用于對傳感器信號進行處理的方法與流程

本發明涉及一種用于在機動車的控制儀中對傳感器信號進行處理的方法和一種用于實施所述方法的控制儀。

背景技術：

控制儀是在機動車中用于對流程和組件進行控制和調節的電子的組件。因此，比如發動機控制儀負責在所述機動車中所使用的內燃機的運行。為此，由所述控制儀通過信號來讀入信息并且在對所述信息進行處理之后輸出控制信號。

用于作為內燃機的實施方式的活塞式發動機的、現代的電子的發動機控制系統為了對吸入空氣和惰性氣體進行最佳的控制和調節而具有高壓-廢氣再循環部。為了對排放進行優化，可以額外地包括低壓-廢氣再循環系統。由此存在著低壓-廢氣再循環系統和高壓-廢氣再循環系統。

用廢氣再循環（AGR）在比如用在機動車中的內燃機中來表示一種方法，該方法用于降低有害物質排放。對于該方法來說，將廢氣的一部分導回給所述內燃機的進氣管，并且由此降低燃燒最高溫度，并且尤其對于柴油機來說減少氮氧化物的量。對于汽油機來說，所述廢氣再循環部特別是用于降低燃料消耗。

所述被導回的廢氣的量和流入的新鮮空氣的量以及由此在氣缸中燃燒時新鮮空氣與廢氣的成分在廢氣再循環調節的范圍內進行設定。作為調節量是指新鮮空氣質量，關于所述新鮮空氣質量在調節裝置的內部還要確定對此合適的廢氣份額。在調節空氣質量時所使用的調整機構按實施方式可以是節流活門、高壓（HD）-AGR-閥、與廢氣活門相組合的低壓（ND）AGR-閥或者低壓（ND）-新鮮空氣節流閥或者ND三通路閥。

應該注意到，由于用于空氣系統中的不同的物理信號的傳感器的、不同的測量技術，所測量的信號擁有不同的相位。此外，要為不同的信號使用不同的信號濾波。其原因在于，應該部分地將較高的頻率濾出。

通過也被稱為換氣閥的進氣閥和/或排氣閥的打開和關閉，在所述空氣系統中產生脈動的空氣柱。這些脈動比如能夠在物理的壓力值、空氣質量流量值和拉姆達探測器值上面看出來。但是，許多控制儀-空氣系統模型基于以下假設：存在著平均的傳感器數值，以所述平均的傳感器數值來將脈動濾出。但是，通過這種濾波在所述信號上產生相位延遲。這些信號接下來被稱為較慢的信號。

較快的信號比如是調節器信號、比如僅僅必須在較小的范圍內進行加工的調節器操控信號及調節器位置信號。

如果現在用所述較慢的信號和較快的信號來實施計算，則產生非物理的過沖（überschwinger）。這些過沖可能導致填充調節部的不穩定的狀態。

已經知道，在所述控制儀中使所述較快的傳感器信號動態地與所述較慢的傳感器信號相匹配，用于得到彼此相一致的信號并且由此避免非物理的過沖。但是，由于所述較慢的傳感器信號的延遲，所述填充調節部在總體上變得較慢。

技術實現要素：

在這樣的背景下，介紹一種用于在機動車的控制儀中對傳感器信號進行處理的方法和一種用于實施所述方法的控制儀。實施方式從優選實施例和其它實施例和說明書中獲得。

用所述所介紹的方法，在一種設計方案中可以用觀測者結構（Beobachterstruktur）使比如所述空氣系統的較慢的控制儀信號動態地與所述較快的控制儀信號相匹配。

較慢的信號比如涉及承載關于所述空氣質量流量或者壓力的信息的信號、比如新鮮空氣質量測量計或者λ探測器（λ拉姆達）的信號。這是指由于脈動而必須進行后處理的信號，并且因此出現相移。這些脈動能夠在物理的壓力值和空氣質量流量數值上面看出來。

較快的信號比如是調節器信號、比如僅僅必須在較小的范圍內進行加工的調節器操控信號及調節器位置信號。

所述方法比如對此來說是合適的，如果作為較慢的信號來使用所述新鮮空氣質量傳感器的信號并且作為較快的信號來使用調節器信號。對于這兩種信號來說，如果沒有按照所述所介紹的方法對其進行處理，則會出現較大的相位延遲并且由此在計算所述兩種信號時出現較大的過沖或者下沖（Unterschwinger）。所述較慢的信號可以是關于壓力傳感器數值和/或質量流量數值的信號。

現在在一種設計方案中建議，在所述在動態方面更快的傳感器信號和輸入到所述系統、比如所述空氣系統中的輸入參量的基礎上對所述至少一個較慢的傳感器信號進行調制，并且在一種實施方式中在所述所測量的較慢的傳感器數值與所述所調制的傳感器數值之間的差、也就是觀測誤差（Beobachtungsfehler）的基礎上對所述模型進行校正。這被稱為所述模型的適應。由此求得至少一個用于所述至少一個較慢的傳感器信號的數值。一般來說，求得所述至少一個較慢的傳感器信號的時間上的曲線、也就是一系列數值。

比如，整個發動機的系統的或者所述廢氣再循環的系統的路段模型（Streckenmodell）用作所述模型。在此尤其要考慮到體積效應或者運行時間效應。有意義的是，所述模型能夠進行適應處理，也就是說，將通過所述模型來求得的參量與實際上的或者所測量的參量進行比較并且在這個基礎上以有規律的間隔或者甚至連續地對所述模型進行匹配或者適應處理。應該注意，用所述模型也可以對子系統、比如整個系統的一部分進行建模。

呈現出的是，作為模型來使用一種物理的模型，在該物理的模型中對所建模的系統中的物理的流程加以考慮。作為替代方案，也可以使用一種數學的模型或者一種組合的模型。

通過所述所介紹的方法的使用，從相位方面看相一致的、較快的輸入信號準備待用，并且所述填充調節部的調節參數由此可以被設計得更快。通過這種方式可以降低排放。

本發明的其它優勢和設計方案由說明書和附圖得出。

當然，之前所述的以及接下來還將闡釋的特征不僅可以使用在相應的所說明的組合中，而且也可以使用在其它的組合中或可以單獨地使用，而不會脫離本發明的框架。

附圖說明

圖1是具有廢氣再循環部的內燃機的示意圖；并且

圖2是用于對所述所介紹的方法進行說明的信號曲線的圖表。

具體實施方式

借助于實施方式在附圖中示意性地示出了本發明，并且接下來參照附圖對本發明進行詳細描述。

圖1以示意圖示出了一種內燃機10，該內燃機擁有廢氣再循環部12。所述在這種情況下作為柴油機來構成的內燃機10擁有四個氣缸14，從駕駛員處借助于對于油門踏板的操縱來得到力矩要求m_F 16并且提供轉速n 20。為了控制所述內燃機10和所述廢氣再循環部12而設置了控制儀24。

所述廢氣再循環部12在這種實施方式中包括高壓-廢氣再循環部30（HD-AGR）和低壓-廢氣再循環部32（ND-AGR）。在所述高壓-廢氣再循環部30中設置了具有旁路36的HD散熱器34以及HD-AGR閥38。所述低壓-廢氣再循環部32則包括具有旁路42的ND散熱器40以及ND-AGR閥44。此外，所述圖示示出了消聲器50、廢氣活門52、柴油顆粒過濾器54、催化器56以及具有渦輪機60和壓縮機62的渦輪增壓器58。除此以外，附圖示出了具有空氣過濾器72、

新鮮空氣質量測量計74、新鮮空氣節流閥76、增壓空氣冷卻器78和節流活門80的新鮮空氣輸入系統70。

所述HD-AGR-閥38、所述ND-AGR-閥44、所述廢氣活門52或者所述新鮮空氣節流閥76和所述節流活門80是所述廢氣再循環部12的、用于進行空氣質量調節的調整機構。

應該注意，在實際上的應用中典型地要么使用新鮮空氣節流閥76要么使用廢氣活門52。

在圖2中示范性地示出了原始情況、按照現有技術的當前的解決方案、所述物理的所測量的信號的理想的特性或者通過觀測者（Beobachter）在理論上能夠達到的、通過所介紹的類型的方法差不多達到的特性。

所述圖示以矩陣的形式示出了九張圖表，其中在第一列100中示出了所述原始情況的曲線、在第二列102中示出了按照目前的處理方式的曲線并且在第三列104中示出了按照理想的特性的曲線。在第一行110中示出了較快的信號S1的曲線、在第二行112中示出了較慢的信號S2的曲線并且在第三行114中示出了所計算的數值S3的曲線。在所述圖表的橫坐標上分別繪示出時間。分別在所述第一行110的圖表的縱坐標上繪示出所述較快的信號S1的信號強度、在所述第二行112的圖表的縱坐標上繪示出所述較慢的信號S2的信號強度并且在所述第三行114的圖表的縱坐標上繪示出所述所計算的數值S3。

圖2提供了所述不同的信號S1、S2、S3的相位的圖示。對這些信號來說使用以下簡單的模型方程式：

S3=const*S1/S2 （1）

通過所述自變化的信號S1和S2的、不同的相位，所述所計算的數值S3具有如可以在所述下面的圖表中在第一列100中可以看出的那樣的過沖。這相當于所述原始情況。

按照在所述第二列102中的、目前的處理方式，使所述較快的信號S1動態地與所述較慢的信號S2相匹配。由此，S3沒有過沖，但是在動態方面較慢。

按照在所述第三列104中的、理想的特性，使所述信號S2動態地與S1相匹配。所述所計算的數值S3在動態方面較快并且沒有如可以清楚地在所述圖表120中看出的那樣的過沖。

為了使所述較慢的信號與所述較快的信號相匹配，比如要使用路段模型，該路段模型在輸入到所述空氣系統中的輸入參量和所述較快的信號的基礎上對所述較慢的傳感器數值進行建模。用所述輸入到所述空氣系統中的輸入參量和所述較快的傳感器信號來提供可以提早對所述較慢的傳感器信號的變化進行預測的信息。為了比較所建模的和所測量的數值，需要使所述較快的所建模的數值動態地與所述較慢的傳感器數值相匹配。

通過所述緩慢的所測量的傳感器數值與所述所建模的較慢的傳感器數值的比較，在所述所介紹的方法的一種實施方式中，通過合適的加權來校正所述路段模型。這種觀測者結構能夠不僅動態地而且靜態地獲得精確的數值。

所述所介紹的方法可以被視為一項功能，該功能比如作為軟件或者計算機程序被保存在控制儀中。這種包括用于實施所述方法或者用于執行所述功能的程序編碼件的計算機程序同樣是本發明的主題。