用于基于模型地控制和调节内燃机的方法技术

在第一解决方案中，提出一种用于控制和调节具有排气引回的内燃机的方法，在所述方法中，AGR率（AGRR）借助于卡尔曼滤波器从气体路径的所计算的以及所测量的参量中并且从燃烧的所计算的以及所测量的参量中得到确定。在第二解决方案中，提出一种用于基于模型地控制和调节内燃机的方法，在所述方法中，取决于理论力矩通过燃烧模型（20）来计算用于操控喷入系统调校元件的喷入系统理论值，并且取决于AGR率通过气体路径模型（21）来计算用于操控气体路径调校元件的气体路径理论值，在所述方法中，由优化器（22）取决于所述喷入系统理论值和所述气体路径理论值来计算品质尺度，由所述优化器（22）通过在预测范围之内改变所述喷入系统理论值和气体路径理论值将所述品质尺度最小化，并且在所述方法中由所述优化器（22）按照经最小化的品质尺度将所述喷入系统理论值和气体路径理论值设定为对于调整所述内燃机（1）的运行点是决定性的。

A method for model-based control and regulation of internal combustion engines

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于基于模型地控制和调节内燃机的方法
本专利技术涉及一种用于控制和调节具有排气引回(Abgasrückführung，有时称为排气反馈、排气再循环)的内燃机的方法，在所述方法中，AGR率借助于卡尔曼滤波器从气体路径的所计算的以及所测量的参量中并且从燃烧的所计算的以及所测量的参量中得到确定。此外，本专利技术涉及一种用于基于模型地控制和调节内燃机的方法，在所述方法中，取决于理论力矩通过燃烧模型来计算用于操控喷入系统调校元件的喷入系统理论值，并且取决于AGR率通过气体路径模型来计算用于操控气体路径调校元件的气体路径理论值。
技术介绍
内燃机的特性决定性地通过马达控制仪器取决于性能期望进行确定。为此，在目前的马达控制仪器的软件中运用相应的特征线和特征区。通过所述特征线和特征区，从性能期望中计算出内燃机的调校参量、例如喷射开始和必要的轨道压力。所述特征线/特征区在内燃机的制造商方面在检查台(Prüfstand，有时称为试验台)上配备有数据。然而，所述特征线/特征区的大量和特征线/特征区彼此的相互关系导致高的调谐消耗(Abstimmungsaufwand)。已知的用于降低氮氧化物排放的措施是排气引回。因为排气引回率(缩写：AGR率)不能够直接地被测量，所以所述排气引回率必须从其它的测量参量中导出。由此，例如DE102011006756A1为了确定AGR率而提出一种取决于气体压力和大气压力的差压力测量。DE112010003780T5又提出一种估计方法，在所述估计方法中，通过排气引回线路的当前的排气质量流基于压力差、AGR冷却器的冷却器排出温度和进入弯管压力来估算。由用于传感装置的恶劣的(raue)周围环境和调校元件的公差所决定地，这两个已知的方法关于准确性还需要改善。差压力传感器的应用是昂贵的。在借助于特征区的调谐消耗方面，前面所说的内容是适用的。在实践中尝试通过应用数学的模型来减少调谐消耗。由此，例如DE102006004516B3描述一种具有用于确定喷入量的概率表的贝叶斯网络，并且US2011/0172897A1描述一种用于通过燃烧模型借助于神经元网络来适配喷射开始以及喷射量的方法。在此关键的是，仅仅在检查台运转时才必须被学习的经训练的数据被塑造(abgebildet，有时称为描绘下来)。从US2016/0025020A1中已知一种用于内燃机的气体路径的基于模型的调节方法。气体路径不仅包括空气侧而且包括连同排气引回在内的排气侧。在所述方法的第一步骤中，从气体路径的测量参量、例如增压空气温度或NOx浓度中确定内燃机的当前的运行情况。然后在第二步骤中，同样从测量参量中通过气体路径的物理的模型在预测范围之内计算品质尺度(Gütemaβ)。然后在第三步骤中，又从品质尺度和运行情况中确定用于气体路径的调校元件的操控信号。所说明的方法仅仅涉及气体路径并且基于线性化的气体路径模型。由所述线性化决定地，信息丢失是不能够避免的。
技术实现思路
因此，本专利技术基于如下任务，即开发一种用于确定AGR率的改善了的方法，所述方法允许内燃机的整体的基于模型的控制和调节。所述任务通过权利要求1和权利要求4的特征来解决。设计方案在相应的从属权利要求中示出。所述任务的第一解决方案在于，AGR率借助于卡尔曼滤波器从气体路径的所计算的以及所测量的参量中并且从燃烧的所计算的以及所测量的参量中得到确定。在此，优选地得以考虑扩展卡尔曼滤波器、希格马(Sigma)点卡尔曼滤波器或单球无味卡尔曼滤波器。在计算AGR率时，燃烧的排放值、尤其氮氧化物值被一同考虑。然后，按照当前的AGR率来预计未来的AGR率，所述未来的AGR率被设定为对于燃烧模型和气体路径模型是决定性的。在卡尔曼滤波器的情况下，除了气体路径的物理的参量之外还计算如下参量、例如在内燃机的排出阀处的压力，所述压力对于AGR率的确定又是一同起决定作用的(mitentscheidend)。在此，所测量的和所计算的参量的比较是有利的。由此，毫无疑问地识别出例如大的偏差，并且设定用于继续运行的代替功能。此外，例如所测量的NOx值与经模型计算的NOx值的平衡是可行的。所述任务的第二解决方案在于，取决于理论力矩通过燃烧模型来计算用于操控喷入系统调校元件的喷入系统理论值，并且取决于AGR率通过气体路径模型来计算用于操控气体路径调校元件的气体路径理论值。此外，所述方法在于，由优化器取决于喷入系统理论值和气体路径理论值计算品质尺度。通过在预测范围之内改变喷入系统理论值和气体路径理论值，优化器将品质尺度最小化并且将经最小化的品质尺度设定为对于调整内燃机的运行点是决定性的。如已经在前面所描述的那样，通过相应的卡尔曼滤波器来确定AGR率。在计算AGR率时，燃烧的排放值、尤其氮氧化物值被一同考虑。然后，按照当前的AGR率来预计未来的AGR率，所述未来的AGR率被设定为对于燃烧模型和气体路径模型是决定性的。在卡尔曼滤波器的情况下，除了气体路径的物理的参量之外还计算如下参量、例如在内燃机的排出阀处的压力，所述压力对于AGR率的确定又是一同起决定作用的。前面所描述的卡尔曼滤波器的优点在此也是适用的。经最小化的品质尺度通过如下方式进行计算，即由优化器在第一时间点预计第一品质尺度，并且在第二时间点在预测范围之内预计第二品质尺度。随其后确定所述两个品质尺度的偏差。如果偏差小于极限值，那么由优化器将第二品质尺度设定为经最小化的品质尺度。就此而言，极限值考虑(Grenzwertbetrachtung)是中断标准，因为进一步的最小化不会引起还更精确的匹配。还能够将能够预设的数量的重新计算代替极限值考虑来设定为中断标准。然后按照经最小化的品质尺度，由优化器将用于置于下方的轨道压力调节回路的轨道压力理论值间接预设为喷入系统理论值并且将用于操控喷射器的喷射开始以及喷射结束直接预设为喷入系统理论值。补充性地，然后由优化器间接预设气体路径理论值、例如用于置于下方的λ(Lambda)调节回路的λ理论值和用于置于下方的AGR调节回路的AGR理论值。不仅燃烧模型而且气体路径模型将内燃机的系统特性塑造为数学的方程式。所述数学的方程式按照在检查台运转、即所谓的DoE检查台运转(DoE：实验的设计(DesignofExperiments))中的参考内燃机或由仿真试验一次确定。因为例如对于同一个内燃机种类能够呈现出不同的排放目的，所以调谐消耗在起决定作用的尺度上得到减少。例如在发电机运行中的负荷接通的情况下的以稳定的和瞬态的运行的差别不再是必要的。此外，理论力矩在遵守排放极限值的情况下精确地进行调整。模型是能够各个地调谐的，其中，模型在总和方面(inderSumme)来塑造内燃机。直到现在必要的特征线和特征区能够由此得以省去。附图说明在图中示出优选的实施例。其中：图1示出系统视图，图2示出基于模型的系统视图，图3示出具有子程序的程序流程计划，图4示出作为框线路图的卡尔曼滤波器，图5示出多参量线图，以及图6示出时间线图。具体实施方式...

【技术保护点】
1.用于控制和调节具有排气引回的内燃机的方法，在所述方法中，AGR率（AGRR）借助于卡尔曼滤波器（27）从气体路径的所计算的以及所测量的参量中并且从燃烧的所计算的以及所测量的参量中得到确定。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171016 DE 102017009583.31.用于控制和调节具有排气引回的内燃机的方法，在所述方法中，AGR率（AGRR）借助于卡尔曼滤波器（27）从气体路径的所计算的以及所测量的参量中并且从燃烧的所计算的以及所测量的参量中得到确定。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在计算所述AGR率（AGRR）时，所述燃烧的排放值、尤其氮氧化物值（NOx）被一同考虑。


3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，从所述AGR率（AGRR）中预计未来的AGR率，所述未来的AGR率被设定为对于燃烧模型（20）和气体路径模型（21）是决定性的。


4.用于基于模型地控制和调节内燃机（1）的方法，在所述方法中，取决于理论力矩（M（理论））通过燃烧模型（20）来计算用于操控喷入系统调校元件的喷入系统理论值，并且取决于AGR率（AGRR）通过气体路径模型（21）来计算用于操控气体路径调校元件的气体路径理论值，在所述方法中，由优化器（22）取决于所述喷入系统理论值和所述气体路径理论值计算品质尺度（J），由所述优化器（22）通过在预测范围之内改变所述喷入系统理论值和气体路径理论值将所述品质尺度（J）最小化，并且在所述方法中由所述优化器（22）按照经最小化的品质尺度（J（min））将所述喷入系统理论值和气体路径理论值设定为对于调整所述内燃机（1）的运行点是决定性的。


5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述AGR率（AGRR）借助于卡尔曼滤波器（27）从所述气体路径的所计算的以及所测量的参量和所述燃烧的所计算的以及所测量的参量中得到确定，其中，所述燃烧的排放值、尤其氮氧化物...

【专利技术属性】
技术研发人员：M布赫霍尔茨，K格赖兴，K哈德，J尼迈尔，
申请(专利权)人：MTU腓特烈港有限责任公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE