[发明专利]用于确定燃烧发动机中的曲轴力矩的方法和装置

说明书

本发明公开了一种用于确定用于运行燃烧发动机的曲轴力矩的方法、一种用于具有燃烧发动机的发动机系统的控制模块、一种计算机程序、一种能够机器读取的存储介质和一种电子控制单元，其中，该用于确定用于运行燃烧发动机的曲轴力矩的方法借助统计学的基于数据的函数模型、取决于该燃烧发动机的运行点来确定该曲轴力矩。

技术领域

本发明涉及一种燃烧发动机，并且尤其涉及一种用于燃烧发动机的控制装置。本发明还涉及一种用于确定燃烧发动机的曲轴力矩、尤其用于运行燃烧发动机的方法。

背景技术

为了运行燃烧发动机，相应地认识当前曲轴力矩以实施不同的功能是基本的。这尤其用于监测和控制推进力矩。

然而，在常规的发动机系统中，不是直接测量曲轴力矩，而是基于发动机系统的其他的所测量的或者所建模的状态变量尤其借助于特征图谱来建模。这个建模基于力矩平衡进行，该力矩平衡考虑各个作用于该曲轴的驱动力矩和负荷力矩。

与燃烧发动机直接相关的驱动力矩对应于高压力矩，该高压力矩通常由例如以特征图谱的形式使用的高压力矩模型来建模。此外，借助经常以特征图谱的形式使用的低压力矩模型来描述发动机内部由于换气交换损失而产生的负荷力矩而借助摩擦模型来描述摩擦损失，该摩擦模型可以对应于物理关系来建模或者借助适合的特征图谱模型来映射。在使用特征图谱模型时，逻辑演算的耗费高，因为这种逻辑演算必须在该燃烧发动机的大的运行范围上有效或者必须被考虑。这需要在尽可能大的运行范围上测量发动机系统，因此该方法是非常高耗费的。

从现有技术中普遍已知如下控制装置，这些控制装置适用于根据计算模型来计算发动机系统中的状态变量。这些控制装置通常包括微处理器，该微处理器被设计成借助适合的软件来进行模型计算。如果这样的控制装置实现特征图谱模型，那么这个控制装置获取对应的特征图谱存储器，以读取所需要的值。

此外，从现有技术中已知具有集成的控制模块的控制装置，这些控制模块具有主计算单元和单独的模型计算单元以用于计算基于数据的函数模型。因此，例如文件DE 102010 028 266 A1示出了具有附加的逻辑电路作为模型计算单元的控制模块，该模型计算单元形成为用于指数函数的完全基于硬件的计算以及加法和乘法运算。这使得支持在硬件单元中的、尤其用于计算高斯过程模型所需的贝叶斯回归方法的计算成为可能。

总体上，该模型计算单元设计用于执行数学过程，所述过程用于基于参数和控制点或者训练数据来计算基于数据的函数模型。尤其，用于有效地计算指数函数跟求和函数的模型计算单元的函数纯粹以硬件实现，这样就可以使得可以用比在被软件控制的主计算单元中更高的计算速度来计算高斯过程模型。

发明内容

根据本发明提出一种用于确定用于运行燃烧发动机的曲轴力矩的方法以及相关的装置和发动机系统。

根据第一方面，提出一种用于确定用于运行燃烧发动机的曲轴力矩的方法，其中借助统计学的基于数据的函数模型、取决于该燃烧发动机的运行点来确定该曲轴力矩。

上述方法的思想在于：使用统计学的函数模型，该函数模型考虑多个状态变量(这些状态变量分别表示该发动机系统的状态)以确定当前的曲轴力矩。为了实现统计函数模型和控制装置、尤其是用于燃烧发动机的发动机控制装置，可以使用该函数模型。

此外，所述统计学的基于数据的函数模型可以对应于高斯过程模型。基于数据的函数模型的变体是非参数的模型，在没有来自训练数据(即大量的训练数据点)的特定的预先设定值的情况下能够创建该模型。基于数据的函数模型的示例是基于高斯过程回归的所谓的高斯过程模型。该高斯过程回归是多样的统计学方法，该方法用于基于通常情况下大量的训练数据来对复杂的物理系统进行基于数据的建模。

此外，可以确定该曲轴力矩作为一个驱动力矩与多个负荷力矩之和，其中借助该基于数据的函数模型作为高压力矩至少确定该驱动力矩。