[发明专利]用于内燃机的控制设备

说明书

一种用于内燃机(2)的控制设备(1)，其具有一个功能，所述功能在考虑运行状态信息(FW、SB)、上限值和累积的实际量值的情况下确定指令变量(x(t))，所述指令变量(x(t))影响内燃机(2)的运行状态，从而调整多个实际量值，使得在一个运行时间段内累积的实际量值不会超过针对该运行时间段的上限值，在该运行时间段内具有由内燃机(2)的任意的、以随机顺序设定的不同运行状态的组合，其中，目标函数被最小化，方法是借助无差异曲线(I)从帕累托最优的备选中选出指令变量(x(t))。

技术领域

本发明涉及一种用于内燃机的控制设备，其用于确定用于内燃机的至少一个指令变量。

背景技术

控制设备用于在车辆范围内控制重要的发动机功能。控制设备尤其也用于作为对设计手段例如燃烧室设计和通过喷射系统与喷射方法影响混合气形成的补充，在发动机运行中降低燃料消耗和与此关联的CO₂排放以及重要的废气成分例如一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)、氮氧化物(NO_x)以及炭黑和颗粒。

控制设备的已知功能包含关于发动机运行状态的信息(例如转速、扭矩、期望扭矩、温度、DPF(柴油颗粒过滤器)负载)和确定的指令变量，该指令变量影响运行中的油耗和污染物排放。

为了确定指令变量通常也使用存储在控制设备中的发动机综合特性曲线，在其中储存有例如根据上述运行状态的理论废气再循环率或者理论进气压力。

合适的指令变量例如是废气再循环率、废气再循环分布、进气量、喷射时刻、点火时刻。从这些指令变量推导出调节值(例如节流阀位置、VTG(可变截面涡轮)的位置)。

术语“内燃机”在此包括带有所有机组、辅助机组和调节元件的完整的内燃机系统。

以此策略可以确保，在确定的速度特性中通过最优化地分配确定的指令变量不超过污染物排放限制。这种速度特性的一个示例是标准化的行驶循环，例如新欧洲行驶循环标准(NEFZ)，以该速度特性行驶用于确定废气和/或油耗值。对于这种循环例如已知有全局最优化方法，例如在Heiko序列：Emission Modelling and Model-Based Optimisation ofthe Engine Control(发动机控制的排放建模和基于模型的优化),D17达姆施塔特博士论文2012中说明。

在真实的行驶运行(必要时在所谓的实际行驶排放测试方法中)中发生任意的、不同的速度特性和运行状态，其在行驶前和行驶中都是未知的。因为单个运行状态与发动机控制无关联地已经具有不同的排放值，所以在任意的、不同的行驶特性的情况下油耗和排放值(l/100km或者说mg/km)也会部分地极大地上下偏差。因此，通过已知的控制策略不再给出在不超过排放上限的情况下对例如油耗或者CO₂排放的全局优化。

尤其在排放量冲突时，例如在柴油机中的炭黑(颗粒)排放和氮氧化物排放之间出现的冲突时，会发生下述情况，其中，例如在速度特性中超过了允许的氮氧化物排放但是明显低于允许的炭黑排放。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，提供一种用于内燃机的具有下述功能的控制设备，控制设备至少部分地解决上文描述的问题并且适用于在实际行驶排放测试方法中在油耗和AdBlue(车用尿素或柴油机尾气处理液)消耗方面以及排放量方面优化的指令变量，例如废气再循环率(AGR率)、废气再循环分布(高压/低压)、进气量、蓄压管压力、还有废气后处理系统、例如柴油颗粒过滤器和SCR(选择性催化还原)的使用。

上述技术问题通过按照本发明的控制设备、按照本发明的内燃机和按照本发明的车辆解决。

本发明其他有利的设计方案由本发明的优选实施例的如下说明中得出。