具有调节装置的内燃机的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种具有调节装置的内燃机。
【背景技术】
[0002] 在从EP 0 259 382 B1中已知的调节策略中，根据所测量到的内燃机实际功率产 生进气压力额定值并且经由额定值-实际值的比较通过第一调节回路（进气压力调节器） 而将λ值（空气与燃料之比）设定为，使得实际进气压力等于进气压力额定值并且在该进 气压力额定值的情况下存在特定的NOx排放目标值。因为NOx排放不是直接已知的，所以 将进气压力用作为辅助调节变量。函数相关性以曲线族的形式存在，其中对于特定NOx值 的每个曲线表明在实际功率和进气压力额定值之间的相关性。因此就其而言，进气压力调 节器实际上是关于NOx排放的排放调节回路（NOx排放调节回路）。
[0003] λ值的设定经由对气体计量装置的影响来进行。λ值的变化本身引起内燃机的 功率的变化，这必须通过第二调节回路（功率调节回路）来补偿。这种在功率调节回路中 的补偿经由直接影响进气压力的执行器（节流阀和压缩机回流装置）来进行。因此进气压 力间接地经由λ值调节。所述调节策略作为方法是已知的。
[0004] 因此，由此利用在马达的进气阀上游占主导的、能够相对容易地测量的进气压力 和功率之间的函数相关性。
[0005] 为此，进气压力测量的输出端与第一调节回路的实际值输入端连接。在EP 0 259 382 B1的第一调节回路（进气压力调节器）中设置有可编程装置，以用于通过由功率测量 装置输入的功率测量信号来确定用于进气压力的与功率相关的额定值。
[0006] 在此，进气压力的调节间接地经由调节在空气-气体混合器中的燃烧-空气比 (λ)来进彳丁，其中例如混合物的稀释（λ的提尚）引起在进气阀上游的进气压力的提尚 (在要求恒定的马达功率时）。然而，通过在维持NOx排放目标值的情况下将功率调节与 (代替直接的NOx排放调节的）进气压力调节相耦合而产生各种缺点、例如稳定性问题，并 且产生不利的瞬态行为（需要慢启动）。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的是，提供一种具有调节装置的内燃机，该内燃机在保持维持NOx排 放目标值的情况下避免上述缺点并且尤其是具有有利的瞬态行为。
[0008] 该目的通过一种根据权利要求1所述的具有调节装置的内燃机得以实现。有利的 实施形式在从属权利要求中限定。
[0009] 在本发明中，NOx排放调节也借助于辅助变量、即进气压力来进行，然而功率调节 经由λ值进行。
[0010] 为此，根据本发明提出，功率调节回路构成为用于通过设定λ值来使内燃机的实 际功率与内燃机的额定功率相等，并且NOx排放调节回路构成为用于经由在额定功率和进 气压力之间的（本身已知的）函数相关性使影响进气压力的执行器这样操控作为NOx排放 的替代变量的进气压力，使得可为内燃机的每个额定功率设定目标进气压力。
[0011] 与现有技术不同，在本发明中进气压力经由进气压力调节器来设定，所述进气压 力调节器直接地（亦即不包含功率调节地）作用到相应的执行器上，以用于影响进气压力。 NOx排放调节回路操控影响进气压力的执行器，使得为内燃机的每个额定功率设定目标进 气压力。用于这样的影响进气压力的执行器的示例例如是压缩机回流阀、节流阀、可变的压 缩机几何结构、排气泄压阀和可变的涡轮机几何结构。因此，对影响进气压力的执行器的操 控不在功率调节回路中实现，而是直接在NOx排放调节回路中实现，并且仅根据额定功率、 而不是根据实际功率实现。因此在调节回路方面不进行NOx排放调节和功率调节的耦合， 而是仅经由在内燃机内的不可避免的物理相关性而存在耦合。
[0012] 优选如下设置：Ν0χ排放调节回路具有进气压力调节器，通过进气压力调节器可 使实际进气压力与进气压力额定值相等，其中进气压力调节器以第一比较器和第一 PID调 节器的形式构成或者构成为基于模型的调节器。
[0013] 能够如下设置：功率调节回路具有第一调节器，通过该第一调节器能够操控影响 燃气质量流11_的执行器（优选气道喷射阀或气体混合器的气体计量装置），其中调节器具 有第二比较器和第二PID调节器或者构成为基于模型的调节器。
[0014] 优选能够如下设置：在功率调节回路中附加地设有跳转点火调节模块，所述跳转 点火调节模块可输送额定功率作为输入，并且所述跳转点火调节模块构成为用于操控用于 燃气质量流的第一调节器，使得在内燃机的选定的汽缸中由于缺少燃气而不发生燃烧。
[0015] 在另一优选的实施形式中如下设置：在功率调节回路内部的第一调节器构成为， 使得另外的实际变量作为该调节器的输入能够输送给该调节器。其中调节器在考虑另外的 实际变量的情况下如下限制λ值的调整变量，即在达到实际变量的极限值时不发生λ值 的调整变量向进一步不利地影响实际变量的方向的进一步变化。不利的影响例如是在内燃 机的排出侧上已经较高的排气温度的情况下的进一步浓缩（较低的λ值）或者在存在内 燃机的汽缸的断火信号的情况下的稀释（较高的λ值）。
[0016] 能够如下设置：轨迹生成器被置于功率调节回路和NOx排放调节回路的上游，所 述轨迹生成器构成为用于将额定功率的不连续的、跳跃状的预设值由用户转换成用于额定 功率的连续轨迹。
[0017] 优选地能够如下设置：轨迹生成器构成为用于附加地获得实际功率作为输入并且 如下监控在根据连续函数的额定功率的瞬时值和实际功率之间的偏差，即在偏差过大时将 额定功率的连续函数限制于关于实际功率的特定的值。
[0018] 能够设有停机时间补偿装置，所述停机时间补偿装置构成为用于获得在某个时间 的额定功率、实际功率和实际进气压力并且以在经过停机时间D的未来预测的形式作为输 出而再次输出。在工作期间借助于适宜的模型不断地估算或者根据实验预先确定停机时间 D〇
[0019] 优选能够如下设置：设有另一调节器，所述另一调节器构成为用于获得停机时间 补偿装置的输出作为输入并且根据该输入来输出用于λ值的额定值。
【附图说明】
[0020] 对于不同的实施例借助于图2至7讨论本发明的其它优点和细节。图1示出根据 ΕΡ Ο 259 382 B1的现有技术。所提及的逻辑组件不是必须作为物理构件存在，而是能够实 现为在内燃机的调节装置中的开关回路。
【具体实施方式】
[0021] 图1示出根据EP 0 259 382 B1的现有技术。示意性示出有内燃机1，燃气质量流 ugas被输送给该内燃机。燃气质量流u gas能够由调节器5影响，该调节器操控适宜的执行器 (例如气道喷射阀或气体混合器的气体计量装置）。
[0022] 在图1上部示出的调节回路是NOx排放调节回路。
[0023] 该NOx排放调节回路在该情况下包括具有附图标记2、3、4、5的组件或逻辑相关性 以及相应的输入变量和输出变量。所述NOx排放调节回路以适宜的形式（例如以查找表或 函数的形式）包含呈曲线形式的、用于特定NOx值的、在进气压力额定值pdini(作为函数相 关性2的输出）和实际功率Pg(作为函数相关性2的输入）之间的函数相关性2。在比较 器3中进行在进气压力额定值p^P实际进气压力ρ 1Π 1之间的额定值-实际值的比较。偏 被输送给PID调节器4。所述PID调节器输出用于λ值的额定值λ d，该额定值 用作为用于操控影响燃气质量流ugas的执行器的调节器5的输入。调节器5也能够构成为 控制装置，即不返回目标变量λ d。
[0024] 在图1下部示出的调节回路是功率调节回路。所述功率调节回路包含另一 PID调 节器6,在另一比较器7中确定的在额定功率Pdg和实际功率P g之间的偏差p dg-pjt为输入 被输送给该另一 PID调节器。该PID调节器6将适宜的、影响实际进气压力ριηι的控制信号 up作为输出而输出给执行器（例如压缩机旁通阀或节流阀），所述执行器一方面影响实际 进气压力Ρ1Π 1并且另一方面影响实际功率P g，由此获得在NOx排放调节回路和功率调节回路 之间的上述强耦合。
[0025] 图2示出本发明的第一实施例，其中相同的附图标记标识与图1相同的构件或逻 辑过程。
[0026] 与图1相比，作为第一区别可识别出，在NOx排放调节回路中代替内燃机1的实际 功率Pg的是内燃机1的额定功率P dg作为函数相关性2的输入。因此，函数相关性2在该情 况下说明呈曲线形式的、用于特定NOx值的、在进气压力额定值pdini(作为函数相关性2的 输出）和额定功率Pdg(作为函数相关性2的输入）之间的相关性。
[0027] 在该NOx排放调节回路中，进气压力额定值pdim作为输入被输送给进气压力调节 器8。该进气压力调节器8能够完全如在图1中示出的那样以比较器3和PID调节器4的 形式构成。然而优选构成为基于模型的调节器，所述基于模型的调节器除了当前的实际进 气压力Ρ1Π 1也需要进气压力额定值P 1作为输入。与图1不同的是，进气压力调节器8的输 出以控制信号up的形式输出给影响实际进气压力ρ 1Π 1的执行器（例如压缩机旁通阀或节流 阀）。所述控制信号up在图1中是PID调节器6的输出，进而是功率调节回路的输出。因 为在图2中所述控制信号u# NOx排放调节回路的一部分，所以不发生图1的在NOx排放 调节回路和功率调节回路之间的强耦合。
[0028] 图2的功率调节回路与图1的功率调节回路的区别仅在于，调节器5设置在功率 调节回路中，调节器5操控影响燃气质量流ugas的执行器（例如气道喷射阀或气体混合器 的气体计量装置）。代替设置比较器7和PID调节器6,也能够设有基于模型的调节器。
[0029] 在最简单的情况下，函数相关性2以