[发明专利]求取发动机系统中的物理参量的模拟值的方法和装置

说明书

技术领域

本发明大体涉及内燃机。尤其本发明涉及用于求取排气区段中的物理参量的一个或者多个模拟值。

背景技术

现代的内燃机包括废气再循环系统，所述废气再循环系统不仅可以构造在高压侧而且也可以构造在低压侧。对于高压侧的废气再循环系统来说，将从内燃机中流出的燃烧废气导回到进气系统的进气管区段中。对于低压侧的废气再循环系统来说，将燃烧废气在经过废气驱动的增压装置的涡轮机之后从所述排气区段中取出并且将其导回到所述增压装置的压缩机的输入侧上。

为遵守废气规定，对与进气系统和排气区段有关的物理参量的了解很重要。尤其低压侧的废气再循环系统的废气再循环率的确定和调整，要求正确地确定所述排气区段中的低压侧的分支部位上的废气压力和气体质量流。所述废气压力和气体质量流虽然可以借助于合适的传感器来测量，但是由于所需要的传感器的数目的最小化而在必要时要合适地模拟物理参量。

发明内容

按本发明，设置了一种按权利要求1所述的用于确定具有增压的内燃机和低压侧的废气再循环的发动机系统的排气区段中的一个或者多个物理参量的方法以及按并列的权利要求所述的装置、发动机系统以及计算机程序产品。

本发明的其它有利的设计方案在从属权利要求中得到说明。

按照第一方面，设置了一种用于确定具有内燃机的发动机系统的气体导引区段中的物理参量的模拟值的方法。该方法包括以下步骤：

-运行所述发动机系统（1），从而在所述气体导引区段中存在着空气质量流；

-确定其它的物理参量的瞬时值；

-通过解差分方程式来确定所述物理参量的模拟值，所述差分方程式作为微分方程式的离散而获得,借助于所述其它的物理参量的之前求得的瞬时值。

以往对于发动机系统的运行来说对不是通过相应的传感器来测量的物理参量进行模拟或者借助于所述物理参量的额外的模拟来对相应的传感器的测量值进行可信性检测。为了描述进气系统或者说排气区段中的物理的状态，通常在使用节流模型和/或理想气体方程式和/或质量守恒定律和/或类似方法的情况下建立方程组。对于有待建模的物理参量来说获得微分方程式。所述微分方程式通常借助于控制器通过离散来解。以往所述微分方程式借助于显式的方法来离散。在此会出现以下问题：

-在特定的运行范围内尤其对于调节阀上面的在方程组中已经得到考虑的微小的压力降来说出现动态的不精确性或者说不稳定性；

-根据气体体积的应用而出现动态的不精确性或者说不稳定性；

-为了避免不稳定性，必须减少所述离散的计算的周期时间，由此所需要的计算功率上升；

-为了避免不稳定性问题而对所述方程组的函数进行的可能的近似导致静态的不精确性。

因为在所述低压侧的气体导引系统中通常预料到很小的压力降，所以所使用的模型的稳定性和精度在该区域中特别重要。

上述方法的构思正是在于，借助于合适的模型和计算方法来确定在所述低压侧的废气再循环的分支部位上存在的物理参量。与在现有技术中设置的借助于显式的离散来确定物理参量的处理方式相对比，现在规定，通过借助于隐式的方法的离散来计算所述物理参量并且借助于合适的计算顺序来保证，模型方程式的时间离散的实现在不依赖于应用或者运行范围的情况下总是稳定的。由此可以做到的是，所述物理参量的瞬时值的计算可以借助于离散的微分方程式以较大的时间步距来进行，由此可以减少所述控制器中的必要的计算时间。

除此以外，所述低压侧的废气再循环的分支部位上的所计算的废气压力以及流经所述低压侧的废气再循环阀的气体质量流的静态的和动态的精度可以得到改进。

通过所述隐式的方法的使用得到的方程的解经常不能直接地得到确定。因此规定，通过迭代方法来求得所述物理参量。对于所选择的方法来说，搜索区间的确定是必要的。为了使所述迭代方法加速，将所述搜索区间选择得尽可能地小。可以求得所述搜索区间的上面的和下面的边界，其措施是使压缩机的入口侧的压力等于环境压力并且使环境压力等于压缩机的入口侧的压力，用于确定所述物理参量的最大的或者说最小的数值。

此外，所述微分方程式可以在方程组的基础上在使用节流模型和/或理想气体方程式和/或质量守恒定律的情况下形成。

按照一种实施方式，所述物理参量可以相当于用于在废气驱动的增压装置的涡轮机的下游的废气再循环管路的分支部位上的压力和/或气体质量流。