用于基于模型地控制和调节内燃机的方法技术

提出一种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，由优化器（22）从第一库（26）读入用于所述内燃机（1）的运行的排放等级，由所述优化器（22）从第二库（27）按照内燃机种类读出最大的机械的结构部件负载，所述排放等级和所述结构部件负载被设定为对于燃烧模型（20）和气体路径模型（21）是强制性的，在所述方法中，取决于理论力矩通过所述燃烧模型（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通过所述气体路径模型（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，由所述优化器（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，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基于模型地控制和调节内燃机的方法，在所述方法中，由优化器从第一库读入用于内燃机的运行的排放等级，由优化器从第二库按照内燃机种类读出最大的机械的结构部件负载，排放等级和最大的结构部件负载被设定为对于燃烧模型和气体路径模型是强制性的，并且在所述方法中，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，在马达控制仪器的目前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、例如理论力矩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)。因此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(Rückführung，有时称为反馈、再循环)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，即开发一种用于在高的品质的情况下基于模型地控制和调节整个内燃机的方法。所述任务通过权利要求1的特征解决。设计方案在从属权利要求中示出。所述方法在于，由优化器从第一库读入用于内燃机的运行的排放等级，由优化器从第二库按照内燃机种类读出最大的机械的结构部件负载，并且排放等级和最大的结构部件负载被设定为对于燃烧模型和气体路径模型是强制性的。此外，所述方法在于，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，并且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。所述方法通过如下方式进行补充，即由优化器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将品质尺度最小化，并且由优化器按照经最小化的品质尺度将喷入系统理论值和气体路径理论值设定为对于调整内燃机的运行点是决定性的。在第一库中储存有相应于全球的应用范围、例如IMO或级别4f(Tier4f)的不同的法定的排放等级。由此，对于同一个内燃机种类能够呈现出不同的排放目的。减少了的调谐消耗和关于使用地点的较大的灵活性是有利的。在所设置的可选情况中，运行者能够通过具有最大的机械的结构部件负载的第二库来影响维护间隔。减小了的燃烧峰值压力例如意味着直至下一个维护日程的较长的使用持续时间。在此也就是说，选择自由是有利的。显然能够将经一次调谐的库没有问题地传递(übertragen，有时称为传输)到相同种类的但是具有改变了的气缸数量的内燃机上。经最小化的品质尺度通过如下方式进行确定，即由优化器在第一时间点计算第一品质尺度，在第二时间点在预测范围之内预计第二品质尺度，并且接着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。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。在此还给出基于程序的解决方案的已知的优点、如可改装性或对法定的规定的匹配。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示出程序流程计划，图4示出时间线图、调谐1，以及图5示出时间线图、调谐2。具体实施方式图1示出具有共轨系统的电子地控制的内燃机1的系统视图。共轨系统包括下面的机械的构件：用于从燃料罐2输送燃料的低压泵3、用于影响穿流的燃料体积流的可变的抽吸节流件4、用于在压力提高的情况下输送燃料的高压泵5、用于存储燃料的轨道6和用于将燃料喷入到内燃机1的燃烧空间中的喷射器7。可选地，共轨系统还能够实施有单个存储器，那么其中，例如在喷射器7中集成有单个存储器8作为附加的缓冲容积。将共轨系统的另外的功能性假设为已知的。所示出的气体路径不仅包括空气引入部而且包括排气引出部。在空气引入部中布置有排气涡轮增压机11的压缩机、增压空气冷却器12、节流活门13、用于将增压空气与引回的排气引导在一起(Zusammenführung，有时称为聚集在一起)的通入部位14和进入阀15。在排气引出部中布置有排出阀16、排气涡轮增压机11的涡轮机和涡轮机旁通阀19。从排气引出部中分支出排气引回路径，在所述排气引回路径中布置有用于调整AGR率的AGR调校元件17和AGR冷却器18。内燃机1的运行方式通过电子的控制仪器10(ECU)确定。电子的控制仪器10包含微型计算机系统的通常的组成部分、例如微处理器、I/O结构块(Bausteine，有时称为功能块)、缓冲器和存储结构块(EEPROM、RAM)。在所述存储结构块中，对于内燃机1的运行相关的运行数据被本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.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，由优化器（22）从第一库（26）读入用于所述内燃机（1）的运行的排放等级，由所述优化器（22）从第二库（27）按照内燃机种类读出最大的机械的结构部件负载，所述排放等级和所述结构部件负载被设定为对于燃烧模型（20）和气体路径模型（21）是强制性的，在所述方法中，取决于理论力矩（M（理论））通过所述燃烧模型（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通过所述气体路径模型（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，由所述优化器（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。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171016 DE 102017009582.51.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，由优化器（22）从第一库（26）读入用于所述内燃机（1）的运行的排放等级，由所述优化器（22）从第二库（27）按照内燃机种类读出最大的机械的结构部件负载，所述排放等级和所述结构部件负载被设定为对于燃烧模型（20）和气体路径模型（21）是强制性的，在所述方法中，取决于理论力矩（M（理论））通过所述燃烧模型（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通过所述气体路径模型（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，由所述优化器（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。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述第一库（26）中储存有相应于全球的应用范围的法定的排放等级。


3.根据权利要求1和2所述的方法，其特征在于，所述品质尺度（J）通过如下方式...

【专利技术属性】
技术研发人员：J尼迈尔，A弗洛尔，J雷梅莱，C沃尔夫，
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