用於確定匹配的測量值和/或模型參量以用於控制內燃機空氣路徑的方法
2023-05-27 08:05:06 1
專利名稱：用於確定匹配的測量值和/或模型參量以用於控制內燃機空氣路徑的方法
用於確定匹配的測量值和/或模型參量以用於控制內燃機
空氣路徑的方法按照第一方面，本發明涉及一種用於確定匹配的測量值和/或模型參量以用於控制內燃機空氣路徑(Luftpfad)的方法。按照第二方面，本發明涉及一種用於確定用於供應到內燃機的空氣品質的匹配的理論值作為用於廢氣再循環調節 (Abgasruckfuhrungs-Regelung)的參考參數(FiihrungSgr0Be)的方法。在內燃機中新鮮空氣量、再循環的(zurilckgefUhrt)廢氣量以及燃料量的準確地相互協調的配量(Zumessimg)由於更嚴厲的法律上的排放極限值成為越來越嚴重的問題。這不僅在靜態的發動機運行而且在動態的發動機運行中都適用。構件公差和傳感器公差影響各個量的配量。由此產生批量且在車輛老化過程中的內燃機的顯著的排放變動 (Streuimg)。這些變動可能導致與排放優化的發動機特性的明顯偏離。尤其存在這樣的危險，即，在排放方面違背法律的規定。此外，在瞬態的、動態的發動機運行時的排放逐漸成為發動機優化的焦點。尤其在帶有AGR的內燃機中，當增壓壓力建立(Ladedruckaufbau)延遲地追隨(hinterherlSufen) 轉速要求時，出現新鮮空氣量、再循環的廢氣量以及燃料量的動態配量的問題。在這些狀態下所要求的新鮮空氣量和所要求的AGR量不可一直同時實現。因而在目前的控制方法中出現NOx排放和顆粒排放的大的不均衡(Missverhaltnis)。原則上在一方面燃燒前的氧氣濃度(其尤其在NOx排放方面起作用)和另一方面燃燒後的λ值或氧氣濃度(其對於顆粒排放是特別重要的)之間存在目的衝突。在這兩個目的之間必需找到適合的折衷(NOx-顆粒權衡)。這尤其在內燃機的動態運行中是困難的。但是，NOx-顆粒權衡在動態運行中也應該是優化的。為了解決所提及的問題目前已經首先嘗試，以高成本使構件公差和傳感器公差保持儘可能小。此外，在車輛的排放設計時相對於法定極限值保持安全距離，其考慮現場中(im Feld)的排放變動。但是，兩個已知的解決途徑導致高成本。另一更新的解決途徑在於使使控制匹配於單獨發動機。這種策略例如從Dietz， Martin 等撰寫的"Zukunftsweisender kleinvolumiger Euro4~Transporter/ Commercial-Vehicle-Motor」 (2006年第27屆維也納國際發動機研討會)以及文件 EPl 327 760 Bl 和文件 DE 102 42 233 B3 中已知。從 Lange，Thorsten 撰寫的 "Toleranzeinengung des HFM und Auswirkungen auf dieEmissionen，，(2006 年路德維希堡第四屆廢氣和顆粒排放國際研討會)中還已知，使用參量估算，在其中使熱膜空氣品質計量器(HFM)特徵曲線誤差和AGR閥門截面特徵曲線誤差最小化。在已知的方法中分別對參數進行匹配。由此產生這樣的問題，即，其餘參數的誤差分別對匹配的參數產生影響。為了解決新鮮空氣量和再循環廢氣量的動態配量問題在Dietz， Martin 等撰寫的"Zukunftsweisender kleinvolumiger Euro4_Transporter/ Commercial-Vehicle-Motor」 (2006年第27屆維也納國際發動機研討會)和 Herrmann, Olaf 等撰寫的"Regelung von Ladedruck undAGR-Rate als Mittel zur Emissionsregelung bei Nutzfahrzeugen」(發動機技術雜誌(MTZ) 10/2005)中提出了 AGR率的調節。但是，即使在這種策略中在發動機動態運行中也引起不利的排放比列 (Emissions-Verhaltnis)。由 Roeger, Daniel 等撰寫的"Ein modellbasierterAnsatz zur Regelung dieselmotorischer Verbrennungen」 Q006 亞琛車輛和發動機技術研討會)還已知，在進氣管中調節倒轉的(inVerS)X值。但是，這種策略導致廢氣歧管中的非常小的 λ值並由此導致高炭黑排放。因此，利用由現有技術已知的解決方案不能以令人滿意的方式解決開頭所提出的問題。因而，由所解釋的現有技術為出發點本發明的目的是，提供一種開頭所陳述的類型的方法，利用這些方法以成本有利的方式在靜態發動機運行和在動態發動機運行中可靠地保持排放極限。該目的按照本發明通過權利要求1和12的對象得以實現。在從屬權利要求以及帶有實施例的描述中存在有利的設計方案。按照本發明的第一方面，對於一種用於確定匹配的測量值和/或模型參量(用於控制內燃機空氣路徑)的方法的目的通過以下方式得以實現，即，通過將至少一個描述測量值與模型參量不一致的總誤差參數分成用於待匹配的測量值和/或模型參量的單獨的修正參數，並且將這些修正參數應用於待匹配的測量值和/或模型參量，同時對至少兩個測量值和/或模型參量進行匹配。模型用作描述內燃機和尤其空氣路徑的特性。按照本發明可對在這些模型中考慮的參量進行匹配。此外，藉助於適合的傳感器和構件接收用於內燃機、尤其空氣路徑的特性的測量值。按照本發明也可對這些測量值進行匹配。按照本發明同時匹配至少兩個測量值和/或模型參量、即至少兩個來自測量值和模型參量的共同組的變量(例如一個測量值和一個模型參量等)。為此使用(heranziehen)描述接收測量值的構件或傳感器的待期待的公差以及模型誤差(測量值與模型參量的不一致)的總誤差參數。待期待的公差是待期待的測量誤差或模型誤差。在這方面例如可使用這些值的標準偏差。接著，通過將總誤差參數分成不同的修正參數，從總誤差參數中對於每個待匹配的測量值或模型參量產生單獨的修正參數。接著為了匹配將修正參數應用於測量值和/或模型參量。總誤差參數和修正參數優選是總誤差係數和修正係數。為了匹配則可使不匹配的參數分別與修正係數相乘。對於按照本發明的匹配的基礎是通過優選物理模型充分利用在測量參數中的冗餘信息。在最簡單的情況下模型只由一個等式組成。必需已知等式的所有變量和參量。該等式可如此改寫，即，使得在等式一側保持1。但是，只在理想的情況下滿足該等式。如果在等式中使用測量值和假設的模型參量，則例如由於構件和傳感器公差產生不一致。因此，在等式一側代替1引入總誤差參數，其描述測量值與模型假設的不一致。然後，匹配方法使用總誤差參數並對應於測量參數和模型參量的不可靠性或假設的標準偏差將總誤差參數作為修正參數分配給等式的變量。因此，導致等式的多個變量和參量的同時匹配。總誤差參數或總誤差係數可通過模型計算，該模型使物理參數(測量值)與模型參量相互耦聯(verknilpfen)。由總誤差參數形成的修正參數或修正係數可在特徵曲線或特徵曲線族(Kermfeld)中存儲或學習(Iernen)。為了匹配將修正參數分配給測量值和模型參量，以使得模型和變量本身一致。本發明的優點在於，對多個參數同時進行匹配並因此考慮多個參數的待期待的變動。傳感器和部件的單獨不精確性或誤差以統計的方法與正確的參數相關聯，代替如在現有技術中(以單原因的方式(monokausal))只使一個參數與其它的同樣有誤差的參數匹配。因此，按照本發明的匹配使得所引起的內燃機排放的明顯的誤差收緊 (Toleranzeinengung)成為可能。在此，匹配也可使參數不變化。在修正係數的情況下修正參數例如也可等於1。內燃機可具有廢氣再循環調節(AGR)。下面藉助於示例解釋本方法。對於在燃燒前或AGR混合以後在進氣歧管中的氧氣濃度(進氣歧管O2濃度)下式適用於有利的簡化
權利要求
1.一種用於確定匹配的測量值和/或模型參量以用於控制內燃機空氣路徑的方法，其特徵在於，通過將至少一個描述測量值與模型參量的不一致的總誤差參數分成用於待匹配的測量值和/或模型參量的單獨的修正參數並且將所述修正參數應用於所述待匹配的測量值和/或模型參量，同時對至少兩個測量值和/或模型參量進行匹配。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，在獲取待匹配的測量值和/或模型參量的單獨修正參數時根據各個待匹配的測量值和/或模型參量的所期望的公差實現加權。
3.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於，根據內燃機的運行參數和/或內燃機年齡實現所述加權。
4.根據上述權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，單獨的修正參數根據運行點被學習並且優選存儲在特徵曲線族中。
5.根據上述權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，藉助於至少一個模型等式確定至少一個總誤差參數。
6.根據權利要求5所述的方法，其特徵在於，至少一個模型等式描述內燃機中的燃燒。
7.根據權利要求5或6所述的方法，其特徵在於，至少一個模型等式描述內燃機的抽吸特性。
8.根據上述權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，使用匹配的測量值和/或模型參量作為調節參數和/或作為輸入參數，以用於計算控制和調節參數。
9.根據上述權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，藉助於對於估算的噴射量的修正參數對內燃機的其它負荷參數進行匹配。
10.根據上述權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，藉助於對於內燃機的容積效率的修正參數如此地對用於內燃機的增壓壓力理論值進行匹配，即，使得減小的容積效率導致更高的增壓壓力理論值，以用於補償減小的氣缸充氣。
11.根據上述權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於根據按照權利要求12至19所述方法的其它步驟。
12.一種用於確定用於供應到內燃機的空氣品質的匹配的理論值作為廢氣再循環調節的參考參數的方法，其特徵在於步驟確定導致在內燃機中燃燒前優化的氧氣濃度的第一理論空氣品質或第一理論廢氣再循環率，確定導致在內燃機中燃燒後優化的氧氣濃度的第二理論空氣品質或第二理論廢氣再循環率，通過由所述第一和第二理論空氣品質或由所述第一和第二理論廢氣再循環率形成加權的平均值，確定用於空氣品質的匹配的理論值作為廢氣再循環調節的參考參數。
13.根據權利要求12所述的方法，其特徵在於，根據發動機運行狀態和/或描述內燃機動態特性的動態特徵參數實現加權。
14.根據權利要求12或13所述的方法，其特徵在於，根據內燃機的運行參數，尤其是增壓壓力、噴射量、增壓空氣溫度、廢氣再循環溫度、內燃機的氣缸容積和/或容積效率確定所述第一理論空氣品質或所述第一理論廢氣再循環率。
15.根據權利要求12至14中任一項所述的方法，其特徵在於，由在內燃機中燃燒前的理論氧氣濃度確定所述第一理論空氣品質。
16.根據權利要求12至15中任一項所述的方法，其特徵在於，由理論廢氣再循環率確定所述第一理論空氣品質。
17.根據權利要求12至16中任一項所述的方法，其特徵在於，通過空氣品質最小值向下限制用於空氣品質的匹配的理論值。
18.根據權利要求12至17中任一項所述的方法，其特徵在於，為了確定用於空氣品質的匹配的理論值考慮至少一個按照權利要求1至11所述方法匹配的測量值和/或模型參量。
19.根據權利要求18所述的方法，其特徵在於，為了確定所述第一理論空氣品質或所述第一理論廢氣再循環率考慮至少一個按照權利要求1至11所述方法匹配的測量值和/ 或模型參量。
全文摘要
本發明涉及一種用於確定匹配的測量值和/或模型參量以用於控制內燃機空氣路徑的方法。按照本發明，通過將至少一個描述測量值與模型參量不一致的總誤差參數分成用於待匹配的測量值和/或模型參量的單獨的修正參數並且將這些修正參數應用於待匹配的測量值和/或模型參量，同時對至少兩個測量值和/或模型參量進行匹配。本發明還涉及一種用於確定用於供應到內燃機的空氣品質的匹配的理論值作為廢氣再循環調節的參考參數的方法。
文檔編號F02D41/24GK102160010SQ200880122010
公開日2011年8月17日 申請日期2008年11月3日 優先權日2007年12月13日
發明者A·施沃特 申請人:歐陸汽車有限責任公司