用于调节燃烧马达的燃料/空气比的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于调节燃烧马达（10）的燃料/空气比的方法，所述燃烧马达具有催化器容积（26），所述催化器容积具有第一催化器部分容积（26.1）和第二催化器部分容积（26.2）。所述第二催化器部分容积（26.2）处于所述第一催化器部分容积（26.1）的下游。所述催化器容积（26）中的废气成分的实际填充水平从所述燃烧马达（10）和排气系统（14）的运行参数中用计算模型来计算并且通过所述燃料/空气比的改变来调节到目标值。首先为所述第二催化器部分容积（26.2）并且后来才为所述第一催化器部分容积（26.1）进行所述调节。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于调节燃烧马达的燃料/空气比的方法
本专利技术涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的用于调节燃烧马达的燃料/空气比的方法，所述燃烧马达具有拥有能够用于储存废气成分的催化器容积的排气系统。本专利技术在其装置方面涉及根据独立的装置权利要求的前序部分所述的控制器。
技术介绍
这样的方法和这样的控制器相应地由DE10339063A1公知。在已知方法中，废气成分是氧气。催化器容积中的这种废气成分的实际填充水平从燃烧马达和排气系统的运行参数中用计算模型来计算，并且燃料/空气比的调节取决于实际填充水平与预先确定的目标填充水平的偏差。此外，从本申请人的DE19606652A1中也公开了这样的方法和这样的控制器。在这里计算模型被理解为一种算法，该算法将也对用该计算模型来再现的真实对象产生影响的输入参量如此联结成输出参量，使得所计算的输出参量尽可能精确地相当于真实对象的输出参量。所考虑的情况中的真实对象是处于输入参量和输出参量之间的物理的路径，该路径能够比如是催化器或具有催化器的燃烧马达。在汽油马达中进行燃料空气混合物的不完全燃烧时，除了氮气（N2）、二氧化碳（CO2）和水（H2O）之外还排出大量的燃烧产物，在这些燃烧产物中碳氢化合物（HC）、一氧化碳（CO）和氮氧化物（NOx）在法律上受到限制。根据当今的现有技术，适用于机动车的废气极限值只能用催化式废气后处理系统来遵守。通过三元催化器的使用，所提到的有害物质组分能够被转化为氮气、二氧化碳和水。就三元催化器而言，用于HC、CO和NOx的同时高的转化率仅仅在围绕化学计量的运行点（λ=1）的窄的λ范围、所谓的转化窗口中得到实现。为了在所述转化窗口中运行催化器，在当今的马达控制系统中典型地使用λ调节，所述λ调节基于在所述催化器之前及之后的λ探测器的信号。对于在所述催化器之前的λ的调节来说，利用所述λ探测器来测量在所述催化器之前的废气的氧气含量。根据这个测量值，所述调节校正来自预控的燃料量。在预控的范围内，要喷射的燃料量的基值比如根据燃烧马达的转速和负载来预先给定。为了更精确的调节，额外地用另一个λ探测器来检测在催化器之后的废气的氧气含量。这个λ探测器的信号被用于导向调节（Führungsregelung），所述导向调节被叠加在所述催化器之前的λ调节上。作为布置在催化器之后的λ探测器，通常使用的阶跃-λ探测器，其在λ=1时具有非常陡峭的特性曲线，并且因此λ=1能够显示非常准确（KraftfahrtechnischesTaschenbuch（汽车技术手册）第23版第524页）。除了通常仅仅调整与λ=1的小的偏差并且相对缓慢地工作的导向调节之外，在当前的马达控制系统中大多还有下述功能：所述功能在与λ=1的大的偏差之后以λ预控的形式负责快速地重新到达所述转化窗口，例如在带有滑行运行切断（“催化器出清”）的阶段之后。由于三元催化器的储氧能力，在所述催化器之前设定浓的或稀的λ之后，λ=1仍可在催化器之后几秒钟内存在。暂时储存氧气的催化器的这种性质用于补偿催化器之前的、与λ=1的短时间的偏差。如果在较长时间内在催化器之前λ不等于1，则一旦超过催化器的储氧能力，同样的λ也将出现在催化器之后。在这个时刻，催化器之后的阶跃-λ探测器也表明离开转化窗口。然而，直到这个时刻，催化器之后的λ探测器的信号并不表示即将发生突破，并且因此基于该信号的导向调节经常反应太迟，以至于燃料配给在突破发生之前再也不能及时反应。作为后果，出现了增加的尾管排放。当前的调节方案因此具有下述缺点，即：它们根据在所述催化器之后的阶跃-λ探测器的电压才较迟地识别到离开转化窗口。一种作为在布置在催化器之后的λ探测器的信号的基础上对三元催化器进行的调节的替代方案是调节所述催化器的平均的氧气填充水平。尽管这种平均的填充水平不能测量，但是能够根据开头所提到的DE10339063A1通过计算来建模。已经表明，尤其三元催化器是具有非线性的特性和时变的模型参数的非易于建模的对象。因此，所建模的平均的填充水平仅仅有条件地不仅反映了所述催化器的出口处的、对所产生的排放来说意义重大的废气成分而且反映了可供针对动态的干扰的反应所用的填充水平储备，所述填充水平储备用于释放和吸收氧气。关于氧气的释放，所述填充水平储备是在所述催化器中所储存的氧气量。关于氧气的吸收，所述填充水平储备是催化器仍能吸收的氧气量。
技术实现思路
本专利技术与这种现有技术的不同之处在于权利要求1及独立的装置权利要求的特征性特征。在本专利技术中，用计算模型来计算用于第一催化器部分容积的废气成分的第一实际填充水平并且计算用于第二催化器部分容积的废气成分的第二实际填充水平。在这种情况下，所述第二催化器部分容积在所述第一催化器部分容积的下游处于燃烧马达的废气流中。首先根据第二实际填充水平与第二目标值的偏差进行燃料/空气比的调节，并且后来才根据第一实际填充水平与第一目标值的偏差进行燃料/空气比的调节。进一步的解释特别涉及作为废气成分的氧气和作为催化器容积（Katalysatorvolumen）的三元催化器。但是，这不应被视为局限于这种组合。例如，所述催化器也能够是NOx储存式催化器或SCR催化器，并且作为废气成分也比如考虑碳氢化合物或氮氧化物，而这种列举并不是穷举。所述催化器容积也能够具有多个在废气的流动路径中先后布置的催化器。在这方面，本专利技术能够对储存在催化器容积中的氧气量的进行得到改进的调节，用所述调节来提早识别并且防止离开转化窗口，并且所述调节同时为了对抗动态的干扰而具有比现有的调节方案更为均衡的填充水平储备。本专利技术不限于储存在催化器容积中的氧气量的两个实际值的计算。也能够计算大于两个这样的实际值，其中每个实际值分别涉及一个催化器部分容积。因此，对于n个部分容积来说并且根据在相应的催化器部分容积中所储存的氧气量的n个实际值，产生在催化器容积的长度范围内延伸的氧气填充水平分布。在该概括中所述第一催化器部分容积是第n个催化器部分容积，并且在该概括中所述第二催化器部分容积是第（n+1）个催化器部分容积。在本专利技术中如此进行所述填充水平分布的调节，以便在所述催化器的出口处通过后面的催化器部分容积的用更高的优先权来调节的氧气填充水平来实现最小的排放，并且通过随后的对于前面的催化器部分容积的氧气填充水平的调节来提高填充水平储备，所述催化器能够用所述填充水平储备来缓解动态的干扰。这种填充水平储备通过能释放的氧气量和能吸收的氧气量来确定。对所述催化器的至少两个部分容积的填充水平加以考虑，这具有以下优点：转化窗口的即将离开能够比建立在布置在催化器之后的废气探测器的信号的基础上的导向调节更早地并且也比建立在整个催化器的平均的目标填充水平的基础上的调节更早地得到识别。由此，能够通过提早地有针对性地对燃料空气混合物进行校正这种方式来反作用于离开转化窗口，从而与现有技术相比能够在更大的程度上避免有害物质排放的突破。总的来说，由此实现尾管排放的减少。能够以用于催化器的更低的成本来满足更严格的法规要求。利用所提出的方案，不仅上面作为已知方案所描述的导向调节的任务而且在滑行运行阶段之后调节填充水平储备的功能的任务或者类似的任务都得到解决，其中在所述滑行运行阶段中给所述催化器填充氧气直至其吸收极限。在滑行运行阶段之后调节填充本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于调节燃烧马达（10）的燃料/空气比的方法，所述燃烧马达具有拥有能够用于储存废气成分的催化器容积（26）的排气系统（14），其中所述催化器容积（26）中的废气成分的实际填充水平从所述燃烧马达（10）和排气系统（14）的运行参数中用计算模型来计算，并且其中根据实际填充水平与预先确定的目标填充水平的偏差进行燃料/空气比的调节，其特征在于，所述计算模型计算用于第一催化器部分容积（26.1）的废气成分的第一实际填充水平并且计算用于第二催化器部分容积（26.2）的废气成分的第二实际填充水平，其中所述第二催化器部分容积（26.2）在所述第一催化器部分容积（26.1）的下游处于所述燃烧马达（10）的废气流中，并且首先根据所述第二实际填充水平与第二目标值的偏差进行燃料/空气比的调节，并且后来才根据所述第一实际填充水平与第一目标值的偏差进行燃料/空气比的调节。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.11.10 DE 102016222108.61.一种用于调节燃烧马达（10）的燃料/空气比的方法，所述燃烧马达具有拥有能够用于储存废气成分的催化器容积（26）的排气系统（14），其中所述催化器容积（26）中的废气成分的实际填充水平从所述燃烧马达（10）和排气系统（14）的运行参数中用计算模型来计算，并且其中根据实际填充水平与预先确定的目标填充水平的偏差进行燃料/空气比的调节，其特征在于，所述计算模型计算用于第一催化器部分容积（26.1）的废气成分的第一实际填充水平并且计算用于第二催化器部分容积（26.2）的废气成分的第二实际填充水平，其中所述第二催化器部分容积（26.2）在所述第一催化器部分容积（26.1）的下游处于所述燃烧马达（10）的废气流中，并且首先根据所述第二实际填充水平与第二目标值的偏差进行燃料/空气比的调节，并且后来才根据所述第一实际填充水平与第一目标值的偏差进行燃料/空气比的调节。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，如此预先确定所述第二目标值，使得瞬时的排放最小化。3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，如此预先确定所述第一目标值，使得填充水平储备为了对抗燃料/空气比的、在所述催化器容积之前出现的变化而具有预先确定的数值。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第一目标值是所述第一催化器部分容积（26.1）的最大的填充水平的一半大，并且所述第二目标值在所述第二催化器部分容积（26.2）的最大的氧气储存容量或者最大的填充水平的25％和35％之间。5.根据前述权...

【专利技术属性】
技术研发人员：K维梅尔，M普菲尔，M法伊，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE