借助掃氣空氣含量確定增壓的內(nèi)燃機(jī)的實(shí)際空燃比的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種尤其用于降低尤其機(jī)動車的內(nèi)燃機(jī)的燃料消耗和/或提高尤其機(jī)動車的內(nèi)燃機(jī)的功率的方法和裝置。借助該方法可以計(jì)算氣缸中的實(shí)際空燃比。
【背景技術(shù)】
[0002]由于關(guān)于機(jī)動車內(nèi)燃機(jī)的有害氣體排放的法律不斷地改變，工業(yè)界嘗試了大量的措施用于優(yōu)化機(jī)動車的燃料消耗。也就是說，此外還嘗試在內(nèi)燃機(jī)功率方面優(yōu)化燃料消耗。
[0003]因此存在對于方法和機(jī)動車的驅(qū)動系統(tǒng)的需求，通過其可以降低內(nèi)燃機(jī)的燃料消耗和/或提高內(nèi)燃機(jī)的功率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的技術(shù)問題通過一種用于降低機(jī)動車的內(nèi)燃機(jī)或內(nèi)燃發(fā)動機(jī)燃料消耗和/或提高機(jī)動車的內(nèi)燃機(jī)或內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的功率的方法解決，包括的步驟是:
[0005]a)檢測曲軸轉(zhuǎn)角，在該角度時(shí)氣缸燃燒的廢氣從氣缸出來、在空燃比傳感器(亦稱“氧傳感器”或“過量空氣系數(shù)傳感器”)上能被典型地測量，
[0006]b)在空燃比傳感器上連續(xù)地測量廢氣流，
[0007]c)在檢測曲軸轉(zhuǎn)角的時(shí)間點(diǎn)上探測空燃比傳感器的信號，
[0008]d)向計(jì)算器發(fā)送被檢測和/或探測的值，
[0009]e)根據(jù)在計(jì)算器中存儲的廢氣壓力或廢氣背壓模型修正被探測的值，和
[0010]f)基于被發(fā)送的值和存儲在計(jì)算器中的全局空燃比值計(jì)算氣缸的實(shí)際燃燒空燃比。
[0011]曲軸轉(zhuǎn)角指的是在某一指定時(shí)間點(diǎn)上曲軸的角度位置。在所述方法中所述時(shí)間點(diǎn)是這樣的時(shí)間點(diǎn)，此時(shí)唯一的氣缸燃燒的廢氣從內(nèi)燃機(jī)出來后在空燃比傳感器上借助探測器(例如是集成的開關(guān)電路(IC)或變壓器)被典型地測量，其中廢氣是指在氣缸中的燃燒產(chǎn)物，或者是在氣缸的燃燒空間中燃燒的空氣燃料混合物。
[0012]換句話說，所述方法在曲軸已經(jīng)達(dá)到預(yù)設(shè)的、已知的角度位置時(shí)開始。在這個(gè)時(shí)候在空燃比傳感器上測量氣缸燃燒的廢氣流，或者空燃比傳感器、尤其前渦輪機(jī)傳感器的信號被探測。
[0013]備選地所述方法也可以借助后渦輪機(jī)傳感器實(shí)施。
[0014]以下借助具有前渦輪機(jī)傳感器的裝置描述所述方法，而不應(yīng)排除使用后渦輪機(jī)傳感器。對在說明書中的前渦輪機(jī)傳感器的限定僅為了更好的可讀性。在計(jì)算器中存儲的全局空燃比值能夠通過廢氣壓力的或廢氣背壓模型來表示。
[0015]前禍輪機(jī)傳感器的信號不出單個(gè)氣缸廢氣的動態(tài)行為，其與實(shí)際值具有較小的偏差，因?yàn)閮H與其他氣缸的廢氣發(fā)生較小的混合。因此在探測的時(shí)間點(diǎn)上，所測的振幅接近燃燒的實(shí)際燃燒空燃比值。
[0016]燃燒空燃比通過連續(xù)的探測被測量，但是具有系統(tǒng)誤差，其能夠通過與在計(jì)算器中存儲的模型值的比較而構(gòu)成。
[0017]根據(jù)檢測的、探測的和結(jié)合模型修正的數(shù)據(jù)，計(jì)算機(jī)可以在可選的過濾數(shù)據(jù)之后計(jì)算廢氣流中的實(shí)際掃氣空氣含量，因?yàn)樵趶U氣流在空燃比傳感器上被檢測時(shí)，在所檢測的廢氣流中不能或至少很快地不能看到掃氣空氣含量。
[0018]廢氣壓力或廢氣背壓模型(其中廢氣背壓是進(jìn)入模型的輸入值)包括用于空燃比傳感器信號的修正。
[0019]計(jì)算器可以將所計(jì)算的氣缸的實(shí)際燃燒空燃比與用于檢測的廢氣質(zhì)量流量和/或截取的前渦輪機(jī)傳感器值的在模型中預(yù)設(shè)的燃燒空燃比相對比。必要時(shí)存在的燃燒空燃比的系統(tǒng)偏差可以被用于所述模型中，將所述模型與測量值相對比。換句話說，廢氣壓力或廢氣背壓模型具有用于被探測的傳感器信號的修正值，其中廢氣背壓尤其能夠構(gòu)成模型中的輸入值。
[0020]在此，若利用計(jì)算器確定在被計(jì)算的和模型化的燃燒空燃比之間的偏差，則計(jì)算器計(jì)算修正值，以用于將計(jì)算的實(shí)際燃燒空燃比引用到模型化的燃燒空燃比或調(diào)節(jié)為與其一致。
[0021]也就是說，結(jié)合在計(jì)算器中存儲的模型可以實(shí)施所測量的氣缸專屬的空燃比值的修正。
[0022]接下來可以根據(jù)當(dāng)前在前渦輪機(jī)傳感器上截取的空燃比值和在計(jì)算器中存儲的全局空燃比計(jì)算掃氣空氣含量。在對基于模型的修正的計(jì)算和可選的過濾之后可以進(jìn)行對實(shí)際的、絕對理論值偏差的計(jì)算。其中首先修正單個(gè)氣缸偏差，其次通過適配噴入量進(jìn)行全局地、數(shù)量正確地對實(shí)際燃燒空燃比地調(diào)整。
[0023]在一種實(shí)施形式中，取代噴入量也可以修正掃氣空氣含量，用于修正測量的空燃比值，例如通過對曲軸位置的修正。
[0024]所述模型至少包含以下輸入?yún)?shù):
[0025]廢氣背壓(關(guān)于曲軸轉(zhuǎn)角、發(fā)動機(jī)載荷的模型值)
[0026]傳感器老化系數(shù)
[0027]酒精含量
[0028]具有這些參數(shù)的模型可以通過外部的、普通的模型計(jì)算(⑶Power)構(gòu)成并且作為特征計(jì)算選項(xiàng)存儲在計(jì)算器中。
[0029]后續(xù)計(jì)算校準(zhǔn)因子，該校準(zhǔn)因子從與轉(zhuǎn)速相關(guān)的修正值特征曲線中獲取。這可以被應(yīng)用在發(fā)動機(jī)調(diào)準(zhǔn)中。
[0030]對于偏差的數(shù)值可以在計(jì)算器中預(yù)設(shè)極限值，在計(jì)算器計(jì)算修正值之前該極限值被達(dá)到或必須被超過。
[0031]根據(jù)被計(jì)算的修正值，計(jì)算器可以產(chǎn)生信號并且向控制單元發(fā)送。
[0032]由此通過計(jì)算器例如將燃料和/或燃燒空氣輸入的數(shù)量與氣缸相適配，用于實(shí)現(xiàn)內(nèi)燃機(jī)燃料消耗的降低和/或功率的升高。或者可以提高在廢氣中掃氣空氣的含量，用于例如獲得足夠的氧氣含量用于后處理，例如是在催化器中廢氣的后燃燒，這可以降低排放到環(huán)境中的廢氣中的有害物質(zhì)。
[0033]作為對此的補(bǔ)充或取代燃燒空氣輸入的數(shù)量，例如可以改變溫度和/或氧氣含量。在燃料中替代地或?qū)τ跀?shù)量的補(bǔ)充例如可以通過噴射設(shè)備調(diào)整噴灑物的純度。
[0034]所述方法可以被被實(shí)施相繼地用于每個(gè)氣缸、或用于在一個(gè)沖程中全部點(diǎn)燃的氣缸。因此可以計(jì)算每個(gè)單個(gè)氣缸或全部點(diǎn)燃的氣缸的實(shí)際空燃比，從而在曲軸完全轉(zhuǎn)動時(shí)內(nèi)燃機(jī)的所有氣缸的數(shù)值被檢測，并且例如能夠相互對比。由此可以實(shí)現(xiàn)對內(nèi)燃機(jī)的所有氣缸的燃燒的優(yōu)化，這可以導(dǎo)致內(nèi)燃機(jī)在經(jīng)過催化器之后的廢氣中燃料消耗的降低和/或功率的升高，以及催化器之后廢氣的優(yōu)化和發(fā)動機(jī)運(yùn)行噪音的改進(jìn)。
[0035]至少檢測器和探測器的信號能夠通過電線連接傳導(dǎo)至計(jì)算器，例如作為電信號通過電線或作為光學(xué)信號通過光纜或無線地通過局部無線網(wǎng)絡(luò)傳導(dǎo)。在計(jì)算單元中首先至少修正由探測器探測的前渦輪機(jī)傳感器的信號，并且之后可選地過濾和統(tǒng)計(jì)分析所述信號。
[0036]本發(fā)明的另一方面涉及一種用于機(jī)動車的驅(qū)動系統(tǒng)。該驅(qū)動系統(tǒng)包括:
[0037]a)具有渦輪增壓機(jī)的內(nèi)燃機(jī)，
[0038]b)用于開關(guān)內(nèi)燃機(jī)的至少一個(gè)氣缸的氣門的凸輪軸，
[0039]c)檢測器，其檢測內(nèi)燃機(jī)曲軸的轉(zhuǎn)角，
[0040]d)空燃比傳感器，其連續(xù)地檢測在空燃比傳感器上的從至少一個(gè)氣缸流出的廢氣流，
[0041]e)探測器，其在任意時(shí)間點(diǎn)上探測空燃比傳感器的當(dāng)前數(shù)值，
[0042]f)和計(jì)算器，其至少能夠與檢測器和探測器信號技術(shù)地相連，
[0043]g)其中，計(jì)算器具有至少一個(gè)存儲器，其中存儲用于內(nèi)燃機(jī)的全局空燃比值，
[0044]h)計(jì)算器根據(jù)被檢測的曲軸的轉(zhuǎn)角和/或被探測的空燃比傳感器信號和全局的和/或順序的空燃比值計(jì)算至少一個(gè)氣缸的實(shí)際燃燒空燃比和/或在所述至少一個(gè)氣缸之后的廢氣流中的掃氣空氣含量。
[0045]其中，檢測器能夠檢測曲軸的轉(zhuǎn)角，其中一次燃燒的廢氣流從氣缸流出。
[0046]探測器分析空燃比傳感器的連續(xù)的信號，空燃比傳感器在任意時(shí)間點(diǎn)上能夠被探測。所述信號尤其精確地在該時(shí)間點(diǎn)上被分析，在該時(shí)間點(diǎn)上一次氣缸燃燒的廢氣在空燃比傳感器或前渦輪機(jī)傳感器上存在。通常通過正的落差在越過氣門的過程中到達(dá)廢氣管的掃氣空氣在該時(shí)間點(diǎn)上至少基本上不能看到。
[0047]用于探測的所述曲軸轉(zhuǎn)角可以測量技術(shù)地被確定和應(yīng)用。若驅(qū)動系統(tǒng)具有配備多于一個(gè)的氣缸的內(nèi)燃機(jī)，則檢測器可以檢測曲軸的轉(zhuǎn)角和探測器可以相繼地單獨(dú)的探測用于內(nèi)燃機(jī)的每個(gè)單個(gè)氣缸的空燃比值。
[0048]計(jì)算器根據(jù)被檢測和探測的數(shù)值可以計(jì)算實(shí)際燃燒空燃比和/或尤其全局地計(jì)算掃氣空氣含量或用于單獨(dú)的氣缸的掃氣空氣含量。其中，當(dāng)需要修正和過濾時(shí)，被計(jì)算的燃燒空燃比數(shù)值才與廢氣壓力或廢氣背壓模型的數(shù)值(其存儲在計(jì)算器中)相對比。借助燃燒空燃比的修正的數(shù)值然后可以確定實(shí)際的掃氣空氣含量。
[0049]借助該驅(qū)動系統(tǒng)可以降低內(nèi)燃機(jī)的燃料消耗和/或提高內(nèi)燃機(jī)的功率和/或同時(shí)減低由車輛排放的有害物質(zhì)。附加地由此改善的內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)行噪聲。
[0050]現(xiàn)有的驅(qū)動系統(tǒng)可以被改裝用于實(shí)現(xiàn)所述優(yōu)點(diǎn)。為此必須裝備可能缺乏的檢測器或探測器，并且具有相應(yīng)模型的計(jì)算機(jī)程序和所需的算法在當(dāng)前計(jì)算器上被運(yùn)行。其中用于快速地順序探測空燃比傳感器值的探測器例如通過集成電路(IC)構(gòu)成，其集成在用于驅(qū)動系統(tǒng)的控制器中。
[0051]另一方面涉及一種用于實(shí)施上述方法的計(jì)算機(jī)程序。
[0052]計(jì)算機(jī)可以具有與存儲系統(tǒng)和總線系統(tǒng)數(shù)據(jù)連接的數(shù)字的微處理器單元(CPU)、工作存儲器(RAM)以及存儲器件。CPU被設(shè)計(jì)用于處理設(shè)計(jì)為存儲在存儲器系統(tǒng)中的程序的指令，檢測來自數(shù)據(jù)總線的輸入信號并且向數(shù)據(jù)總線輸出輸出信號。存儲器系統(tǒng)可以具有不同的存儲介質(zhì)，如光學(xué)的、磁性的、固體和其他非瞬時(shí)介質(zhì)，在存儲介質(zhì)上存儲相應(yīng)的用于實(shí)施方法以及有利的技術(shù)方案的計(jì)算機(jī)程序。所述程序能夠被這樣實(shí)施，使得其能夠?qū)崿F(xiàn)或執(zhí)行所述方法，因此CPU可以實(shí)施這種方法的步驟。
[0053]計(jì)算機(jī)程序適用于實(shí)施方法，該計(jì)算機(jī)程序具有程序編碼器，用于當(dāng)程序在計(jì)算機(jī)上實(shí)施時(shí)，實(shí)施所述方法的所有步驟。
[0054]計(jì)算機(jī)程序可以借助簡單的器件在已經(jīng)存在的控制單元中被讀取和應(yīng)用，用于控制該方法以降低燃料消耗和/或提高機(jī)動車的內(nèi)燃機(jī)的功率。
[0055]計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品可以作為改裝選項(xiàng)集成在控制單元中。
[0056]另一方面涉及一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其也可以稱為計(jì)算機(jī)可讀或機(jī)器可讀介質(zhì)，并且其應(yīng)該被理解為在載體上的計(jì)算機(jī)程序編碼。所述載體在此可以具有瞬時(shí)的或非瞬時(shí)的屬性，使得涉及的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品也能夠具有瞬時(shí)或非瞬時(shí)屬性。
[0057]瞬時(shí)計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的舉例是信號，例如電磁信號，例如光學(xué)信號，其是用于計(jì)算機(jī)程序編碼的載體。計(jì)算機(jī)程序編碼的承載可以通過信號的模制借助傳統(tǒng)的模制方法(如用于數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的QPSK)實(shí)現(xiàn)，因此代表計(jì)算機(jī)程序編碼的二進(jìn)制數(shù)據(jù)在瞬時(shí)電磁信號上被承載。這種信號例如當(dāng)計(jì)算機(jī)程序編碼無線地通過WiFi連接傳遞至筆記本電腦上時(shí)被使用。<