内燃机控制仪中提供滤波空气系统状态参量的方法和装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及在空气系统的、在具有内燃机的发动机系统中所检测到的状态参量的 基础上运行内燃机的情况，并且尤其涉及为了在发动机控制仪中进行进一步处理而对所述 状态参量进行滤波或者平滑处理的措施。
【背景技术】
[0002] 为了运行内燃机，有必要检测一个或者多个与空气系统中的空气流相关的状态参 量、比如质量流量或者压力。这种检测作为相应的传感器信号被提供给发动机控制仪。
[0003] 但是，在所述内燃机的空气系统中，由于所述进气阀的、有规律的打开和关闭而在 所输入的新鲜空气的气流中出现脉动。通过所述进气阀的偏移的间隙，由各个气缸所引起 的脉动叠加并且在所述空气系统中形成压力波，所述压力波的幅度取决于所述节气阀的位 置、取决于可能的废气再循环阀的位置、所述空气系统的管路的几何形状以及发动机转速。
[0004] 所述脉动代表着有待检测的状态参量中的干扰量，所述状态参量通过传感器、比 如空气质量传感器或者压力传感器来测量并且所述状态参量在所述发动机控制仪中用于 借助于执行器、比如所述废气再循环阀的节气阀、废气门-阀及类似执行器来控制所述内燃 机。
[0005] 在进一步处理所述状态参量时，通过发动机运行引起的脉动通常应该未被重视。 因此，要通过数字的滤波方案在所述发动机控制仪中对描述了所述空气系统中的空气流的 状态参量进行预处理。
【发明内容】
[0006] 按照本发明，设置了一种按权利要求1所述的、用于确定用于内燃机空气系统的状 态参量的平均的传感器数值的方法以及按照并列权利要求所述的装置。
[0007] 其它的设计方案在从属权利要求中得到了说明。
[0008] 按照第一方面，设置了一种用于确定用于机动车中内燃机空气系统的状态参量的 平均的传感器数值的方法，该方法具有以下步骤： -在所述状态参量的分段持续时间期间利用一种预先给定的扫描间隔来采集并且中间 保存传感器数值，其中所述分段持续时间（Segmentdauer)相应于所述状态参量的脉动的一 个或者多个周期； -求得在所述分段持续时间之内所采集的传感器数值的平均值； -利用取决于在所述分段持续时间与数倍的扫描间隔之间的时间差的校正量来对所述 传感器数值的、所求得的平均值进行校正。
[0009] -般来说，在内燃机的发动机控制仪中以合适的方式通过计算的方式来对所述内 燃机的空气系统的、比如与气流一尤其是空气流的压力或者质量流量相关的状态参量进行 滤波，方法尤其是:对其求平均值。在一段分段持续时间或者多段分段持续时间的范围内求 平均值。与所述内燃机的空气系统中的气体的脉动的振动周期(脉动周期)相对应的持续时 间被称为分段持续时间。所述发动机控制仪在与所述扫描间隔相对应的、有规律的查询时 刻得到用于所述状态参量的、相关的传感器的传感器数值，并且在一段或者多段分段持续 时间的范围内对这些传感器数值求平均值。
[0010] 因为所述发动机转速代表着一个连续的参量，所以所述分段持续时间也可能连续 地变化。因为在规定的时刻对所述状态参量进行扫描，所以可能在所述分段持续时间与所 述测评周期之间出现偏差，该偏差相应于一种持续时间，在该持续时间里对用于所述状态 参量的传感器的、在所述分段持续时间之内的传感器数值加以考虑。这种偏差在求平均值 时引起所谓的剩余平面误差(RestflSchenfehl er)，因为在此没有适当地对在所述扫描周 期的开始与结束时的、离散的传感器数值进行加权。由此，由于在所述测评周期与所述分段 持续时间之间的偏差而出现抖动(Jitter)，所以使得所述平均滤波器(MittelungsfiIter) 的传递函数同样带有抖动。由此通过求平均函数对脉动频率进行的抑制比起值得期望的程 度要小。
[0011] 所产生的剩余表面误差取决于所述脉动频率的脉动幅度和在所述分段持续时间 的开始与结束之间的时间上的偏差以及第一个和最后一个应该在所述分段持续时间里加 以考虑的传感器数值的时刻。由于所述时间关系，所述误差不能通过脉动校正来得到校正， 并且因此导致额外的信号公差，并且使所述经过处理的传感器信号的信噪比变差。
[0012] 上述方法的构思在于，通过在所述一段或者多段分段持续时间与所述测评周期之 间的所产生的差，来对于在对由于所述内燃机的冲程运行而脉动的传感器参量求平均时所 产生的误差进行校正。为此，在求平均值的过程中相应地将剩余时间考虑为在求平均值时 在所述分段持续时间与所述测评周期之间的差对。由此，可以降低由于在所述测评周期范 围内所求平均值与通常较大的分段持续时间之间的差别而产生的额外的信号公差，并且改 进?目噪间距。
[0013] 此外，可以根据所述内燃机的当前的转速来确定当前的分段的分段持续时间。
[0014] 按照一种实施方式，可以根据紧挨着处于开始时刻之前的测量值来确定所述校正 值，所述开始时刻以从一种最终时刻中扣除所述分段持续这种方式来产生，其中在所述最 终时刻在所述分段持续时间结束之后应该采集传感器数值。
[0015] 可以规定，根据一种校正持续时间来确定所述校正值，该校正持续时间从在所述 分段持续时间与下述的一段持续时间之间的时间差中产生:该持续时间通过所述扫描间隔 与在所述开始时刻与结束时刻之间所采集的传感器数值的数目的乘积来确定。
[0016] 尤其所述状态参量可以相应于所述内燃机的空气系统中的气体质量流量或者压 力。
[0017] 可以规定，在到达所述分段持续时间的结束时求得所述平均值并且对所求得的平 均值进行校正，所述分段持续时间则通过所述内燃机的曲轴的、预先确定的曲轴角来预先 给定。
[0018] 按照另一方面设置了一种用来确定用于机动车中内燃机的空气系统的状态参量 的平均的传感器数值的装置、尤其是发动机控制仪，其中所述装置构造用于： -在所述状态参量的一个或者多个分段持续时间里利用预先给定的扫描间隔来采集并 且中间保存传感器数值，其中所述分段持续时间相应于所述状态参量的脉动的一个周期； -求得在所述一个或者多个分段持续时间之内所采集的传感器数值的平均值； -利用一种校正量来对于所述传感器数值的、所求得的平均值进行校正，所述校正量取 决于在所述一段或者多段分段持续时间与数倍的扫描间隔之间的时间差。
【附图说明】
[0019] 下面借助于附图来对实施方式进行详细解释。附图示出： 图1是具有流量及压力传感器的发动机系统的示意图，所述流量及压力传感器的传感 器数值由于以四冲程运行方式运行的内燃机而脉动； 图2是用来说明一种用于检测经过滤波的传感器信号的方法的流程图；并且 图3是具有所述测评周期及分段持续时间的说明的传感器信号-时间-图表。
【具体实施方式】
[0020] 图1示意性地示出了一种具有内燃机2的发动机系统1。所述内燃机2具有气缸3,通 过空气系统4来向所述气缸3输送空气，并且通过废气排出系5来将燃烧废气从所述气缸3中 排出。
[0021] 可以设置增压机构6,该增压机构具有处于所述废气排出系5中的涡轮机61，用于 将废气焓转化为机械能，并且将所述机械能用于驱动压缩机62。所述压缩机62布置在所述 空气系统4中，并且用于通过空气滤清器41从环境中吸入新鲜空气，并且通过增压空气冷却 器7在所述空气输入系统4的增压压力区段42中提供新鲜空气。所述增压压力区段42在下游 被节气阀8限定。在所述节气阀8与所述内燃机2的气缸3的进气阀之间设置了进气管区段 43 〇
[0022] 此外，作为替代方案或者补充方案，可以设置废气再循环管路9，该废气再循环管 路将所述废气排出系5在处于所述内燃机2的排气阀与所述用废气驱动的增压机构6的涡轮 机61之间的区域中与所述空气输入系统4的进气管区段43连接起来。在所述废气再循环管 路9中设置了废气再循环阀91，该废气再循环阀能够可变地控制，用于调节进入到所述进气 管区段43中的废气质量流量。
[0023] 此外，上述发动机系统1包括发动机控制仪15,该发动机控制仪根据通过传感器检 测到的状态参量并且在预先给定额定转矩的情况下对所述内燃机2进行操控，尤其是通过 发送给位置分配器(Stellgeber)-比如节气阀8和废气再循环阀91的调节量的、所述气缸3 上的进气阀和排气阀的打开及关闭时间及类似参数的预先规定来进行操控。
[0024] 具有内燃机的发动机系统1的、上面所描述的配置仅仅为示范性的配置，并且下面 所作的描述也可以用在具有不带增压机构并且/或者不带废气再循环系统的内燃机的发动 机系统中。
[0025] 为了运行所述内燃机2,所述发动机控制仪15从布置在所述发动机系统1中的传感 器一比如质量流量传感器10、进气管压力传感器11、废气压力传感器12及类似传感器处得 到传感器参量。所述发动机控制仪15在所述传感器数值以及由此建模的状态参量的基础上 以所熟知的方式来操控所述内燃机2,用于提供所期望的转矩。
[0026] 由于所述内燃机2的四冲程运行，与气体质量流量或者压力有关的传感器参量的 所有传感器数值受到脉动的加载，所述脉动从所述内燃机2的气缸3的进气阀和排气阀的阀 间隙中产生。
[0027] 在图2的流程图中，下面对于一种用于提供经过滤波的传感器参量的方法进行描 述。为此，应该如此对所述传感器参量进行滤波，