[发明专利]内燃机的稳态的最大扭矩的匹配

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于运行内燃机的方法，对该内燃机求出稳态的最大扭矩和动态的最大扭矩。此外本发明涉及一种相应的装置。

背景技术

内燃机的稳态的最大扭矩和动态的最大扭矩的求出是已知的。稳态的最大扭矩最大程度地依赖于当前的内燃机转速和在这个转速下空气或空气-燃料混合气在内燃机的燃烧室中的最大可能的充填。因为在内燃机的很多运行状态下不存在最大的充填并且在需要时才必须建立，产生的实际扭矩以一定的延迟才能提高到稳态的最大扭矩，它特别是依赖于空气或者说混合气供应的气体路径动力(Luftpfad-dynamik)和/或涡轮增压器的涡轮增压动力。该延迟处于200到500毫秒的范围内。现代的汽油机大多具有电子节气门用于内燃机的空气质量流调节。该电子节气门与驾驶踏板机械上脱开。因为相应的节气门执行机构具有有限的调整速度并且在进气管中存在由于气体路径动力的动态充填效率，预先规定的空气质量流的高动态的调整和由此产生的当前充填是不可能的。动态的最大扭矩最大程度地依赖于当前的转速和当前的充填。产生的实际扭矩可以接近无延迟地提高到动态的最大扭矩。对于在均匀运行中的汽油机，动态的最大扭矩的达到可以通过点火角的改变获得。对于柴油机或者在不均匀运行中的汽油机，动态的最大扭矩可以通过喷射量的调整达到。这种调整大多可以在下一次点火获得，这意味着约30毫秒的时间延迟。在点火角中的干预改变了汽油机的效率并且在实际扭矩上产生影响。如果点火角减小，由此“提前”点火，则内燃机的实际扭矩提高。在最小可能的点火角的情况下汽油机发出它的动态的最大扭矩。点火角的改变可以对每个单个的点火重新进行，由此可以接近无延迟地调整动态的最大扭矩。

对于柴油机，喷射量的改变可以接近无延迟地改变产生的实际扭矩，不过最大的喷射量通过烟度极限并由此通过当前的充填限制。由此同样存在柴油机的动态的最大扭矩，它依赖于当前的充填并且可以通过下一次喷射的喷射量的改变调整并且由此接近无延迟地调整。对在现代的柴油机上经常使用的涡轮机系统，当前的充填的改变动力同样通过涡轮机系统的动力限制。

如果内燃机以最大的充填运行，那么动态的最大扭矩对应稳态的最大扭矩。在所有其它的运行状态下，动态的最大扭矩低于稳态的最大扭矩，因为当前的充填处于最大的充填之下。

对于混合动力车辆的控制，必须将功率或者说理论扭矩分配在多个驱动设备上，特别是内燃机和一个或多个电机上。为此需要关于驱动设备的可能的运行范围或者说最大可产生的扭矩的认识。对内燃机来说，动态的最大扭矩和稳态的最大扭矩之间的差是重要的，以最优地协调内燃机通过一个或多个电机的支持。这例如要借助两种运行状态说明。在第一种运行状态下，电机只需要短时间支持内燃机，直到当前太小的内燃机的动态的最大扭矩通过当前的充填的提高而上升。由此动态的最大扭矩由于气体路径动力仅暂时不足够满足扭矩需求。相反稳态的最大扭矩是足够的。这种支持称为非稳态补偿。在第二种情况下电机要长时间支持内燃机，因为内燃机已经以最大的充填运行，由此动态的最大扭矩对应稳态的最大扭矩并且不再能上升。这种支撑称为“助推(Boost)”。两种运行状态要求在不同的驱动设备的协调中的不同的策略并且要求相应的调节机构，它结束内燃机通过电机的支持。例如这可以是这种情况，即当电机的电蓄能器的能量含量下降到低于确定的值时。为了使控制器可以区分运行方式并且协调或者说执行调节机构，求出稳态的最大扭矩和动态的最大扭矩并且提供给控制器。为了能够求出稳态的最大扭矩必须获取最大的充填，只要内燃机当前不在最大的充填下运行，这就只能通过估计获得。由此产生不精确性，因为在估计时不能考虑气体路径动力的所有复杂性。对此必需的物理输入参量由于成本原因不能测量或者可能由于传感器的不精确性不能准确求出。求出的稳态的最大扭矩可能由此具有不精确性。如果内燃机在全负荷下运行，此时当前的充填对应最大的充填，那么求出的稳态的最大扭矩可能由于不精确性而偏离求出的动态的最大扭矩。该控制器，特别是混合动力车辆的控制器，它利用稳态和动态的最大扭矩作为输入参量，由此获得部分不可信的和矛盾的数据，这阻碍了最优的控制。

发明内容