专利名称：内燃机的控制方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及根据独立权利要求前序部分的内燃机的控制方法和装置。
背景技术：
公开了内燃机的且尤其是压燃式内燃机的控制方法及装置，其中，根据运行特性参数来预定一个极限值并且一个表征待喷入油量的参数被限定到该极限值。该极限值以下被称为最大允许油量。这个极限值例如与通常测定的输入新风量有关地如此确定，即没有出现不允许的烟气排放。随后，选择待喷入油量，与工况相关地不超过最大允许油量。这样，就能避免尤其是在满负荷加速时明显看得到的黑烟生成。
如果在不稳定的满负荷区加速，则增压压力随时间明显改变，结果，由于在进气冲程里的蓄压作用，空气量传感器的信号不再对应于输送给发动机的空气量。因此，基于一个相应的传感器的空气量信号对待喷入油量的限制在增压压力改变时具有系统误差。结果，或是在一些加速状态下出现了相应的黑烟排放，或是出现动力损失，因此无法再相应地加速。除了该系统误差外，在喷油系统中和在空气量测量区里的散差导致不理想的排放或者功率损失。
发明内容
因此，本发明规定，可以根据一个空气系统模型的输出信号来预定最大允许油量。该空气系统模型模拟了各种不同的参数，这些参数基于不同的参量来表征该空气系统如氧气浓度或在输入内燃机的空气里的氧气量，而这些参量例如是待喷入油量、转速、增压压力、增压空气温度和/或空气量传感器的输出信号。
该方法带来以下优点，即在增压压力梯度大时出现在空气量传感器输出信号和实际新风量之间的系统偏差被缩小。这样一来，可以精确地确定在满负荷时的最大允许的喷油量，结果避免了喷出黑烟。
通过使用提供关于废气中氧气浓度的实际信号的λ探针，还可以显著减小系统散差的作用。根据本发明，当使用该模型与λ信号时，λ信号的优点和模型的优点被合二为一。λ探针具有高的静态精度和低的动态经度。该模型具有高的动态精度和低的静态精度。通过模型与λ探针的结合使用，就能获得高的静态精度和高的动态精度。
还特别有意义的是，以具有程序编码手段的计算机程序的形式和具有程序编码手段的计算机程序产品的形式来实施。本发明的计算机程序具有程序编码手段，以便当该程序在汽车内燃机的计算机上且尤其是控制器上运行时能进行本发明方法的所有步骤。即，在这种情况下，本发明通过一个存储在控制器中的程序来实现，因此，配备有该程序的控制器按照与该方法相同的方式来体现本发明，该程序适于执行该方法。本发明的计算机程序产品具有程序编码手段，这些程序编码手段存储在计算机可读取的数据载体上，以便当该程序在汽车内燃机的计算机上且尤其是控制器上运行时能执行本发明的方法。就是说，在这里，本发明通过一个数据载体来实现，从而当该程序产品或数据载体被加入到一个用于尤其是汽车内燃机的控制器中时能够实施本发明的方法。作为数据载体或计算机程序产品，尤其是可以采用电的存储介质，例如只读存储器(ROM)、EPROM或电的永久性存储器如CD-ROM或DVD。
以下，结合附图所示的实施例来详细说明本发明。
图1表示本发明装置的框图；图2表示一个简单的基于模型的系统；图3表示一个组合有λ探针的简单的模型；图4、5表示其它实施形式。
具体实施例方式
以下，以待喷入油量为例来描述本发明的方法。代替油量地，也可以使用其它表征油量的参数。尤其是，可以使用力矩数值、燃油体积和/或相应的控制器件的控制时间。
在图1里，作为框图示出了内燃机控制装置的主要部件。控制器用100表示。该控制器还具有调节值定值器110和一个模型120。第一传感器130的输出信号和第二传感器140的输出信号被输入控制器100里。第一传感器主要为调节值定值器110输送信号，第二传感器主要给模型120输送信号。在这里，附图只是举例，因为各种传感器不仅可以给调节值定值器110输送信号，也可以给模型120输送信号。
调节值定值器110给至少一个调节件150输送控制信号。所述的至少一个条件件150确定待喷入油量、燃油测量时刻和/或燃油测量结束。此外，可以设置其它一些调节件，它们例如可以影响废气回馈率或运行特性参数。
模型120与调节值定值器110交换各种信号。根据表征各种运行特性参数的传感器信号，调节值定值器110计算出一个相应油量QK。此外，调节值定值器110根据运行特性参数给出最大允许油量QKM。待喷入油量QK随后被限制到该最大允许油量。根据这个有限的油量，随后规定出用于施加给这个或这些调节件150的控制信号。
各种参数由模型120根据运行特性参数来计算，或者在调节值定值器110内的信号借助一个或多个模型来计算。这样的模型例如由DE10017280公开了。当规定控制信号、待喷入油量和/或最大允许油量时，调节值定值器110考虑这些计算出的参数。
在图2中示出了本发明方法第一实施例。已在图1中的部件用相同标记表示。第一信号定值器205给空气系统模型120输送不同的信号如表征内燃机转速的信号N、表征增压压力和增压空气温度的信号PL和信号TL、表征送入内燃机的空气量的信号ML。这些信号且尤其是表征服空气量的信号ML由传感器提供。或者，这些参数也存在于控制器100内并且被用于控制其它运行参数。
空气系统模型给烟气限制器210输送一个信号，该信号表征发动机内的新风流量。烟气限制器210给定出一个信号QKM，它对应于最大允许油量。该信号被输送给一个最小值选择器115，在该选择器的第二输出端上有一个第二信号定值器225的输出信号。这个输出信号QK可以是表征待喷入油量的信号。随后将该最小值选择器115的输出信号输入油量调节件150。
根据不同的例如表征转速N、增压空气温度TL、增压压力PL和/或供给内燃机的空气量ML的输入参数，模型120算出一个参数，该参数表征流入内燃机的新风量以及供给内燃机的氧气量。根据这个参数，烟气限制器210随后确定可以在没有出现不允许的烟气排放时可行的最大允许油量QKM。最小值选择器115把由第二信号定值器提供的待喷入油量QK限制到该最大允许值并且将该极限值输送给油量调节件150。
根据本发明，空气系统的物理模型120在测定关于新风量ML的信号的传感器和发动机进气口之间的进气量中形成蓄压作用。通过这种计算，也可以精确地计算出在动态状态下的新风流量，例如当增压压力变化时。该空气量传感器的动态修正信号在烟气限制器210里被用于计算出最大允许油量。
在图3中示出了本发明方法的另一实施例。已经在图1、2中描述的部件采用相同的标记。与根据图2的实施例的主要区别在于，设有一个调节器230，它给一个逻辑运算点215输入一个输出信号D。在逻辑运算点215的第二输入端上是烟气限制器210的输出信号QKM。给调节器230输送一个逻辑运算点235的输出信号，该逻辑运算点处理烟气限制器210的信号LS和λ传感器240的信号LI。
本发明规定，与根据图2的实施例相比，调节件230还将一个提供表征废气中氧气浓度的信号LI的λ传感器的输出信号与一个相应的额定值LS比较，根据比较结果给出一个用于修正最大允许油量QKM的值D。
此时，除了最大允许油量QKM外，烟气限制器210还给出一个用于废气中氧浓度的额定值LS，所测定的λ浓度LI被调节器230调节到该额定值，从而调节器用值D修正烟气限制器210的输出信号QKM。
这意味着，调节器230将废气中的实际λ值与在烟气限制器中确定的值进行比较。由于在喷油系统中或在测量空气量时有公差，所以在λ信号的额定值和实际值之间有偏差。通过根据信号D适当地作用于最大允许喷油量，调整该偏差。
图4表示另一实施形式。除了已在图3中描述的部件外，还设有一个传感器模型250和一个修正器220。第二信号定值器225的输出信号通过修正器220到达空气系统的模型120。此外，模型120给传感器模型250输送一个表征计算出的和/或模拟的废气中氧浓度的信号L。传感器模型的输出信号LS对应于输送给逻辑运算点235的额定值LS。除了运算逻辑点215外，调节器230还给修正器220提供修正信号D。
除了新风流量外，空气系统的模型120也提供一个估算值L，它表征废气中的氧含量。该估算值考虑了系统时间常数并因而也适用于动态过程即加速和减速。传感器模型250考虑了λ探针的传输性能。λ探针有一个特征传输性能，这在传感器模型中考虑到了。这意味着，空气系统模型提供一个快速的λ信号，该信号在燃烧时没有延迟行为地由一个最佳的λ探针提供。传感器模型使该信号匹配于λ探针的传输性能。如此修正的估算的λ信号LS与λ探针测量值LI比较并且输送给调节器230。这两个值的差是实际的喷油量差的标准。
调节器230一直通过修正器220改变输送给模型的喷油量QK，直到λ估算值与λ测量值之间的差变为零。借助烟气综合特性曲线和在逻辑运算点215上的极限值修正来计算极限值QKM的方法对应于以上描述的实施例。
在该方法中有利的是，调节器为了确定喷油量差而始终在工作，而不是只在满负荷条件下工作，象在图3的实施例中那样。这样一来，省去了用于接入和断开并启动调节器230的复杂措施，而这在结构2里是必需的。
在图4b里示出了有自适应器的另一实施例。与图4a的实施例不同，调节器230的输出信号D到达自适应器260。自适应器260的输出信号DA随后到达逻辑运算点215。另外，在一个实施例中可以规定，烟气限制器210为了确定最大允许油量QKM不采用模型120的输出信号。最大允许油量最好只根据内燃机转速来定。
在一个简单的实施例里，自适应器260成PT1滤波器形式。这主要意味着，自适应器260存储求出的修正值D并且进行按时间的求平均值。修正值D的暂时变化对修正值DA无影响。另外，当暂时没有算出新的值D和/或不能算出新值时，采用目前的值DA。当λ探针还位准备好工作时，例如在起动时就是这样。还最好规定，修正值DA被限制到这样的值，即该值只能造成最大允许油量QKM的减小。
如果内燃机处于低于最大允许油量的运行点上，则干扰参数监测器是有效的。就是说，调节器230将测定的实际值LI与用语λ信号的额定值LS进行比较并根据比较结果计算修正值D，在修正器220里用该修正值修正输送给模型120的油量。这意味着，修正值和进而供给模型120的油量QKK被调节，直到测定的λ值LI对应于算出的λ值LS。这意味着，为模型120采用的参数QK无偏差地对应于实际喷入的油量。
如果所希望的油量QK大于最大允许油量QKM和/或如果所希望的油量QK只略微小于最大允许油量QKM，则存在主动限制的运行点。如果内燃机处于这样的主动限制的运行点上，则学习出修正值DA。利用该自适应的值DA来修正最大允许油量QKM。此时，从最大允许油量QKM中减去由自适应器260滤掉的值DA。修正后的极限油量作用于喷油并因此改变废气中的氧含量。调节器230如上所述地完成调节，直到测定值等于算出的λ值。
自适应器260的优点是，自适应值在模型120如因传感器失效而失效时也能供人使用。此外，借助自适应器260，也能在无法提供λ值的工作状况下进行至少一次精确的控制。当λ探针还未准备好工作时，在起动时情况就是这样。在这个实施例里，模型120通过自适应器及其修正值DA确定最大允许油量。这意味着，在这个实施例里，也可以根据空气系统模型的输出信号来给定出极限值。
在图5里示出了另一实施例。与图4的实施例不同地规定，不是修正待喷入油量QK，而是借助调节器230的输出信号修正新风量ML。另外，在逻辑运算点215上省掉了最大允许油量QKM的修正。
由传感器模型250修正的估算的λ信号LS与λ探针测量值LI比较并被输送给调节器230。这两个值的差是实际的空气量差的尺度。
调节器230一直通过修正器220改变供给模型的空气量ML，直到在λ估算值和λ测量值之间的差变为零。
权利要求
1.一种内燃机且尤其是压燃式内燃机的控制方法，可以根据一些运行特性参数来预定一个极限值，一个表征待喷入油量的参数被限制到该极限值，其特征在于，该极限值可以根据一个空气系统的模型的输出信号来预定。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该空气系统的模型作为输入值处理至少一些表征要送入内燃机中的待喷入油量和/或空气量的参数。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，一个空气量传感器和/或增压压力传感器的信号被用作表征该空气量的参数。
4.如权利要求1-3之一所述的方法，其特征在于，该模型确定一个表征流入内燃机的新风流量的参数。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，预定一个用于表征废气中氧气含量的氧气参数的理论值。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，根据用于该氧气参数的理论值与用于该氧气参数的实际值的比较结果，可以规定一个用于该极限值和/或该待喷入油量和/或该空气量的修正值。
7.一种内燃机且尤其是压燃式内燃机的控制装置，其中，可以根据一些运行特性参数来预定一个极限值，一个表征待喷入油量的参数被限制到极限值，其特征在于，设有用于根据一个空气系统的模型的输出信号来预定该极限值的机构。
8.一种具有程序编码手段的计算机程序，当该程序在计算机上且尤其是在内燃机的控制器上运行时，该程序用于实施如权利要求1-11之一所述方法的所有步骤。
9.一种具有程序编码手段的计算机程序产品，它存储在计算机可读取的数据载体上，从而当该程序产品在计算机上且尤其是在内燃机的控制器上运行时，能够执行如权利要求1-11之一所述的方法。
10.一种数字存储介质且尤其是盘片，它带有电子读取的控制信号，该存储介质与可编程的计算机系统配合作用，从而执行如权利要求1-11之一所述的方法。
全文摘要
本发明描述了内燃机的控制方法和装置，其中，基于一些运行特性参数预定出一个极限值，一个表征待喷入油量的参数被限制到该极限值。在这里，该极限值可以根据一个空气系统的模型的输出信号来预定。
文档编号F02D41/14GK1630774SQ03803524
公开日2005年6月22日 申请日期2003年5月9日 优先权日2002年5月14日
发明者T·布莱勒, A·米查尔斯克, B·克劳斯, A·鲁普, R·克尼茨, C·梅德尔 申请人:罗伯特-博希股份公司