專利名稱：借助虛擬的氮氧化物傳感器、且通過氮氧化物傳感器完成自適應(yīng)調(diào)整的廢氣反饋率控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種將氮氧化物特性(NOx-Verhalten)考慮在內(nèi)地控制
內(nèi)燃機(jī)廢氣反饋(Abgasrackftihrimg，AGR)的方法；本發(fā)明還涉及一種具 有至少一個廢氣反饋裝置的商用柴油車內(nèi)燃機(jī)。
背景技術(shù)：
已知的是，為減少柴油發(fā)動機(jī)中的氮氧化物排放，部分廢氣將被反 饋回送。這樣，發(fā)動機(jī)進(jìn)氣口處的氧濃度將被降低。此外，廢氣反饋通 過廢氣反饋率的大小主要影響了增壓空氣溫度和尤其在大型商用汽車中 的由增壓器產(chǎn)生的進(jìn)氣壓力(Ladedruck)。尤其在大型商用汽車中，人們 期望氮氧化物排放及顆粒排放能被直接測量，并能得以控制。盡管氮氧 化物傳感器己經(jīng)在批量生產(chǎn)，但顆粒傳感器還處于研發(fā)階段?；诘?化物傳感器信號的控制盡管是可行的，但是在此情況下成問題的是，如 此產(chǎn)生的傳感器信號在動態(tài)工況下不能表示實際的氮氧化物值，而是只 能表示延時的氮氧化物值。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)是實現(xiàn)一種將由氮氧化物傳感器造成的延時考慮在內(nèi) 的控制。
利用具有權(quán)利要求1的特征的方法以及具有權(quán)利要求17的特征的商 用柴油車內(nèi)燃機(jī)來完成該任務(wù)。在從屬權(quán)利要求中給出其它有利的設(shè)計 和改進(jìn)。
本發(fā)明建議執(zhí)行一種用于將氮氧化物特性考慮在內(nèi)地調(diào)整內(nèi)燃機(jī)廢 氣反饋裝置的流量的方法，其中， 一控制規(guī)定虛擬的氮氧化物確定與真實的氮氧化物調(diào)整相互關(guān)聯(lián)。尤其有利地在商用柴油車內(nèi)燃機(jī)中執(zhí)行此 方法，本發(fā)明還建議了這種商用柴油車內(nèi)燃機(jī)。這種商用柴油車內(nèi)燃機(jī)
包括至少一個廢氣反饋裝置、進(jìn)氣壓增壓器(Ladedruckaufladung)、柴油 顆粒過濾器、催化器、氮氧化物傳感器和用于調(diào)整氮氧化物值的關(guān)于廢 氣流反饋率的第一控制器。第一控制器具有第一控制機(jī)構(gòu)、第二控制機(jī) 構(gòu)以及第三控制機(jī)構(gòu)，所述第一控制機(jī)構(gòu)模擬虛擬的氮氧化物傳感器， 所述第二控制機(jī)構(gòu)執(zhí)行虛擬的氮氧化物傳感器的自適應(yīng)控制，并且所述 第三控制機(jī)構(gòu)實現(xiàn)氮氧化物控制，其中如此構(gòu)成所述第一控制器，使得 所述虛擬的氮氧化物傳感器為所述第一控制器規(guī)定預(yù)設(shè)定。
所建議的方法的目的在于實現(xiàn)廢氣反饋流量的控制。優(yōu)選采用廢氣 反饋流量作為控制參數(shù)。廢氣反饋流量的控制的優(yōu)點是，與進(jìn)氣壓調(diào)整 相比，能完成更快速的控制。不過，進(jìn)氣壓調(diào)整也可以被整合到總體控 制當(dāng)中。例如在調(diào)整廢氣反饋流量期間，確定內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣管中的氧含量， 最好在內(nèi)燃機(jī)入口區(qū)內(nèi)測得。虛擬的傳感器且最好是相應(yīng)的氮氧化物模 型優(yōu)選分析虛擬的氧含量，該虛擬的氧含量例如通過經(jīng)過自適應(yīng)調(diào)整的 值來修正，這樣就可以推斷出廢氣中的虛擬的氮氧化物值。
例如關(guān)于所用的氮氧化物模型進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)整。該氮氧化物模型最 好具有自適應(yīng)調(diào)整部分。另一個自適應(yīng)調(diào)整例如可以在確定流量的范圍 內(nèi)進(jìn)行。因此，例如可以自適應(yīng)地調(diào)整質(zhì)量加載模型 (Massenbdadungsmoddl)。質(zhì)量加載模型最好匹配于氣缸量。通過其自 適應(yīng)調(diào)整，做到了所需值的更精確確定，尤其是相對否則要從整體測量 中推導(dǎo)出氣缸充氣(Zylinderbe傷lhmg)來說。如果例如采用廢氣反饋模 型，則根據(jù)一個實施方式，該模型也可具有自適應(yīng)調(diào)整。另外還可以加 入顆粒模型(Partikel-Modell)，例如顆粒過濾器模型。從而，例如能夠調(diào) 節(jié)廢氣中的顆粒濃度。優(yōu)選的是，在控制過程中對廢氣中的顆粒濃度加 以考慮，從而可以調(diào)整得到要調(diào)節(jié)出的氮氧化物值。根據(jù)一個改進(jìn)方案， 所建議的顆粒模型也可以考慮顆粒過濾器載荷。由此可以得到用于再生 顆粒過濾器的策略。例如可以通過該模型計算從氮氧化物角度看何時執(zhí) 行再生。而且能夠在工作中停止因顆粒造成的發(fā)煙
6(Rauchenentwicklung)。對于發(fā)煙值、顆粒過濾器的顆粒載荷以及廢氣 中的顆粒濃度，模型或者控制可以預(yù)先設(shè)定加以考慮的極限值。
有利的是，通過所建議的、"對虛擬計算的快速的氮氧化物信號的氮 氧化物調(diào)整"和"通過氮氧化物傳感器對虛擬氮氧化物調(diào)整的自適應(yīng)調(diào)整" 的彼此聯(lián)合，實現(xiàn)了虛擬氮氧化物調(diào)整的瞬時優(yōu)點，同時還帶來了以更 高精度直接控制氮氧化物傳感器的氮氧化物信號的優(yōu)點。為此還建議， 借助虛擬的氮氧化物傳感器來確定氮氧化物調(diào)整的控制參數(shù)。還有利的 是，將與氮氧化物相關(guān)的虛擬的控制參數(shù)與從特性圖中確定的氮氧化物 理想值進(jìn)行比較。例如釆用廢氣反饋流量(以下稱為AGR流量)作為虛 擬確定的氮氧化物控制參數(shù)的調(diào)整參數(shù)?？刂破魈匦缘倪M(jìn)一步加速可以 這樣實現(xiàn)，即控制采用廢氣反饋模型。此處廢氣反饋模型可以出現(xiàn)一次 或多次，尤其取決于在內(nèi)燃機(jī)中是否出現(xiàn)低壓廢氣反饋及高壓廢氣反饋。 控制的各個廢氣反饋模型最好在近似穩(wěn)定的內(nèi)燃機(jī)工況中借助于氮氧化 物傳感器的信號被校準(zhǔn)。這樣做的優(yōu)點是，廢氣反饋模型因而可以按自 學(xué)習(xí)的方式構(gòu)成。 一方面，在校準(zhǔn)時采取必需的修正，另一方面，也最 好提高學(xué)習(xí)值基礎(chǔ)。依據(jù)該學(xué)習(xí)值，廢氣反饋模型可以內(nèi)插或外插。為 此，廢氣反饋模型例如可以依據(jù)神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)技術(shù)(neuronale Netzwerktechnik)的模擬技術(shù)，依據(jù)模糊模型(Fuzzi Modell)，以及尤其 也依據(jù)這樣的公式體系(Gleichungssystem)，這些公式體系依據(jù)內(nèi)燃機(jī)、 存在于內(nèi)燃機(jī)中或連接于其上的組成部分和關(guān)于平衡限制條件所確定的 參數(shù)而得到。
此外，該控制還規(guī)定，利用PID控制器來控制虛擬確定的氮氧化物 值。 一方面，這使得目前已存在的包括PID控制器在內(nèi)的各種控制可以 通過加入虛擬的氮氧化物傳感器而被擴(kuò)展。另一方面，PID控制器的使用 允許尤其在瞬時范圍內(nèi)的快速反應(yīng)。事實證明有利的是，在自適應(yīng)調(diào)整 過程中調(diào)整虛擬確定的氮氧化物控制參數(shù)。為此優(yōu)選規(guī)定，自適應(yīng)調(diào)整 后的控制器利用真實的氮氧化物傳感器。不過，例如在快速載荷變換時 停止自適應(yīng)。在此情況下事實證明動態(tài)通常過高，高于自適應(yīng)調(diào)整所能 實現(xiàn)的對虛擬確定的氮氧化物控制參數(shù)進(jìn)行合理調(diào)整的程度。但一個改進(jìn)方案規(guī)定，即便在載荷快速變換反應(yīng)時，也執(zhí)行自適應(yīng)調(diào)整。這例如 可以在一個鏡像系統(tǒng)中完成并在載荷變換結(jié)束后檢查自適應(yīng)調(diào)整是否可 用。這樣，雖然例如可以在短暫時間內(nèi)使得真正的控制停用自適應(yīng)調(diào)整。 但通過相互比較"無自適應(yīng)調(diào)整時求出的值"和"在鏡像系統(tǒng)中通過自適應(yīng) 調(diào)整獲得的虛擬值"，可以通過相應(yīng)的學(xué)習(xí)算法規(guī)定建立鏡像系統(tǒng)的品 質(zhì)，從而在品質(zhì)最低時，即便載荷快速變換，控制也能通過使用在鏡像 系統(tǒng)中確定的調(diào)整后的模型來利用自適應(yīng)調(diào)整。作為學(xué)習(xí)功能的自適應(yīng) 調(diào)整最好利用真實的氮氧化物傳感器，但也可以采用其它傳感器和數(shù)據(jù)。 如果該控制驅(qū)動一個內(nèi)級和一個外級，對于所述控制而言，該方法 被進(jìn)一步加速。此時，內(nèi)級最好采用X探測器，而外級最好采用真實的 氮氧化物傳感器。通過在內(nèi)級中使用X探測器，實現(xiàn)了更快速的信號流。 人探測器比目前可在市場上找到的真實的氮氧化物傳感器反應(yīng)更快。、探 測器尤其將被用于執(zhí)行空氣確定的校準(zhǔn)。因此，例如廢氣反饋模型可以 在多個不同位置分別設(shè)定空氣流。人探測器可被用于校準(zhǔn)該虛擬確定值。 外級尤其被用于校準(zhǔn)氮氧化物確定值。為此，將由真實的氮氧化物傳感 器確定的值與在廢氣反饋模型中使用的或通過虛擬的氮氧化物傳感器確 定的值進(jìn)行比較。尤其是，借助于外級確保了，依靠模型確定的值始終 是可被檢查的。
除了這個實施方案外，事實也證明級聯(lián)控制是有效的，其中，外級 要比內(nèi)級更快速地做出反應(yīng)。在此情況下，例如真實的氮氧化物傳感器 可加入內(nèi)級，而虛擬確定的值最好是氧值進(jìn)入外級。
此外，除了級聯(lián)控制外，也可以補(bǔ)充地或取代級聯(lián)控制地采用預(yù)設(shè) 定。在此情況下，例如依靠模型獲得的虛擬信號可以規(guī)定氮氧化物值的 第一調(diào)整，隨后通過相應(yīng)的控制在引用了來自真實的氮氧化物傳感器的 值的情況下進(jìn)一步處理該氮氧化物值。此外，也可以引入調(diào)整參數(shù)，如 引入輔助調(diào)整參數(shù)，同樣也可以引入輔助控制參數(shù)。還可以設(shè)置具有預(yù) 控制的系列控制，系列控制尤其將被引入相應(yīng)的引導(dǎo)參數(shù)的推導(dǎo)。
另 一個實施方案規(guī)定，X探測器設(shè)置在空氣路徑內(nèi)，例如在進(jìn)氣管中。 因此，可以依靠測量技術(shù)確定出現(xiàn)在內(nèi)燃機(jī)之前的氧含量。這雖然可以通過模型來計算，但不是無條件必要的。如果一個模型被用于計算氧， 該模型例如呈虛擬的氧傳感器的形式，則它也可以利用人探測器的值進(jìn) 行自適應(yīng)調(diào)整。而且，也可以在廢氣路徑或廢氣通道中釆用特殊的人探 測器，所述特殊的X探測器非常適于在冷啟動中的應(yīng)用。它最好可以是 ;寬帶入探測器，尤其是經(jīng)過改進(jìn)的寬帶人探測器，就像目前處于研發(fā)當(dāng) 中的寬帶人探測器。人探測器例如可以具有加熱元件。其例如可以按照
DE 10 2004 057929 Al所述的方式構(gòu)成和/或被投入工作，在本文公開范 圍內(nèi)參引上述文獻(xiàn)。
當(dāng)該方法被優(yōu)選用在尤其是商用柴油車發(fā)動機(jī)中時，第一控制器例 '如被構(gòu)成為高級的外控制級，所述外控制級包括內(nèi)部的第二控制級，所 述內(nèi)部的第二控制級的調(diào)整時間比所述外控制級的調(diào)整時間更快。另外， 關(guān)于該商用汽車內(nèi)燃機(jī)優(yōu)選規(guī)定，設(shè)有用于確定在柴油內(nèi)燃機(jī)的發(fā)動機(jī) 進(jìn)氣口處的氧濃度并確定反饋廢氣的氧含量的確定機(jī)構(gòu)。通過這種方式 可以校準(zhǔn)該模型，或者通過從相互關(guān)系中直接確定的方式來計算廢氣中 的氮氧化物濃度關(guān)系。這種關(guān)系例如從在亞琛工業(yè)大學(xué)的O.E.Hermann 的博士論文中得到。該論文題目是"關(guān)于空氣和廢氣路徑的商用汽車發(fā)動 機(jī)中的排放調(diào)整"。在本發(fā)明范圍內(nèi)，關(guān)于所述關(guān)聯(lián)關(guān)系參引該論文。相 同的情況也出現(xiàn)在關(guān)于真實氮氧化物傳感器的控制的基本構(gòu)造上，這些 內(nèi)容同樣從該論文中得到。尤其是，也參引同樣在該論文中有所描述的 AGR控制器。
優(yōu)選規(guī)定設(shè)有自適應(yīng)調(diào)整裝置，該自適應(yīng)調(diào)整裝置用于調(diào)整該控制 器的一個或多個模型以便校準(zhǔn)在商用柴油車內(nèi)燃機(jī)的控制中的模型的虛 擬確定值，為此，自適應(yīng)調(diào)整與^探測器以及氮氧化物探測器的信號流 相關(guān)聯(lián)。這尤其實現(xiàn)了連續(xù)校準(zhǔn)，并且通過充分利用學(xué)習(xí)功能而實現(xiàn)了 商用柴油車內(nèi)燃機(jī)特性的改善。 一個改進(jìn)方案規(guī)定，也可以讀取尤其通 過模型和學(xué)習(xí)功能確定的數(shù)據(jù)。如果這是在有多個相同的商用柴油車內(nèi) 燃機(jī)時進(jìn)行的，則這些數(shù)據(jù)可以匯總并且通過相應(yīng)的處理尤其是賦予當(dāng) 時相對設(shè)定的權(quán)重被匯總成唯一的數(shù)據(jù)組。該數(shù)據(jù)組隨后作為預(yù)設(shè)定條 件被存儲在新的商用柴油車內(nèi)燃機(jī)中。


以下，結(jié)合附圖來詳細(xì)說明本發(fā)明的優(yōu)點和其它特征。不過，所述 的特征不局限于各自所述的實施方案。附圖也不被視為是限制性的。相 反，所述的特征可以與其它實施方案中的其它特征以及也可與上述特征 組合成未詳細(xì)說明的改進(jìn)方案。圖中
圖1示意表示包括執(zhí)行機(jī)構(gòu)和傳感器的商用柴油車內(nèi)燃機(jī)；
圖2示意表示AGR流量關(guān)于X探測器的自適應(yīng)調(diào)整；
圖3示意表示氮氧化物模型關(guān)于氮氧化物傳感器的自適應(yīng)；以及
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閨4不恵、衣不i百j^j乂貝雖力u辛乂T關(guān)坐tnJ7瓜里fl用疋。
具體實施例方式
圖1以示意圖表示內(nèi)燃機(jī)，尤其是商用柴油車內(nèi)燃機(jī)1，其包括相 應(yīng)配套的機(jī)組、傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)。商用柴油車內(nèi)燃機(jī)具有高壓廢氣反 饋裝置2和低壓廢氣反饋裝置3。在用于商用柴油車內(nèi)燃機(jī)1的空氣供應(yīng) 裝置4中裝入各種傳感器或裝置。傳感器位置或者說傳感器在圖1中用 圈起的數(shù)字表示。當(dāng)空氣通過商用柴油車內(nèi)燃機(jī)1被吸入時，空氣可以 在進(jìn)入時直接由空氣量傳感器5尤其是熱膜式空氣量傳感器直接測量。 如果如圖所示地設(shè)有低壓廢氣反饋裝置3，則廢氣還在那里被直接送入。 這可能使得必須設(shè)置另一個空氣量計5。在低壓廢氣反饋裝置3中，除了 設(shè)置調(diào)節(jié)氣門6外，最好還設(shè)有冷卻器7。這樣，回送的廢氣將被冷卻至 這樣的溫度，以使得廢氣渦輪增壓器的壓縮機(jī)8能夠給內(nèi)燃機(jī)提供充分 壓縮的空氣流量。優(yōu)選，在壓縮機(jī)8下游設(shè)置又一個冷卻器7，用于散發(fā) 在壓縮中出現(xiàn)在氣體中的熱度。隨后，通過高壓廢氣反饋裝置2，已通過 相應(yīng)冷卻器被冷卻的其它廢氣通過另一個調(diào)節(jié)氣門6被供給如此冷卻后 的氣流。優(yōu)選，在發(fā)動機(jī)進(jìn)氣口 9設(shè)有記錄調(diào)整用參數(shù)的其它傳感器。 從商用柴油車內(nèi)燃機(jī)1出來的廢氣隨后可被排出，在此，部分流量被提 供給高壓廢氣反饋裝置2，而部分流量被提供給低壓廢氣反饋裝置3。另 外，廢氣的主體被廢氣渦輪增壓器的透平10用于驅(qū)動壓縮機(jī)8。代替廢氣渦輪增壓器也可以設(shè)置其他的增壓壓力器。為此，例如可以利用機(jī)械 增壓器或者其他裝置。設(shè)置在透平10下游的是柴油顆粒過濾器11以及 催化器12。出于簡明考慮，只示出柴油顆粒過濾器ll。此外，在廢氣流 路中同樣設(shè)有氮氧化物傳感器及^探測器。
圖1所示的商用柴油車內(nèi)燃機(jī)1將在所提出的方法的范圍內(nèi)被如此
使用AGR控制原理優(yōu)選規(guī)定了高壓AGR和低壓AGR的所示組合，另 選的是，也能以獨立的高壓AGR或低壓AGR來實現(xiàn)。在廢氣中，在透 平10之后用在位置②處的氮氧化物傳感器來測量廢氣濃度。通過廢氣傳 感器(位置③)和廢氣溫度傳感器(位置④)，測量調(diào)節(jié)氣門6即高壓 AGR氣門之前的廢氣狀態(tài)，尤其是密度。利用在位置⑥處的進(jìn)氣壓力傳 感器來測量進(jìn)氣壓力P2。在高壓廢氣反饋裝置2的調(diào)節(jié)氣門6中確定氣 門位置SEGR。隨后，依據(jù)氣門之前的廢氣密度并利用來自P3與P2的 壓差求出AGR流量。此外，設(shè)有在此未詳細(xì)描述的空氣用量模型。將位 置⑥和⑦處的進(jìn)氣壓力P2和進(jìn)氣管溫度T2提供給該空氣用量模型。由 此，該空氣用量模型計算出發(fā)動機(jī)流量。如果如圖所示地存在低壓AGR 和高壓AGR，則必須為此也測量或計算出低壓AGR流量。而如果沒有 低壓AGR，則通過該空氣用量模型還可以計算出AGR率和新風(fēng)氣流。 低壓AGR流量通過在位置⑧的壓差測量DP來確定。為此，優(yōu)選確定與 低壓AGR路徑的廢氣流路中的"流孔(Blende)"有關(guān)的壓降。作為替代 方式，可以采用在位置⑩的低壓AGR供應(yīng)裝置之前的空氣量計，和在位 置H的低壓AGR供應(yīng)裝置之后的空氣量計。由此計算出低壓AGR率。 如果有空氣量計，或許就可省掉高壓廢氣反饋模型，并從在位置U測得
的新風(fēng)流量和空氣用量模型的發(fā)動機(jī)流量中計算出高壓廢氣反饋率。例 如，也可通過如DE 102 42 234所提出的模型來求出廢氣反饋率，與其相 關(guān)的方面參見該文獻(xiàn)。
借助上述傳感器和模型作為目標(biāo)實現(xiàn)了廢氣反饋率的計算，并且在
利用當(dāng)時回送廢氣的氧含量的情況下，實現(xiàn)了供給內(nèi)燃機(jī)的氣體的氧濃 度的計算。在此情況下，可以依據(jù)如在位置②的氮氧化物傳感器的X信
號來確定回送廢氣的氧含量。依據(jù)發(fā)動機(jī)進(jìn)氣口 9處的氧濃度，通過在
ii上述博士論文中描述的關(guān)聯(lián)關(guān)系(Korrelation)可以計算出廢氣中的氮氧 化物濃度。關(guān)于所述關(guān)聯(lián)關(guān)系(Korrelation),在本申請范圍內(nèi)參引該論 文。因而，通過所提供的構(gòu)造可以驅(qū)動包括高壓廢氣反饋和低壓廢氣反 饋的自適應(yīng)氮氧化物控制器工作。對此，借助一個模型求出虛擬的氮氧 化物信號。該氮氧化物信號將被用作控制參數(shù)并且與氮氧化物理想值做 比較。該理想值最好從特性圖中得到，并且與發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速和發(fā)動機(jī)負(fù)載 相關(guān)。隨后，采用傳統(tǒng)的PID控制器以便就虛擬的氮氧化物信號與理想 值之差進(jìn)行控制。PID控制器的對此的調(diào)整參數(shù)是期望的AGR流量。通 過AGR模型可以將AGR流量換算為相應(yīng)的AGR氣門理想位置。AGR 模型此時尤其考慮各AGR氣門的狀態(tài)，由此例如可以向在透平前變化的 壓力提供補(bǔ)償。AGR氣門的內(nèi)部位置控制調(diào)節(jié)氣門位置并且將實際位置 返回通知給AGR模型，該AGR模型再計算出當(dāng)前的AGR實際流量。因 此，AGR控制結(jié)構(gòu)可以是AGR模型、氮氧化物模型以及與其相連接的 內(nèi)燃機(jī)，在它們之間存在相應(yīng)的數(shù)據(jù)流。因此，壓力P2和P3以及溫度 TEGR和位置值SEGR進(jìn)入AGR模型。溫度T2、 X傳感器值以及壓力 P2還進(jìn)入空氣用量模型。由AGR模型提供通過該模型確定的AGR流量。 空氣用量模型由此計算其它值，尤其是供給內(nèi)燃機(jī)的流量、廢氣/空氣比 以及氮氧化物傳感器值。氮氧化物模型由此確定出虛擬的氮氧化物信號。 虛擬的氮氧化物信號被提供給PID控制器，在這里，PID控制器與期望 的氮氧化物值相關(guān)聯(lián)地得到虛擬的氮氧化物信號。從特性圖中得到作為 輸入信號的期望的氮氧化物值。PID控制器從中確定出廢氣反饋流量，由 此通過AGR模型又得到各個廢氣反饋氣門的設(shè)定行程。
因此，圖1所示的虛擬AGR率(在那里被稱為"虛擬EGR率")，可 以通過流量平衡(Massenstrombilanz)來計算。高壓側(cè)的虛擬AGR率用 模型來計算。這種方式尤其也省略了空氣量計。
以下，將詳細(xì)說明一種可行的AGR控制器結(jié)構(gòu)以及在AGR模型或 氮氧化物模型范圍內(nèi)的各種自適應(yīng)調(diào)整。但這只是如何實現(xiàn)控制的各種 可行方式中的一個。
圖2示意示出AGR流量的關(guān)于X探測器的自適應(yīng)調(diào)整。該自適應(yīng)調(diào)整是這樣規(guī)定的:從圖1中知道的壓力和溫度P2和T2進(jìn)入空氣用量模型 中(在此稱為Engine-inMassModell)。值P2、 P3、 TEGR和SEGR進(jìn)入 AGR模型(在此稱為EGRModell)。壓差DP和位置SEGRlp迸入用于低 壓廢氣反饋的AGR模型(此處，LP表示"低壓")。在用于低壓廢氣反饋 的AGR模型下方示意示出人探測器或者說通過存在于那里的傳感器確定 的值。這種控制結(jié)構(gòu)規(guī)定，從各個模型確定的流量被相應(yīng)地彼此關(guān)聯(lián)并 且被繼續(xù)傳輸。為了在控制過程中尤其還能夠掌握"瞬時范圍 (Transientenbereich)"，而加入了學(xué)習(xí)功能，在此也被稱為"自適應(yīng)學(xué)習(xí) 器"。借助加入其中的學(xué)習(xí)功能，可以調(diào)整虛擬確定的流量。在此情況下， 如已經(jīng)參見圖1所述的那樣，虛擬確定在低壓廢氣反饋裝置中反饋的 AGR流量并且通過學(xué)習(xí)功能進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)整。該值加入高壓廢氣反饋模 型中，借此通過與空氣用量模型相關(guān)聯(lián)而得到廢氣反饋率和虛擬確定的 空氣流量，從而由此得到虛擬的X、虛擬的氧含量以及廢氣反饋率。它們 作為結(jié)果，現(xiàn)在可以從虛擬廢氣反饋模型和空氣質(zhì)量傳感器轉(zhuǎn)移至氮氧 化物模型。
圖3表示氮氧化物模型的關(guān)于借助氮氧化物傳感器確定的值的自適 應(yīng)調(diào)整。從圖2確定的下列虛擬值例如被用于確定虛擬的氧/空氣比X0x,
Virtual:空氣用量人-virtual、虛擬的AGR率XEGr virtuai和虛擬的氧含量
^Ko2，virtual 。
將這些虛擬值提供給顆粒模型(PM Moddl)。因而，可以從中確定廢氣 中的顆粒濃度CpM。根據(jù)氧含量vi/o2,virtual，在考慮到自適應(yīng)調(diào)整的氧含量
差的情況下，將經(jīng)過修正的氧含量v(/02,vir^ c。，ted提供給氮氧化物模型
(NOxModell)。隨后，可以從該氮氧化物模型中確定虛擬的氮氧化物含 量。此時從圖3所示的關(guān)系中得到用于確定經(jīng)過虛擬修正的氧含量的公
式。從虛擬的氧含量和關(guān)于轉(zhuǎn)速N^ine和負(fù)載q確定的特性圖中，提供氧
含量的理想值。以相同方式從特性圖中確定氮氧化物含量作為理想值， 該值也將與由氮氧化物傳感器所確定的氮氧化物含量進(jìn)行比較。根據(jù)氧
含量的比較經(jīng)過關(guān)聯(lián)關(guān)系(Korrdation)得到氮氧化物含量的差作為基于 模型的快速測定值，同時通過比較來自特性圖或者來自氮氧化物傳感器 的氮氧化物含量得到第二差值。兩者做相互比較，接著被提供給"學(xué)習(xí)功能"(Lemfunktion)。隨后，現(xiàn)在使得調(diào)整后的氮氧化物值經(jīng)受逆變換， 隨后從中得到呈Ai(/o2-Adapter形式的氧含量差值。最好根據(jù)前述的博士 論文，尤其是根據(jù)第7頁所給出的公式2-3，得到在此優(yōu)選使用的關(guān)聯(lián)關(guān) 系(Korrelation)。隨后，將所確定的差值再次與虛擬確定的氧含量進(jìn)行 比較，并修正該虛擬確定的氧含量。經(jīng)過修正的值進(jìn)入氮氧化物模型， 在這里，現(xiàn)在可以從氮氧化物模型中確定虛擬的氮氧化物含量vKNOx,virtual。 這樣做的目的是，使得氮氧化物傳感器確定的氮氧化物值實際上說明了 狀態(tài)，并且所述氮氧化物值盡量與以下值一致，所述值能夠作為氮氧化物
含量X^Ox,virtud按照該方式僅通過氮氧化物模型確定。基于虛擬的、可快
速供使用的值并且基于對學(xué)習(xí)功能的利用以及自適應(yīng)，所以可以更快速 尤其還更準(zhǔn)確地調(diào)節(jié)廢氣反饋中的流量，以便能遵守所期望的氮值或顆 粒值。
圖4示出了另一個例子，其尤其借鑒了圖2所示的系統(tǒng)，用于在采 用氣缸質(zhì)量加載模型(Massenbeladungsmodell eines Zylinders)的情況下 確定流量。除了使用了幾個模型外，在圖4所示的實現(xiàn)方案中，通過所 示出的"自適應(yīng)"對來自模型"Engine-in Mass Modell"的質(zhì)量負(fù)載進(jìn)行調(diào) 整。如此確定的值僅被用于獲得虛擬的空氣值。同時，該空氣值與虛擬 的AGR流量和載荷相關(guān)聯(lián)，從而相關(guān)的模塊可以確定下列虛擬值空氣
用量入-vi翻，虛擬的AGR率XEGRVi她!和虛擬的氧含量 V02,virtual o
從各張圖中都能看到各種參數(shù)、輸入以及輸出參數(shù)和連接關(guān)系。這 些雖然沒有用文字詳細(xì)描述，但就如同從這些圖中看到的那樣。而且， 這些圖及其內(nèi)容都不是限制性的，而是舉例性的。因此，連接關(guān)系、參 數(shù)、輸入和輸出參數(shù)的一部分可以改變、省掉和被補(bǔ)充以其他部分。也 可以由這些獨立的元素或部分如參數(shù)、連接關(guān)系和輸入輸出參數(shù)組合成 新的方案，可借助上述新方案來實現(xiàn)該方法并借此實施控制。
1權(quán)利要求
1.一種用于將氮氧化物特性考慮在內(nèi)地調(diào)整內(nèi)燃機(jī)廢氣反饋裝置的流量的方法，其中，一控制規(guī)定虛擬的氮氧化物確定與真實的氮氧化物調(diào)整相互關(guān)聯(lián)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，借助虛擬的氮氧化物傳感器確定氮氧化物調(diào)整的控制參數(shù)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，將取決于氮氧化物的虛擬控制參數(shù)與從特性圖中確定的氮氧化物理想值進(jìn)行比較。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l、 2或3所述的方法，其特征在于，AGR流量被 用作為虛擬確定的氮氧化物控制參數(shù)的調(diào)整參數(shù)。
5. 根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，所述控制采用 廢氣反饋模型。
6. 根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，在內(nèi)燃機(jī)近似 穩(wěn)定的工作狀態(tài)中借助真實的氮氧化物傳感器的信號來校準(zhǔn)所述控制的 廢氣反饋模型。
7. 根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，所述控制利用 PID控制器來調(diào)整虛擬確定的氮氧化物值。
8. 根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，在自適應(yīng)調(diào)整 的過程中調(diào)整虛擬確定的氮氧化物控制參數(shù)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述自適應(yīng)調(diào)整使用 真實的氮氧化物傳感器。
10. 根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，所述控制驅(qū) 動一個內(nèi)級和一個外級，其中，所述內(nèi)級采用^探測器，而所述外級采 用真實的氮氧化物傳感器。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述內(nèi)級執(zhí)行空氣 確定的校準(zhǔn)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的方法，其特征在于，所述外級執(zhí)行 氮氧化物確定的校準(zhǔn)。
13. 根據(jù)權(quán)利要求8至12之一所述的方法，其特征在于，檢查對所 述控制應(yīng)用自適應(yīng)調(diào)整的前提條件是否還存在，并且在確定所述前提條 件不存在的情況下，停止對所述控制的自適應(yīng)調(diào)整。
14. 根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，所述虛擬的氮氧化物確定比借助真實的氮氧化物傳感器確定氮氧化物值更為快速。
15. 根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，通過利用虛擬確定的氧含量來確定表征顆粒流的參數(shù)。
16. 根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法在商用柴油車發(fā)動機(jī)中的應(yīng)用。
17. —種商用柴油車內(nèi)燃機(jī)，其包括至少一個廢氣反饋裝置、進(jìn)氣 壓增壓器、柴油顆粒過濾器、催化器、氮氧化物傳感器和用于調(diào)整氮氧 化物值的關(guān)于廢氣流反饋率的第一控制器，其中，所述第一控制器具有 第一控制機(jī)構(gòu)和第二控制機(jī)構(gòu)以及第三控制機(jī)構(gòu)，所述第一控制機(jī)構(gòu)模 擬虛擬的氮氧化物傳感器，所述第二控制機(jī)構(gòu)執(zhí)行虛擬的氮氧化物傳感 器的自適應(yīng)控制，并且所述第三控制機(jī)構(gòu)實現(xiàn)氮氧化物控制，其中如此 構(gòu)成所述第一控制器，即所述虛擬的氮氧化物傳感器為所述第一控制器 規(guī)定預(yù)設(shè)定。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的商用柴油車內(nèi)燃機(jī)，其特征在于，所述 第一控制器被構(gòu)成為高級的外控制級，所述外控制級包括內(nèi)部的第二控 制級，所述內(nèi)部的第二控制級的調(diào)整時間比所述外控制級的調(diào)整時間更 快。
19. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的商用柴油車內(nèi)燃機(jī)，其特征在于，所述 第一控制器被構(gòu)成為高級的外控制級，所述第一控制器包括內(nèi)部的第二 控制級，所述內(nèi)部的第二控制級的調(diào)整時間比所述外控制級的調(diào)整時間 更慢。
20. 根據(jù)權(quán)利要求17至19之一所述的商用柴油車內(nèi)燃機(jī)，其特征 在于，設(shè)有用于確定在所述柴油內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣口處的氧濃度并確定反饋 廢氣的氧含量的確定機(jī)構(gòu)。
21. 根據(jù)權(quán)利要求17至20之一所述的商用柴油車內(nèi)燃機(jī)，其特征在于，設(shè)有自適應(yīng)調(diào)整裝置，所述自適應(yīng)調(diào)整裝置用于調(diào)整所述控制的 一個或多個模型以校準(zhǔn)所述模型的虛擬確定的值，其中，所述自適應(yīng)調(diào) 整為此與X探測器的信號流以及真實的氮氧化物探測器的信號流相連接。
22.根據(jù)權(quán)利要求17至21之一所述的商用柴油車內(nèi)燃機(jī)，其特征 在于，設(shè)有低壓廢氣反饋裝置和/或高壓廢氣反饋裝置，所述低壓廢氣反 饋裝置和/或高壓廢氣反饋裝置分別作為模型被加入所述控制。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于將氮氧化物特性考慮在內(nèi)地調(diào)整內(nèi)燃機(jī)廢氣反饋裝置的流量的方法，其中，一控制規(guī)定虛擬的氮氧化物確定與真實的氮氧化物調(diào)整相互關(guān)聯(lián)。此外，提出一種具有相應(yīng)控制機(jī)構(gòu)的內(nèi)燃機(jī)。
文檔編號F02D41/00GK101657624SQ200780052716
公開日2010年2月24日 申請日期2007年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月26日
發(fā)明者埃里克·赫爾曼·奧拉夫 申請人:Fev電機(jī)技術(shù)有限公司