專利名稱：用于運(yùn)行具有質(zhì)量流管路的內(nèi)燃機(jī)的方法和裝置的制作方法
用于運(yùn)行具有質(zhì)量流管路的內(nèi)燃機(jī)的方法和裝置
現(xiàn)有技術(shù)本發(fā)明涉及按照獨(dú)立權(quán)利要求的類型的用于運(yùn)行具有質(zhì)量流管路的內(nèi)燃機(jī)的一 種方法和一種裝置例如由DE102005007057A1已知一種致力于動(dòng)態(tài)精確調(diào)節(jié)的充滿量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。為 此確定一個(gè)用于表征一個(gè)參數(shù)的動(dòng)態(tài)特性的值。由此可以精確地調(diào)整氣缸的充滿量。為此 可以使用一個(gè)相應(yīng)的空氣模型，依據(jù)瞬時(shí)調(diào)整參數(shù)，與進(jìn)氣管中的壓力，溫度和混合狀態(tài)和 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速一起確定當(dāng)前吸入的或即將吸入的空氣量。反過來的功能可以被用于有目的地 調(diào)節(jié)吸氣量的影響參數(shù)，以便調(diào)整出對(duì)扭矩的目標(biāo)值適當(dāng)?shù)目諝饬?。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)具有獨(dú)立權(quán)利要求的特征的用于運(yùn)行具有質(zhì)量流管路的內(nèi)燃機(jī)的按照本發(fā)明的 方法和按照本發(fā)明的裝置具有優(yōu)點(diǎn)，即從流入質(zhì)量流管路的質(zhì)量流量和流出質(zhì)量流管路的 質(zhì)量流量的平衡出發(fā)，按照一個(gè)給定時(shí)間曲線(隨時(shí)間的給定變化過程)，形成表征質(zhì)量流 量的參量的目標(biāo)值。以這種方式，內(nèi)燃機(jī)的一個(gè)期望的輸出參數(shù)尤其是在該輸出參數(shù)突變 式地、但仍然按照一個(gè)設(shè)定的或期望的動(dòng)力學(xué)進(jìn)行改變的情況下，可以通過該給定時(shí)間曲 線轉(zhuǎn)變?yōu)橛糜诒碚髻|(zhì)量流量的參量的目標(biāo)值。以這種方式，一個(gè)用于表征質(zhì)量流量的參量 的實(shí)際值，例如在調(diào)節(jié)的范圍中，也以期望的動(dòng)力學(xué)跟隨該目標(biāo)值。由從屬權(quán)利要求中列出的措施可以實(shí)現(xiàn)對(duì)主權(quán)利要求中給出的方法的有利的擴(kuò) 展和改進(jìn)。在此情況下，如果選擇一個(gè)用于該質(zhì)量流量的目標(biāo)值作為表征質(zhì)量流量的參量的 目標(biāo)值，并且如果選擇流入質(zhì)量流管路的質(zhì)量流量作為在流入質(zhì)量流管路的質(zhì)量流量和流 出質(zhì)量流管路的質(zhì)量流量的平衡中用于該質(zhì)量流量的目標(biāo)值，則是有利的。以這種方式，可 以特別簡單地和很少費(fèi)用地形成該表征質(zhì)量流量的參量的目標(biāo)值。如果選擇給定的時(shí)間曲線作為按照一個(gè)優(yōu)選一階的、具有一個(gè)給定時(shí)間常數(shù)的比 例時(shí)間元件的時(shí)間曲線，則得到另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。以這種方式，可以特別簡單地和很少費(fèi)用地將 用于表征質(zhì)量流量的參量的目標(biāo)值的給定時(shí)間曲線應(yīng)用于流入質(zhì)量流管路的質(zhì)量流量和 流出質(zhì)量流管路的質(zhì)量流量的平衡中，而不會(huì)對(duì)該平衡的精確度產(chǎn)生值得注意的影響。如果作為流入的質(zhì)量流量和流出的質(zhì)量流量之間的差形成一個(gè)在質(zhì)量流管路中 的質(zhì)量的隨時(shí)間的變化，并且如果對(duì)這個(gè)用于確定表征質(zhì)量流量的參量的目標(biāo)值的關(guān)系式 求解以求出流入的質(zhì)量流量并且在質(zhì)量流管路中的質(zhì)量的時(shí)間變化用所述給定時(shí)間曲線 替代，則得到另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。這是實(shí)現(xiàn)按照給定時(shí)間曲線確定表征質(zhì)量流量的參量的目標(biāo)值 的一種特別簡單和很少費(fèi)用的方法，其要求很少的計(jì)算費(fèi)用。在此情況下，有利的是，對(duì)用于確定表征質(zhì)量流量的參量的目標(biāo)值的關(guān)系式在考 慮理想的氣體方程式下求解以求出流入的質(zhì)量流量，從而在質(zhì)量流管路中的質(zhì)量的隨時(shí)間 的變化被轉(zhuǎn)換成在質(zhì)量流管路中的壓力的隨時(shí)間的變化，依據(jù)內(nèi)燃機(jī)的一個(gè)期望的輸出參 數(shù)形成該壓力的目標(biāo)值并且作為在壓力的目標(biāo)值和每單位時(shí)間的實(shí)際的壓力之間的差的 導(dǎo)數(shù)形成該壓力的隨時(shí)間的變化。以這種方式，可以以簡單和很少費(fèi)用的方式借助于表征質(zhì)量流量的參量的目標(biāo)值按照設(shè)定的或期望的時(shí)間曲線轉(zhuǎn)換期望的輸出參數(shù)。如果選擇所述給定時(shí)間常數(shù)作為單位時(shí)間(時(shí)間單位)，則得到另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。由此 為了轉(zhuǎn)換期望的輸出參數(shù)，可以以簡單和很少費(fèi)用的方式指定按照比例時(shí)間元件的時(shí)間曲 線作為期望的或給定的時(shí)間曲線。此外有利的是，在期望的燃油耗量和/或期望的響應(yīng)特性和/或期望的再現(xiàn)性方 面，為了調(diào)節(jié)內(nèi)燃機(jī)的期望的輸出參數(shù)，借助于表征質(zhì)量流量的參量的目標(biāo)值，確定所述給 定時(shí)間曲線。以這種方式，通過借助于按照給定時(shí)間曲線的表征質(zhì)量流量的參量的目標(biāo)值 轉(zhuǎn)換期望的輸出參數(shù)，可以實(shí)現(xiàn)燃油耗量和/或響應(yīng)特性和/或期望的再現(xiàn)性的優(yōu)化，以便 借助于表征質(zhì)量流量的參量的目標(biāo)值調(diào)節(jié)內(nèi)燃機(jī)的期望的輸出參數(shù)。附圖 本發(fā)明的實(shí)施例在附圖中示出并且在下面的說明中進(jìn)行詳細(xì)描述。附圖中所示

圖1是一個(gè)內(nèi)燃機(jī)的示意圖，圖2是用于描述按照本發(fā)明的裝置和按照本發(fā)明的方法的功能示意圖。實(shí)施例的說明在圖1中，1表示一個(gè)內(nèi)燃機(jī)，它例如是汽油機(jī)或柴油機(jī)。此時(shí)內(nèi)燃機(jī)1包括一個(gè) 或多個(gè)氣缸，在圖1中示例性地示出了其中的一個(gè)氣缸并且用附圖標(biāo)記35表征。氣缸35 中通過空氣供給管道10輸入新鮮空氣。新鮮空氣在空氣供給管道10中的流動(dòng)方向在圖1 中用箭頭表示。在空氣供給管道10中布置有例如形式為節(jié)流閥的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，通過它的位置 或開度影響進(jìn)入氣缸35的空氣質(zhì)量流量。調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)20的位置或開度此時(shí)由發(fā)動(dòng)機(jī)控制機(jī) 構(gòu)15例如在使用在圖1中沒有示出的調(diào)節(jié)回路下進(jìn)行調(diào)整。在此情況下，使調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)20 的實(shí)際位置跟蹤調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)20的目標(biāo)位置。例如可以通過在調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)20的區(qū)域中的位置傳 感器，例如形式為電位器，探測(cè)實(shí)際位置并且傳輸給發(fā)動(dòng)機(jī)控制機(jī)構(gòu)15。一個(gè)這樣的位置 傳感器在圖1中通過附圖標(biāo)記175表征。調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)20的目標(biāo)位置可以在發(fā)動(dòng)機(jī)控制機(jī)構(gòu) 15例如依據(jù)輸入氣缸35的目標(biāo)空氣質(zhì)量流量來確定，其中目標(biāo)空氣質(zhì)量流量例如可以依 據(jù)對(duì)要由內(nèi)燃機(jī)1發(fā)出的扭矩或要由內(nèi)燃機(jī)1發(fā)出的功率的一個(gè)或多個(gè)被協(xié)調(diào)的要求在發(fā) 動(dòng)機(jī)控制機(jī)構(gòu)15中確定。在最簡單的并且在圖1中所示的情況下，此時(shí)依據(jù)司機(jī)期望力矩 FW形成目標(biāo)空氣質(zhì)量流量，該司機(jī)期望力矩由加速踏板模塊65輸入發(fā)動(dòng)機(jī)控制機(jī)構(gòu)15。加 速踏板模塊65此時(shí)依據(jù)由內(nèi)燃機(jī)1驅(qū)動(dòng)的汽車的加速踏板的操縱度形成司機(jī)期望力矩FW。 以下依照?qǐng)D2所示的功能示意圖說明目標(biāo)空氣質(zhì)量流量的形成。在節(jié)流閥20的下游，空氣 供給管道10轉(zhuǎn)入進(jìn)氣管5，在該進(jìn)氣管中布置有進(jìn)氣管壓力傳感器45和進(jìn)氣管溫度傳感器 50。進(jìn)氣管壓力傳感器45測(cè)量實(shí)際的進(jìn)氣管壓力ps并且將測(cè)量值傳輸給發(fā)動(dòng)機(jī)控制機(jī)構(gòu) 15。進(jìn)氣管溫度傳感器50測(cè)量實(shí)際的進(jìn)氣管溫度TS并且將測(cè)量值傳輸給發(fā)動(dòng)機(jī)控制機(jī)構(gòu) 15。通過進(jìn)氣閥25最后將新鮮空氣吸入氣缸35的燃燒室。進(jìn)氣閥25此時(shí)可以或者通過 凸輪軸或者通過電液式或機(jī)電式氣閥配氣機(jī)構(gòu)調(diào)整它的開啟時(shí)刻和它的開啟持續(xù)時(shí)間。在 圖1所示的示例中假設(shè)進(jìn)氣閥25的開啟時(shí)間和開啟持續(xù)時(shí)間通過進(jìn)氣凸輪軸以專業(yè)人員 公知的方式打開和關(guān)閉。對(duì)用于將在氣缸35的燃燒室中燃燒空氣和燃油時(shí)形成的廢氣排 出到廢氣管道40中的排氣閥30的開啟時(shí)刻和開啟持續(xù)時(shí)間的控制按照相同的方式進(jìn)行， 其中在圖1中也假設(shè)在排氣閥30的打開和關(guān)閉方面通過排氣凸輪軸控制排氣閥30。出于 清楚起見，在圖1中沒有示出向氣缸35的燃燒室中供給燃油的情況，燃油的供給可以或者直接地實(shí)施或者通過進(jìn)氣管5或通過空氣供給管道10借助于一個(gè)或多個(gè)合適的噴射閥實(shí) 施。此外，在汽油機(jī)情況下設(shè)有火花塞，它點(diǎn)燃?xì)飧?5的燃燒室中的空氣/燃油混合物。
在氣缸35或進(jìn)氣或排氣凸輪軸的區(qū)域中的凸輪軸傳感器70探測(cè)以°NW(凸輪軸 轉(zhuǎn)角)表示的實(shí)際的凸輪軸位置并且將測(cè)量值傳輸給發(fā)動(dòng)機(jī)控制機(jī)構(gòu)15。依據(jù)進(jìn)氣或排氣 凸輪軸的實(shí)際的凸輪軸位置°NW，發(fā)動(dòng)機(jī)控制機(jī)構(gòu)15可以以專業(yè)人員公知的方式識(shí)別出是 否進(jìn)氣閥25正好被打開或關(guān)閉以及是否排氣閥30正好被打開或關(guān)閉。在此情況下，由進(jìn) 氣凸輪軸的位置也可以根據(jù)在進(jìn)氣閥25和排氣閥30的開啟時(shí)間和關(guān)閉時(shí)間之間在曲軸轉(zhuǎn) 角上的確定的關(guān)系導(dǎo)出排氣閥30的開啟狀態(tài)。備選地，也可以分別設(shè)置一個(gè)用于進(jìn)氣凸輪 軸的凸輪軸傳感器和一個(gè)用于排氣凸輪軸的凸輪軸傳感器。在氣缸35或在由氣缸35驅(qū)動(dòng)的曲軸的區(qū)域中的轉(zhuǎn)速傳感器55探測(cè)實(shí)際的發(fā)動(dòng) 機(jī)轉(zhuǎn)速并且將測(cè)量值傳輸給發(fā)動(dòng)機(jī)控制機(jī)構(gòu)15。通過發(fā)動(dòng)機(jī)溫度傳感器60測(cè)量實(shí)際的發(fā) 動(dòng)機(jī)溫度TM并且將測(cè)量值傳輸給發(fā)動(dòng)機(jī)控制機(jī)構(gòu)15。此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)溫度傳感器60例如可以 測(cè)量表征發(fā)動(dòng)機(jī)溫度的冷卻水溫度。按照本發(fā)明，現(xiàn)在涉及確定用于一個(gè)參量的目標(biāo)值，該參量表征通到內(nèi)燃機(jī)1或 通到氣缸35的質(zhì)量流量，其中這個(gè)參量例如可以是經(jīng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)20流入進(jìn)氣管5的空氣質(zhì) 量流量。以下示例地假設(shè)，作為用于表征質(zhì)量流量的參量的目標(biāo)值，確定出用于經(jīng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu) 20流入進(jìn)氣管5中的質(zhì)量流量的目標(biāo)值。這種確定在此情況下是在發(fā)動(dòng)機(jī)控制機(jī)構(gòu)15的 控制單元20中進(jìn)行的，其中控制單元20在圖1中用虛線示出。以下在圖2中對(duì)照一個(gè)功能示意圖描述控制單元20的一個(gè)實(shí)施例。內(nèi)燃機(jī)1的或氣缸35的燃燒室的目標(biāo)充滿量(充氣水平)或從進(jìn)氣管5流出經(jīng) 進(jìn)氣閥25進(jìn)入內(nèi)燃機(jī)1的或氣缸35的燃燒室的目標(biāo)質(zhì)量流量在內(nèi)燃機(jī)1運(yùn)行期間尤其是 在內(nèi)燃機(jī)1驅(qū)動(dòng)汽車時(shí)是不斷變化的。針對(duì)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)20的位置的所述調(diào)節(jié)保證實(shí)際充滿 量跟蹤目標(biāo)充滿量。進(jìn)氣管5和調(diào)節(jié)的方式?jīng)Q定了用于使實(shí)際充滿量跟蹤目標(biāo)充滿量的動(dòng) 力學(xué)。例如，如果這樣地調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)20，使得經(jīng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)20進(jìn)入進(jìn)氣管5的實(shí)際質(zhì)量流 量對(duì)應(yīng)于由進(jìn)氣管5進(jìn)入這個(gè)或這些氣缸35的燃燒室的目標(biāo)質(zhì)量流量，那么燃燒室的實(shí)際 充滿量僅僅非常緩慢地跟隨燃燒室的目標(biāo)充滿量，因?yàn)闆]有提供任何用于充滿進(jìn)氣管5的 附加的質(zhì)量流或沒有任何用于排空進(jìn)氣管5的減小的質(zhì)量流。如果例如在空氣供給管道10中設(shè)置一個(gè)具有包括旁通閥的旁通管道的壓縮機(jī)， 隨后跟著一個(gè)節(jié)流閥或者選擇地設(shè)置一個(gè)節(jié)流閥，隨后跟著一個(gè)具有包括旁通閥的旁通管 道的壓縮機(jī)，或者是專業(yè)人員公知的其它結(jié)構(gòu)的不同的質(zhì)量流量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，其用于調(diào)整流 入進(jìn)氣管5的質(zhì)量流量并且負(fù)責(zé)充滿量的建立或降低，那么會(huì)出現(xiàn)相同的問題和提出相同 的任務(wù)。作為這種質(zhì)量流量調(diào)節(jié)器的示例在圖1中示出了一個(gè)節(jié)流閥。但是，圖1中的調(diào) 節(jié)機(jī)構(gòu)20只是用于調(diào)節(jié)出流向進(jìn)氣管5的期望的質(zhì)量流量的一個(gè)或多個(gè)任意的質(zhì)量流量 器包括它們的管道系統(tǒng)的代表。對(duì)這種必要時(shí)由包括管道系統(tǒng)的多個(gè)部件構(gòu)成的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu) 20的調(diào)節(jié)保證了進(jìn)氣管5如何排空或充滿的方式和由此形成怎樣的充滿動(dòng)力學(xué)?，F(xiàn)在按照本發(fā)明規(guī)定，按照一個(gè)給定時(shí)間曲線形成一個(gè)用于從調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)20流入 進(jìn)氣管5的質(zhì)量流量或一個(gè)用于一個(gè)表征該質(zhì)量流量的參量的目標(biāo)值，從而燃燒室的實(shí)際 充滿量按照由該給定時(shí)間曲線限定的動(dòng)力學(xué)表現(xiàn)(變化)。為此目的，基于流入進(jìn)氣管5的 質(zhì)量流量和流出進(jìn)氣管5的質(zhì)量流量的平衡，按照該給定時(shí)間曲線形成表征質(zhì)量流量的參量的目標(biāo)值。作為表征質(zhì)量流量的參量的目標(biāo)值，在此情況下，如前所述，以下選擇經(jīng)調(diào)節(jié) 機(jī)構(gòu)20流入進(jìn)氣管5的質(zhì)量流量的目標(biāo)值。在此情況下，考慮當(dāng)前在進(jìn)氣管中存在的條件，尤其是關(guān)于進(jìn)氣管壓力和進(jìn)氣管 溫度的條件，由燃燒室的目標(biāo)充滿量和給定時(shí)間曲線計(jì)算出應(yīng)該從調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)20流入進(jìn)氣 管5的目標(biāo)質(zhì)量流量。如果調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)20在所述的調(diào)節(jié)范圍中調(diào)節(jié)該目標(biāo)質(zhì)量流量，那么也 形成用于充滿量的期望的動(dòng)力學(xué)，也就是說，實(shí)際充滿量按照給定時(shí)間曲線跟隨目標(biāo)充滿 量。基于司機(jī)期望力矩FW和/或其它系統(tǒng)的力矩要求，如例如驅(qū)動(dòng)裝置滑轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)裝 置，防抱死系統(tǒng)，行駛動(dòng)力學(xué)調(diào)節(jié)裝置，行駛速度學(xué)調(diào)節(jié)裝置或類似系統(tǒng)，以專業(yè)人員公知 的方式求出內(nèi)燃機(jī)1的一個(gè)合目標(biāo)力矩或合目標(biāo)功率。以下示例性地假設(shè)求出一個(gè)合目 標(biāo)力矩。為了簡單起見并且如圖1中所示，對(duì)于本發(fā)明的說明來說示例性地并且沒有一 般性限制地假設(shè)，該合目標(biāo)力矩對(duì)應(yīng)于司機(jī)期望力矩FW。在考慮效率和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下， 以專業(yè)人員公知的方式，由該合目標(biāo)力矩，即在此處描述的示例中的司機(jī)期望力矩FW，計(jì) 算出燃燒室的目標(biāo)充滿量。此時(shí)也可以以專業(yè)人員公知的方式先通過負(fù)荷沖擊阻尼機(jī)構(gòu) (Lastschlagdampfung )和/或一個(gè)或多個(gè)駕駛機(jī)動(dòng)性過濾器(Fahrbarkeitsfilter)
準(zhǔn)備司機(jī)期望力矩FW。此時(shí)盡管有通過負(fù)荷沖擊阻尼機(jī)構(gòu)和/或一個(gè)或多個(gè)駕駛機(jī)動(dòng)性過 濾器的可選擇存在的過濾，被計(jì)算的目標(biāo)充滿量仍然可以經(jīng)受快速的變化，由于進(jìn)氣管動(dòng) 力學(xué)上的原因，進(jìn)氣管5中的質(zhì)量不能夠任意快速地跟隨這些快速的變化。亦即實(shí)際充滿 量不能夠任意快速地跟蹤目標(biāo)充滿量。因此，按照本發(fā)明，要由調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)20調(diào)整的進(jìn)入進(jìn) 氣管5的目標(biāo)質(zhì)量流量按照給定時(shí)間曲線被預(yù)先設(shè)定，以便實(shí)際充滿量能夠以符合給定時(shí) 間曲線期望的動(dòng)力學(xué)跟隨目標(biāo)充滿量。圖2中示出了用于描述發(fā)動(dòng)機(jī)控制機(jī)構(gòu)15的按照本發(fā)明的控制單元20的功能 圖。圖2的功能圖同時(shí)也是一個(gè)流程圖，其描述了按照本發(fā)明的方法的一個(gè)示例性的流程。 控制單元20例如可以按照軟件和/或硬件方式實(shí)施到發(fā)動(dòng)機(jī)控制機(jī)構(gòu)15中。在控制單元20中，基于流入進(jìn)氣管5的質(zhì)量流量和流出進(jìn)氣管5的質(zhì)量流量的平 衡，按照一個(gè)給定時(shí)間曲線形成經(jīng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)20流入進(jìn)氣管5的質(zhì)量流量的目標(biāo)值。此時(shí)在 該示例中規(guī)定，選擇該給定時(shí)間曲線作為按照一個(gè)具有給定時(shí)間常數(shù)的、一階的比例時(shí)間 元件的時(shí)間曲線。備選地，也可以預(yù)先設(shè)定一個(gè)另外的時(shí)間曲線，例如按照一個(gè)同樣具有給 定時(shí)間常數(shù)的、高于一階的比例時(shí)間元件的時(shí)間曲線。在本例中，針對(duì)流入進(jìn)氣管5的質(zhì)量 流量和流出進(jìn)氣管5的質(zhì)量流量的平衡，作為在流入進(jìn)氣管5的質(zhì)量流量和流出進(jìn)氣管5 的質(zhì)量流量之間的差，形成進(jìn)氣管5中的質(zhì)量的時(shí)間變化。該事實(shí)情況通過以下針對(duì)進(jìn)氣 管5的微分方程式描述dm/dt = mszu_msab (1)其中m是進(jìn)氣管5中的質(zhì)量，dm/dt是進(jìn)氣管5中的質(zhì)量的時(shí)間變化，mszu是經(jīng)調(diào) 節(jié)機(jī)構(gòu)20流入進(jìn)氣管5中的質(zhì)量流量和msab是流出進(jìn)氣管5進(jìn)入燃燒室的質(zhì)量流量。按 照本發(fā)明，解這個(gè)用于確定目標(biāo)質(zhì)量流量的關(guān)系式，求解出經(jīng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)20流入進(jìn)氣管5的 質(zhì)量流量mszu并且用按照具有給定時(shí)間常數(shù)的一階比例時(shí)間元件的給定時(shí)間曲線替換進(jìn) 氣管5中的質(zhì)量的時(shí)間變化dm/dt。經(jīng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)20流入進(jìn)氣管5的質(zhì)量流量mszu則被看 作是應(yīng)該由調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)20調(diào)節(jié)的目標(biāo)質(zhì)量流量。
按照本發(fā)明的擴(kuò)展方案，然后可以規(guī)定，在考慮理想的氣體方程式ps*VS = m*R*TS (2)情況下，求解由微分方程式(1)形成的用于確定目標(biāo)質(zhì)量流量mszu的關(guān)系式，以求 出經(jīng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)20流入進(jìn)氣管5的質(zhì)量流量mszu并由此求出目標(biāo)質(zhì)量流量，從而在進(jìn)氣管5 中的質(zhì)量的隨時(shí)間的變化dm/dt被轉(zhuǎn)換成進(jìn)氣管壓力的隨時(shí)間的變化dps/dt。在理想的氣 體方程式(2)中，VS是進(jìn)氣管體積和R是氣體常數(shù)。由此在考慮理想的氣體方程式(2)下 由微分方程式(1)得到以下的針對(duì)進(jìn)氣管壓力ps的微分方程式VS/(R*TS)*dps/dt = mszu-msab (3)依據(jù)內(nèi)燃機(jī)1的一個(gè)期望的輸出參數(shù)，例如形式為合成的目標(biāo)力矩，作為在本例 中的司機(jī)期望力矩FW或由此導(dǎo)出的目標(biāo)充滿量，以專業(yè)人員公知的方式形成進(jìn)氣管壓力 的一個(gè)目標(biāo)值和由進(jìn)氣管壓力的目標(biāo)值和每單位時(shí)間的實(shí)際進(jìn)氣管壓力值之間的差作為 導(dǎo)數(shù)形成進(jìn)氣管壓力的時(shí)間變化dps/dt。作為單位時(shí)間(或時(shí)間單元Zeiteinheit)，此時(shí) 例如可以使用用于給定時(shí)間曲線的比例時(shí)間元件的給定時(shí)間常數(shù)。通過求解出經(jīng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu) 20流入進(jìn)氣管5的質(zhì)量流量mszu，該質(zhì)量流量對(duì)應(yīng)于應(yīng)該由調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)20調(diào)整的目標(biāo)質(zhì)量流 量，由此由進(jìn)氣管壓力ps的微分方程式(3)得到以下的針對(duì)該目標(biāo)質(zhì)量流量的計(jì)算規(guī)則mszu = msab+VS/(R*TS)*l/T1*(pssol-ps) (4)其中T1是比例時(shí)間元件的給定時(shí)間常數(shù)，pssol是目標(biāo)進(jìn)氣管壓力和ps是實(shí)際測(cè) 量的進(jìn)氣管壓力，即實(shí)際進(jìn)氣管壓力。目標(biāo)進(jìn)氣管壓力pssol例如可以在使用由DE19753969A1公開的如在那里例如在 圖2中和對(duì)應(yīng)的說明中陳述的關(guān)系式下求出。為了在控制單元20中求出目標(biāo)進(jìn)氣管壓力 pssol，因此示例性地使用由DE19753969A1中公開的關(guān)系式。相應(yīng)地，也可以以專業(yè)人員公 知的方式求出由流出進(jìn)氣管5進(jìn)入燃燒室的質(zhì)量流量msab，如例如由DE19756919A1和在那 里例如在圖2和對(duì)應(yīng)的說明中公開的那樣。為了在控制單元20中求出由進(jìn)氣管5流入燃 燒室中的質(zhì)量流量msab，因此使用由DE19756919A1公開的關(guān)系式。首先說明對(duì)從流出進(jìn)氣管5進(jìn)入燃燒室的質(zhì)量流量確定。為此目的，控制 單元20包括一個(gè)第一特性曲線95，對(duì)該第一特性曲線輸入轉(zhuǎn)速傳感器55的實(shí)際的發(fā)動(dòng)機(jī) 轉(zhuǎn)速和實(shí)際存在的凸輪軸調(diào)節(jié)NWS。實(shí)際的凸輪軸調(diào)節(jié)NWS是進(jìn)氣凸輪軸的位置與排氣凸 輪軸的位置之間的關(guān)系并且說明在進(jìn)氣閥25和排氣閥30同時(shí)打開之間例如是否存在和以 何種尺度存在氣門重疊。實(shí)際的凸輪軸調(diào)節(jié)NWS在此情況下在控制單元20中是已知的并 且例如被存儲(chǔ)在控制單元20的第五存儲(chǔ)器92中。第一特性曲線95的輸出參數(shù)是一個(gè)修 正值P_iagr，它根據(jù)在內(nèi)燃機(jī)1的工作循環(huán)期間進(jìn)氣閥25和排氣閥30的氣閥位置考慮了 系統(tǒng)固有的廢氣再循環(huán)。這種系統(tǒng)固有的廢氣再循環(huán)例如可以通過進(jìn)氣閥25和排氣閥30 同時(shí)打開的相位由于氣閥重疊形成并且此外取決于實(shí)際的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。這個(gè)修正值P_iagr 在第一減法環(huán)節(jié)120中被減去由進(jìn)氣管壓力傳感器45提供的實(shí)際的進(jìn)氣管壓力ps。在第 一減法環(huán)節(jié)120的輸出端上的由此得出的有效的合進(jìn)氣管壓力接著在第一乘法環(huán)節(jié)130中 被乘以系數(shù)F，該系數(shù)由泵方程式和一個(gè)依經(jīng)驗(yàn)獲得的函數(shù)組成，該函數(shù)組合了取決于實(shí)際 的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和實(shí)際的凸輪軸調(diào)節(jié)NWS的脈沖效應(yīng)。泵方程式考慮氣缸35的工作容積VH， 實(shí)際的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n，氣體常數(shù)R和進(jìn)氣管溫度TS。系數(shù)F在此情況下在計(jì)算單元100中 由所述的參數(shù)被如下地求出
F = (VH*n) / (2*R*TS) *f (n, NWS) (5)。工作容積VH在控制單元20中也是已知的并且在那里存儲(chǔ)在第二存儲(chǔ)器80中。
在等式(5)中，f (n，NWS)是依據(jù)經(jīng)驗(yàn)獲得的函數(shù)，它組合了在進(jìn)氣管5中的取決 于實(shí)際的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速η和實(shí)際的凸輪軸調(diào)節(jié)NWS的脈沖效應(yīng)。作為在第一乘法環(huán)節(jié)(乘法 單元)130中的相乘的結(jié)果，得到從進(jìn)氣管5流入燃燒室或氣缸35中的質(zhì)量流量msab。這 個(gè)質(zhì)量流量被輸入到第二加法環(huán)節(jié)155。為了確定目標(biāo)進(jìn)氣管壓力pssol，向控制單元20的第二特性曲線105輸入司機(jī)期 望力矩FW和實(shí)際的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n，該司機(jī)期望力矩在本情況下示例性地被假設(shè)為合目標(biāo) 力矩。第二特性曲線105則以專業(yè)人員公知的方式形成內(nèi)燃機(jī)1的燃燒室的目標(biāo)充滿量 rlsol。在此情況下可以選擇地規(guī)定，司機(jī)期望力矩FW或合目標(biāo)力矩在輸送給第二特性曲 線105之前還選擇地輸送給一個(gè)負(fù)荷沖擊阻尼機(jī)構(gòu)和/或一個(gè)或多個(gè)行駛機(jī)動(dòng)性過濾器。 目標(biāo)充滿量rlsol在第一除法環(huán)節(jié)60中被除以一個(gè)換算系數(shù)fpsurl，它形成在第三乘法環(huán) 節(jié)140的輸出端上。在第三乘法環(huán)節(jié)140的輸出端上的換算系數(shù)fpsurl此時(shí)通過第三特 性曲線110的輸出信號(hào)與模型115的輸出信號(hào)相乘而產(chǎn)生。第三特性曲線110—方面被輸 入由凸輪軸角傳感器70提供的進(jìn)氣凸輪軸的實(shí)際的凸輪軸角°爾并且另一方面被輸入實(shí) 際的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速η。在本例中，凸輪軸角傳感器70探測(cè)進(jìn)氣凸輪軸的實(shí)際的凸輪軸位置°NW。基于進(jìn) 氣凸輪軸實(shí)際的位置°NW，在已知進(jìn)氣凸輪軸和排氣凸輪軸之間的凸輪軸調(diào)節(jié)NWS情況下也 確定和已知排氣凸輪軸的實(shí)際的凸輪軸位置°NW。第三特性曲線110依據(jù)進(jìn)氣凸輪軸的凸輪軸位置°爾和實(shí)際的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速η按 照由DE19753969A1已知的方式求出系數(shù)KFPSURL，該系數(shù)被輸入到第三乘法環(huán)節(jié)140。模 型115按照也是由DE19753969A1已知的方式依據(jù)由發(fā)動(dòng)機(jī)溫度傳感器60輸入的實(shí)際的發(fā) 動(dòng)機(jī)溫度TM和由進(jìn)氣管溫度傳感器50輸入的實(shí)際的進(jìn)氣管溫度TS求出燃燒室溫度系數(shù) ftbr。求出的燃燒室溫度此時(shí)被相對(duì)于273K的溫度進(jìn)行標(biāo)定(標(biāo)準(zhǔn)化)，以形成修正系數(shù) ftbr，第三特性曲線110的值被協(xié)調(diào)到該溫度上。燃燒室溫度修正系數(shù)ftbr也被輸入到第 三乘法環(huán)節(jié)140。由此在第三乘法環(huán)節(jié)的輸出端上得到換算系數(shù)fpsurl如下Fpsurl = ftbr*KFPSURL (6)然后在第一除法環(huán)節(jié)160中目標(biāo)充滿量rlsol被除以換算系數(shù)fpsurl并且在第 一除法環(huán)節(jié)160的輸出端上形成的商被輸給第一加法環(huán)節(jié)150并在那里加到第四特性曲線 180的輸出信號(hào)上。在第四特性曲線180中一方面輸入了實(shí)際的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速η和另一方面 輸入了進(jìn)氣凸輪軸的實(shí)際的凸輪軸位置°NW。第四特性曲線180的輸出信號(hào)是特性曲線值 KFPIRG，它被輸入到第一加法環(huán)節(jié)150。第四特性曲線180按照DE19753969A1依據(jù)實(shí)際的 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速η和進(jìn)氣凸輪軸的實(shí)際的凸輪軸位置°NW形成殘余氣體份額KFPIRG。在此情況 下，如在DE19753969A1中描述的那樣，但是出于清楚起見在圖2中沒有示出，可以將讀出的 第四特性曲線180的值KFPIRG在一個(gè)乘法單元上與一個(gè)由測(cè)量的環(huán)境壓力導(dǎo)出的修正系 數(shù)相乘，用于實(shí)施高度修正。在第一加法環(huán)節(jié)150中，由此第四特性曲線180的該必要時(shí)被高度修正的值 KFPIRG與商rlsol/fpsurl相加，以便在第一加法環(huán)節(jié)150的輸出端上形成目標(biāo)進(jìn)氣管壓力 pssol。該目標(biāo)進(jìn)氣管壓力被輸入到第二減法環(huán)節(jié)125，實(shí)際的進(jìn)氣管壓力ps也輸入到該第二減法環(huán)節(jié)。在第二減法環(huán)節(jié)125中，實(shí)際的進(jìn)氣管壓力ps被減去目標(biāo)進(jìn)氣管壓力pssol。 形成的差在第二除法環(huán)節(jié)165中被除以給定時(shí)間常數(shù)Tl，該給定時(shí)間常數(shù)被存儲(chǔ)在控制單 元20的第三存儲(chǔ)器中。給定時(shí)間常數(shù)Tl此時(shí)例如可以合適地應(yīng)用于試驗(yàn)臺(tái)上和/或行駛 試驗(yàn)中，以便實(shí)現(xiàn)實(shí)際充滿量的期望的給定時(shí)間曲線。在給定時(shí)間常數(shù)Tl的這種應(yīng)用情況 下，此時(shí)為了借助于進(jìn)入進(jìn)氣管5的目標(biāo)質(zhì)量流量調(diào)節(jié)內(nèi)燃機(jī)1的期望的輸出參數(shù)，例如司 機(jī)期望力矩，可以按照司機(jī)愿望或司機(jī)期望力矩這樣地確定內(nèi)燃機(jī)的期望的燃油耗量和/ 或期望的響應(yīng)特性和/或期望的再現(xiàn)性，使得例如燃油耗量和/或響應(yīng)特性和/或期望的 再現(xiàn)性分別具有一個(gè)最佳的值。在此情況下，例如可以以有利的方式，以比期望的再現(xiàn)性更 高的優(yōu)先權(quán)優(yōu)化響應(yīng)特性和以比燃油耗量更高的優(yōu)先權(quán)優(yōu)化期望的再現(xiàn)性。在第二除法環(huán) 節(jié)165的輸出端上形成商(pSSol-pS)/Tl，該商被輸送到第四乘法環(huán)節(jié)145并且在那里與進(jìn) 氣管體積VS相乘，后者在控制單元20是已知的并且存儲(chǔ)在第四存儲(chǔ)器90中。通過第四乘 法環(huán)節(jié)145形成的積被輸入給第三除法環(huán)節(jié)170并且在那里被除以第二乘法環(huán)節(jié)135的輸 出。第二乘法環(huán)節(jié)135的輸出通過實(shí)際的進(jìn)氣管溫度TS與氣體常數(shù)R相乘得到，該氣體常 數(shù)被存儲(chǔ)在控制單元20的第一存儲(chǔ)器75中。在第三除法環(huán)節(jié)170的輸出端上形成的商在 第二加法環(huán)節(jié)155中與在第一乘法環(huán)節(jié)130的輸出端上的從進(jìn)氣管5進(jìn)入燃燒室的質(zhì)量流 量msab相加。在第二加法環(huán)節(jié)155的輸出端上形成的和是目標(biāo)質(zhì)量流量HlSzustjl，該目標(biāo)質(zhì) 量流量應(yīng)該通過調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)20進(jìn)行調(diào)節(jié)并且經(jīng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)20流入進(jìn)氣管5。在第二加法環(huán)節(jié) 155的輸出端上的目標(biāo)質(zhì)量流量Hiszust5l由此對(duì)應(yīng)于按照等式(4)計(jì)算的用于流入的質(zhì)量流 量mszu的值。 如果調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)20現(xiàn)在調(diào)節(jié)該目標(biāo)質(zhì)量流量Hiszust5l,那么也形成按照給定時(shí)間曲線 的期望的充氣動(dòng)力學(xué)。該設(shè)定的充氣動(dòng)力學(xué)又可以被發(fā)動(dòng)機(jī)控制機(jī)構(gòu)的其它功能利用，例 如用于預(yù)測(cè)內(nèi)燃機(jī)1的運(yùn)行參數(shù)。在進(jìn)氣管5中的進(jìn)氣管壓力也按照目標(biāo)質(zhì)量流量Hiszust5l 的相同的動(dòng)力學(xué)建立起來。按照所述示例，在目標(biāo)充滿量的躍變情況下，按照例如一階的比例時(shí)間元件的給 定時(shí)間曲線形成實(shí)際充滿量。通過將進(jìn)氣管壓力的隨時(shí)間的變化替換為在目標(biāo)進(jìn)氣管壓力pssol和例如一階 的比例時(shí)間元件的每給定時(shí)間常數(shù)Tl的實(shí)際進(jìn)氣管壓力PS之間的差的導(dǎo)數(shù)，在該情況下， 調(diào)節(jié)誤差，即目標(biāo)進(jìn)氣管壓力pssol和實(shí)際的進(jìn)氣管壓力ps之間的以差pssol-ps的形式 的偏差，如為給定時(shí)間曲線選擇的、一階的比例時(shí)間元件形式的延遲環(huán)節(jié)那樣變化。由此也 為實(shí)際充滿量和目標(biāo)充滿量之間的差形成按照給定時(shí)間曲線的期望的動(dòng)力學(xué)。
權(quán)利要求
用于運(yùn)行具有質(zhì)量流管路(5)的內(nèi)燃機(jī)(1)的方法，通過該質(zhì)量流管路向內(nèi)燃機(jī)(1)供給質(zhì)量流，其中為一個(gè)表征至內(nèi)燃機(jī)(1)的質(zhì)量流量的參量設(shè)定一個(gè)目標(biāo)值，其特征在于，從流入質(zhì)量流管路(5)的質(zhì)量流量和流出質(zhì)量流管路(5)的質(zhì)量流量的平衡出發(fā)，按照一個(gè)給定時(shí)間曲線形成所述表征質(zhì)量流量的參量的目標(biāo)值。
2.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，選擇一個(gè)用于該質(zhì)量流量的目標(biāo)值作為 表征質(zhì)量流量的參量的目標(biāo)值并且選擇流入質(zhì)量流管路(5)的質(zhì)量流量作為在流入質(zhì)量 流管路(5)的質(zhì)量流量和流出質(zhì)量流管路(5)的質(zhì)量流量的平衡中的質(zhì)量流量的目標(biāo)值。
3.按照前述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，選擇所述給定時(shí)間曲線作為按照 一個(gè)優(yōu)選一階的、具有一個(gè)給定時(shí)間常數(shù)的比例時(shí)間元件的時(shí)間曲線。
4.按照前述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，作為流入的質(zhì)量流量和流出的質(zhì) 量流量之間的差形成在質(zhì)量流管路(5)中的質(zhì)量的時(shí)間變化并且求解這個(gè)用于確定表征 質(zhì)量流量的參量的目標(biāo)值的關(guān)系式以求出流入的質(zhì)量流量并且用所述給定時(shí)間曲線替換 所述在質(zhì)量流管路(5)中的質(zhì)量的時(shí)間變化。
5.按照權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，在考慮理想的氣體方程式下求解所述用 于確定表征質(zhì)量流量的參量的目標(biāo)值的關(guān)系式，以求出流入的質(zhì)量流量，從而所述在質(zhì)量 流管路(5)中的質(zhì)量的時(shí)間變化被轉(zhuǎn)換成在質(zhì)量流管路(5)中的壓力的時(shí)間變化，依據(jù)內(nèi) 燃機(jī)(1)的一個(gè)期望的輸出參數(shù)形成該壓力的目標(biāo)值并且作為在該壓力的目標(biāo)值和每單 位時(shí)間的實(shí)際壓力之間的差的導(dǎo)數(shù)形成所述壓力的時(shí)間變化。
6.按照權(quán)利要求5所述的方法，就權(quán)利要求5引用權(quán)利要求3而言，其特征在于，選擇 所述給定時(shí)間常數(shù)作為單位時(shí)間。
7.按照前述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，在期望的燃油耗量和/或期望的 響應(yīng)特性和/或期望的再現(xiàn)性方面，為了調(diào)節(jié)內(nèi)燃機(jī)(1)的期望的輸出參數(shù)，借助于表征質(zhì) 量流量的參量的目標(biāo)值，確定所述給定時(shí)間曲線。
8.用于運(yùn)行具有質(zhì)量流管路(5)的內(nèi)燃機(jī)⑴的裝置(15)，通過該質(zhì)量流管路向內(nèi)燃 機(jī)(1)供給質(zhì)量流，所述裝置包括一個(gè)控制單元(20)，它設(shè)定一個(gè)用于一個(gè)表征至內(nèi)燃機(jī) (1)的質(zhì)量流量的參量的目標(biāo)值，其特征在于，所述控制單元(20)被這樣地設(shè)計(jì)，使得該控 制單元從流入質(zhì)量流管路(5)的質(zhì)量流量和流出質(zhì)量流管路(5)的質(zhì)量流量的平衡出發(fā)， 按照一個(gè)給定時(shí)間曲線形成所述表征質(zhì)量流量的參量的目標(biāo)值。
全文摘要
提出了用于運(yùn)行具有質(zhì)量流管路(5)的內(nèi)燃機(jī)(1)的一種方法和一種裝置(15)，該質(zhì)量流管路允許實(shí)際充滿量以期望的動(dòng)力學(xué)跟蹤內(nèi)燃機(jī)的目標(biāo)充滿量。通過該質(zhì)量流管路(5)向內(nèi)燃機(jī)(1)供給質(zhì)量流。為一個(gè)表征進(jìn)入內(nèi)燃機(jī)(1)的質(zhì)量流量的參量設(shè)定一個(gè)目標(biāo)值。從流入質(zhì)量流管路(5)的質(zhì)量流量和從質(zhì)量流管路(5)流出的質(zhì)量流量的平衡出發(fā)，按照一個(gè)給定時(shí)間曲線形成該表征質(zhì)量流量的參量的目標(biāo)值。
文檔編號(hào)F02D11/10GK101965444SQ200880127934
公開日2011年2月2日 申請(qǐng)日期2008年11月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月10日
發(fā)明者K·米洛斯, L·魯申巴赫, M·德倫格, P·梅諾爾德, S·韋格納 申請(qǐng)人:羅伯特.博世有限公司