CN110100085B - 用于使发动机扭矩最大化的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于使用控制器(2)来使由受可靠性约束和经受操作循环变化的发动机提供的扭矩最大化的方法，该控制器适于基于表示发动机参数测量值的信号(Pcylmax)和表示发动机参数设定点的信号(setpoint_Pcylmax)来产生表示喷射提前量的校正的信号。该方法尤其包括以下步骤：‑限定最大气缸压力设定点(setpoint_Pcylmax)；‑限定该控制器的操作范围(2)；‑限定最大气缸压力(Pcylmax)的测量值的稳定性标准；‑控制该喷射提前量；以及‑校正该喷射提前量。

Description

用于使发动机扭矩最大化的方法
本发明涉及一种用于使内燃发动机的气缸压力最大化的方法及相关装置。其有利地用在机动车辆中，该机动车辆设有内燃发动机，特别是设有柴油机。
更具体来讲，本发明涉及一种能够将表示发动机的参数的测量值与规定值的信号表述为表示喷射提前量的校正的信号的方法。
为了达到所需的性能水平，发动机的开发涉及将喷射规定的生产和制造变化考虑在内以符合可靠性约束。
如今，通过对在称为“标称发动机”的参考发动机上获得的性能水平提供裕度来符合这些约束。
检查气缸压力循环的最大水平以符合这些裕度。对于制造的大多数发动机而言，这取决于以其针对每个发动机限定最大压力循环水平的方式而导致所生产的每个发动机的性能潜力的使用不足。
期望通过实时使用气缸压力的测量值，并且特别是每个压力循环的气缸压力的最大水平来减小相对于发动机的“标称”规定表管控的最大气缸压力所施加的此类裕度。
具体地，这涉及上至可靠性极限地、也就是说通过避免超过规定表管控的最大气缸压力地控制最大气缸压力水平。
本发明还涉及选择性地使用在每个发动机的气缸中的单个压力传感器，或选择性地使用针对发动机的每个气缸的压力传感器，以便因此有利地使得可以减少相对于理论极限所取的裕度。
文献US 8942912中已经描述了解决方案，以基于气缸压力的暂时增加来解决污染排放量离散的问题。该方法不能用于固定发动机模式，因为其会具有过早降低发动机性能的缺点。
文献EP 0145480披露了使用压电装置来测量气缸压力变化，但没有披露调节哪个参数来使气缸压力最大化。
文献WO 9015244提供了使用针对活塞路径长度的传感器或使用针对可相对于起始位置观察到的活塞角度的传感器来控制表示点火提前量的值。然而，该文献没有提供最大化气缸压力或使气缸压力调节到目标值附近的解决方案。
文献DE 295 2073提出了一种自动补偿发动机的批量生产变化的方法。该文献实现了一种使用气缸中的压力传感器来逐周期地计算最大压力值的方法。
将表示由传感器给出的最大气缸压力的值发送到控制器，但这不具有将气缸压力控制在规定值附近的功能。控制器用于通过增加发动机气缸中的空气/燃料混合物的功来使发动机的性能最大化。
因此，本发明涉及一种用于使由受可靠性和循环离散度约束的发动机提供的扭矩最大化的方法，该发动机包括控制器，该控制器能够基于表示该发动机的参数的测量值的信号和表示该发动机的该参数的规定值的信号来产生表示喷射提前量的校正的信号。该方法包括以下步骤：
-限定气缸压力最大值的规定值；
-限定所述控制器的操作范围；
-限定气缸压力最大测量值的稳定性标准；
-控制该喷射提前量；以及
-校正该喷射提前量。
根据该方法的实施例，该限定气缸压力最大值的规定值的步骤涉及产生表示气缸压力最大值的规定值的信号。
根据该方法的另一个实施例，该限定控制器的操作范围的步骤涉及将表示发动机速度和发动机扭矩请求的值与该控制器操作所适合的发动机扭矩阈值进行比较。
在实施例中，该限定控制器的操作范围的步骤涉及使得表示该气缸压力最大值的值稳定的条件。
可以使用比例积分型控制器来实现该控制步骤，所述控制器被校准成使得所产生的表示喷射提前量的校正的信号不超出该发动机的该参数的规定值。
此外，该发动机的参数可以是该气缸压力最大值。
根据该方法的特征，通过所述控制器来实施该校正步骤。
根据该方法的另一个实施例，校正喷射提前量的步骤向控制单元提供表示该喷射提前量的有限校正的信号。
具体地，该方法可以涉及校正喷射到发动机的气缸中的燃料流量的步骤。
根据该方法的另一个实施例，该校正喷射流量的步骤产生表示对该喷射流量的校正的信号，以产生发动机扭矩补偿。
根据该方法的另一个实施例，执行该校正喷射流量的步骤，以保持恒定或基本恒定的排气温度。
本发明还涉及一种用于实施使由受可靠性和循环离散度约束的发动机提供的扭矩最大化的方法的装置，该装置包括控制器，该控制器能够基于表示该发动机的参数的测量值的信号和表示该发动机的该参数的规定值的信号来产生表示喷射提前量的校正的信号。
该装置包括控制单元，该控制单元被配置为根据表示喷射提前量的有限校正的信号和/或表示喷射到气缸中的燃料流量的校正的信号来控制到该发动机的气缸中的喷射。
通过阅读对附图中所示的本发明的非限制性实施例的详细描述，本发明的其他目的、优点和特征将变得显而易见，该附图示意性地示出了用于使发动机提供的扭矩最大化的方法的主要步骤，以及相关装置的结构元件。
附图示出了根据本发明的用于使由发动机提供的扭矩最大化的方法的主要步骤和装置的元件，该装置旨在使扭矩最大化。在该附图中，该方法的步骤用菱形描绘，而装置的结构元件用矩形描绘。
用于使扭矩最小化的装置旨在使机动车辆的受到可靠性和循环离散度的限制的内燃发动机的气缸压力最小化。
该装置包括比较器1、控制器2，该控制器接收表示最大气缸压力误差的误差信号erreur_Pcylmax。该装置包括能够测量发动机气缸压力的压力传感器7和控制单元6，该控制单元基于源自控制器2的喷射提前量校正信号来控制空气/燃料混合物在发动机气缸中的喷射。
该方法包括：第一步A，限定控制器2的操作范围；和步骤B，限定气缸压力最大测量值的稳定性标准。控制器2能够实现喷射提前量控制。
该方法包括：步骤C，限制喷射提前量校正；步骤D，计算对所喷射的燃料流量的校正；步骤E，计算最大气缸压力梯度；以及步骤F，滤波。
如上所述，可集成在控制器2中的比较器1将两个输入进行比较，这两个输入能够接收：规定值信号consigne_Pcylmax，该信号表示活塞上止点(TDC)区域中的气缸压力最大规定值；和信号Pcylmax_filtree，该信号表示经滤波的气缸压力最大测量值。比较器1从这两个输入产生误差信号err_Pcylmax，该信号表示气缸压力最大误差。
例如，比较器1计算该值可使用以下公式：
err_Pcylmax＝consigne_Pcylmax-Pcylmax_filtree
将表示气缸压力最大误差的误差信号err_Pcylmax发送到控制器2。控制器被提供成接收第二稳定性信号stab_Pcylmax，该信号表示气缸压力最大测量值的稳定状态。
该信号必须通过稳定性标准。因此，该方法实施步骤B，在该步骤期间，限定要遵守的稳定性标准使得误差信号可到达控制器。在另一个实施例中，稳定性标准由控制器2验证，且是激活控制器的附加条件。
控制器2包括特定的操作范围，该操作范围使得表示发动机扭矩请求的值TQI和表示发动机速度的值N生效。该操作范围在步骤A中得到限定。
例如，这是因为激活条件要求表示发动机扭矩请求的值TQI基本上接近于阈值Cmax，该阈值表示控制器的操作所适合的发动机扭矩。
在询问控制器2之后，当对其发送响应信号来授权激活或不激活时，验证此条件。
例如，控制器2是比例积分型控制器，特别是具有低比例项的控制器，该控制器使得能够以气缸压力最大规定值的闭环执行自动控制。该控制器被校准成不会超出规定值。
控制器2在输出处产生表示喷射提前量校正的校正信号corr_avance。
在步骤C期间限制喷射提前量校正以用于限制喷射提前量校正来确保喷射提前量校正的足够慢的动态过程。
该喷射提前量校正是在已经到达控制单元6之后引起发动机的喷射提前量变化并引起除发动机的其他循环离散度之外的气缸压力最大值的变化。
同时，在恒定喷射燃料流量的情况下，喷射提前量的变化影响排气温度Tavt。这是因为喷射提前量越大，排气温度减少越多。
本发明有利地提出，在步骤D中，针对喷射提前量的每个变化来计算喷射燃料流量校正，同时在循环期间保持基本恒定的排气温度Tavt，以获得发动机扭矩补偿。
该计算可以由计算单元执行，该计算单元未在附图中示出并可集成在控制单元6中，并且该计算单元产生表示喷射流量校正的校正信号corr_debit。
如上所述，圆柱形压力传感器7测量每个循环的气缸压力。
在滤波步骤F期间对这些测量值进行滤波，并将其发送到比较器1，以便产生循环，只要发动机正在运行，该循环就会反复重复。
然而，这种滤波引入了延迟，该延迟可能潜在地和暂时地导致控制器2超出规定值。
控制器的操作范围有利地使得能够克服滤波延迟的缺点。
此外，在步骤E期间计算最大压力值Pcylmax的梯度grad_Pcylmax，以便限定测量值的稳定性标准，并因此有利地使得能够确保***的低动态过程。
产生稳定性信号stab_Pcylmax并将其发送到控制器2，以便产生循环，只要发动机正在运行，该循环就会反复重复。
在该方法的实施例中，控制器是传统的PID(比例积分微分型)控制器，但却于是具有导致超出规定值的缺点。
在该方法的另一个实施例中，控制器的操作标准包括关于发动机扭矩和发动机速度的梯度的条件。

Claims (11)

1.一种用于使由受可靠性和循环离散度约束的发动机提供的扭矩最大化的方法，该发动机包括控制器(2)，该控制器能够基于表示该发动机的参数的测量值的信号(Pcylmax)和表示该发动机的该参数的规定值的信号(consigne_Pcylmax)来产生表示喷射提前量的校正的信号(corr_avance)，其特征在于该方法包括以下步骤：
-通过传感器(7)测量发动机气缸中的压力，并且对所述压力的测量值进行滤波以获得所测量的压力的滤波值(Pcylmax_filtree)；
-限定发动机的活塞上止点区域中的气缸压力最大值的规定值(consigne_Pcylmax)；
-根据所测量的压力的滤波值(Pcylmax_filtree)以及所限定的气缸压力最大值的规定值(consigne_Pcylmax)来确定表示发动机气缸的压力最大误差的误差信号(err_Pcylmax)；
-将所述误差信号(err_Pcylmax)传送到控制器(2)；
-根据表示发动机速度和发动机扭矩请求的值(N，TQI)来限定所述控制器的操作范围；
-通过将表示发动机扭矩请求的值(TQI)与该控制器的操作所适合的发动机扭矩阈值(Cmax)进行比较来验证所述操作范围被遵守；
-根据表示气缸中的最大压力的值(Pcylmax)的梯度(grad_Pcylmax)的计算值来限定要满足的稳定性标准以使得误差信号到达控制器，并且当稳定性标准被验证时产生稳定性信号(stab_Pcylmax)；
-发出喷射提前量的校正的信号(corr_avance)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，该限定气缸压力最大值的规定值的步骤涉及产生表示气缸压力最大值的规定值的信号(consigne_Pcylmax)。
3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，该限定控制器的操作范围的步骤涉及使得表示该气缸压力最大值的值(Pcylmax)稳定的条件。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述控制器(2)为比例积分型控制器(2)，所述控制器被校准成使得所产生的表示喷射提前量的校正的信号(corr_avance)不超出该发动机的该参数的规定值。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其中，该发动机的所述参数是气缸压力最大值。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其中，通过所述控制器(2)来实施喷射提前量校正步骤。
7.根据权利要求1或2所述的方法，其中，根据喷射提前量的校正的信号(corr_avance)来确定表示该喷射提前量的有限校正的信号(corr_injection_bornee)。
8.根据权利要求7所述的方法，该方法包括根据所述表示喷射提前量的有限校正的信号(corr_injection_bornee)来校正喷射到发动机的气缸中的燃料流量的步骤。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述校正喷射到发动机的气缸中的燃料流量的步骤产生表示对该喷射流量的校正的信号(corr_debit)，以根据所述表示喷射提前量的有限校正的信号(corr_injection_bornee)来产生发动机扭矩补偿。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，执行该校正喷射到发动机的气缸中的燃料流量的步骤，以保持恒定或基本恒定的排气温度(Tavt)。
11.一种用于实施使由受可靠性和循环离散度约束的发动机提供的扭矩最大化的方法的装置，该装置包括控制器(2)，该控制器能够基于表示该发动机的参数的测量值的信号(Pcylmax)和表示该发动机的该参数的规定值的信号(consigne_Pcylmax)来产生表示喷射提前量的校正的信号，其特征在于该装置包括用于测量发动机气缸中的压力的传感器(7)、对压力的测量值进行滤波以便获得所测量的压力的滤波值(Pcylmax_filtree)的滤波器件、能根据所测量的压力的滤波值(Pcylmax_filtree)以及所限定的气缸压力最大值的规定值(consigne_Pcylmax)来确定表示发动机气缸的压力最大误差的误差信号(err_Pcylmax)的比较器(1)，所述误差信号(err_Pcylmax)被传送到控制器(2)，所述控制器被配置为发送喷射提前量的校正的信号(corr_avance)；该装置还包括控制单元(6)，该控制单元被配置为根据表示喷射提前量的有限校正的信号(corr_avance_bornee)和/或表示喷射到气缸中的燃料流量的校正的信号(corr_debit)来控制到该发动机的气缸中的喷射，该装置还包括根据表示发动机扭矩请求的值(TQI)与该控制器的操作所适合的发动机扭矩阈值(Cmax)之间的比较来验证控制器的操作范围的器件以及根据稳定性信号(stab_Pcylmax)来验证控制器的稳定性的器件，所述稳定性信号是根据表示气缸中的最大压力的值(Pcylmax)的梯度(grad_Pcylmax)的计算值产生的。
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