用于控制内燃机的排放的方法和控制器技术

本发明专利技术涉及一种用于控制内燃机排放的方法，该方法包括：确定累积排放变量(EMK)，其基于在具有不同的内燃机运行状态的内燃机运行区间内的第一排放变量的排放值(EMDS)并且基于在内燃机运行区间外的第一排放变量的排放值(EMDShist,EMDS22a,EMDS22a,hist,…)；和借助由累积排放变量和与第一排放变量不同的第二排放变量的帕累托最优组合构成的无差异曲线(I)确定内燃机的参考变量(x(t))，其中参考变量(x(t))这样影响内燃机的运行状态，使得第一排放变量和第二排放变量被这样调节，以使在内燃机运行区间中的累积排放变量(EMK)不超过该运行区间的上限(EMG)，并且第二排放变量的目标函数是最小的。本发明专利技术还涉及一种用于执行根据本发明专利技术的方法的控制器(1)。

Method and Controller for Controlling Emissions from Internal Combustion Engines

The invention relates to a method for controlling the emission of an internal combustion engine. The method includes: determining the cumulative emission variable (EMK), which is based on the emission value of the first emission variable (EMDS) in the operating range of an internal combustion engine with different operating states and on the emission value of the first emission variable (EMDS hist, EMDS22a, EMDS22a, hist,...) outside the operating range of an internal combustion engine. The reference variable (x (t)) of the internal combustion engine is determined by means of the indifference curve (I) composed of the cumulative emission variable and the Pareto optimal combination of the second emission variable different from the first emission variable, in which the reference variable (x (t)) affects the operation state of the internal combustion engine, so that the first and second emission variables are adjusted in this way, so that the cumulative emission in the operating range of the internal combustion engine can be achieved. The variable (EMK) does not exceed the upper limit of the operating range (EMG), and the objective function of the second emission variable is the smallest. The invention also relates to a controller (1) for executing the method according to the invention.

【技术实现步骤摘要】
用于控制内燃机的排放的方法和控制器
本专利技术涉及一种用于控制机动车，尤其是汽油发动机或柴油发动机的内燃机的排放的方法，以及一种用于控制内燃机的排放的控制器，所述控制器尤其是用于执行根据本专利技术的控制排放的方法。
技术介绍
控制器用于控制车辆领域中重要的发动机功能。除了构造措施如燃烧室设计以及通过喷射系统和喷射方法影响混合物形成之外，控制器尤其是还可以用于在发动机运行中降低燃料消耗和与之相关的二氧化碳排放以及降低基本废气成分如一氧化碳(CO)、烃(HC)，氮氧化物(NOx)及碳黑(或称为烟灰(Ruβ))和颗粒。控制器的已知功能获得关于发动机的运行状态的信息(例如速度、扭矩、期望扭矩、温度、充电状态-DPF(Diesel-Partikelfilter，柴油-颗粒过滤器))并确定对运行过程中的经济性和排放有影响的参考变量。同样存储在控制器中的发动机万有特性曲线通常用于确定这些参考变量，发动机万有特性曲线中例如存储有取决于上述运行状态的额定废气再循环率或额定增压压力。合适的参考变量例如是废气再循环率、废气再循环分布、气缸充气、喷射时刻，点火时刻。然后从这些参考变量导出操纵变量如节气门位置或VTG(可变的涡轮机几何形状)的位置等。DE102015222684A1公开了一种用于控制排放的控制器，其中以行驶工况或行程为示例对排放潜力进行补偿。但是，此方法不适用于因技术原因而无法满足排放极限值的临界行程。临界行程包括短于约2小时(RDE时段，尤其是90至120分钟)的行程，尤其是在城市交通中或对于在高速公路上的最高速度。RDE是指即实际驾驶排放测试方法，其中内燃机运行点以随机/可变方式开始。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于控制内燃机的排放的方法和控制器，其至少部分地克服了上述缺点并且能够灵活地应用于任何行程。该目的通过一种用于控制排放的方法和用于监控排放的控制器来实现。根据第一方面，本专利技术涉及一种用于控制内燃机的排放的方法，包括：确定累积排放变量，其基于在具有不同的内燃机运行状态的内燃机运行区间内的第一排放变量的排放值并且基于在内燃机运行区间外的第一排放变量的排放值；和借助由累积排放变量和与第一排放变量不同的第二排放变量的帕累托最优组合构成的无差异曲线确定内燃机的参考变量，其中参考变量影响内燃机的运行状态，使得第一排放变量和第二排放变量被这样调节，以使在内燃机运行区间中的累积排放变量不超过该运行区间的上限，并且第二排放变量的目标函数是最小的。根据第二方面，本专利技术涉及一种用于监控内燃机的排放的控制器，该控制器设计用于执行根据第一方面的方法。本专利技术涉及一种用于控制内燃机的排放的方法。在该上下文中，术语“内燃机”包括具有其所有机组如辅助机组和调整元件的整个内燃机系统。内燃机可具有汽油发动机或柴油发动机。内燃机可以是混合动力驱动的一部分，该混合动力驱动额外还具有电动机。根据本专利技术的方法，确定累积排放变量，其基于在具有不同的内燃机运行状态的内燃机运行区间内的第一排放变量的排放值并且基于在内燃机运行区间外的第一排放变量的排放值。运行区间可以是从内燃机运行中的当前时刻回退的预定的运行时段，可以是从当前时刻回退地由内燃机驱动的机动车已经过的设定距离区间，或者可以是由内燃机驱动的机动车的行程。运行时段可以大于认证时间，例如RDE时段(2小时)，例如介于2小时和30小时之间，尤其是介于4小时和10小时之间。运行时段可以是内燃机在运行中的彼此相继的运行持续时长的总和，或者是从当前时刻回退的不间断的时间区间。运行时段可以是直到当前时刻的车辆使用持续时长，例如，从车辆许可时刻或从离开工厂直到当前时刻的持续时长。所述距离区间可以是直到当前时刻由内燃机驱动的车辆经过的距离区间。所述行程可以是从最后一次发动机启动到当前时刻的运行区间。第一排放变量的排放值可以包括关于在特定时刻所经过的距离和相关排放的信息。在内燃机运行区间内的第一排放变量的排放值可以被测量或建模，并且优选地定期存储在数据存储器中。优选地，在运行区间内内燃机的不同运行状态是已知的。当确定累积排放变量时，还可以考虑关于内燃机运行状态的运行状态信息。这些信息可包括例如速度、当前扭矩、期望扭矩、温度、柴油颗粒过滤器负载和内燃机的其它变量。根据本专利技术的方法，还借助由累积排放变量和与第一排放变量不同的第二排放变量的帕累托最优组合构成的无差异曲线形成内燃机的参考变量。累积排放变量的形成可以根据试探法进行，该试探法考虑了累积的实际排放与其极限水平之间的差距。在该方法中可以动态地和由情境决定地确定或调整参考变量。参考变量这样影响内燃机的尤其当前的运行状态，使得第一排放变量和第二排放变量被这样设定，以使在内燃机运行区间中的累积排放变量不超过该运行区间的上限并且第二排放变量的目标函数是最小的，尤其是尽可能地减小。这里，要最小化或优化的变量被称为目标函数(例如，燃料消耗或与其相关的CO2排放，各种废气后处理系统如碳黑颗粒过滤器的再生区间，NOx排放等，或者这些变量的组合)。根据本专利技术的控制构思具有的优点是，例如，通过改变参考变量而这样升高对应于第二排放变量的非临界排放变量，使得对应于第一排放变量的临界排放变量减少的程度为，以确保不达到或在内燃机运行区间内不超过对于临界排放变量的排放极限水平(排放极限值)。在一些实施例中，内燃机运行区间外的第一排放变量的排放值可以是内燃机运行区间之前的内燃机的排放值，例如在运行区间之前的预定时段过程中的内燃机的排放值，其中预定时段可以是几小时或几天或者从车辆使用持续时长开始至运行区间开始的时段。在运行区间外的第一排放变量的排放值可以在运行区间之前测量或建模，并且优选地定期存储在数据存储器或云端中。为了确定累积排放变量，可以从数据存储器中调用或从云端下载这些排放值。在一些实施例中，为了确定累积排放变量，可借助内燃机运行区间之前的排放值对内燃机运行区间内的排放值进行估算。因此，对运行区间内的排放值的估算可以基于存储的关于先前运行区间或先前行程的信息来确定。随后，可由所估算的在内燃机运行区间内的排放值形成累积排放变量。例如，累积排放变量可以是所估算的在内燃机运行区间内的排放值的总和。在一些实施例中，为了所述估算，可以借助内燃机运行区间之前的排放值、优选地在预定的时段内对在运行区间内的排放值进行平滑。在此优选地使用滑动式加权。在此，可以为运行区间的每个排放值和预定量的紧接在相应排放值之前的排放值形成平均值，例如算术平均值。然后可以将这样估算的在运行区间内的排放值相加得到累积排放变量。在一些实施例中，内燃机运行区间外的第一排放变量的排放值可以是一个或多个其它内燃机在内燃机所处的预定区域内的排放值。预定区域可以是领土，领土的子区域，环境区(低排放区域)，环境区的子区域或另一预定区域，例如自由确定的区域。例如，在运行区间外的第一排放变量的排放值可以是车队的一个或多个其它内燃机的排放值，其处于预定区域内。车队可包括一个或多个特定制造商的机动车，例如一个或多个特定制造商的所有车辆或一个或多个特定制造商的一个或多个系列的所有车辆，尤其是一个或多个特定制造商的一个或多个车辆类别的车辆，和/或一个或多个服务提供商的车辆，所述服务提供商例如为出租车公司、汽车租赁代理商或根据请求授予个别本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于控制内燃机排放的方法，包括：确定累积排放变量(EMK)，其基于在具有不同的内燃机运行状态的内燃机运行区间内的第一排放变量的排放值(EMDS)并且基于在内燃机运行区间外的第一排放变量的排放值(EMDShist,EMDS22a,EMDS22a,hist,…)；和借助由累积排放变量和与第一排放变量不同的第二排放变量的帕累托最优组合构成的无差异曲线(I)确定内燃机的参考变量(x(t))，其中参考变量(x(t))这样影响内燃机的运行状态，使得第一排放变量和第二排放变量被这样调节，以使在内燃机运行区间中的累积排放变量(EMK)不超过该运行区间的上限(EMG)，并且第二排放变量的目标函数是最小的。

【技术特征摘要】
2017.08.31 DE 102017215251.61.一种用于控制内燃机排放的方法，包括：确定累积排放变量(EMK)，其基于在具有不同的内燃机运行状态的内燃机运行区间内的第一排放变量的排放值(EMDS)并且基于在内燃机运行区间外的第一排放变量的排放值(EMDShist,EMDS22a,EMDS22a,hist,…)；和借助由累积排放变量和与第一排放变量不同的第二排放变量的帕累托最优组合构成的无差异曲线(I)确定内燃机的参考变量(x(t))，其中参考变量(x(t))这样影响内燃机的运行状态，使得第一排放变量和第二排放变量被这样调节，以使在内燃机运行区间中的累积排放变量(EMK)不超过该运行区间的上限(EMG)，并且第二排放变量的目标函数是最小的。2.根据权利要求1所述的方法，其中，内燃机运行区间外的第一排放变量的排放值是内燃机运行区间之前的内燃机的排放值(EMDShist)。3.根据权利要求2所述的方法，其中确定累积排放变量(EMK)包括：借助内燃机运行区间之前的排放值(EMDShist)对内燃机运行区间内的排放值(EMDS)进行估算；和由所估算的在内燃机运行区间内的排放值形成累积排放变量(EMK)。4.根据权利要求3所述的方法，其中，为了所述估算，借助内燃机运行区间之前的排放值(EMDShist)对在运行区间内的排放值(EMDS)进行平滑，尤其通过滑动式加权进行平滑。5.根据前述权利要求之一所述的方法，其中，内燃机运行区间外的第一排放变量的排放值是在预定区域(23)内的一个或多个其它内燃机的排放值(EMDS22a,EMDS2...

【专利技术属性】
技术研发人员：O卡西鲍姆，HG尼茨克，J杰什克，B塞格罗普，M玛祖尔，
申请(专利权)人：大众汽车有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE