用于操作發(fā)動(dòng)機(jī)的方法和閉環(huán)控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種用于在氣態(tài)燃料的燃燒期間操作發(fā)動(dòng)機(jī)的方法，其中為了燃燒氣態(tài)燃料，氣體/空氣混合物由提供有閉環(huán)控制填充壓力的填充空氣和提供有閉環(huán)控制氣體壓力的氣體形成，且其供應(yīng)至發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸以用于燃燒，其中取決于填充壓力閉環(huán)控制的填充壓力設(shè)置點(diǎn)值(28)和填充壓力與氣體壓力之間的壓差設(shè)置點(diǎn)值(35)，確定用于氣體壓力閉環(huán)控制的氣體壓力設(shè)置點(diǎn)值(30)，其中氣體壓力設(shè)置點(diǎn)值(30)還取決于填充壓力閉環(huán)控制的填充壓力實(shí)際值(29)確定，即以這樣一種方式使得取決于填充壓力實(shí)際值(29)和填充壓力設(shè)置點(diǎn)值(30)確定用于氣體壓力設(shè)置點(diǎn)值(30)的引導(dǎo)控制分量(36)和閉環(huán)控制分量(37)，其中引導(dǎo)控制分量(36)和閉環(huán)控制分量(37)與壓差設(shè)置點(diǎn)值(35)偏移以用于確定氣體壓力設(shè)置點(diǎn)值(30)。
【專利說明】
用于操作發(fā)動(dòng)機(jī)的方法和閉環(huán)控制系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種用于在氣態(tài)燃料燃燒期間操作發(fā)動(dòng)機(jī)的方法。本發(fā)明還涉及一種用于執(zhí)行該方法的閉環(huán)控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]通過實(shí)踐，已知的是在發(fā)動(dòng)機(jī)中氣態(tài)燃料(例如，天然氣)作為燃料燃燒。此發(fā)動(dòng)機(jī)可為純氣體發(fā)動(dòng)機(jī)或所謂的雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)，在此情況下，在液體燃料操作模式中，諸如柴油或重燃料油的液體燃料燃燒，而在氣態(tài)燃料操作模式中，氣態(tài)燃料燃燒。特別是在發(fā)動(dòng)機(jī)中氣態(tài)燃料燃燒時(shí)，一方面的填充空氣和另一方面的氣態(tài)燃料提供成以便形成從這些中形成氣體空氣混合物，且將該氣體/空氣混合物提供至發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸來燃燒。填充空氣在閉環(huán)控制的填充壓力下經(jīng)由填充空氣系統(tǒng)提供，其中氣態(tài)燃料經(jīng)由適合的燃料供應(yīng)系統(tǒng)提供有閉環(huán)控制的氣體壓力，即，以在填充空氣的填充壓力與氣態(tài)燃料的氣體壓力之間形成期望的壓差的方式。為此，用于氣體壓力閉環(huán)控制的氣體壓力設(shè)置點(diǎn)取決于填充壓力閉環(huán)控制的填充空氣設(shè)置點(diǎn)值和取決于填充壓力與氣體壓力之間的壓差設(shè)置點(diǎn)值來確定。從實(shí)施中獲知的程序(在此情況下，氣體壓力設(shè)置點(diǎn)值只取決于填充壓力設(shè)置點(diǎn)值和取決于差異設(shè)置點(diǎn)值確定)使氣體壓力閉環(huán)控制的僅有限閉環(huán)控制質(zhì)量變得可能。在此方面，填充壓力與氣體壓力之間的壓差可僅以有限質(zhì)量來閉環(huán)控制。
[0003]此外，在負(fù)載變化期間僅可提供氣體壓力閉環(huán)控制的有限質(zhì)量。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]從此開始，本發(fā)明基于產(chǎn)生用于操作發(fā)動(dòng)機(jī)的新型方法和閉環(huán)控制系統(tǒng)的目的。該目的通過根據(jù)權(quán)利要求1的方法解決。根據(jù)本發(fā)明，氣體壓力設(shè)置點(diǎn)還取決于填充壓力閉環(huán)控制的填充壓力實(shí)際值確定，即，以這樣一種方式使得取決于填充壓力實(shí)際值和填充壓力設(shè)置點(diǎn)值確定用于氣體壓力設(shè)置點(diǎn)的引導(dǎo)控制分量和閉環(huán)控制分量，其中引導(dǎo)控制分量和閉環(huán)控制分量與差異設(shè)置點(diǎn)偏移，以用于確定氣體壓力設(shè)置點(diǎn)值。就本發(fā)明而言，提出了經(jīng)由引導(dǎo)控制分量和閉環(huán)控制分量確定用于氣體壓力閉環(huán)控制的氣體壓力設(shè)置點(diǎn)值。氣體壓力閉環(huán)控制的閉環(huán)控制量的改善由此特別是在負(fù)載變化期間有可能，使得最終壓差可以以較高質(zhì)量或精度調(diào)整。
[0005]根據(jù)本發(fā)明的有利進(jìn)一步發(fā)展方案，用于確定氣體壓力設(shè)置點(diǎn)值的引導(dǎo)控制分量以一種方式確定，使得取決于填充壓力實(shí)際值的時(shí)間導(dǎo)數(shù)可確定引導(dǎo)控制斜坡的梯度，且取決于填充壓力設(shè)置點(diǎn)可確定引導(dǎo)控制斜坡的終點(diǎn)。此引導(dǎo)控制分量經(jīng)由引導(dǎo)控制斜坡使得特別是在負(fù)載變化期間高質(zhì)量氣體壓力閉環(huán)控制有可能。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的有利的另一個(gè)發(fā)展方案，用于確定氣體壓力設(shè)置點(diǎn)值的閉環(huán)控制分量以一種方式確定，使得填充壓力實(shí)際值與引導(dǎo)控制分量和閉環(huán)控制分量偏移，以用于確定第一閉環(huán)控制回路的第一控制器的輸入變量，其中第一控制器的輸出變量對(duì)應(yīng)于閉環(huán)控制分量以用于確定氣體壓力設(shè)置點(diǎn)值。氣體壓力閉環(huán)控制的質(zhì)量因此可進(jìn)一步改善。引導(dǎo)控制斜坡或引導(dǎo)控制分量對(duì)閉環(huán)控制分量有影響，其結(jié)果在于，緩解了提供用于氣體壓力設(shè)置點(diǎn)值的閉環(huán)控制分量的控制器。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的有利的另一個(gè)發(fā)展方案，氣體壓力設(shè)置點(diǎn)值與氣體壓力實(shí)際值偏移，以便確定用于第二閉環(huán)控制回路的第二控制器的輸入變量，其中第二控制器的輸出變量與氣體壓力設(shè)置值偏移，以便確定用于氣體壓力閉環(huán)控制的氣體壓力控制環(huán)的控制變量。氣體壓力實(shí)際值只與負(fù)載壓力設(shè)置點(diǎn)偏移，且因此在第二閉環(huán)控制回路中處理，且并未供應(yīng)至第一閉環(huán)控制回路。通過使兩個(gè)閉環(huán)控制回路相對(duì)于氣體壓力實(shí)際值斷開，氣體壓力閉環(huán)控制的閉環(huán)控制質(zhì)量可特別是在負(fù)載變化期間改善。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的有利的另一個(gè)發(fā)展方案，壓差設(shè)置點(diǎn)值取決于氣體的氣體質(zhì)量確定。通過壓差的設(shè)置點(diǎn)值的取決于氣體質(zhì)量的確定，氣體壓力閉環(huán)控制的閉環(huán)控制質(zhì)量可進(jìn)一步改善。
[0009]用于執(zhí)行該方法的閉環(huán)控制系統(tǒng)在權(quán)利要求8中限定。
[0010]本發(fā)明的優(yōu)選的另一個(gè)發(fā)展方案從從屬權(quán)利要求及以下描述中獲得。
【附圖說明】
[0011]本發(fā)明的示例性實(shí)施例借助于附圖來更詳細(xì)地闡釋，而不限于此。附圖示出了:
圖1為設(shè)計(jì)成雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)的框圖；
圖2為發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸的框圖；
圖3為用于操作發(fā)動(dòng)機(jī)的閉環(huán)控制系統(tǒng)的框圖；
圖4為用于示出本發(fā)明的一個(gè)方面的圖表。
【具體實(shí)施方式】
[0012]本發(fā)明涉及一種用于在氣態(tài)燃料的燃燒期間操作發(fā)動(dòng)機(jī)的方法，以及用于執(zhí)行該方法的閉環(huán)控制系統(tǒng)。
[0013]圖1示意性地示出了雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)10的框圖，其包括多個(gè)汽缸11。在液態(tài)燃料操作模式中，僅液體燃料FK在所有汽缸11中燃燒。在氣體燃料操作模式中，僅氣態(tài)燃料GK在雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的所有汽缸11中燃燒，即，使用點(diǎn)火流體ZF用于點(diǎn)燃?xì)鈶B(tài)燃料GK。
[0014]在圖1中所示的示例性實(shí)施例中，雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)10分配排出氣體渦輪增壓器12，其中在雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)10的汽缸11中燃燒燃料期間產(chǎn)生的排出氣體AG供應(yīng)至排出氣體渦輪增壓器12的渦輪13，以便使排出氣體AG在渦輪13中膨脹，且在該過程中獲得機(jī)械能。該機(jī)械能用于排出氣體渦輪增壓器12的壓縮機(jī)14中，以便壓縮填充空氣LL來給送至雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)10的汽缸11以用于燃燒燃料。在氣體燃料操作模式中，氣體空氣混合物在該過程中由填充空氣LL和氣態(tài)燃料GK形成，該混合物供應(yīng)至汽缸11，且經(jīng)由點(diǎn)火流體ZF點(diǎn)燃。
[0015]圖2示出了雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)1在其汽缸11的區(qū)域中的其它細(xì)節(jié)，其中汽缸11的活塞15可經(jīng)由連桿16向上和向下移動(dòng)。在液體燃料操作模式中，液體燃料FK經(jīng)由燃料噴射器19弓I入汽缸11的燃燒室26中且經(jīng)由入口閥17引入填充空氣LL，其中在燃燒期間產(chǎn)生的排出氣體AG從燃燒室26經(jīng)由排氣閥18排放。液體燃料FK經(jīng)由燃料栗20提供至噴射器19。
[0016]在氣體燃料操作模式中，填充空氣LL和氣態(tài)燃料GK的混合物經(jīng)由入口閥17引入汽缸11的燃燒室26中，其中點(diǎn)火流體ZF用于點(diǎn)燃該氣體-空氣混合物，該點(diǎn)火流體ZF從點(diǎn)火流體栗23開始、經(jīng)過點(diǎn)火流體儲(chǔ)存單元22經(jīng)由點(diǎn)火流體噴射器21提供至汽缸11，S卩，在圖2的示例性實(shí)施例中，至汽缸11的另一個(gè)燃燒室24，其經(jīng)由至少一個(gè)連接通道25聯(lián)接到燃燒室26上。將指出的是，點(diǎn)火流體ZF還可直接地弓丨入燃燒室26中。
[0017]本發(fā)明關(guān)于一些細(xì)節(jié)，借助于這些細(xì)節(jié)可在圖1和2的雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)10的情況下改善燃燒氣態(tài)燃料的發(fā)動(dòng)機(jī)中的氣體燃料操作模式。
[0018]然而，將指出的是，本發(fā)明不限于雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的應(yīng)用，而是本發(fā)明還可用于只用于燃燒氣態(tài)燃料的氣體發(fā)動(dòng)機(jī)中。在此純氣體發(fā)動(dòng)機(jī)中，氣體發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸也提供有填充空氣LL和氣態(tài)燃料GK的混合物，其中在燃燒期間產(chǎn)生的排出氣體AG從氣體發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸排放。
[0019]圖3示出了閉環(huán)控制系統(tǒng)27的框圖，借助于該系統(tǒng)27，操作成用于形成氣體/空氣混合物的發(fā)動(dòng)機(jī)可以被提供有帶有限定的閉環(huán)控制的氣體壓力的氣態(tài)燃料GK，即以一種方式使得在氣態(tài)燃料GK的氣體壓力與填充空氣LL的填充壓力之間保持或提供期望的壓差。
[0020]用于氣體/空氣混合物的填充空氣LL經(jīng)由填充空氣系統(tǒng)提供，其中填充空氣閉環(huán)控制提供用于填充空氣LL的限定閉環(huán)控制填充壓力。
[0021]在圖3中并未詳細(xì)示出的填充空氣閉環(huán)控制基于填充壓力設(shè)置點(diǎn)值28和填充壓力實(shí)際值29，其在圖3中由框可視化，其中填充壓力閉環(huán)控制基于填充壓力設(shè)置點(diǎn)值28與填充壓力實(shí)際值29之間的閉環(huán)控制偏差生成控制變量，以便將填充壓力實(shí)際值29引導(dǎo)至填充壓力設(shè)置點(diǎn)值28。如已經(jīng)闡釋那樣，填充壓力閉環(huán)控制的細(xì)節(jié)未在圖3中示出。
[0022]類似填充空氣用于提供氣體/空氣混合物的氣體或氣態(tài)燃料GK由氣體供應(yīng)系統(tǒng)提供，即，以閉環(huán)控制的氣體壓力提供，其中氣體供應(yīng)系統(tǒng)的氣體壓力閉環(huán)控制34將氣體壓力設(shè)置點(diǎn)值30與氣體壓力實(shí)際值31相比較，且取決于其，確定氣體壓力閉環(huán)控制34的氣體控制環(huán)33的控制變量32。氣體壓力閉環(huán)控制34確定控制變量32，使得氣體壓力實(shí)際值31接近或遵循氣體壓力設(shè)置點(diǎn)值40。氣體壓力設(shè)置點(diǎn)值30取決于填充壓力設(shè)置點(diǎn)值28、填充壓力實(shí)際值29和壓差設(shè)置點(diǎn)值35確定。此方面的細(xì)節(jié)在下文中詳細(xì)描述。
[0023]取決于填充壓力實(shí)際值29、填充壓力設(shè)置點(diǎn)值28和壓差設(shè)置點(diǎn)值35確定氣體壓力閉環(huán)控制34的氣體壓力設(shè)置點(diǎn)值30以這樣一種方式作用，使得取決于填充壓力實(shí)際值29且取決于填充壓力設(shè)置點(diǎn)值28，確定氣體壓力設(shè)置點(diǎn)值30的一方面的引導(dǎo)控制分量36和另一方面的閉環(huán)控制分量37，其中引導(dǎo)控制分量36和閉環(huán)控制分量37與差異設(shè)置點(diǎn)值35偏移，以用于確定氣體壓力設(shè)置點(diǎn)值30。
[0024]因此，圖3示出了引導(dǎo)控制分量36和經(jīng)由微分器38獲得的引導(dǎo)控制分量36的時(shí)間導(dǎo)數(shù)在第一求和點(diǎn)39處與閉環(huán)控制分量37偏移，以便確定輔助變量40，其中該輔助變量40在第二求和點(diǎn)41處與差異設(shè)置點(diǎn)值35偏移，以便確定氣體壓力設(shè)置點(diǎn)值30。
[0025]氣體壓力設(shè)置點(diǎn)值30的引導(dǎo)控制分量36以一種方式確定，使得取決于經(jīng)由微分器42獲得的填充壓力實(shí)際值29的時(shí)間導(dǎo)數(shù)確定引導(dǎo)控制斜坡44的梯度43，其中引導(dǎo)控制斜坡44的端點(diǎn)取決于填充壓力設(shè)置點(diǎn)值28確定。如從圖3清楚的那樣，引導(dǎo)控制斜坡44的梯度43一方面取決于微分器42中形成的填充壓力實(shí)際值29的時(shí)間導(dǎo)數(shù)確定且另一方面取決于引導(dǎo)控制斜坡44的預(yù)設(shè)最小梯度45確定。在各種情況下，預(yù)設(shè)最小值45和經(jīng)由微分器42形成的填充壓力實(shí)際值29的時(shí)間導(dǎo)數(shù)的最大值用作梯度43。
[0026]氣體壓力設(shè)置點(diǎn)值30的閉環(huán)控制分量37以一種方式確定成使得填充壓力實(shí)際值29與取決于引導(dǎo)控制分量36和閉環(huán)控制分量37的輔助變量40偏移，S卩，通過形成填充壓力實(shí)際值29與輔助變量40之間的差異46，這取決于引導(dǎo)控制分量36和閉環(huán)控制分量37。取決于該差異46，第一閉環(huán)控制回路的控制器47確定為閉環(huán)控制分量37的輸出變量，其中根據(jù)圖3，該第一控制器37包括比例分量48和積分分量49，使得第一控制器47因此體現(xiàn)為PI控制器，其通過在求和點(diǎn)50中疊加比例分量48和積分分量49來輸出氣體壓力設(shè)置點(diǎn)值30的閉環(huán)控制分量37。
[0027]如上文已經(jīng)闡釋那樣，氣體壓力設(shè)置點(diǎn)值30取決于引導(dǎo)控制分量36、控制器分量37和壓差設(shè)置點(diǎn)值35，其中圖4的框51示出了取決于發(fā)動(dòng)機(jī)的操作狀態(tài)52，替代以上述方式確定的氣體壓力設(shè)置點(diǎn)值30，還可輸出氣體壓力閉環(huán)控制34的另一氣體壓力設(shè)置點(diǎn)值。因此，框51構(gòu)成選擇框，其取決于發(fā)動(dòng)機(jī)的操作狀態(tài)52輸出以上述方式且取決于填充壓力實(shí)際值29、填充壓力設(shè)置點(diǎn)值28和差異設(shè)置點(diǎn)值35或備選氣體壓力設(shè)置點(diǎn)值30’或30’’或30’ ’’確定的氣體壓力設(shè)置點(diǎn)值30。
[0028]具體而言，在泄漏測(cè)試功能53啟用時(shí)，選擇框51輸出恒定的氣體壓力設(shè)置點(diǎn)值作為氣體壓力設(shè)置點(diǎn)值30’’’。
[0029]如果經(jīng)由框54請(qǐng)求壓力累積時(shí)，選擇框51將壓力累積中的氣體壓力設(shè)置點(diǎn)值的可參數(shù)化的斜坡選擇為氣體壓力設(shè)置點(diǎn)值30’ ’，這在雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的情況下是從液體燃料操作變?yōu)闅怏w燃料操作之前的情況。
[0030]當(dāng)經(jīng)由框55請(qǐng)求壓力累積時(shí)，選擇框51選擇壓力累積的可參數(shù)化斜坡作為氣體壓力設(shè)置點(diǎn)值30’，其在雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的情況下為從氣體燃料操作模式到液體燃料操作模式的轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)的情況。
[0031]對(duì)于涉及氣體燃料操作模式中的發(fā)動(dòng)機(jī)操作的本發(fā)明，根據(jù)本發(fā)明確定的氣體壓力設(shè)置點(diǎn)值30是相關(guān)的，其取決于引導(dǎo)控制分量36、閉環(huán)控制分量37和壓差設(shè)置點(diǎn)值35。
[0032]如已經(jīng)闡釋那樣，氣體壓力閉環(huán)控制34在減去點(diǎn)56形成氣體壓力設(shè)置點(diǎn)值30與氣體壓力實(shí)際值31之間的差異，其中氣體壓力實(shí)際值31與氣體壓力設(shè)置點(diǎn)值30之間的差異提供為第二閉環(huán)控制回路(即，氣體壓力閉環(huán)控制34)的第二控制器57的輸入變量。該第二控制器57的輸出變量58至少與氣體壓力設(shè)置點(diǎn)值30偏移，以便提供用于氣體控制環(huán)33的控制變量32。
[0033]第二控制器57優(yōu)選為I控制器，其只包括積分分量。
[0034]這里將指出，當(dāng)確定氣體壓力設(shè)置點(diǎn)值30時(shí)，填充壓力實(shí)際值29和填充壓力設(shè)置點(diǎn)值38在適合的濾波器59，60中過濾，以便改善確定氣體壓力設(shè)置點(diǎn)值30中的質(zhì)量。作為優(yōu)選，氣體壓力實(shí)際值34同樣在濾波器61中過濾。
[0035]根據(jù)本發(fā)明的有利的進(jìn)一步發(fā)展方案，提供了用于確定氣體壓力設(shè)置點(diǎn)值30的壓差設(shè)置點(diǎn)值35為取決于氣體或氣態(tài)燃料GK的質(zhì)量確定的壓差設(shè)置點(diǎn)值。
[0036]為此，在圖3的差異設(shè)置點(diǎn)值生成框61中提供了獨(dú)立于氣體質(zhì)量的壓差設(shè)置點(diǎn)值62首先是最初預(yù)設(shè)的，其中獨(dú)立于氣體質(zhì)量的該壓差設(shè)置點(diǎn)值62在校正框63中取決于氣體質(zhì)量因數(shù)64而校正。因此，校正框63輸出取決于氣體質(zhì)量的壓差設(shè)置點(diǎn)值35作為輸出變量。
[0037]用于雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)或氣體發(fā)動(dòng)機(jī)的氣體燃料操作模式中的氣體壓力設(shè)置點(diǎn)值30因此取決于至少三個(gè)變量，即取決于填充壓力實(shí)際值29、填充壓力設(shè)置點(diǎn)值28和壓差設(shè)置點(diǎn)值35，其優(yōu)選關(guān)于取決于氣體質(zhì)量的差異設(shè)置點(diǎn)值。取決于填充壓力設(shè)置實(shí)際值29和填充壓力設(shè)置點(diǎn)值28，計(jì)算氣體壓力設(shè)置點(diǎn)值30的引導(dǎo)控制分量36和閉環(huán)控制分量37，其優(yōu)選通過優(yōu)選取決于氣體質(zhì)量的壓差設(shè)置點(diǎn)值35來疊加，以便提供氣體壓力閉環(huán)控制34的氣體壓力設(shè)置點(diǎn)值30。第一閉環(huán)控制回路的第一控制器47跟蹤氣體壓力設(shè)置點(diǎn)值30至與氣體壓力設(shè)置點(diǎn)值28的偏差。過程中的引導(dǎo)控制分量36緩解閉環(huán)控制分量37，使得可快速提供高質(zhì)量的氣體壓力設(shè)置點(diǎn)值30。氣體壓力設(shè)置點(diǎn)值30用于氣體壓力閉環(huán)控制34的第二閉環(huán)控制回路的第二控制器57中，S卩，一方面在第二控制器57上游以用于確定氣體壓力閉環(huán)控制的控制偏移，且在第二控制器57下游以確定氣體控制環(huán)33的控制變量32。
[0038]填充壓力設(shè)置點(diǎn)值38用作氣體壓力設(shè)置點(diǎn)值30的引導(dǎo)控制分量36的基礎(chǔ)。獲得加至壓差設(shè)置點(diǎn)值35的氣體壓力設(shè)置點(diǎn)值30的引導(dǎo)控制值，其在靜止操作模式中在穩(wěn)定性能的情況下對(duì)應(yīng)于實(shí)際需要的氣體壓力設(shè)置點(diǎn)值。為了考慮負(fù)載變化期間填充空氣閉環(huán)控制的滯后響應(yīng)性能，引導(dǎo)控制的氣體壓力設(shè)置點(diǎn)值30經(jīng)由引導(dǎo)控制斜坡44接近，斜坡44的梯度取決于填充壓力實(shí)際值29的第一時(shí)間導(dǎo)數(shù)。因此，填充壓力的時(shí)間性能傳遞至氣體壓力設(shè)置點(diǎn)值30，其結(jié)果在于導(dǎo)致了穩(wěn)定壓力性能。為了在氣體壓力閉環(huán)控制34中偏移響應(yīng)延遲，求和點(diǎn)39處的引導(dǎo)控制分量36的第一時(shí)間導(dǎo)數(shù)疊加在實(shí)際引導(dǎo)控制分量36上。
[0039]用于確定氣體壓力設(shè)置點(diǎn)值30的閉環(huán)控制分量37的第一閉環(huán)控制回路的第一控制器47通過填充壓力的控制偏移來校正引導(dǎo)控制分量36，這由填充壓力閉環(huán)控制的時(shí)間性能引起。通過相對(duì)快的引導(dǎo)控制分量36和準(zhǔn)確的閉環(huán)控制分量37的組合，閉環(huán)控制氣體壓力且因此填充壓力與氣體壓力之間實(shí)現(xiàn)的壓差的顯著的改善的時(shí)間性能可實(shí)現(xiàn)。如已經(jīng)闡釋那樣，控制器47通過引導(dǎo)控制分量36緩解，因?yàn)樵陟o止操作模式中，控制器47的積分分量在引導(dǎo)控制分量36中完全吸收，其結(jié)果在于，閉環(huán)控制放大的優(yōu)化是可能的。
[0040]如上文同樣已經(jīng)闡釋那樣，壓差設(shè)置點(diǎn)值35優(yōu)選為取決于氣體質(zhì)量的壓差設(shè)置點(diǎn)值。本發(fā)明的該進(jìn)一步發(fā)展方案基于以下的實(shí)現(xiàn):例如，在氣體減小卡值(calorif icva I ue)的情況下，在恒定輸出和氣體壓力與填充壓力之間的恒定壓差的情況下，氣體閥的激勵(lì)持續(xù)時(shí)間延長。由于氣體中的嚴(yán)重質(zhì)量波動(dòng)，壓差可能不匹配氣體的一定卡值。為了避免在低卡值情況下不容許地產(chǎn)生氣體的高噴射角，取決于氣體質(zhì)量的壓差設(shè)置點(diǎn)值35的使用是有利的。
[0041]從最佳效率出發(fā)，獨(dú)立于質(zhì)量的壓差設(shè)置點(diǎn)值62，取決于氣體質(zhì)量的壓差設(shè)置點(diǎn)值35確定，即取決于氣體質(zhì)量因數(shù)64。
[0042]本來已知的氣體質(zhì)量閉環(huán)控制的校正因數(shù)優(yōu)選用作氣體的當(dāng)前卡值的指示物。這里，校正因數(shù)隨氣體下降的卡值增大。校正因數(shù)校正內(nèi)部輸出或填充計(jì)算至外部輸出。
[0043]特別是在校正因數(shù)達(dá)到氣體噴射持續(xù)時(shí)間接近極限值的值時(shí)，壓差設(shè)置點(diǎn)值升高。該函數(shù)必須參數(shù)化，使得氣體噴射持續(xù)時(shí)間保持恒定或略微下降。在此情況下，氣體質(zhì)量的校正因數(shù)優(yōu)選由最小值且還由最大值兩者界定。這在圖4中可視化，其中在圖4中，用于差異設(shè)置點(diǎn)值的校正因數(shù)K2在用于氣體質(zhì)量的校正因數(shù)Kl上繪出。氣體質(zhì)量的校正因數(shù)Kl由最小值Kl-min和最大值Kl-max界定。用于氣體質(zhì)量的各個(gè)校正因數(shù)Kl分配用于壓差設(shè)置點(diǎn)值的校正因數(shù)K2。壓差設(shè)置點(diǎn)值由最大值K3界定。
[0044]如已經(jīng)闡釋那樣，氣體壓力閉環(huán)控制34的控制變量32取決于第二控制器57的輸出變量58和其它壓力設(shè)置點(diǎn)值30。因此，控制器57的輸出變量58在求和點(diǎn)65中與壓力設(shè)置點(diǎn)值30偏移。控制器57的輸出變量58取決于在減去點(diǎn)56形成的氣體壓力實(shí)際值31與氣體壓力設(shè)置點(diǎn)值30之間的閉環(huán)控制偏差。
[0045]氣體閉環(huán)控制環(huán)33的元件對(duì)應(yīng)于現(xiàn)有技術(shù)。因此，氣體閉環(huán)控制環(huán)33包括由引導(dǎo)控制器67觸動(dòng)的氣體壓力控制閥66。用于引導(dǎo)控制器67的輸入信號(hào)取決于所謂的I/p換能器68的輸出信號(hào)和偏移值68<J/p換能器68由氣體壓力閉環(huán)控制34的控制信號(hào)32生成用于引導(dǎo)控制器67的當(dāng)前信號(hào)。引導(dǎo)控制器67和I/p換能器68優(yōu)選根據(jù)相同原理操作，其提供了用于氣體壓力控制閥66的輔助能源。偏移值69對(duì)應(yīng)于用于經(jīng)由調(diào)整螺釘調(diào)整的將促動(dòng)的氣體壓力控制閥66的彈簧的彈簧預(yù)載的預(yù)壓力。
[0046]特別在I/p換能器68、引導(dǎo)控制器67和壓力控制閥66適當(dāng)操作時(shí)，調(diào)整狀態(tài)中的氣體壓力實(shí)際值31對(duì)應(yīng)于氣體壓力設(shè)置點(diǎn)值30。對(duì)于偏移調(diào)整誤差、偏差和磨損，還需要包括第二控制器57的閉環(huán)控制回路以用于準(zhǔn)確地調(diào)整氣體壓力，且因此壓差，然而，壓差如圖所示可體現(xiàn)為純I控制器，因?yàn)楦缮孀兞績H緩慢改變。Ι/p換能器68、引導(dǎo)控制器67和壓力控制閥66的時(shí)間性能中的缺陷因此可充分地偏移。
[0047]為了氣體壓力閉環(huán)控制34中的閉環(huán)控制盡可能有效，必須知道通常在引導(dǎo)控制器上經(jīng)由調(diào)整螺釘調(diào)整的準(zhǔn)確偏移值69。作為備選，可構(gòu)想出省略偏移值69的參數(shù)化且改為自適應(yīng)地儲(chǔ)存控制器67的輸出的實(shí)施例。因此，所有誤差源都將作為補(bǔ)償偏移獲得。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于在氣態(tài)燃料的燃燒期間操作發(fā)動(dòng)機(jī)的方法，其中為了燃燒所述氣態(tài)燃料，氣體/空氣混合物由提供有閉環(huán)控制填充壓力的填充空氣和提供有閉環(huán)控制氣體壓力的氣體形成，且該氣體/空氣混合物供應(yīng)至所述發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸以用于燃燒，其中取決于填充壓力閉環(huán)控制的填充壓力設(shè)置點(diǎn)值(28)和所述填充壓力與所述氣體壓力之間的壓差設(shè)置點(diǎn)值(35)，確定用于氣體壓力閉環(huán)控制的氣體壓力設(shè)置點(diǎn)值(30)，其特征在于，所述氣體壓力設(shè)置點(diǎn)值(30)還取決于所述填充壓力閉環(huán)控制的填充壓力實(shí)際值(29)確定，即以這樣一種方式使得取決于所述填充壓力實(shí)際值(29)和填充壓力設(shè)置點(diǎn)值(30)，確定用于所述氣體壓力設(shè)置點(diǎn)值(30)的引導(dǎo)控制分量(36)和閉環(huán)控制分量(37)，其中所述引導(dǎo)控制分量(36)和所述閉環(huán)控制分量(37)與所述壓差設(shè)置點(diǎn)值(35)偏移，以用于確定所述氣體壓力設(shè)置點(diǎn)值(30)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述引導(dǎo)控制分量(36)以這樣一種方式確定，使得取決于所述填充壓力實(shí)際值(29)的時(shí)間導(dǎo)數(shù)確定引導(dǎo)控制斜坡(44)的梯度，且取決于所述填充壓力設(shè)置點(diǎn)值(28)確定所述引導(dǎo)控制斜坡(44)的端點(diǎn)。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述閉環(huán)控制分量(39)以這樣一種方式確定使得所述填充壓力實(shí)際值(29)與所述引導(dǎo)控制分量(36)和所述閉環(huán)控制分量(37)偏移，以用于確定用于第一閉環(huán)控制回路的第一控制器(47)的輸入變量，其中所述第一控制器(47)的輸出變量對(duì)應(yīng)于所述閉環(huán)控制分量(37)。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述第一控制器(47)為PI控制器。5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述氣體壓力設(shè)置點(diǎn)值(30)與氣體壓力實(shí)際值(31)偏移，以便確定用于第二閉環(huán)控制回路的第二控制器(57)的輸入變量，其中所述第二控制器(57)的輸出變量(58)與所述氣體壓力設(shè)置點(diǎn)值(30)偏移，以便確定用于所述氣體壓力閉環(huán)控制的氣體壓力控制環(huán)(33)的控制變量(32)。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述第二控制器(57)為I控制器。7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述壓差設(shè)置點(diǎn)值(35)取決于所述氣體的氣體質(zhì)量確定。8.—種用于在氣態(tài)燃料的燃燒期間操作發(fā)動(dòng)機(jī)的閉環(huán)控制系統(tǒng)，帶有填充壓力閉環(huán)控制和氣體壓力閉環(huán)控制，其特征在于，取決于填充壓力實(shí)際值(29)和填充壓力設(shè)置點(diǎn)值(28)的氣體壓力設(shè)置點(diǎn)值生成確定用于氣體壓力設(shè)置點(diǎn)值(30)的引導(dǎo)控制分量(36)和閉環(huán)控制分量(37)，其中該氣體壓力設(shè)置點(diǎn)值生成使所述引導(dǎo)控制分量(36)和所述閉環(huán)控制分量(37)與壓差設(shè)置點(diǎn)值(35)偏移，以用于確定所述氣體壓力設(shè)置點(diǎn)值(30)。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的閉環(huán)控制系統(tǒng)，其特征在于，取決于所述填充壓力實(shí)際值(29)的時(shí)間導(dǎo)數(shù)，所述氣體壓力設(shè)置點(diǎn)值生成的所述引導(dǎo)控制分量(36)確定引導(dǎo)控制斜坡(44)的梯度，且取決于所述填充壓力設(shè)置點(diǎn)值(28)，確定所述引導(dǎo)控制斜坡(44)的端點(diǎn)，且在于所述氣體壓力設(shè)置點(diǎn)值生成的所述閉環(huán)控制分量(37)使所述填充壓力實(shí)際值(29)與所述引導(dǎo)控制分量(36)和所述閉環(huán)控制分量(37)偏移，以用于確定用于優(yōu)選形成為Pl控制器的第一閉環(huán)控制回路的第一控制器(47)的輸入變量，其中所述第一控制器(47)的輸出變量對(duì)應(yīng)于所述閉環(huán)控制分量(37)。10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的閉環(huán)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述氣體壓力閉環(huán)控制使所述氣體壓力設(shè)置點(diǎn)值(30)與氣體壓力實(shí)際值(31)偏移，以便確定用于優(yōu)選形成為I控制器的第二閉環(huán)控制回路的第二控制器(57)的輸入變量，其中所述氣體壓力閉環(huán)控制使所述第二控制器(57)的輸出變量(58)與所述氣體壓力設(shè)置點(diǎn)值(30)偏移，以便確定用于所述氣體壓力閉環(huán)控制的氣體壓力控制環(huán)(33)的控制變量(32)。11.根據(jù)權(quán)利要求8至10中的任一項(xiàng)所述的閉環(huán)控制系統(tǒng)，其特征在于，其取決于所述氣體的氣體質(zhì)量確定所述壓差設(shè)置點(diǎn)值(35)。
【文檔編號(hào)】F02D41/00GK105937450SQ201610124093
【公開日】2016年9月14日
【申請(qǐng)日】2016年3月4日
【發(fā)明人】M.韋爾納, K.赫克特
【申請(qǐng)人】曼柴油機(jī)和渦輪機(jī)歐洲股份公司