用于使内燃机工作的方法和装置的制作方法

日期:2019-06-26 06:45:42

专利名称:用于使内燃机工作的方法和装置的制作方法
技术领域
本发明涉及独立权利要求前序部分所述的用于使内燃机工作的方法和装置。
背景技术
对此已经公知的是,根据一个控制元件、特别是一个加速踏板的操作获得一个用于使内燃机工作的调节参数。其中该加速踏板的操作例如被换算为一个扭矩要求,即所谓的驾驶员希望扭矩。该驾驶员希望扭矩与内燃机的其它内部和/或外部的扭矩要求协调产生一个总合的扭矩要求。这又被转换成一个或多个用于使该内燃机工作的调节参数,例如节气阀转角,点火时刻和/或在一个汽油机情况下要喷入的燃料量。
公知的发动机控制装置基于一个扭矩结构上,该扭矩结构则致力于,不管被调定的点火角,总能将扭矩调节为被该内燃机所驱动之机动车的驾驶员基于他的加速踏板予先给定所期待的扭矩。当例如在一个汽油机情况下在催化器加热阶段以一个滞后的点火角行驶时,那么节气门自动地进一步地打开,以使由该内燃机输出的扭矩保持在相同的数值上。而且节气门的容差被补偿,以便该节气门在流量过小情况下自动地进一步开启。这一特性就此方面说表现了一个优点,因为例如驾驶员在机动车的行驶状态中当例如相应机动车性能的点火或空气/燃料混合比被改变时不会察觉。当然这个特性要求一个很复杂的可靠性监控装置。因为在内燃机运行中被调节的节气门开启角度在汽油发动机情况下取决于点火角、空气/燃料混合比、结构件容差和许多其他参数,所以发动机控制装置的监控必须将所有这些影响参数一起模型化,以便决定,被调节的节气门开启角度是否是允许的或者是否是一个错误。

发明内容
具有独立权利要求之特征的用于使内燃机工作的本发明方法和本发明装置相对现有技术的优点是,用于调节参数的第一值直接作为操作元件的操作的函数被求得,基于至少一个对内燃机的一输出端参数的要求获得一个用于调节参数的第二值,当存在一个和由操作元件的操作推导出的第一要求不相同的对该输出端参数的要求,其相对于第一要求应被置有优先权时,则该调节参数按照第二值被调节,否则的话该调节参数按照第一值被调节。以此方式该调节参数就可以明显简单地被监控,其中对这些基于对内燃机输出端参数的要求而产生的调节参数的干预仍然是允许的,而这些调节参数与操作元件的操作,特别是与在操作元件为加速踏板时的驾驶员希望是不同的。因此就可以较少花费和成本低亷地制造一个包括这种监控的控制装置。在调节参数是节气门的开启角度或该节气门的开启横截面时本发明模型不仅对于具有电子加速踏板的系统而且对于没有电子加速踏板的系统都可以简单的方式构成。
通过在从属权利要求中记载的措施就能实现在独立权利要求中限定之方法的优选改进方案。特别优选的是,用于调节参数的第一值由一个与操作元件之位置有关的基础值和一个与一怠速调节器之要求有关的偏差值之总和构成。以此方式就可以在确定用于调节参数的第一值时考虑该怠速调节器的要求并且因此特别是辅助设备如空调设备,转向助力泵等的运行可以确保。
另一个优点产生于,用于调节参数的第一值被转换为一个对于内燃机之输出端参数的第一要求,对于该输出端参数的一个总合要求根据对该输出端参数的全部现有的要求来构成并且对该输出端参数的这个总合要求被转换为用于调节参数的第二值。以此方式在考虑了这个基于调节参数的第一值推导出的对输出端参数的第一要求下就可以特别简单地获得对于该输出端参数的这个总合的要求。
这特别适用于,将调节参数的第一值转换为对输出端参数的第一要求是通过求得根据调节参数的第一值导致的内燃机充气来实现。
这里提高确定对输出端参数的这个总合要求的精确度的优选方式是,由调节参数的第一值求得的用于充气的值与一个用于充气的测量值作比较,优选地借助一个调节装置。
在确定用于调节参数的第二值时的精度优选如此地提高,即在确定用于调节参数的第二值时考虑至少一个用于输出端参数的备用值。
相应地在确定用于调节参数的第二值时的精度优选如此地提高,即在确定用于调节参数的第二值时要考虑点火角效率。


本发明的一个实施例描述在附图中并在下面作详细说明。图1是一个内燃机的示意图,图2是一个用于描述和解释本发明方法和本发明装置的功能方框图。
具体实施例方式
在图1中1表示一个内燃机,其例如可以驱动一个机动车并可以被构造为汽油发动机或柴油发电机。下面作为例子假定,该内燃机1为汽油发动机。通过一个进气管道25将空气输入到内燃机1的一个气缸组175中。其中进气通过一个可调节功率的元件20在这个例子中为一个节气门的位置而被影响。该节气门20的位置在此处通过一个发动机控制装置30特别根据一个操作元件5、特别是在此处所考察的机动车情况下是一个加速踏板的位置被影响。其中该加速踏板5的位置被一个加速踏板模型195所检测并被进一步导送到该发动机控制装置30去。通过一个或多个喷油嘴170则如图1描述的那样燃料被直接喷入到气缸组175的气缸燃烧室中。作为另一种选择,该燃料也可以被喷入到在节气门20下游的进气管道25中。这个或这些喷油嘴170被发动机控制装置30所控制以实现一个希望要喷入的燃料量,例如以便调节一个予先设定的空气/燃料混合比。在气缸组175的燃烧室中的空气/燃料混合物通过一个或多个火花塞165被点燃。其中该发动机控制装置30则控制这些应用的火花塞165以调节一个予先设定的点火时刻,以此按公知方式实现不同的功能例如一个扭矩备用的生成或在内燃机1一个排气管列185中加热一个催化器。这在气缸组175的燃烧室中燃烧空气/燃料混合物时形成的废气则被排放到该排气管列185中。一个转数传感器180-其检测一个被气缸组175之气缸所驱动之曲轴的转动-同样被规定用于该发动机控制装置30以便将测知的发动机转数nmot继续导送。另外的输入端参数190被输入到发动机控制装置30中。其中可以涉及各种不同机动车功能对于内燃机1输出端参数的要求。此外借助另外的输入端参数190可以将内燃机1的其他运行参数,例如一个在图1中未示出的空气质量测量器在进气管道25中于节气门20上游检测的空气质量流量输入到发动机控制装置30中。
在图2中描绘了一个用以表明本发明装置和本发明方法的功能方框图。通过该功能方框图实现一个测定单元35,其根据该加速踏板5的操作求得一个用于使内燃机1工作的调节参数。其中该测定单元35可以按照软件和/或硬件方式被设置在发动机控制装置30中。在被测定单元35要求得的调节参数方面可以例如是节气门20的一个开启横截面或一个开启角度。作为内燃机1的输出端参数例如可以选择一个由内燃机1输出的扭矩或一个由内燃机1输出的功率或一个从扭矩和/或功率推导出的参数。下面例如可以设定,选择从内燃机1输出的扭矩作为输出端参数。在下面例如选择节气门20的开启横截面作为调节参数。现在测定单元35包括第一测定机构40,其直接按加速踏板5之操作的或操作度wped的函数求得用于开启横截面的第一值。该操作度wped因此被加速踏板模型195检测并被继续输送到发动机控制装置30去。另外该测定单元35包括第二测定机构45,其基于至少一个对内燃机1的扭矩要求获得用于节气门20开启横截面的第二值。此外测定单元35包括调节装置50,当存在一个和一个基于该加速踏板5的操作度wped推导出的第一要求不相同的对于内燃机1之扭矩的要求并且它相对第一要求为优先时,则该调节机构50按照第二值调节开启横截面。否则调节装置50按照第一值调节开启横截面。
现在该第一测定机构40包括一个第一特性曲线族55,其中作为输入端参数的加速踏板5的操作度wped和被转数传感器180检测的发动机转数nmot输入该特性曲线族。该第一特性曲线族55由此获知一个基础值Adkb用于节气门20的开启横截面并将这个值输送到一个第一总和环节85。另外该第一测定机构40包括一个怠速调节器10,其根据在一额定发动机转数和一实际发动机转数之间的偏差构成一个要转换的扭矩差ΔMLLR并将其继续导送到一个第一转换元件125去。根据发动机转数nmot和其他的参数如所输入空气的密度ρL和温度TL,该第一转换元件125以普通技术人员公知的方式获得一个要被调节的充气值rlllr,其又被继续输送到一个第二特性曲线族60去。被输入的空气之密度ρL在发动机控制装置30中是已知的,相反被输入到内燃机1中的空气温度TL既可以通过一个在进气管道25中安置的温度传感器被测出也以普通技术人员公知的方式基于内燃机1另外已知的运行参数被模型化。此外该发动机转数nmot作为输入端参数被输入到该第二特性曲线族60中。根据发动机转数nmot和要被调节的充气值rlllr,该第二特性曲线族60获得一个用于节气门20的开启横截面的偏置值Adko并将其继续导送到一个限界环节140中。该限界环节140将用于节气门20开启横截面的偏置值Adko与一个用于节气门20开启横截面的上边界值Adk_siko,其基于一个安全性方案获得,相比较并且将这两个数值的较小者继续导送到第一相加环节85去,以便通过该限界环节140将用于该节气门20开启横截面的偏置值Adko最大限制在边界值Adk_siko。在第一相加环节85中第一特性曲线族55的输出与限界环节140的输出相加,因此产生一个用于节气门20开启横截面的总合额定值Adksoll,其通过第一特性曲线族55直接基于加速踏板5的操作度wped被导出。除了怠速调节器10还有第一转换元件125,第二特性曲线族60和限界环节140以及第一相加环节85都是第一测定机构40的组成部分,在其输出上置有用于该节气门20开启横截面的额定值Adksoll。这个被输入到一个第三协调环节160去,它的功能以后说明。
第二测定机构45包括一个第三特性曲线族65,作为输入端参数的节气门20之开启横截面的额定值Adksoll和发动机转数nmot输入到该特性曲线族中。由此该第三特性曲线族65,它是与第二特性曲线族60逆反的获得一个在实际的发动机转数nmot时和额定值Adksoll对应配置的第一值rlm以用于内燃机1的充气。这个值被输入到第一校正环节130,其对用于充气的第一值rlm根据通过进气管道25输入到内燃机1中的空气之密度ρL和温度TL以普通技术人员公知的方式作校正并且在其输出上因此置有一个被校正的第二值rldk以用于内燃机1之充气。这个值被输入到一个第二求和环节90中。这个用于充气的第二值rldk可以任选并且如在图2的功能方框图中描述的与一个用于充气的被测量的值rl相比较。为了获得这个用于充气的测量值rl设置一个测量装置145。其可以例如包括一个空气质量测量器,被安置在进气管道25中于节气门20的上游并且测知该空气质量流量。基于这个空气质量流量,在考虑了通过进气管道25输入到内燃机的空气之密度ρL情况下就可以普通技术人员公知的方式获得该相应的充气值。这个值是基于测量得出的并且因此在这里被称为用于充气的被测量的值rl。设置一个调节装置15,其例如包括一个积分调节器,并且在一个第一减法环节110中从用于充气的被测量的值rl中减去一个在该第二求和环节90之输出上的适配值rldkad以及将这样形成的差值输入到该调节装置15中。该调节装置15试图使这个差值最小化并为此在它的输出上给出一个用于充气的差值Δrl,其在第二求和环节90中与第一校正环节130的输出相加以构成用于充气的适配值rldkad。这个用于充气的适配值rldkad作为输入端参数被输入到一个第四特性曲线族70中,其中还另外被输入发动机转数nmot作为输入端参数。该第四特性曲线族70根据用于充气的适配值rldkad和发动机转数nmot获得一个从内燃机1可给出的最佳扭矩miopt,其也被称为最佳指示的扭矩miopt。这在一个第一乘法环节100中与一个点火角效率etazwb相乘,以便构成一个第一指示的扭矩mi1。其中该点火角效率etazwb要考虑最初可调节的点火角与一个最佳点火角的偏差,而该最佳点火角是为了实现所述最佳指示的扭矩miopt必需的。在一个第二减法环节115中从第一指示的扭矩mi1中扣除一个扭矩备用MRES,因此产生一个第二指示的扭矩mi2,其又被输入到一个第一协调环节150中。由于该扭矩备用MRES例如就可考虑,从最初可能的点火角开始,该点火角向滞后的方向上推移,例如为的是,加热该排气管列185的一个图1中未示出的催化器或者以便形成一个用于怠速调节器10的扭矩备用。该点火角的这个滞后调节必须通过增高空气供给来补偿,因此它以扭矩中和起作用。该扭矩备用可以在保持空气供给增高情况下通过该点火角的再向前调节而被调用。该扭矩备用同样如点火角效率那样地紧缩了最佳指示的扭矩并因此在第二减法环节115中从第一指示的扭矩mi1中被扣除。现在第一协调环节150检查,是否除了第二指示的扭矩mi2外还存在另外的扭矩要求,其从该发动机控制装置30内部的机动车-功能被推导求出,例如从负荷冲击阻尼或减速缓冲功能。这些另外的扭矩要求通过在图2中附加的到该第一协调环节150的输入箭头表示。第一协调环节150以普通技术人员公知的方式基于这些所有的扭矩要求获得相应的具有最高优先权的扭矩要求并作为总合的扭矩要求,它被以普通技术人员公知的方式分配为一个第一值mizw用于点火路径和一个第二值mi1用于空气路径。因为在所述的实施例中这个要被调节的调节参数是节气门20的开启横截面,所以在下面只进一步关注该空气路径。其中该值mi1表示用于空气路径的这总合的扭矩要求。这个被输送到第二协调环节155中并在那里与另外的扭矩要求相协调,该另外的扭矩要求源于与发动机控制装置30相比为外部的机动车功能如驱动滑差调节、防抱死系统、行驶速度调节、行驶动力调节或类似功能并在图2中同样通过相应的到该第二协调环节155的输入箭头符号表明。其中外部机动车功能的这些另外的扭矩要求同样地涉及该空气路径。基于这些用于空气路径的输入到该第二协调环节155中的扭矩要求,第二协调环节155则以普通技术人员公知的方式求得相应的具有最高优先权的扭矩要求并将它作为被协调了的扭矩要求milk送交到一个第三相加环节95去。此时又可回来考虑最佳扭矩,通过在该第三相加环节95中被协调了的扭矩要求milk与扭矩备用MRES相加并且这样形成的总和milk1在一个第二乘法环节105中乘以点火角效率etazwb之倒数,以便构成一个最佳的被协调了的扭矩要求milk2。其被输入到一个第五特性曲线族75中,另外输入发动机转数nmot并且该第五特性曲线族相对该第四特性曲线族70为逆反的。因此在该第五特性曲线族75的输出上置有一个第一协调了的值rlr1以用于按照最佳被协调了的扭矩要求milk2的充气。这个用于充气之协调了的值rlr1则在一个第二校正环节135中又根据密度ρL和温度TL被校正,以便构成一个被校正协调了的值rlr2用于充气。其中该第二校正环节135在其功能方式上与第一校正环节130相一致。在一个第三减法环节120中从用于充气的被校正协调了的值rlr2中减去用于充气的被调节装置15所形成的差值Δrl,以便构成用于充气的一个第三值rlr3。该用于充气的第三值rlr3与发动机转数nmot一起被输入到一个第六特性曲线族80去,它在其功能上与该第二特性曲线族60相一致并且在其输出上产生用于节气门20之开启横截面的一个第一总合的值Adkres1。这个作为另外的输入参数被输入到该第三协调环节160去。这些所述的以第三特性曲线族65开始直至该第六特性曲线族80的模块正如图2所述的都是该第二测定机构45的组成构件,其输出端参数因此即是用于节气门20开启横截面的第一总合的值Adkres1。
现在,第三协调环节160是调节装置50的组成部分并且既可选出这个在第一相加环节85之输出上的开启横截面之额定值Adksoll或者选出这个在第六特性曲线族80之输出上的用于节气门20开启横截面的第一总合的值Adkres1以构成第二总合的值Adkres,其中该第二总合的值Adres应在最后转换成用于节气门20的开启度。其中第三协调环节160检查,是否首先存在一个有关发动机控制装置30之内部的或外部之机动车功能的扭矩要求,其与这个基于加速踏板5的操作被推导出的扭矩要求是不同的,该扭矩要求与在第二减法环节115之输出上用于该指示扭矩的第二值mi2相对应。如果不是该情况,则该第三协调环节160唯一地应用在第一相加环节85之输出上现有的用于节气门20开启横截面的额定值Adksoll以构成第二总合的值Adkres用于该节气门20开启横截面,因此Adkres与Adksoll相同。否则该第三协调环节160就检查,是否与从加速踏板操作推导出的扭矩要求不同的扭矩要求相对于该从加速踏板操作推导出的扭矩要求是有优先权的,正如例如在源于防抱死系统或行驶动力调节的扭矩要求情况下可能是该情况那样,在这种情况中,用于节气门20之开启横截面的第二总合的值Adkres只有在应用该第六特性曲线族80输出上的这个第一总合值时才被第三协调环节160构成,因此Adkres与Adksoll相同。
因此这里在第一相加环节85输出上现有的用于节气门20开启横截面的额定值Adksoll构成一个用于调节参数的第一值,并且在第六特性曲线族80输出上现有的用于节气门20开启横截面的总合值Adkres1构成一个用于调节参数的第二值。
在第三协调环节160中对于所述的协调同样地被输入涉及发动机控制装置30内部和外部的机动车功能的扭矩要求,如在图2中通过相应的未标明的输入箭头所表示的。
对于这种情况,即第三协调环节160选出用于节气门20开启横截面的第一总合值Adkres1作为用于节气门20开启横截面的第二总合值Adkres并且因此相对于在第一相加环节85输出上现有的用于节气门20开启横截面的额定值Adksoll而应该实施提高充气的干预、亦即节气门20的进一步开启,则这个干预只有当其可信度先前已被检验过才会有意义。为此例如内部的及外部的机动车功能之扭矩要求可以普通技术人员公知的方式被可信化。
另外或者作为替代方案,点火电路为了转换扭矩要求mizw也可以应用喷油路径。
因此被校正的充气值rldk之适应性是特别有优点的,因为由于该第三特性曲线族65的非精确性以及另外的例如节气门20的结构件决定的容差,情况可能是,由在第一相加环节85输出上现有的用于节气门20开启横截面的额定值Adksoll’推导出的用于充气的值rlm可能明显地偏离了被测量的用于充气的值rl。通过所述的借助第二求和环节90的加法校正就可确保,如此获得的用于充气的适配值rldkad稳定地与用于充气的测量值rl相协调一致。代替一个加法校正或另外也可以实施该充气值的乘法适配,例如同样基于一种调节。
在一个柴油发动机的情况中作为调节参数不用节气门的开启横截面而可以采用被输入的燃料量。
权利要求
1.内燃机(1)的工作方法,其中根据一操作元件(5)的操作、特别是一加速踏板的操作获得一个用于使该内燃机(1)工作的调节参数,其特征在于一个用于调节参数的第一值直接作为该操作元件(5)之操作的函数求得,一个用于调节参数的第二值基于至少一个对该内燃机(1)的一输出端参数的要求求得,当存在一个和由该操作元件(5)的操作推导出的第一要求不相同的对输出端参数的要求,其相对于第一要求应被置有优先权时,所述调节参数按照该第二值被调节,否则调节参数按照该第一值被调节。
2.按权利要求1的方法,其特征在于用于调节参数的第一值是由一个取决于操作元件(5)的位置的基础值和一个取决于一个怠速调节器(10)的要求的偏差值之总和构成的。
3.按前述权利要求之一的方法,其特征在于用于调节参数的第一值被转换为一个对内燃机(1)之输出端参数的第一要求,对于该输出端参数的一个总合要求根据对于该输出端参数的全部现有的要求构成,并且对于输出端参数的这个总合要求被转换为用于该调节参数的第二值。
4.按权利要求3的方法,其特征在于将用于调节参数的第一值转换为对输出端参数的第一要求是通过求得根据该调节参数的第一值导致的内燃机(1)充气来实现。
5.按权利要求4的方法,其特征在于将由调节参数的第一值求得的用于充气的值与一个用于充气的测量值优选借助一个调节装置(15)作比较。
6.按前述权利要求之一的方法,其特征在于作为调节参数,选择一个位于内燃机(1)的进气管道(25)中的可调节功率的元件(20)的开启横截面或开启角度。
7.按前述权利要求之一的方法,其特征在于作为输出端参数,选择内燃机(1)的扭矩。
8.按前述权利要求之一的方法,其特征在于在确定用于调节参数的第二值时要考虑用于输出端参数的至少一个备用值。
9.按前述权利要求之一的方法,其特征在于在确定用于调节参数的第二值时要考虑点火角效率。
10.用于使一内燃机(1)工作的装置(30),具有一个测定单元(35),其根据一操作元件(5)、特别是加速踏板的操作求得一个用于使内燃机(1)工作的调节参数,其特征在于第一测定机构(40)直接按该操作元件(5)之操作的函数求得一个用于调节参数的第一值,第二测定机构(45)基于至少一个对该内燃机(1)的一输出端参数的要求获得一个用于调节参数的第二值,当存在一个和一个基于操作元件(5)的操作推导出的第一要求不同的对输出端参数的要求,其相对于第一要求应被置有优先权时,调节装置(50)按照第二值调节该调节参数,否则的话按照第一值调节该调节参数。
全文摘要
用于使内燃机(1)工作的方法和装置,其要求很少的对于发动机控制装置(30)的监控费用。其中根据一操作元件(5)、尤其一加速踏板的操作求得一个用于使内燃机(1)工作的调节参数。一个用于调节参数的第一值直接按该操作元件(5)之操作的函数被求得。一个用于调节参数的第二值基于至少一个对内燃机(1)的输出端参数的要求被求得。当存在一个和一个基于操作元件(5)的操作被推导出的第一要求不同的对输出端参数的要求,其相对于第一要求应被置有优先权时,调节参数按照第二值被调节。否则的话该调节参数按照第一值被调节。
文档编号F02D41/00GK1707083SQ20051007927
公开日2005年12月14日 申请日期2005年6月3日 优先权日2004年6月4日
发明者M·施特赖布, W·赫斯, N·佩尔特纳 申请人:罗伯特·博世有限公司


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