用于使机动车的内燃机降低敏感性的方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于使机动车的内燃机降低敏感性的方法，其中，根据内燃机的可按照预测数据预期的负载变换过程来激活内燃机的降低敏感性功能。
【专利说明】用于使机动车的内燃机降低敏感性的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于使机动车的内燃机降低敏感性的方法。本发明还涉及一种计算机程序，当所述计算机程序在计算器上运行时，所述计算机程序执行根据本发明的方法的所有步骤；以及一种存储这种计算机程序的数据载体。最后，本发明涉及一种控制器，其设计用于实施根据本发明的方法。
【背景技术】
[0002]内燃机的运行通常在固定的运行点时得到优化。对于负载变换使用了分别的功能，其应该显示出在燃料消耗、排气排放和震颤特性方面的尽可能优化的过渡。该过渡功能必须考虑到尽可能多的效果并且通常导致该标准的不理想的性能。
[0003]在具有进气管喷射系统的奥托发动机的负载变换过程中的一个方面是所谓的过度补偿。在此尝试了，对负载变换中的燃料壁面油膜的建立或消除进行补偿。在动态的负载变换期间也校正了在混合缺陷方面的所有其它效果。理论上，在正的负载变换时为了补偿壁面油膜的建立而喷入的燃料量必须在负的负载变换时通过减小喷入量而被重新省去。但是实际上在大多情况下在正的负载变换时还出于行驶舒适性原因而对壁面油膜的建立进行过度补偿。此外甚至可能在完全关闭喷射时并不一直在负的负载变换时对整个壁面油膜的消除进行补偿。此外，在高的负载动力的情况下额外地还关闭发动机的λ系数调节并且对空气燃料混合物的调节进行控制。由此可以把过度补偿视为动态的预控制。
[0004]在负载变换过程中的另一个方面是避免纵向震颤振动。在此，除了形成发动机的理论转矩——也就是说确定边界和特定的形式之外，为了便避免振动还额外地设置有效的减震系统。该减震系统调制出与振动反相的转矩。这在奥托发动机中通过点火角力矩实现。为了使其沿两个方向都是可能的，以轻微的点火角下降来运行。这对于发动机的燃料消耗是不利的。
[0005]内燃机的高动态过渡的避免被称为降低敏感性。
【发明内容】
[0006]在根据本发明的用于使机动车的内燃机降低敏感性的方法中，根据内燃机的可按照预测数据预期的负载变换过程来激活内燃机的降低敏感性功能。由此使得在内燃机的、特别是具有混合动力系统中的汽油吸入管喷入的内燃机的动态过渡中的已知的消耗缺陷最小化。
[0007]优选的是，从机动车的导航系统中提取所述预测数据。可以从导航系统中传输可预期的路段并且基于以下信息，如交通标志、指路牌和行驶阻力、特别是滚动摩擦、下坡从动力、风力和加速度阻力可以首先准确地说明内燃机的可预期的负载曲线并且基于该负载曲线准确地说明重要的可预期的负载变换过程。
[0008]导航系统提供了 “静止的”信息，如交通标志和/或道路拓扑，这些信息以非常高的可能性在行驶进程中不会发生变化，但机动车在其行驶期间处于交通流中，因此更可能的是，意外事件、如其它交通参与者的出现和情况可能会导致进一步的降低敏感性事件。因此特别优选的是，额外地由机动车的周围环境识别系统的传感器数据来查明所述预测数据。这种传感器数据例如是雷达数据或摄像机数据。
[0009]此外优选的是，根据驾驶员模型来查明所述内燃机的可预期的负载变换过程。这是有利的，因为取决于机动车驾驶员，不是每个负载变化都归属于降低敏感性要求。因为有能源意识的驾驶员当然不会引发降低敏感性事件。对于基于驾驶员模型识别出的降低敏感性事件而言可以决定的是，哪个潜在的降低敏感性事件也实际上应该被降低敏感性以及利用哪种斜坡斜度来实现这一点。
[0010]如果机动车是混合动力车辆，那么优选的是，根据机动车的蓄能器的充电来激活内燃机的降低敏感性功能。特别优选的是，在用于降低敏感性的运行策略中存在这样的可能性:使得内燃机的斜坡斜度被进一步削平，以便由此例如通过混合动力车辆的电机消耗更多的电能，由此，如果重新合作在长期的运行策略中是合理的，则提高了重新合作潜力。如果电机的最大转矩和转速或功率已经被确定，那么内燃机的对于理论转矩缺少的力矩数值以及功率应该可以在混合动力车辆中优选地通过电机被作为正的力矩来提供。对此所需要的电功率必须能够由蓄能器、特别是由电的牵引存储器原则上在负载变换期间提供，也就是说，电流界限、电压界限和功率界限必须在充电和放电期间被遵循。电能或功率必须在负载变化的持续时间内能够在蓄能器中使用或者由蓄能器提供。如果对于在机动车的经准确地说明的路线中内燃机的电动支持的降低敏感性提供了充足的电能，那么可以对于在空转转速调节器的工作区域中的静止的负载运行提供点火角储备，这有利于消耗优化的点火角，因此内燃机的燃料消耗下降。在此同样通过电机实现运行噪声调节。
[0011]优选地，通过下述方式使得内燃机降低敏感性，斜坡形式地实施内燃机的负载变换。
[0012]优选的是，根据在内燃机的排气线路中的λ传感器的老化来查明所述内燃机的降低敏感性。内燃机、特别是奥托发动机的降低敏感性程度取决于λ系数调节的动态。λ系数调节的性能，特别是在适度的负载变化时由此确定了内燃机在消耗和排放方面的最优的负载梯度。对λ传感器的老化的考虑能够实现:当内燃机的降低敏感性通过其负载斜坡形式地移动到一个新的负载点时，通过适配斜坡斜度的方式对老化效果加以补偿。最优的斜坡斜度可以特别优选地在参考机动车中的应用过程期间实施，特别是在使用中间位置部件的情况下。λ系数调节的质量例如基于在机动车的使用寿命期间λ传感器的老化而改变，并且匹配于参考机动车的斜坡斜度因此对于特殊的车辆来说不再是最优的。适配功能特别优选地基于λ系数调节器的份额、特别是P-和/或D-和/或1-份额，在降低敏感性情况下查明适配值并且由此校正了用于下一个降低敏感性事件的斜坡斜度。校正可以在较高的或较低的斜坡斜度时实现。为了适配斜坡斜度特别识别了，内燃机的降低敏感性是否有效以及是否由λ系数调节器计算出适配值。
[0013]根据本发明的计算机程序能够实现，在现有的控制器中实施根据本发明的方法，而不必为此采取结构方面的变化。为此，当所述计算机程序在计算器或控制器上运行时，所述计算机程序执行根据本发明的方法的所有步骤。根据本发明的数据载体存储根据本发明的计算机程序。通过在控制器上运行根据本发明的计算机程序，获得根据本发明的控制器，其设计用于，借助根据本发明的方法使机动车的内燃机降低敏感性。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]在附图中示出本发明的实施例并且在下面的说明中加以详细描述。
[0015]图1示意性地示出在根据现有技术的λ传感器预控制方面内燃机的负载变换。
[0016]图2示意性地示出根据本发明的一个实施方式的方法的流程。
[0017]图3示意性地示出在软件功能中的根据本发明的一个实施方式的方法的实施过程。
[0018]图4在多个图表中示出根据本发明的一个实施方式的方法的流程。
【具体实施方式】
[0019]图1示出在负载变换时内燃机的填充信号F的曲线、多_/少燃料量M的曲线以及对传统的过度补偿的空气系数值λ的影响的曲线。填充信号F随时间t的理论曲线被显示为矩形信号曲线。其相当于期望的转矩的曲线。由此得出在内燃机的进气管的壁面油膜中的燃料量11。填充信号F的实际曲线由于进气效果与理论曲线有偏差。除了在壁面油膜中或来自壁面油膜的燃料量12之外还在此产生了用于在正的负载变换时的过度补偿的燃料量13、用于在负的负载变换时的过度补偿的燃料量14以及用于在负的负载变换时的不足补偿的燃料量15。来自于在正的负载变换时的过度补偿的燃料量13和在负的负载变换时的不足补偿的燃料量15分别未被使用地泄漏到周围环境中。此外这两个燃料量13、15分别导致空气系数值下降到I以下。最后，在正的负载变换时出现空气系数值的更新误差16。
[0020]图2示意性地示出根据本发明的一个实施方式的用于使得混合动力车辆的奥托发动机降低敏感性的方法的流程。在第一个方法步骤21中显示出对于正的负载变换PLW和负的负载变换NLW的驾驶员期望，作为期望转矩的变化。在下一个方法步骤22中形成期望转矩，以便例如避免由于突然的负载变化而造成驱动线路的震颤。为此，固定地使用曲线轨迹221。用于开通降低敏感性的车辆运行策略在步骤23中提供。在步骤24中显示了根据本发明的斜坡形式的用于内燃机的负载变换241以及由此得出的用于电机的理论预设值242。在正的负载变换期间，用于内燃机的理论转矩在此相对于在步骤22中确定的曲线被继续减小并且通过电机补偿缺少的数值。在负的负载变换中，相对于在步骤22中确定的曲线进一步减小对于内燃机转矩的要求并且通过发电机补偿缺少的数值。用于内燃机转矩的预设值在此在两种情况下以这样的程度削平，即由于在正的和随后的负的负载变换中的燃料不足补偿和过度补偿而实现了燃料损失的明显减少。根据本发明的方法的优化范围因此从仅通过内燃机满足驾驶员的力矩要求(如在图22中确定的)扩展到从负载变换开始时最大可通过电机显示的转矩。根据本发明的降低敏感性的内燃发动机的负载曲线在视图25中示出。由于燃料过度补偿和/或不足补偿而引起的燃料损失未被示出。进入壁面油膜中的燃料量在λ系数调节的准确性的范围内在没有混合气过浓的情况下积聚在壁面油膜处并且同时进行化学计量的燃烧。相反地在负的负载变换的情况下，消除的壁面油膜量在λ系数调节的准确性的范围内通过喷射量的下降在没有不足补偿的情况下得到补偿。总体上由此实现了消耗中性的壁面油膜建立或消除。在附图26中示出通过电机的对于降低敏感性需要的力矩需求。除了基本需求261之外还示出了在电池262放电和在电池263充电时的电损失。
[0021]在图3中示出，在本发明的一个实施方式中如何能够在一软件中实施根据本发明的方法，该软件在具有奥托发动机的混合动力车辆的控制器中运行。通过导航系统提供了电子水平面301。可以从因特网或云(Cloud)中提取动态图示302。随后进行对所提供的预测数据的编辑303。由此实现了对机动车的高度和速度的即将来临的随时间的变化的提取304。车辆传感器、如雷达或摄像机提供了距离数据305，该距离数据和机动车的高度和速度的即将来临的随时间的变化一起被输送到近场检测系统306。由此确定了预测的德尔塔力矩307，该德尔塔力矩被传输给用于负载变换的能量消耗的模型308。从该模型中提取用于负载变换的能量消耗309并且传输给一般适用的开通装置310。把机动车的高度和速度传输给成本计算装置311。该成本计算装置在把未来数据计算在内的情况下把用于根据本发明的降低敏感性的电能的成本输送给一般适用的开通装置。λ传感器的电流和电压313、梯度314以及接入持续时间315被传输给用于λ传感器的老化的模型316。该模型确定损坏系数317并且将其传输到一般适用的开通装置310和用于输出德尔塔力矩阈值319的计算器318。其被与由一般适用的开通装置310制订的开通标志320 —同传输到降低敏感性分配装置321。从油门踏板值322进行对驾驶员期望力矩324的计算323。通过驾驶员期望力矩324针对机动性降低敏感性325，获得了被过滤的驾驶员期望力矩326，其同样被传输给降低敏感性分配装置321。其确定内燃机的负载的能量最优的斜坡斜度，由此在内燃机327和电机328之间直接进行负载分配。如果用于提供电能的成本是低的，则斜坡在此可以被继续削平。由此对于正的负载变换消耗尽可能多的电能并且提高重新合作潜力。
[0022]从预测数据确定机动车经过路段s的预测的高度h和速度V根据本发明能够实现，如在图4中所示地，确定降低敏感性要求P。如果在此已知了经过路段s的速度V的曲线，那么由此推导出内燃机的负载曲线I (W)和I (f)并且由此重新推导出特定于驾驶员的负载变换梯度L。通过对λ系数调节路段的调节分量P、I和W的评估而确定了老化系数，其可以进一步削平用于λ系数调节的最大梯度。如果符合于驾驶员期望的负载变换梯度L大于对于λ系数调节是可调节的梯度连同老化系数，则设定降低敏感性。运行策略或车辆能量管理在此确定了，哪个降低敏感性事件被降低敏感性。降低敏感性可以通过电机来实现。运行策略或车辆能量管理可以决定，继续削平用于内燃机的负载变换梯度，以便消耗电能，这对于内燃机的废气排放是有利的，其方法是出现了较低的排烟顶点和/或较低的NOx-顶点。运行策略或车辆能量管理可以由此最优地考虑电路径的老化并且禁止发生降低敏感性事件，以便减少其数量。损坏系数或老化的确定可以在此提供由现有技术已知的方式实现。
[0023]在根据本发明的方法的另一个实施方式中设计为，对于废气后处理的成本优化实施一般适用的降低敏感性，以便满足排放预设值并且除了余热利用之外还通过负载点升高产生动力电池的缺少的电能。这实现了对于废气后处理的较低的成本，这是因为例如可以放弃排烟过滤器并且减小催化器尺寸。也可以在冷启动之后在内燃机的暖机阶段中更强烈地进行降低敏感性，以便在此明显地减少排放。
【权利要求】
1.一种用于使机动车的内燃机降低敏感性的方法，其中，根据内燃机的可按照预测数据预期的负载变换过程来激活内燃机的降低敏感性功能。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，从机动车的导航系统中提取所述预测数据。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，由机动车的周围环境识别系统的传感器数据来查明所述预测数据。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，根据驾驶员模型来查明所述内燃机的可预期的负载变换过程。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，通过下述方式使内燃机降低敏感性:斜坡形式地实施内燃机的负载变换。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，根据在内燃机的排气线路中的λ传感器的老化来查明所述内燃机的降低敏感性。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，所述机动车是混合动力车辆，根据机动车的蓄能器的充电来激活内燃机的降低敏感性功能。
8.一种计算机程序，当所述计算机程序在计算器或控制器上运行时，所述计算机程序执行根据权利要求1至7中任一项所述的方法的所有步骤。
9.一种数据载体，其特征在于，所述数据载体存储根据权利要求8所述的计算机程序。
10.一种控制器，其设计用于，借助根据权利要求1至7中任一项所述的方法使机动车的内燃机降低敏感性。
【文档编号】F02D41/04GK104373234SQ201410391047
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2014年8月11日 优先权日:2013年8月12日
【发明者】U.舒尔茨, M.布曼斯 申请人:罗伯特·博世有限公司