特別是在機動車中使用的用於進行調節的方法和裝置的製作方法

2023-09-16 21:49:20

專利名稱：特別是在機動車中使用的用於進行調節的方法和裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及內燃機、特別是具有增壓壓力調節的增壓柴油機。
現有技術現代內燃機通常使用增壓裝置，為的是能夠在提高壓力的情況下給內燃機提供新鮮空氣。通常的增壓裝置例如是廢氣渦輪增壓器。該增壓裝置用於根據內燃機的運行點提供在增壓壓力的情況下的新鮮空氣。在廢氣渦輪增壓器中從廢氣焓中獲得用於對於新鮮空氣進行壓縮的能量，因此合適的是，只如此高地調節所述增壓壓力，正如對於當時的工作運行點來說所需要的那樣，因為否則通過廢氣渦輪增壓器的渦輪所產生的廢氣反壓力會降低內燃機的效率。 本發明公開的內容
根據本發明規定了一種按照權利要求I所述的在發動機系統中用於使得增壓壓力調節得以運行的方法、以及按照並列的權利要求所述的一種裝置、一種發動機系統和一種電腦程式產品。在從屬權利要求中對本發明的一些其它有利的方案進行了說明。按照本發明的第一方面規定了一種在具有增壓的內燃機的發動機系統中用於使得增壓壓力調節得以運行的方法。所述方法具有下述步驟
-基於額定調節參數和實際調節參數進行增壓壓力調節；
-藉助於第一模型和第二模型從所提供的額定增壓壓力中求出額定調節參數；
-藉助於第一模型從所提供的實際增壓壓力中求出中間參數；
-藉助於所提供的動態參數來修正所述中間參數，所述動態參數利用比實際的增壓壓力更高的動力來描述在發動機系統中的動態的狀態變化；以及-藉助於第二模型從修正的中間參數中求出實際調節參數。上述方法的構思是改進所述增壓壓力調節的品質，並且尤其達到在動態運行時所述增壓壓力調節的更快的響應。這是通過下述措施達到的，即在所述增壓壓力調節時考慮一種動態參數，所述動態參數以更高的動力來描述發動機系統中的動態的狀態變化，或者它比實際增壓壓力、正如在廢氣反壓時的情況那樣進展得更快。因此，所述動態的參數適合於比增壓壓力更快地識別由於內燃機的動態運行或者幹擾參數作用所引起的變化。上述方法規定，在所述增壓壓力調節時，藉助於合適的策略來考慮有關動態參數的動力的數據。所述耦入的目的是利用更加有利的相位位置和更高的動力並且與純粹的增壓壓力調節相比改進所述調節迴路動力。此外還可規定，將所提供的動態參數的或者從其中生成的動態參數的參數的穩態的或者低頻的部分用於穩態的模型適配。通過這一措施可改進所述動態參數的基礎的模型的質量或者說品質，並且可補償模型誤差或者系統公差。此外,還可修正所述中間參數,其做法是,將所述動態參數的高頻部分加到中間參數上。
根據另一實施形式，中間參數可表示發動機系統的廢氣排出段中的估算的廢氣反壓力，並且動態參數可表示測量的或者模型化的廢氣反壓力。可以規定，第一模型相應於廢氣反壓力模型，為的是從已提供的增壓壓力的數據中求出廢氣反壓力的數據。因此，在增壓壓力調節時在使用合適的廢氣反壓模型的情況下從實際增壓壓力中求出估算的實際廢氣反壓，並且利用模型化的或者測量的廢氣反壓的動態變化來加載，然後從其中求出實際調節參數。現在基於這種實際調節參數一所述調節參數是從實際增壓壓力和廢氣反壓力的動態部分中求得的一來進行所述增壓壓力調節。通過這一措施可加速所述調節特性，因為通常所述廢氣反壓力可比增壓壓力更快地識別內燃機的動態運行中的變化或者幹擾參數的影響。這樣可保證改進對渦輪增壓器或者發動機的保護，並且有助於能夠達到未來的排氣標準。 此外，第二模型可相應於一種調節參數模型，為的是從有關廢氣反壓力的數據中求出調節參數。可將動態參數的低頻部分用於適配所述第一模型。根據本發明的另一方面，在具有增壓的內燃機的發動機系統中設置用於使得一種增壓壓力調節得以運行的裝置，其中，將該裝置設計為
-基於額定調節參數和實際調節參數進行一種增壓壓力調節，
-藉助於第一模型和第二模型從提供的額定增壓壓力中求出額定調節參數，
-藉助於第一模型從提供的實際增壓壓力中求出一種中間參數，
-藉助於提供的動態參數來修正所述中間參數，所述動態參數利用比實際增壓壓力更高的動力來描述在發動機系統中的動態的狀態變化，
-藉助於第二模型從修正的中間參數中求出實際調節參數。按照另一方面設置一種發動機系統。所述發動機系統包括
-內燃機，通過空氣輸送段給所述內燃機提供新鮮空氣，並且通過廢氣排出段從所述內燃機中排出燃燒廢氣，
-用來提供在增壓壓力的情況下的新鮮空氣的增壓裝置，以及 -上述裝置。根據另一方面，設置一種電腦程式產品，所述電腦程式產品包含程序代碼，當所述程序代碼在數據處理裝置上被執行時它執行上述方法。附圖
簡短說明
下面藉助於附圖對本發明的一些優選的實施方式進行更加詳細的說明。這些附圖是
圖I :具有增壓裝置的發動機系統的簡圖，
圖2 :用於運行圖I的發動機系統的一種增壓壓力調節的功能框圖，
圖3 :用於將廢氣反壓耦入到所述增壓壓力調節中的可行方案的功能簡圖，
圖4 :根據另一實施形式的用於運行圖I的發動機系統的增壓壓力調節的功能框圖。實施形式說明
圖I示出了一種具有內燃機2的發動機系統I的簡圖，所述內燃機可設計為柴油機、汽油機等。在下述說明中，將柴油機設定為內燃機2。
通過空氣輸送段3從周圍環境中給內燃機2的氣缸輸送新鮮空氣。燃油在氣缸中燃燒。所形成的燃燒廢氣通過廢氣排出段4從內燃機2中排出。此外，還設置廢氣渦輪增壓器5，所述廢氣渦輪增壓器具有渦輪51，所述渦輪設置在廢氣排出段4中，這樣，從內燃機2中流出的燃燒廢氣在渦輪中被轉換成驅動能量。渦輪51與壓縮機52耦合，所述壓縮機設置在空氣輸送段3中。通過渦輪51的驅動，所述壓縮機52從周圍環境中吸入新鮮空氣，並且在空氣輸送段3的增壓壓力區6中將新鮮空氣以增壓壓力P2提供使用。
此外，在空氣輸送段3中還設置節流閥7，所述節流閥將空氣輸送段3的增壓壓力區6與吸管區域8分開。這樣，輸送到內燃機2的氣缸中的空氣的量可如此地通過節流閥7快速地被施加影響。設置了控制單元10，所述控制單元藉助於外部的預定參數V、例如機動車中的駕駛員的願望力矩一所述願望力矩可通過行駛踏板的位置來規定一或者根據發動機系統I的狀態參數對內燃機2進行控制。內燃機2的運行例如可通過噴入到氣缸中的或者噴入到吸管區域8中的燃油量、節流閥7的位置、廢氣渦輪增壓器5的輸送功率的調節、增壓壓力P2的調節等等的變化來進行。為了調節所述增壓壓力P2，所述廢氣渦輪增壓器5可設置具有可變化的渦輪幾何形狀的渦輪51，或者設置廢氣門，該廢氣門具有在其中存在的一廢氣門閥門(Wastegateventil)。在圖I中示出的實施例中，例如可藉助於旁通管線54中的旁通閥門53來調節或者影響所述增壓壓力P2，所述旁通管線將壓縮機52的輸入側與輸出側連接起來。為了調節空氣輸送段3的增壓壓力區6中的增壓壓力P2，控制單元10以合適的方式控制所述旁通閥門53，為的是通過將在增壓壓力區6中的被壓縮的新鮮空氣回引到壓縮機52的輸入側而減小所述增壓壓力p2。通過打開(提高通過量)旁通閥門53或者通過關閉(減小通過量)旁通閥門53，可減小或者提高所述增壓壓力p2。給控制單元10提供有關增壓壓力p2的數據(增壓壓力數據)，該數據是通過增壓壓力傳感器9作為傳感器參數或者代替地作為模型參數提供的，其中增壓壓力P2通過發動機系統I的另一些狀態參數被作為模型。此外，還可設置廢氣反壓傳感器11，以檢測有關廢氣反壓P3，ist的數據(廢氣反壓數據)，並且作為輸入參數提供給對於所述增壓壓力的調節。在圖2中以簡圖示出在控制單元10中實施的增壓壓力調節的功能簡圖。在圖2中示出的所述增壓壓力調節規定，根據作為基礎的增壓壓力模型從增壓壓力數據中生成一種調節參數y，所述增壓壓力調節以這個調節參數為基礎。這樣就可將所述增壓壓力模型用於從額定增壓壓力P2,D中生成一種額定調節參數yD，並且從實際增壓壓力p2,ist中生成一種實際調節參數yist。所述調節參數y例如可以相應於旁通閥門53的位置，或者可以相應於用於調節壓縮機52的輸送功率的其它調節器的位置。所述調節器21的輸出參數是這樣一種調節參數S，即它提供用於所述旁通閥門53的控制，或者它相應於對於增壓裝置的另一種類型的控制，以便調節該增壓裝置的效率。例如所述調節參數可以相應於用於控制所述旁通閥門53的佔空比(Tastverhjiltnis)。在本實施形式中，所述作為基礎的增壓壓力模型基於兩個分模型廢氣反壓模型和調節參數模型，在第一和第二廢氣反壓模型塊22:、222中雙重地使用所述廢氣反壓模型，以便求出以有關增壓壓力P2的數據為基礎的廢氣反壓P3,並且在第一和第二調節參數塊23p232中雙重地使用所述調節參數模型。第一廢氣反壓模型塊22:用於從所提供的額定增壓壓力p2，D中生成額定廢氣反壓P3，D(額定廢氣反壓數據)，所述額定增壓壓力此外根據所規定的駕駛員願望力矩從發動機模型中產生。第二廢氣反壓模型塊2 用於從例如由增壓壓力傳感器9所提供的實際增壓壓力P2，ist中生成一種估算的廢氣反壓P3,E。此外，第一調節參數塊23i用於從額定廢氣反壓p3，D中產生額定調節參數yD。第二調節參數塊232用於從修正的廢氣反壓p3*中產生實際調節參數yist。修正的廢氣反壓p3*是在耦合模塊24中從所述估算的廢氣反壓p3，E和被測量的(或者被模型化的)廢氣反壓P3，ist中求得的。耦合模塊24用於將廢氣反壓p3，ist的動態部分與 在第二廢氣反壓模型塊2 中估算的廢氣反壓p3，E聯繫起來。因為估算的廢氣反壓P3，E是從所提供的實際增壓壓力P2，ist中求出的，因此只能滯後地示出內燃機2的運行狀態的快速動態變化，也就是說，只有當在增壓壓力P2的變化時在所述運行狀態中出現變化的情況下才示出所述運行狀態的快速動態變化。給所述估算的增壓壓力P3，E提供所述測量的廢氣反壓P3，ist的動態部分有助於得到一種修正的廢氣反壓P3%所述修正的廢氣反壓比僅從增壓壓力P2估算的廢氣反壓P3,E具有更好的相位。在圖3中更加詳細地示出了耦合模塊24的功能。該耦合模塊24的核心是低通濾波器26，所述低通濾波器對廢氣反壓壓差A P3進行低通濾波，並且提供經低通濾波的廢氣反壓壓差A p；,所述廢氣反壓壓差A P3是在減法元件27中作為在實際的廢氣反壓p3，ist和估算的廢氣反壓P3，E之間的差值求出的。在第二減法塊28中從廢氣反壓壓差A p3中減去所述經過低通濾波的廢氣反壓壓差p3%以得到修正的廢氣反壓壓差A p3，k。在加法塊29中將從第二廢氣反壓模型塊222中的估算的廢氣反壓p3，E加到所述修正的廢氣反壓壓差Ap3，k上，以便得到修正的廢氣反壓P3'也就是說，該修正的廢氣反壓p3*相應於被提供了實際廢氣反&P3，ist高頻部分的估算的廢氣反壓，所述的這個估算的廢氣反壓是按照增壓壓力模型從增壓壓力中求得的。當然，只要這個參數以合適的方式考慮所述廢氣反壓的動態的、即高頻的部分，當然也能夠以另一方式求出所述修正的廢氣反壓P/。例如也可藉助於高通濾波器來提供所述高頻部分。現在藉助於這些參數還在實際的增壓壓力與額定的增壓壓力p2,D出現值得一提的偏差之前就可探討在增壓壓力調節中內燃機2的運行狀態的快速變化。這之所以有可能是因為所述廢氣反壓對於內燃機2的運行狀態的變化的更快的反應，特別是對於動態影響的更快的反應。因此，這種調節可利用更為有利的相位，並且因此這種調節可考慮廢氣反壓的聞動力。經過濾波的廢氣反壓壓差A P3*是實際的廢氣反壓信號的低頻部分。如在圖4的功能線路圖中所示出的那樣，這可應用在附加的模型適配塊25中，以生成一種適配參數A，使用所述適配參數能夠以合適的方式適配在廢氣反壓模型塊22^2 中的廢氣反壓模型。通過這一措施可考慮在廢氣反壓模型中由於老化、磨損等引起的系統特性的長期變化。因此可改進所述廢氣反壓模型的品質，並且能補償模型誤差或者系統公差。
權利要求
1.在具有增壓的內燃機(2)的發動機系統(I)中的增壓壓力調節的運行用的方法，具有下述步驟 -基於額定調節參數(yD)和實際調節參數(yist)進行增壓壓力調節； -藉助於第一模型和第二模型從所提供的額定增壓壓力(p2，d)中求出額定調節參數(yD)； -藉助於第一模型從提供的實際增壓壓力(p2,ist)中求出中間參數(p3,E)； -藉助於提供的動態參數(p3，ist)來修正所述中間參數(p3，e)，所述動態參數利用比實際的增壓壓力更高的動力來描述所述發動機系統(I)中的動態狀態變化；並且-藉助於第二模型從修正的中間參數(p/)求出實際調節參數(yist)。
2.按照權利要求I所述的方法，其中，修正所述中間參數(P3，E)，其做法是將動態參數(P3jist)的高頻部分加到所述中間參數上。
3.按照權利要求I或2所述的方法，其中，所述中間參數(p3，E)表示發動機系統(I)的廢氣排出段中的估算的廢氣反壓，所述動態參數表示測量的或者模型化的廢氣反壓(P3, ist)。
4.按照權利要求I至3中的任一項所述的方法，其中，第一模型相應於廢氣反壓模型，為的是從提供的增壓壓力的數據中求出用於廢氣反壓的數據。
5.按照權利要求I至4中的任一項所述的方法，其中，第二模型相應於調節參數模型，為的是從關於廢氣反壓(P3，D，P3*)的數據中求出調節參數(yD，yist)。
6.按照權利要求I所述的方法，其中，動態參數(p3，ist)的低頻部分用於適配所述第一模型。
7.在具有增壓的內燃機(2)的發動機系統中用於使得增壓壓力調節得以運行的裝置，其中，如下構成所述裝置， -基於額定調節參數(yD)和實際調節參數(yist)進行一種增壓壓力調節， -藉助於第一和第二模型從提供的額定增壓壓力(p2，d)中求出額定調節參數(yD)， -藉助於第一模型從提供的實際增壓壓力中求出中間參數(p3，e)， -藉助於提供的動態參數(p3，ist)來修正所述中間參數(p3，e)，所述動態參數利用比實際增壓壓力更高的動力來描述發動機系統(I)中的動態的狀態變化，並且 -藉助於第二模型從修正的中間參數(p/)中求出所述實際調節參數(yist)。
8.發動機系統(1)，包括 -內燃機(2)，通過空氣輸送段(3)給所述內燃機供送新鮮空氣，並且通過廢氣排出段(4)從內燃機中排出燃燒廢氣， -用於提供在增壓壓力(P2)情況下的新鮮空氣的增壓裝置(5)， -按照權利要求7所述的裝置。
9.電腦程式產品，所述電腦程式產品包括程序代碼，當所述程序代碼在數據處理裝置中被執行時它實施按照權利要求I至6中的任一項所述的方法。
全文摘要
本發明涉及一種在具有增壓內燃機(2)的發動機系統(1)中的增壓壓力的運行方法，具有下述步驟根據額定調節參數(yD)和實際調節參數(yist)進行增壓壓力調節；藉助於第一模型和第二模型從提供的額定增壓壓力(p2,D)中求出額定調節參數(yD)；藉助於第一模型從提供的實際增壓壓力(p2,ist)中求出中間參數(p3,E)；藉助於提供的動態參數(p3,ist)修正所述中間參數(p3,E)，所述動態參數用比實際的增壓壓力更高的動力描述所述發動機系統(1)中的動態的狀態變化；藉助於第二模型從修正的中間參數(p3*)中求出實際調節參數(yist)。
文檔編號F02D23/00GK102966444SQ20121031774
公開日2013年3月13日 申請日期2012年8月31日 優先權日2011年9月1日
發明者A.瓦納, T.布萊勒, S.艾辛格 申請人:羅伯特·博世有限公司