本发明涉及控制内燃机的方法。
背景技术：
特别地，本发明有利地但不仅限于应用于带有涡轮增压器增压系统的内燃机，通过利用排气焓来压缩由发动机吸入的空气，该增压系统能够增加发动机产生的动力，并由此增加吸入容积效率。涡轮增压器增压系统包括设置有涡轮以及压缩机的涡轮增压器，涡轮沿着排气管路布置，在由发动机喷射的排气的作用下以高速旋转，压缩机由涡轮旋转并且沿着空气供给通道布置，以压缩由发动机吸入的空气。当出现突然、快速的要求需要从中等驱动扭矩或动力状态（低转速和受控速度）可观地增加驱动扭矩或动力时（即当驾驶员强烈地推动加速踏板，例如超车时），通常存在相当明显的涡轮迟滞。被称为涡轮迟滞或涡轮响应的这一现象代表了设置有涡轮增压器的发动机的这样的趋势，即在加速控制的快速致动中缺乏动力响应，且这对于在跑车上应用的情况而言是特别令人烦恼的，其中的涡轮增压器增压系统允许获得高性能。涡轮迟滞主要是由转子的惯性矩引起的，该惯性矩在对更高的驱动扭矩或动力的突然、快速的要求情况下产生，而且因为这样的事实，即位于压缩机下游的管路的总容积必须增加在其中的压力。多年来已经提出了几种解决方案以求减少涡轮迟滞并进一步改进设置有涡轮增压器的发动机的性能。例如，可以使用可变几何形状涡轮增压器或包括串联或并联结构的多个涡轮的涡轮增压器等。然而，迄今为止已知的解决方案就成本和总体尺寸而言是特别不利的。例如，文献US2007101977描述了一种控制内燃机的方法，其包括这样的步骤，在使用中，确定向内燃机要求的驱动扭矩值；确定向内燃机要求的驱动扭矩值的一阶时间导数。另一方面，DE10257061描述了一种控制内燃机的方法，其包括这样的步骤，通过加速踏板位置信号确定向内燃机要求的驱动扭矩值。US2006196183描述了用于控制内燃机的方法，包括这样的步骤，在预调和设置阶段，确定多个阈值；在使用中，通过比较在两个连续的时间瞬间的有关加速踏板位置的信号，确定向内燃机要求的驱动扭矩值的一阶时间导数；比较向内燃机要求的驱动扭矩值的一阶时间导数和阈值，并根据向内燃机要求的驱动扭矩值的一阶时间导数和阈值的比较结果控制内燃机。US2008300768描述了用于控制内燃机的方法，其中通过"manettino"旋钮盘，驾驶员可以从三种可能的驾驶模式中选择期望的驾驶模式，包括运动驾驶模式，其特征在于对驾驶员在加速踏板上的要求快速反应。该控制方法设置为在预调和设置步骤中确定第一阈值；在使用中，确定向内燃机要求的驱动扭矩值的一阶时间导数。比较向内燃机要求的驱动扭矩值的一阶时间导数和第一阈值，并根据向内燃机要求的驱动扭矩值的一阶时间导数和第一阈值的比较结果控制内燃机。然而，迄今为止已知的所有解决方案就成本和总体尺寸而言是特别不利的，而且不允许内燃机的最优化管理，尤其是在由用户要求的运动驾驶状态的情况下。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种控制内燃机的方法，该控制方法很容易实施，并且具成本效益。根据本发明，提供了一种控制内燃机的方法，该方法包括以下步骤：在预调和设置步骤中确定多个阈值；识别用户对启用内燃机性能优先的运动驾驶状态的选择；在使用中，确定向内燃机要求的驱动扭矩值；确定向内燃机要求的驱动扭矩值的一阶时间导数；比较向内燃机要求的驱动扭矩值和第一阈值，该第一阈值能够根据一系列的参数变化；比较向内燃机要求的驱动扭矩值的一阶时间导数和第二阈值，该第二阈值根据一系列的参数变化；仅在向内燃机要求的驱动扭矩值比第一阈值高且在向内燃机要求的驱动扭矩值的一阶时间导数比第二阈值高时，启用由用户要求的运动驾驶状态；和根据用户要求的运动驾驶状态控制内燃机。附图说明接下来将参考附图描述本发明，附图显示了其非限制性的实施例，其中附图1图示了通过涡轮增压器增压的并且设置有电子控制单元的内燃机的优选的实施方式，该电子控制单元执行根据本发明的控制方法。具体实施方式在图1中，附图标记1整体表示通过涡轮增压器增压系统2增压的内燃机。内燃机1包括四个汽缸3，每个汽缸通过至少一个相应的进气门（未显示）连接到进气歧管4和通过至少一个相应的排气门（未显示）连接到排气歧管5。进气歧管4通过进气管6接收新鲜空气（即来自外部环境的空气），该进气管设置有空气过滤器7并且通过节气门8调节。作用为冷却吸入的空气的中间冷却器9沿着进气管6布置。排气管10连接排气歧管5，该排气管将通过燃烧产生的排气供给到排气系统，该系统将通过燃烧产生的气体排放到大气并且包括至少一个催化器11和布置在催化器11下游的至少一个消音器（未显示）。内燃机1的增压系统2包括设置有涡轮13和压缩机14的涡轮增压器12，该涡轮沿着排气管10布置以在由汽缸3喷射的排气的作用下以高速旋转，该压缩机沿着进气管6布置并且机械地连接到涡轮13以随着涡轮13本身旋转，以便增加供给到供给通道6中的空气的压力。旁通管15沿着排气管10设置，该旁通管与涡轮13并联连接，因此具有与涡轮13本身的上游和下游连接的端部。废气阀16沿着旁通管15布置，该废气阀适合于调节流过旁通管15的排气的流率并且由致动器17驱动。旁通管18沿着进气管6设置，该旁通管与压缩机14并联连接，因此具有与压缩机14本身的上游和下游连接的端部。Poff阀19（Poffvalve）沿着旁通管18布置，该Poff阀适合于调节流过旁通管18的空气的流率并且由致动器20驱动。上面的描述明确地涉及通过涡轮增压器12增压的内燃机1。作为可替换的实施例，上述的控制方法可以有利地应用于任何通过例如动力压缩机增压的内燃机中。根据第一变化实施例，内燃机1设置有机械地连接到涡轮增压器12的电机，其设置为回收排气能量；根据该变化实施例，通过吸收电能来提供要求的驱动扭矩和通过提供电能来制动都是可行的。作为一种替换的实施例，在下文中描述的控制方法可以应用于在专利申请EP-A1-2096277中描述类型的增压内燃机，该内燃机包括涡轮，机械上独立于该涡轮的压缩机，由涡轮旋转的用于产生电流的发电机，和旋转压缩机的电动机。通常，上述的实施例具有共同的事实，即它们在压缩机14和汽缸3之间具有空气容积。在每个汽缸3中俘获的用于各个发动机循环的气团可以通过相应的进气门（未显示）调节，利用具有可变开口规则（variableopeninglaw）的气门致动设备，例如电磁或电液的无凸轮设备。或者可替换地，在每个汽缸3中俘获的用于各个发动机循环的气团由气门27的介入来调节，优选的是图1中所示的在压缩机14和进气门之间的节气门。或作为又一替换，可以提供带有可变开口规则的气门致动设备和在压缩机14和进气门之间插入气门27，优选的是节气门．内燃机1由电子控制单元21控制，该电子控制单元管理内燃机1的所有部件的操作，包括增压系统2。特别地，电子控制单元21驱动废气阀16和Poff阀19的致动器17和20。电子控制单元21连接到传感器22，该传感器测量沿着进气管6在压缩机14上游的温度To和压力Po，还连接到传感器23，该传感器测量沿着进气管6在节气门8上游的温度和压力，还连接到传感器24，该传感器测量进气歧管4中的温度和压力。此外，电子控制单元21连接到传感器25，该传感器测量内燃机1的传动轴的角位置（和由此得到的转速），还连接到传感器26，该传感器测量进气门和/或排气门的相位。值得注意的是，并不要求适合于测量涡轮增压器12的转速的传感器。由电子控制单元21采用的控制增压内燃机1的控制模式如下所述。特别地，电子控制单元21设置为识别（即启用和停用）运动驾驶状态和用于根据运动驾驶状态的成功识别来控制内燃机1。在下文中描述由电子控制单元21执行的用于启用运动驾驶状态的算法。运动驾驶状态根据多个参数启用。首先，启用运动驾驶状态取决于通过"manettino"旋钮盘（若设置有该装置）采取的位置，该旋钮盘确定具有增压内燃机1的车辆的驾驶员选择的操作模式。特别地，根据第一变化实施例，可以区分出运动操作模式和标准操作模式；运动操作模式通常性能优先，而标准的操作模式减耗优先。电子控制单元21明显的是设置为仅当驾驶员选择了运动驾驶模式而不是减耗优先的标准操作模式时，才启用运动驾驶状态。根据另一个在跑车上典型应用的变化实施例，驾驶员可以从对应于减耗优先或性能优先的操作状态的"manettino"旋钮盘的多个不同位置中进行选择。电子控制单元21明显的是设置为，仅当通过驾驶员从可用的不同的操作模式中选择性能优先而不是减耗优先的操作模式时，才启用运动驾驶状态。一旦由驾驶员选择了减耗优先的标准操作模式，电子控制单元21就实施为停用运动驾驶状态。换句话说，一旦电子控制单元21识别到驾驶员已经将"manettino"旋钮盘从运动操作模式切换为标准操作模式（或者作为替换的情况，从相对地减耗优先的一种运动驾驶模式切换到更加性能优先的一种操作模式），则运动驾驶状态停用。此外，在调节和设置电子控制单元21的预备步骤中，还确定第一阈值S1。根据优选的变化实施例，第一阈值S1可以经过校准并且根据一系列的参数（例如每分钟转数等）变化。在调节和设置电子控制单元21的预备步骤中，还确定第二阈值S2。根据优选的变化实施例，第二阈值S2可以经过校准并且根据一系列的参数（例如每分钟转数等）变化。使用中，电子控制单元21连接到加速踏板并且设置为获得由驾驶员通过加速踏板要求的驱动扭矩值C。此外，电子控制单元21设置为计算由驾驶员通过加速踏板要求的驱动扭矩值的一阶时间导数。一旦该阶段已经达到，由驾驶员通过加速踏板要求的驱动扭矩值C和由驾驶员通过加速踏板要求的驱动扭矩值的一阶时间导数分别与第一阈值S1和第二阈值S2比较。特别地，由驾驶员通过加速踏板要求的驱动扭矩值C必须比第一阈值S1高，而由驾驶员通过加速踏板要求的驱动扭矩值的一阶时间导数必须比第二阈值S2高。换句话说，电子控制单元21设置为仅当由驾驶员通过加速踏板要求的驱动扭矩值C和由驾驶员通过加速踏板要求的驱动扭矩值的一阶时间导数分别与第一阈值S1和第二阈值S2的比较结果为肯定结果时，才启用运动驾驶状态。也就是说，由驾驶员要求的当前的驱动扭矩值C高于（或等于）第一阈值S1并且由驾驶员要求的当前的驱动扭矩值的一阶时间导数的值高于（或等于）第二阈值S2。至此所描述的和涉及由驾驶员要求的驱动扭矩值C和由驾驶员要求的驱动扭矩值的一阶时间导数的比较结果的启用条件必须全部同时满足。如果车辆也设置有用于选择操作模式的"manettino"旋钮盘，则涉及"manettino"旋钮盘本身位置的条件也必须满足。此外，启用条件必须通过这样的时间间隔保持，以便允许待检测的上述条件可靠和稳健。在预调和设置步骤中，确定检测时间间隔Δt，具有根据一系列参数预定的和时间过程可变的持续时间，和根据一系列的参数（例如车龄等）的时间过程可变的检测试验次数N。上述启用条件必须在时间间隔内多次检测以使电子控制单元21进行启用运动驾驶状态，检测次数至少等于检测试验次数N，该时间间隔的持续时间至少与检测时间间隔Δt相等。根据优选的变化实施例，在预调和设置步骤中，还确定安全时间间隔Δts，具有根据一系列参数（例如车龄）预定的和时间过程可变的持续时间。上述的启用条件必须检测一定次数，该一定次数至少等于检测试验次数N，并且以时间间隔分开，该时间间隔的持续时间至少与安全时间间隔Δts相等。由此，当驶出弯道时，当驾驶员推动加速踏板以便要求更高的驱动扭矩以确定的方式但是在相对有限的时间间隔中接上随后的直路时，这时可以防止其没有实际需求的运动驾驶状态。识别器的操作用于在期望高度运动驾驶的任何时间实施更加竞速（racier）的策略；所述策略确定在静态条件下的这样的专用操作模式，因此允许后继的、更加动态的瞬变状况。此外，电子控制单元21设置为检测涉及用于启用运动驾驶状态的内燃机1的多个状态。特别地，在调节和设置电子控制单元21的预备步骤中，还确定第三阈值S3（用摄氏度表示）。在调节和设置电子控制单元21的预备步骤中，还确定第四阈值S4（也用摄氏度表示）。使用中，电子控制单元21连接到多个传感器，它们设置为读取控制流体的当前温度和内燃机1的水的当前温度，和用于将信号传送到电子控制单元21。然后控制流体的当前温度和内燃机1的水的当前温度分别与第三阈值S3和第四阈值S4相比较。特别地，控制流体的当前温度必须高于第三阈值S3，而水的当前温度必须高于第四阈值S4。换句话说，电子控制单元21设置为仅在控制流体的当前温度和内燃机1的水的当前温度分别与第三阈值S3和第四阈值S4的比较给出肯定结果时，才启用运动驾驶状态。当控制流体的当前温度高于（或等于）第三阈值S3且水的当前温度高于（或等于）第四阈值S4时，这大体上意味着内燃机1足够热，也经得起运动驾驶操作，这样性能优先。涉及内燃机1的状况（涉及控制流体的温度和涉及内燃机1的水的温度）的启用条件必须与上述的涉及"manettino"旋钮盘（若设置有该装置）的位置的启用条件以及涉及由驾驶员要求的驱动扭矩值C和由驾驶员要求的传动扭矩值的一阶时间导数的比较结果的启用条件同时满足。由电子控制单元21执行的用于停用运动驾驶状态的算法在下文中描述。首先，停用运动驾驶状态取决于由确定通过车辆驾驶员选择的操作模式的"manettino"旋钮盘（若设置有该装置）采取的位置。电子控制单元21明显的是这样设置，因此一旦驾驶员选择了减耗优先的标准操作模式而不是运动操作模式就停用运动驾驶状态。换句话说，一旦电子控制单元21识别到驾驶员已经从运动操作模式将"manettino"旋钮盘切换到标准操作模式（或者更一般地，从相对性能优先的一种操作模式切换到更加减耗优先的一种操作模式），则运动驾驶状态停用。根据另一个实施例，在电子控制单元21的调节和设置的预备步骤，确定第五阈值S5。根据第一个变化实施例，第五阈值S5可以校准并且可以根据一系列的参数（例如每分钟转数，由车辆啮合的当前挡位等）变化。使用中，电子控制单元21连接到加速踏板并且设置为获得由驾驶员通过加速踏板要求的驱动扭矩值C。此外，电子控制单元21设置为计算由驾驶员通过加速踏板要求的驱动扭矩值的一阶时间导数，以及计算由驾驶员通过加速踏板要求的驱动扭矩值的一阶时间导数的绝对值。一旦已经到达该阶段，由驾驶员通过加速踏板要求的驱动扭矩值的一阶时间导数的绝对值与第五阈值S5比较。特别地，由驾驶员通过加速踏板要求的驱动扭矩值的一阶时间导数的绝对值必须低于第五阈值S5。电子控制单元21这样设置，因此如果由驾驶员要求的驱动扭矩的一阶时间导数的绝对值与第五阈值S5的比较给出了肯定结果，则电子控制单元停用运动驾驶状态。此外，上述停用条件必须由这样的时间间隔保持，以便容许待检测的上述条件的可靠性和稳健性。然后在预调和设置步骤中，确定检测时间间隔Δt2，具有根据一系列参数预定的和时间过程可变的持续时间。涉及由驾驶员要求的驱动扭矩的一阶时间导数的绝对值的停用条件必须通过一时间间隔检测，该时间间隔的持续超过检测时间间隔Δt2，以便电子控制单元21实行停用运动驾驶状态。换句话说，在瞬间（或具有有限的时间过程持续时间）和特别突然的由驾驶员要求的驱动扭矩减少的情况下，运动驾驶状态不立即停用，而是仅当该减少持续了超过检测时间间隔Δt2的时间间隔持续时才停用。根据另一个实施例，可以增加可选择的另一个停用条件。特别地，在电子控制单元21的调节和设置的预备步骤中，还确定第六阈值S6。根据第一个变化实施例，第六阈值S6可以校准并且可以根据一系列的参数（例如每分钟转数，由车辆啮合的当前挡位等）变化。使用中，电子控制单元21连接到加速踏板并且设置为获得由驾驶员通过加速踏板要求的驱动扭矩值C。使用中，由驾驶员通过加速踏板要求的驱动扭矩值C（或者替换地，动力）与第六阈值S6比较。由驾驶员通过加速踏板要求的驱动扭矩值C必须低于第六阈值S6。换句话说，电子控制单元21这样设置，因此如果由驾驶员要求的驱动扭矩的一阶时间导数的绝对值和同时地、由驾驶员通过加速踏板要求的驱动扭矩值C分别与第五阈值S5和第六阈值S6比较给出肯定结果，则电子控制单元21停用运动驾驶状态。此外，上述两种停用条件必须由这样的时间间隔保持，因此容许待检测的上述情况的可靠性和稳健性。涉及由驾驶员要求的驱动扭矩的一阶时间导数的绝对值和由驾驶员要求的驱动扭矩值C这两者的停用条件必须通过一时间间隔检测，该时间间隔的持续超过检测时间间隔Δt2，以使电子控制单元21实行停用运动驾驶状态。根据第一变化实施例，检测时间间隔Δt的持续时间不同于（尤其是长于）检测时间间隔Δt2的持续时间。根据第二变化实施例，检测时间间隔Δt的持续时间等于检测时间间隔Δt2的持续时间。根据第一个实施例，第五阈值S5与第二阈值S2不同。根据第二个实施例，第五阈值S5等于第二阈值S2。根据第一个实施例，第六阈值S6与第一阈值S1不同。根据第二个实施例，第六阈值S6等于第二阈值S1。在电子控制单元21启用运动驾驶状态的所有时间间隔中，根据运动驾驶状态本身控制增压内燃机1。特别地，启用运动驾驶以实现多种发动机控制策略，这些控制策略由电子控制单元21本身实现，并且适合于改善增压内燃机1的性能。例如可以设想增加可提供的最大驱动扭矩，增加最大动力等。为了更好地理解上述的一些策略，明确地参考以下文献，如在欧洲专利EP-B1-1741895、欧洲专利EP-B1-2014894、意大利专利申请BO2010A000579、意大利专利申请BO2010A000604、意大利专利申请BO2010A000605和意大利专利申请BO2011A000400中的描述。上面的描述明确地涉及通过涡轮增压器12增压的内燃机；然而，明显的是，至此描述的控制方法可以有利地在任何类型的内燃机1中实施。上述的内燃机1的控制方法具有多种优点。特别地，上述的控制方法能够在增压内燃机1的电子控制单元21中简单和有成本效益地实施，因为它不要求变更硬件，也不要求高的计算能力或大的存储容量，却允许改善通过涡轮增压器12增压的内燃机1的性能。