用于控制具有可變壓縮比的內(nèi)燃機的方法和裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于運行內(nèi)燃機的方法，其中借助于調(diào)節(jié)機構(gòu)將壓縮比調(diào)節(jié)至額定壓縮比，其中，在內(nèi)燃機的正常運行方式下根據(jù)內(nèi)燃機的運行參量確定所述額定壓縮比。本發(fā)明此外還涉及一種內(nèi)燃機。
【背景技術(shù)】
[0002]內(nèi)燃機例如用于驅(qū)動機動車。內(nèi)燃機具有可變的壓縮比，其中，調(diào)節(jié)機構(gòu)用于在內(nèi)燃機上調(diào)到規(guī)定的額定壓縮比。也就是說，如果額定壓縮比變化，那么借助于調(diào)節(jié)機構(gòu)使得內(nèi)燃機的當(dāng)前的實際壓縮比矯正為額定壓縮比。然而，在此調(diào)節(jié)機構(gòu)僅僅實現(xiàn)受限的調(diào)節(jié)速度。內(nèi)燃機的額定壓縮比如此確定，即實現(xiàn)盡可能少的燃料消耗。然而在此必須考慮燃料的爆震極限。因此在內(nèi)燃機上存在小負荷力矩的情況下選擇相比于在高負荷力矩情況下更大的額定壓縮比。特別是在內(nèi)燃機的發(fā)動機制動運行一一其中內(nèi)燃機由外扭矩帶動一一下、空轉(zhuǎn)下以及在部分負荷直至確定的負荷力矩時，額定壓縮比調(diào)節(jié)到內(nèi)燃機的最大壓縮比。
[0003]如果例如由于機動車駕駛員的給定，內(nèi)燃機的負荷力矩增大，那么必須盡可能快速地減小實際存在的壓縮比，以便可以提供該負荷力矩，而不會超過燃料的爆震極限。例如從實際壓縮比直至達到從現(xiàn)在起減小的額定壓縮比，由于受限的調(diào)節(jié)速度可以如此調(diào)節(jié)點火角，從而遵循爆震極限，因此避免內(nèi)燃機的爆震運行。為此例如滯后調(diào)節(jié)點火角。如果相比之下減小負荷力矩，那么壓縮比應(yīng)盡可能快速地增大，以便降低燃料消耗。然而由于受限的調(diào)節(jié)速度，調(diào)節(jié)本身只可能以較高的燃料消耗實現(xiàn)。
[0004]在以較小的速度變換運行點時或者改變負荷力矩時這是沒有問題的，因為調(diào)節(jié)機構(gòu)的調(diào)節(jié)速度足夠。在動態(tài)負荷變換、也就是運行點或負荷力矩快速變化時，相比之下實際壓縮比遠遠落后于額定壓縮比。特別是只有在達到新的運行點之后由內(nèi)燃機的運行參量確定額定壓縮比，并且隨后借助于調(diào)節(jié)機構(gòu)調(diào)節(jié)，因此在實際壓縮比與原本最優(yōu)的壓縮比之間的時間偏差非常大。
[0005]由現(xiàn)有技術(shù)已知文獻EP I 293 659 BI。該文獻描述一種用于內(nèi)燃機的控制系統(tǒng)，該內(nèi)燃機具有壓縮比控制裝置、加速度參數(shù)獲取機構(gòu)、加速度確定機構(gòu)以及控制機構(gòu)。現(xiàn)在提出:相比發(fā)動機在快速加速狀態(tài)下壓縮比在發(fā)動機加速期間降低的壓縮比降低速度，在發(fā)動機緩慢的加速狀態(tài)下，控制裝置減小發(fā)動機壓縮比在發(fā)動機加速期間降低的壓縮比降低速度。此外，相比于如下壓縮比降低開始時間，如果發(fā)動機在快速加速狀態(tài)下，那么在該壓縮比降低開始時間中在加速期間開始發(fā)動機壓縮比的降低，控制機構(gòu)應(yīng)延遲壓縮比降低開始時間，在該壓縮比降低開始時間中如果發(fā)動機在緩慢的加速度狀態(tài)下，在發(fā)動機加速期間開始發(fā)動機壓縮比的降低。
[0006]此外文獻DE 102 20 598 B3描述了一種用于匹配點火角與內(nèi)燃機的壓縮比的方法，文獻DE 10 2004 031 288 Al描述了一種具有可變的壓縮比的內(nèi)燃機及其運行的方法，而文獻DE 10 2011 017 181 Al描述了一種用于運行可變調(diào)節(jié)內(nèi)燃機壓縮比的調(diào)節(jié)機構(gòu)的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的任務(wù)在于，提出一種用于運行內(nèi)燃機的方法，該方法不具有開始所述的缺點，而特別是即便在內(nèi)燃機的運行點或負荷力矩快速變化時，也能實現(xiàn)通過快速調(diào)節(jié)壓縮比到最佳值而實現(xiàn)燃料消耗的降低。
[0008]按照本發(fā)明所述任務(wù)通過具有權(quán)利要求1的特征的方法實現(xiàn)。在此規(guī)定，內(nèi)燃機至少暫時地以預(yù)測運行方式運行，在該預(yù)測運行方式下根據(jù)預(yù)計的估計運行參量/預(yù)期運行參量確定額定壓縮比，基于所述運行參量關(guān)于時間的當(dāng)前梯度估算該估計運行參量。與在正常運行方式下的步驟不同，例如在運行參量恒定或運行參量只是緩慢變化的情況下考慮該正常運行方式，現(xiàn)在額定壓縮比不由當(dāng)前運行參量確定，而是由運行參量的預(yù)期值，亦即估計運行參量確定。
[0009]該估計運行參量例如根據(jù)運行參量的當(dāng)前梯度估計。也就是考慮運行參量關(guān)于時間的時間曲線并且由該曲線在當(dāng)前時刻的斜率計算運行參量的預(yù)估值。例如借助于以下數(shù)學(xué)關(guān)系式實現(xiàn):
[0010]Mt+At= Mt+dMt/dt.Δ t
[0011]其中，Mt是當(dāng)前時刻的運行參量，dMt/dt是運行參量關(guān)于時間的梯度，而At是由當(dāng)前時刻至一個將來時刻的時間段。由這些參量產(chǎn)生估計運行參量Mt+At，該估計運行參量是預(yù)計在將來時刻的。該估計運行參量是對于一個時刻所估計的，該時刻是確定的時間段At過后的將來。
[0012]現(xiàn)在根據(jù)該估計運行參量類似于在正常運行方式下對于運行參量的做法確定額定壓縮比。例如出于該目的采用數(shù)學(xué)關(guān)系、表格或綜合特性曲線，其中，在正常運行方式下運行參量用作輸入?yún)⒘?，而在預(yù)測運行方式下估計運行參量用作輸入?yún)⒘?，而額定壓縮比是輸出參量。運行參量例如是在內(nèi)燃機上設(shè)定的當(dāng)前額定運行參量；或者是內(nèi)燃機當(dāng)前實際上具有的實際運行參量。額定運行參量例如由預(yù)定運行參量確定，該預(yù)定運行參量又是由駕駛員設(shè)定和/或機動車的駕駛員輔助機構(gòu)的設(shè)定而產(chǎn)生。隨后在內(nèi)燃機上被調(diào)節(jié)到額定運行參量，從而實際存在的運行參量、亦即實際運行參量朝額定運行參量的方向變化。而額定運行參量例如直接由預(yù)定運行參量確定，而實際運行參量跟隨額定運行參量變化。
[0013]通過所述方法在動態(tài)過程中、亦即在快速負荷變換中——該負荷變換例如導(dǎo)致內(nèi)燃機當(dāng)前負荷力矩的快速變化一一預(yù)測地確定額定壓縮比，從而即使內(nèi)燃機還沒有處在新的運行點中，已經(jīng)可以驅(qū)控調(diào)節(jié)機構(gòu)。反之，在正常運行方式下通常只有在內(nèi)燃機處在新的運行點時，才由運行參量確定額定壓縮比。因此，額定壓縮比并且相應(yīng)地還有實際存在的實際壓縮比總是滯后于內(nèi)燃機的運行參量。通過內(nèi)燃機在預(yù)測運行方式下的運行至少部分防止了這種情況。
[0014]在本發(fā)明的另一執(zhí)行方案中規(guī)定，在操作元件參量關(guān)于時間的梯度和/或所述運行參量關(guān)于時間的梯度超過閾值的時開始/啟動預(yù)測運行方式。通常在正常運行方式下運行內(nèi)燃機。然而，如果滿足所述條件中的至少一個，那么就切換到預(yù)測運行方式。操作元件參量在此是由操作元件反饋的值，其中，操作元件例如是機動車的加速踏板。直接易于理解的是，通過駕駛員快速操縱操作元件導(dǎo)致操作元件參量的高梯度。相應(yīng)地可以從操作元件參量的梯度超過閾值推斷出:運行參量快速變化。相應(yīng)地適用于運行參量的梯度，其中，運行參量例如作為額定運行參量存在，該額定運行參量特別是通過駕駛員輔助機構(gòu)預(yù)先給出。預(yù)測運行方式優(yōu)選不僅是按照駕駛員期望啟動，而且也在駕駛員輔助機構(gòu)引起快速負荷轉(zhuǎn)變的情況下啟動或開始。
[0015]本發(fā)明的一種改進方案規(guī)定，將內(nèi)燃機的當(dāng)前負荷力矩用作運行參量。相應(yīng)地，運行參量是內(nèi)燃機的實際運行參量。通過采用當(dāng)前負荷力矩或其梯度可以特別準(zhǔn)確地確定未來需要的額定壓縮比。
[0016]在本發(fā)明的一個改進方案中規(guī)定，在執(zhí)行預(yù)測運行方式期間定期估算估計運行參量。在開始預(yù)測運行方式之后，不止一次地確定估計運行參量并且由該估計運行參量確定額定壓縮比。而是規(guī)定，在執(zhí)行預(yù)測運行方式期間，以確定的時間間隔更新估計運行參量以及額定壓縮比。通過這種方式和方法實現(xiàn)對預(yù)計的估計運行參量的估算的最高可能的精度。這導(dǎo)致將壓縮比快速調(diào)節(jié)到未來需要的壓縮比，以該壓縮比可以執(zhí)行內(nèi)燃機節(jié)省燃料的運行。
[0017]在估計運行參量的定期估計和相應(yīng)確定額定壓縮比時可以規(guī)定，不僅僅考慮運行參量的當(dāng)前梯度，而是更要考慮其曲線?；谠撉€可以緊接著進行運行參量的推算/外插/外推，用于獲得預(yù)期的估計運行變量。
[0018]本發(fā)明的一種改進方案規(guī)定，確定所述運行參量的梯度的導(dǎo)數(shù)并且在導(dǎo)數(shù)低于或超過極限值的情況下結(jié)束預(yù)測運行方式。那么不僅要確定運行參量梯度本身，而且附加地要確定其導(dǎo)數(shù)。在梯度的變化太強時，該變化通過導(dǎo)數(shù)超過極限值顯示，基于運行參量的梯度不能可靠地確定估計運行參量。出于該原因，結(jié)束預(yù)測運行方式并且重新執(zhí)行正常運行方式。如此可以避免估計運行參量的錯誤預(yù)測以及基于此的不正確的額定壓縮比，否則該不正確的額定壓縮比可能導(dǎo)致對內(nèi)燃機運行性能的不利影響。另一方面，在梯度變化太弱的情況下，估算是不必要的，而是在正常運行方式下確定額定壓縮比就足夠了。對于該情況由此考慮如下，即，在低于極限值時結(jié)束預(yù)測運行方式。
[0019]有利地還可以規(guī)定，當(dāng)所述操作元件參量的梯度和/或所述運行參量的梯度低于所述閾值時，結(jié)束所述預(yù)測運行方式。該條件可以附加或備選用于上述條件應(yīng)用。而且在此在滿足該條件時規(guī)定，結(jié)束預(yù)測運行方式并且重新執(zhí)行正常運行方式。如果低于該閾值，那么這表示:現(xiàn)在運行參量僅僅緩慢地變化并因此產(chǎn)生額定壓縮比。在該情況下，調(diào)節(jié)機構(gòu)的調(diào)節(jié)速度足以使得壓縮比在正常運行方式下也足夠快速地調(diào)節(jié)到額定壓縮比。因此估計運行參量的預(yù)測不再必要。
[0020]特別有利的是，在所述變量中之一超過第一閾值時開始預(yù)測運行方式并且在低于第二閾值時結(jié)束預(yù)測運行方式。第一閾值和第二閾值在此特別優(yōu)選不同地選擇。特別是第一閾值大于第二閾值，從而就此而言實現(xiàn)了遲滯式的性能。通過這種方式和方法，在與閾值比較的參量繞該閾值波動時不會引起在正常運行方式與預(yù)測運行方式之間不斷的切換。
[0021]特別優(yōu)選地規(guī)定，在預(yù)測運行方式期間最佳地選擇點火角。在開頭時闡明:在負荷快速變換時由于實際壓縮比滯后于額定壓縮比可能需要改變點火角，以便遵循爆震極限。因為通過預(yù)測地確定估計運行參量和由