至少包括混合位置模型化或者扮演調(diào)節(jié)器轉(zhuǎn)換模型的第一或者第二子模型，相應(yīng)地在優(yōu)選的方案中，實際值確定單元同樣可由模型來構(gòu)成，它從不同的工作特性參數(shù)值出發(fā)來確定實際值。
廢氣再循環(huán)流量作為額定值，即通過廢氣再循環(huán)閥流過的流量作為額定值被預(yù)先確定，實際值被調(diào)節(jié)到預(yù)先確定的額定值，則尤其有利。另外一種方案是廢氣再循環(huán)率也可以作為額定值被預(yù)先確定，并且被調(diào)節(jié)到額定值。
有利的是，對于新鮮空氣流量和廢氣再循環(huán)流量各自設(shè)有調(diào)整電路，其中調(diào)整電路一方面包括一個調(diào)節(jié)器、另一方面包括一個預(yù)控制器。即兩個參數(shù)值各自相互獨立地被調(diào)節(jié)到額定值。
根據(jù)本發(fā)明預(yù)控制應(yīng)能預(yù)先確定調(diào)節(jié)閥和廢氣再循環(huán)閥的調(diào)節(jié)參數(shù)時間曲線，以使系統(tǒng)有能力獨自通過這種預(yù)控制來跟蹤額定值的變化。即在極端情況下可完全放棄調(diào)節(jié)器220和320，或者確切地說可以在一定的工作狀態(tài)下被切斷。重要的是用于將額定值轉(zhuǎn)換成調(diào)節(jié)參數(shù)的模型對預(yù)控制的效果做出了貢獻(xiàn)。該模型包括了被視為具有容積V22和壓力P22容器的新鮮空氣和廢氣再循環(huán)混合位置的模型。此外設(shè)有子模型，它復(fù)制了作為節(jié)流閥的廢氣再循環(huán)閥和調(diào)節(jié)閥。在廢氣再循環(huán)率或者廢氣再循環(huán)流量的額定值和空氣流量的額定值中，作為這些模型的重要的輸入端參數(shù)是內(nèi)燃機排氣口之后和渦輪機之前的壓力P3，調(diào)節(jié)閥之前和壓縮機之后的的壓力P21和在進(jìn)氣管路中、即在內(nèi)燃機進(jìn)氣口和廢氣再循環(huán)閥或者調(diào)節(jié)閥之間的壓力P22，內(nèi)燃機排氣口之后的溫度T3。
參數(shù)值P3、P21、P22、T21和T3既可以用傳感器直接測量，也可以借助于模型從其它工作特性參數(shù)值出發(fā)來計算。尤其在DE19963358中所描述的模型適合于作為這種模型。作為被模型使用的廢氣再循環(huán)率和空氣流量的額定值MR和MA，優(yōu)選使用也供給調(diào)節(jié)器的同樣的額定值。模型從這些輸入端參數(shù)出發(fā)提供調(diào)節(jié)閥和/或者廢氣再循環(huán)閥的有效通流面積的時間曲線。它將通過特性曲線245或者345或者費用較高的動態(tài)模型復(fù)制成調(diào)節(jié)閥和/或者廢氣再循環(huán)閥的調(diào)節(jié)參數(shù)。
額定值預(yù)先確定單元215或者315根據(jù)不同的工作參數(shù)和工作狀態(tài)預(yù)先確定一個相應(yīng)的調(diào)節(jié)參數(shù)的額定值。在工作參數(shù)改變時或者在轉(zhuǎn)變到另一種工作狀態(tài)時，通常情況下要產(chǎn)生額定值的不連續(xù)過程。一般情況下相應(yīng)的參數(shù)值無法跟蹤額定值這樣不連續(xù)的、或者跳躍的過程。因此會導(dǎo)致出現(xiàn)調(diào)節(jié)器試圖控制的調(diào)節(jié)偏差?？偧悠饋砭蜁?dǎo)致所不希望的調(diào)節(jié)器的特性。因此根據(jù)本發(fā)明額定值過濾器210或者310要對額定值預(yù)先確定單元進(jìn)行過濾，使其產(chǎn)生額定值的一個連續(xù)過程，并且整個系統(tǒng)隨時都能跟蹤這些預(yù)先確定值。即通過額定值過濾器使得額定值的時間過程與整個系統(tǒng)的時間過程或者調(diào)節(jié)參數(shù)的時間過程相匹配。即額定值過濾器210或者310要產(chǎn)生一個動態(tài)光滑的額定值過程。此外過濾器要提供這些參數(shù)值的時間導(dǎo)數(shù)。
模型230由不同的輸入端參數(shù)計算在進(jìn)氣管中希望的新鮮空氣流量以及壓力P22。作為輸入端參數(shù)，模型230要使用溫度T3、在調(diào)節(jié)閥前的溫度T21、動態(tài)光滑額定空氣流量、動態(tài)光滑額定空氣流量的時間導(dǎo)數(shù)、動態(tài)光滑廢氣再循環(huán)率、動態(tài)光滑廢氣再循環(huán)率的時間導(dǎo)數(shù)以及發(fā)動機轉(zhuǎn)速。從這些參數(shù)值出發(fā)，模型230計算通過調(diào)節(jié)閥104的額定空氣流量ML，通過廢氣再循環(huán)閥的額定廢氣再循環(huán)流量和在混合容器中的額定壓力P22。
轉(zhuǎn)換模型235和335由希望的、應(yīng)該通過節(jié)流閥流過的額定流量計算各自節(jié)流閥的有效通流面積。為此要使用在節(jié)流閥前的壓力和/或者溫度，以及在節(jié)流閥后的壓力和/或者溫度。調(diào)節(jié)閥模型245的輸入端參數(shù)是在調(diào)節(jié)閥前和壓縮機后的壓力P21、在進(jìn)氣管中的壓力P22、和調(diào)節(jié)閥前的溫度T21。廢氣再循環(huán)閥118的模型335的輸入端參數(shù)是在內(nèi)燃機排氣口之后和渦輪機之前的壓力P3、在進(jìn)氣管中的壓力P22、在內(nèi)燃機排氣口之后的溫度T3和通過廢氣再循環(huán)閥118流動的額定廢氣再循環(huán)流量MR。
調(diào)節(jié)閥和廢氣再循環(huán)閥的有效通流面積的額定值，通過特性曲線245和345換算成調(diào)節(jié)閥和廢氣再循環(huán)閥的調(diào)節(jié)參數(shù)值。此外代替特性曲線也可以使用費用較高的動態(tài)模型。
通過預(yù)控制獲得了這種優(yōu)點，可以對額定值的變化很快地做出反應(yīng)。即獲得了非?？斓膶?dǎo)向特性。與此同時在這里系統(tǒng)動態(tài)性能已經(jīng)被考慮到了。這意味著，通過預(yù)控制不僅廢氣再循環(huán)率、或者廢氣再循環(huán)流量、并且空氣流量都能非常快地與變化的條件相匹配。這當(dāng)在不同的工作狀態(tài)間轉(zhuǎn)換時，例如進(jìn)入再生運轉(zhuǎn)、或者退出再生運轉(zhuǎn)時尤其有利。因為兩個調(diào)整電路是相互獨立的，并且在沒有調(diào)節(jié)器的系統(tǒng)中完全不存在反饋，在這樣的結(jié)構(gòu)中不會出現(xiàn)穩(wěn)定性問題。如果使用附加的調(diào)節(jié)器，它則只能調(diào)整擾動影響和模型精度，因為導(dǎo)向特性已由預(yù)控制保證了。通過混合位置模型230描繪了兩個調(diào)節(jié)器的配合，即調(diào)節(jié)器是分開的，因此使用被明顯簡化。
當(dāng)在確定的工作狀態(tài)下僅僅預(yù)控制器是激活的，并且放棄了調(diào)節(jié)器，即調(diào)節(jié)器被切斷了，則尤其有利。例如它可以這樣實現(xiàn)，在確定的工作狀態(tài)存在時，借助于一個開關(guān)裝置，中斷在調(diào)節(jié)器220和邏輯運算單元225之間、或者調(diào)節(jié)器320和邏輯運算單元325之間的聯(lián)系。例如當(dāng)一個小的調(diào)節(jié)偏差引起大的調(diào)節(jié)參數(shù)值變化時，就是這樣的工作狀態(tài)。在這樣的工作狀態(tài)下，在調(diào)節(jié)參數(shù)值和被調(diào)節(jié)參數(shù)值之間存在微小的過度敏感性。那么在這樣的工作狀態(tài)下就要放棄調(diào)節(jié)器，并且只使用預(yù)控制值用于調(diào)節(jié)器的控制。因此調(diào)節(jié)器被保護(hù)起來，并且避免了擾動影響。這就偏差而言也非常有利。
在再生運轉(zhuǎn)時借助于調(diào)節(jié)閥的空氣流量調(diào)節(jié)器的例子，它表示了下列意義在調(diào)節(jié)閥開口較大的區(qū)域，調(diào)節(jié)閥位置的影響對于空氣流量實際上是不明顯的。如果要借助于調(diào)節(jié)器試圖調(diào)節(jié)在這一不太敏感的區(qū)域的額定值，那么調(diào)節(jié)器由于測量噪聲在調(diào)節(jié)參數(shù)值上會引起大的偏差，它可能會給調(diào)節(jié)閥加上不必要的負(fù)擔(dān)。在使用模型基礎(chǔ)上的預(yù)控制器時，在這種不太敏感的區(qū)域，調(diào)節(jié)器就被切斷了。預(yù)控制器在不太敏感的區(qū)域，提供了比調(diào)節(jié)器平穩(wěn)的多的調(diào)節(jié)參數(shù)過程。因此調(diào)節(jié)器的驅(qū)動裝置受到保護(hù)，并且避免了對空氣系統(tǒng)的擾動影響。
通常作為調(diào)節(jié)器220或者320，使用了尤其是具有PI特性的調(diào)節(jié)器。I部分基本上形成了在額定值和實際值之間相對于帶有符號面積的比例。如果對于調(diào)節(jié)參數(shù)值預(yù)先確定一個跳躍式的過程，那么有限制的通過區(qū)間動態(tài)特性和調(diào)節(jié)器動態(tài)特性，會產(chǎn)生被調(diào)節(jié)實際值時間上的延遲變化。由于這一原因跳躍式的額定值過程導(dǎo)致一個非物理的、有限制的I部分的組分。為了重新去掉這一組分，調(diào)節(jié)器必須沿著涉及額定值的其它方向上下振蕩。這一特性導(dǎo)致了調(diào)節(jié)特性差，并且只有通過相應(yīng)的調(diào)節(jié)參數(shù)值才能減輕。然而在相應(yīng)的調(diào)節(jié)參數(shù)值下又會產(chǎn)生導(dǎo)向特性差。
根據(jù)本發(fā)明通過額定值過濾器210和310這一作用可以被明顯減弱。由此可以實現(xiàn)，借助于過濾器210或者310，額定值的過程可與調(diào)節(jié)區(qū)間動態(tài)特性和/或者調(diào)節(jié)器動態(tài)特性相匹配。由此可以實現(xiàn)，額定值被過濾，使它具有如調(diào)節(jié)器和/或者整個調(diào)節(jié)區(qū)間同樣的或者至少是類似的時間特性。例如如果調(diào)節(jié)器具有PT1特性，那么將使用帶有具有PT1特性的過濾器。由此明顯減少對于I部分的組分決定性的面積?，F(xiàn)在調(diào)節(jié)器可以在較大的K1上設(shè)置，因為不希望的I部分的組分被避免了。
根據(jù)本發(fā)明額定值過濾器210和310的布置實現(xiàn)了額定值與區(qū)間特性的動態(tài)匹配。由這一匹配的額定值過程計算出有效的通流額定面積。這一參數(shù)值不僅用于計算通過模型230和模型235和335的預(yù)控制值，而且作為調(diào)節(jié)器210或者320的額定參數(shù)值。調(diào)節(jié)偏差的計算復(fù)制了非模型化的剩余動態(tài)特性，例如通過靜止時間元件和PT1元件復(fù)制了這一調(diào)節(jié)參數(shù)的調(diào)節(jié)器動態(tài)特性。通過這一措施調(diào)節(jié)器220或者320只需要調(diào)節(jié)模型精度和擾動影響，并且可以設(shè)置在相應(yīng)的速度上。
當(dāng)在一個至少具有積分特性的調(diào)節(jié)器中出現(xiàn)大的調(diào)節(jié)偏差時，它會導(dǎo)致在對于良好的動態(tài)特性必需的調(diào)節(jié)參數(shù)下，較大的積分部分?jǐn)?shù)值。這個較大的數(shù)值導(dǎo)致了上下振蕩。這一特性是不希望的。當(dāng)選擇了不出現(xiàn)過度振蕩或者分諧波的調(diào)節(jié)參數(shù)的相應(yīng)數(shù)值時，那么它會導(dǎo)致動態(tài)特性差，即實際值會非常慢地到達(dá)相應(yīng)的額定值。
為了避免這一現(xiàn)象，在特別有利的實施方式中，調(diào)節(jié)偏差的值，即在邏輯運算單元205和/或者在邏輯運算單元305等待處理的信號，借助于一個限幅器被限制在一個最大允許數(shù)值上。
權(quán)利要求
1.控制內(nèi)燃機的方法，帶有第一調(diào)節(jié)器用于影響供給內(nèi)燃機的新鮮空氣流量，帶有第二調(diào)節(jié)器用于影響廢氣再循環(huán)流量，其中從用于新鮮空氣流量的第一個額定值和第一個實際值之間的比較出發(fā)，可預(yù)先確定第一調(diào)節(jié)器的第一調(diào)節(jié)參數(shù)值，從用于廢氣流量的第二個額定值和第二個實際值之間的比較出發(fā)，可以預(yù)先確定第二調(diào)節(jié)器的第二調(diào)節(jié)參數(shù)值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，第一調(diào)節(jié)參數(shù)值與第一預(yù)控制值疊加。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，第二調(diào)節(jié)參數(shù)值與第二預(yù)控制值疊加。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，第一和/或者第二額定值與調(diào)整電路的時間特性相匹配。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，第一和/或者第二預(yù)控制值，可由至少第一和/或者第二額定值預(yù)先確定。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，第一和/或者第二預(yù)控制值，可借助于第一模型預(yù)先確定。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，第一和/或者第二實際值，可借助于第二模型預(yù)先確定。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，第一模型包括至少一個用于混合位置和/或者調(diào)節(jié)器的子模型。
9.控制內(nèi)燃機的裝置，帶有第一調(diào)節(jié)器用于影響供給內(nèi)燃機的新鮮空氣流量，帶有第二調(diào)節(jié)器用于影響廢氣再循環(huán)流量，具有第一機構(gòu)，其由用于從新鮮空氣流量的第一個額定值和第一個實際值之間的比較出發(fā)，預(yù)先確定第一調(diào)節(jié)器的第一調(diào)節(jié)參數(shù)值，從用于廢氣流量的第二個額定值和第二個實際值之間的比較出發(fā)預(yù)先確定第二調(diào)節(jié)器的第二調(diào)節(jié)參數(shù)值。
全文摘要
一種控制內(nèi)燃機的方法和裝置。第一調(diào)節(jié)器用于影響供給內(nèi)燃機的新鮮空氣流量。第二調(diào)節(jié)器用于影響廢氣再循環(huán)流量。從新鮮空氣流量的第一個額定值和第一個實際值之間的比較出發(fā)，可預(yù)先確定第一調(diào)節(jié)器的第一調(diào)節(jié)參數(shù)值，從廢氣流量的第二個額定值和第二個實際值之間的比較出發(fā)，可預(yù)先確定第二調(diào)節(jié)器的第二調(diào)節(jié)參數(shù)值。
文檔編號F02D21/08GK1724858SQ200510084769
公開日2006年1月25日 申請日期2005年7月21日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月21日
發(fā)明者T·布萊勒, C·施蒂勒, O·米爾貝克, S·福爾斯特 申請人:羅伯特·博世有限公司