[發明專利]求取發動機系統中的物理參量的模擬值的方法和裝置

有效

• 申請號: 201210541449.X
• 申請日: 2012-12-14
• 公開（公告）號: CN103161599B
• 公開（公告）日: 2018-01-09
• 發明（設計）人: A.瓦納;T.布萊勒;S.盧克斯;C.弗勒克
• 申請（專利權）人: 羅伯特·博世有限公司
• 主分類號: F02D45/00
• 分類號: F02D45/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 宣力偉,楊國治

技術領域

本發明大體涉及內燃機。尤其本發明涉及用于求取排氣區段中的物理參量的一個或者多個模擬值。

背景技術

現代的內燃機包括廢氣再循環系統，所述廢氣再循環系統不僅可以構造在高壓側而且也可以構造在低壓側。對于高壓側的廢氣再循環系統來說，將從內燃機中流出的燃燒廢氣導回到進氣系統的進氣管區段中。對于低壓側的廢氣再循環系統來說，將燃燒廢氣在經過廢氣驅動的增壓裝置的渦輪機之后從所述排氣區段中取出并且將其導回到所述增壓裝置的壓縮機的輸入側上。

為遵守廢氣規定，對與進氣系統和排氣區段有關的物理參量的了解很重要。尤其低壓側的廢氣再循環系統的廢氣再循環率的確定和調整，要求正確地確定所述排氣區段中的低壓側的分支部位上的廢氣壓力和氣體質量流。所述廢氣壓力和氣體質量流雖然可以借助于合適的傳感器來測量，但是由于所需要的傳感器的數目的最小化而在必要時要合適地模擬物理參量。

發明內容

按本發明，設置了一種按權利要求1所述的用于確定具有增壓的內燃機和低壓側的廢氣再循環的發動機系統的排氣區段中的一個或者多個物理參量的方法以及按并列的權利要求所述的裝置、發動機系統以及計算機程序產品。

本發明的其它有利的設計方案在從屬權利要求中得到說明。

按照第一方面，設置了一種用于確定具有內燃機的發動機系統的氣體導引區段中的物理參量的模擬值的方法。該方法包括以下步驟：

-運行所述發動機系統（1），從而在所述氣體導引區段中存在著空氣質量流；

-確定其它的物理參量的瞬時值；

-通過解差分方程式來確定所述物理參量的模擬值，所述差分方程式作為微分方程式的離散而獲得,借助于所述其它的物理參量的之前求得的瞬時值。

以往對于發動機系統的運行來說對不是通過相應的傳感器來測量的物理參量進行模擬或者借助于所述物理參量的額外的模擬來對相應的傳感器的測量值進行可信性檢測。為了描述進氣系統或者說排氣區段中的物理的狀態，通常在使用節流模型和/或理想氣體方程式和/或質量守恒定律和/或類似方法的情況下建立方程組。對于有待建模的物理參量來說獲得微分方程式。所述微分方程式通常借助于控制器通過離散來解。以往所述微分方程式借助于顯式的方法來離散。在此會出現以下問題：

-在特定的運行范圍內尤其對于調節閥上面的在方程組中已經得到考慮的微小的壓力降來說出現動態的不精確性或者說不穩定性；

-根據氣體體積的應用而出現動態的不精確性或者說不穩定性；

-為了避免不穩定性，必須減少所述離散的計算的周期時間，由此所需要的計算功率上升；

-為了避免不穩定性問題而對所述方程組的函數進行的可能的近似導致靜態的不精確性。

因為在所述低壓側的氣體導引系統中通常預料到很小的壓力降，所以所使用的模型的穩定性和精度在該區域中特別重要。

上述方法的構思正是在于，借助于合適的模型和計算方法來確定在所述低壓側的廢氣再循環的分支部位上存在的物理參量。與在現有技術中設置的借助于顯式的離散來確定物理參量的處理方式相對比，現在規定，通過借助于隱式的方法的離散來計算所述物理參量并且借助于合適的計算順序來保證，模型方程式的時間離散的實現在不依賴于應用或者運行范圍的情況下總是穩定的。由此可以做到的是，所述物理參量的瞬時值的計算可以借助于離散的微分方程式以較大的時間步距來進行，由此可以減少所述控制器中的必要的計算時間。

除此以外，所述低壓側的廢氣再循環的分支部位上的所計算的廢氣壓力以及流經所述低壓側的廢氣再循環閥的氣體質量流的靜態的和動態的精度可以得到改進。

通過所述隱式的方法的使用得到的方程的解經常不能直接地得到確定。因此規定，通過迭代方法來求得所述物理參量。對于所選擇的方法來說，搜索區間的確定是必要的。為了使所述迭代方法加速，將所述搜索區間選擇得盡可能地小。可以求得所述搜索區間的上面的和下面的邊界，其措施是使壓縮機的入口側的壓力等于環境壓力并且使環境壓力等于壓縮機的入口側的壓力，用于確定所述物理參量的最大的或者說最小的數值。

此外，所述微分方程式可以在方程組的基礎上在使用節流模型和/或理想氣體方程式和/或質量守恒定律的情況下形成。

按照一種實施方式，所述物理參量可以相當于用于在廢氣驅動的增壓裝置的渦輪機的下游的廢氣再循環管路的分支部位上的壓力和/或氣體質量流。