[发明专利]依据模型确定流入内燃机气缸中的空气量的方法

说明书

本发明涉及一种依据模型确定流入内燃机气缸中的空气量的方法。

用燃料喷射进行工作的内燃机的发动机配气系统需要将发动机吸入的空气量m_zyl作为发动机负荷的一个参数。这个参数构成实现要求的燃料-空气比例的基础。由于对发动机配气系统不断增加的要求，例如要求减少汽车有害物质的排放量，所以确定的稳定和不稳定过程的负荷参数必须保持很小的容许误差。除上述运行情况外，内燃机热态运转过程中的精确的负荷检测提供了减少有害物质的很大可能性。

在空气量控制的发动机配气系统中，在不稳定运行情况下，作为内燃机负荷信号用的、布置在进气管上游的空气流量计的信号不是表示气缸实际充气的尺度，因为节流阀下游的进气管的容积起着必须充满和排空的空气存储器的作用。但对计算喷射时间起决定性作用的空气量是从进气管流出并流入相应汽缸中的空气量。

在用进气管压力控制的发动机配气系统中，虽然压力传感器的输出信号反映进气管中的实际压力状况，但有时由于必要对测量值进行平均计算，所以只有在时间上相对推迟以后才提供出测量值。

引用变化的吸气系统和变化的阀门调节时，用测量信号得出的负荷参数对经验获得的模型出现很多的影响因素，它们影响着相应的模型参数。

建立在物理假设条件基础上的、用模型支持的计算方法是精确地确定空气量m_zyl的良好开端。

DE 39 19 448 C2公知了一种调节和预先确定进气管压力控制的内燃机吸气量的装置，该装置将节流阀开度和发动机转数作为内燃机燃烧室吸入空气的现时值的计算根据，然后把这个计算出的现时吸气量作为对进行计算到一定时间点吸入内燃机燃烧室中的吸气量的预先确定值的计算根据。在节流阀下游测出的压力信号用理论的关系式修正，这样就达到了吸入的空气量的计算改进，从而可能比较精确地计算喷射时间。

但在内燃机不稳定的运行中，最好对流入气缸中的空气量进行更精确地确定。

本发明的任务在于，提出一种能以高精度确定流入内燃机气缸中的实际空气量的方法。此外，还可补偿由于燃料推进和在计算喷射时间时计算时间可能出现的系统引起的无效时间。

根据本发明，提供一种确定流入内燃机气缸中的空气量的方法，具有

一个吸气系统，该系统具有一根进气管和设置在该管中的一个节流阀以及一个探测节流阀的开度的节流阀位置传感器，

一个产生内燃机负荷信号的传感器；

一个根据测得的负荷信号和内燃机转数来计算基本喷射时间的电子控制装置，其特征是：

用一个进气管充气模型来模拟进气系统中的工况，其中用节流阀的开度、环境压力PU和表示阀门位置的参数作为模型的输入变量；

用通过节流点的理想气体的流量方程来描述节流阀的空气的流量的模型变量；

用空气流量的质量平衡作为进气管压力的线性函数来描述进入气缸中的空气流量的模型变量；

这些模型变量通过一个微分方程组合，从中算出进气管压力作为计算内燃机实际负荷的确定变量；

从计算出的进气管压力与流入一个或多个气缸中的空气流量的模型变量之间的线性关系中通过积分求出流入一个或多个气缸中的空气量。

根据一种已知的假设条件得出一种建立在一个非线性微分方程基础上的模型描述。下面将演示这个非线性方程的近似计算法。在这种近似计算的结果中可用一个双线性方程来描述系统特性，该方程可快速求解在实时条件下汽车发动机控制器的关系式。在这种情况下，选择的模型假设条件包含变化进气系统和变化阀门调节系统的模型化。由于这种假设和由于气态补充充气亦即由于压力波的反射在进气管中所引起的效应便可通过模型稳态确定的参数选择来予以很好地考虑。全部模型参数一方面用在物理方面是可以解释的，而另一方面又必须从稳态的测量中获得。

描述这里使用模型的特点的微分方程的时间离散解所用的大多数计算法大都需要在节流阀很小压差即在满负荷情况下有一个很小的计算步距才能得出稳定的数字。其结果是，在确定负荷参数时势必导致不可接受的计算费用。由于负荷探测系统通常是按分段同步工作的，即在四缸发动机时，全部180°曲轴转角都取样一个测值，所以模型方程同样也是分段同步求解的。下面用一个绝对稳定的差分法来求解微分方程，该差分法保证任意计算步距时数值的稳定性。

此外，本发明建立在模型基础上的计算方法可提供一个按可选择的取样信号数得出负荷信号预测的可能性，亦即提供一个具有变化预测范围的负荷信号的预测。在恒定转数情况下，如果与预测范围成比例的预测时间不太长，则可得出一个高精度的预测负荷信号。