用于就过高的温度监控排气系统的方法与流程

1.本发明涉及一种用于就过高的温度监控连接到内燃机的排气出口上的排气系统的方法以及用于执行该方法的一种计算单元和一种计算机程序。


背景技术：

2.在内燃机的或针对内燃机的现代的排气系统中，可以就各个部件不超过特定的极限值来监控各个部件的温度，因此可以保护所述部件（例如涡轮增压器的涡轮机）不受热损伤。


技术实现要素：

3.按照本发明，建议一种带有独立权利要求的特征的、用于监控排气系统的方法以及用于执行该方法的一种计算单元和一种计算机程序。有利的设计方案是从属权利要求以及接下来的说明书的主题。
4.本发明涉及到就过高的温度监控连接到内燃机的排气出口上的排气系统和特别是避免这种过高的温度。为此，针对排气系统的一个或多个部件分别求出当前的温度值。在实践中，多个部件在此是相关的。在此可以例如涉及催化器（在此也可以按照温度区分内和外）、弯管（kruemmer）、涡轮增压器、柔性管（所谓的排气脱耦元件，典型地包括丝网）和λ传感器。
5.这些当前的温度值可以例如借助相应布置的传感器（温度传感器）求出或测量。但使用排气系统的温度模型也是适宜的，在温度模型中映射排气系统的至少一个部件（应当求出该部件的温度值）。但所有在排气系统中存在的或者至少是形成温度所需的部件优选均映射在所述温度模型中。这种模型也可以模块化地构建，这就是说，由多个模型模块组成，因而例如在需要时可以与带有其它部件的其它排气系统相匹配。例如可以为各一个部件设置模型模块。
6.根据诸如马达负荷和马达转速、点火角效率和λ值之类的输入参量，必要时也还可以根据诸如车速、周围环境温度或针对延迟喷射的参数之类的另外的调整参量，由此可以确定特定的部件的当前的温度值，必要时通常也确定排气温度。当然，也可以视状况而定一起使用传感器和模型，无论是针对不同的部件还是针对同一部件，以便确定更为准确的值。
7.在存在至少一个涉及到所述一个或所述多个当前的温度值的释放标准时，那么就导入（例如通过触发不同于正在运行的控制器的控制器）和/或执行（例如通过正在运行的控制器本身）至少一个对策，根据至少一个应用标准从多个预定的对策中选出所述至少一个对策。
8.针对排气系统中的不同部件，典型地存在温度极限值，（在内燃机运行期间）不应或不能超过所述温度极限值。这些温度极限值例如由车辆制造商预定。现在可以将各个温度值与所属的温度极限值比较，特别是可以分别形成一温度差。当现在在所述部件的至少一个部件中，这个温度差低于特定的、预定的阈值时（这个阈值通常可以针对所有的部件一
致地或者则单独地预定），这就是说，所述部件的温度过于强烈地接近极限值时，那么就可以导入或执行对策（目的是降低相关的部件的或通常在排气系统中的温度或者至少防止进一步的温度上升）。在这个意义上，所述的温度监控是一种释放标准（为了导入或执行对策）。这种对策也可以称为构件保护措施。
9.在本发明的范畴内，现在不会在存在释放标准时简单地执行固定定义的对策，而是会根据一个或必要时也根据多个应用标准选择一个或必要时也选择多个导入或执行的对策。可能的对策（从中可以选出期望的对策）可以例如存储在正在运行的控制器上。这种应用标准可以例如涉及到内燃机的当前的运行点。可以想到的是，视当前的负荷或转速而定，另一个对策更为有效。例如也可以并行地导入或执行多个对策；但也可以考虑时间上错开或分级的导入或执行。这可以例如事先被准确地确定。
10.在这种相互关系下，也相宜的是，考虑到了多个应用标准（即至少一个第一和第二应用标准）。因此可以在存在第一应用标准时导入或执行至少一个第一对策，在（必要时时间上更晚地）存在第二应用标准时然后导入或执行至少一个第二对策。在第一应用标准然后例如涉及到内燃机的已经提到的当前的运行点并且与此对应地选择合适的对策时，第二应用标准可以包括，当前导入的或执行的对策是不够的，例如因为温度进一步上升，或者则是当前导入的或执行的对策达到它们的有效极限，例如因为基本的调整参量（例如最大可能的变浓）已经达到其最大值。
11.相应地也优选的是，在存在至少一个关断标准时，（又）停止所导入的或所执行的对策中的至少一个对策。在此也可以在存在至少一个第一关断标准时停止所导入的或所执行的对策中的至少一个第一对策，在存在第二关断标准时然后停止所导入的或所执行的对策中的至少一个第二对策。此外，可以与释放标准对比地使用停止标准，在存在停止标准时停止所有的对策（这最终可以与最后的关断标准重合）。停止标准可以如释放标准那样基于温度差。例如可以考虑的是，当温度差不再处在所属的阈值之下时，假设满足停止标准。这个阈值在此不必与释放标准的阈值一致。
12.总体上能以简单的方式定义可以相继激活或再次禁用的不同的级（stufe）或水平（在多个应用标准或关断标准的意义上）并且分别将特定的对策配设给不同的级别或水平。在此可以确定一种矩阵结构，该矩阵结构可以或应当例如在开始项目处理时确定为是可适用的。可以并行地进行调整参量的预控和调节，并且当这个调整参量达到定义的极限时，操控下一个等级（hierarchie）。不同的构件保护措施例如分级地进行，因此这些构件保护措施不会相互影响。
13.预定的对策在此可以是不同的类型。例如可以预定借助调整参量进行控制或调节的对策，但同样也可以预定借助触发信号（触发器）导入或执行的对策。在带有调整参量的对策中，尤其可以视类型而定进行预控和/或调节。可能的对策优选如下：向内燃机的气缸中喷水；减少内燃机的气缸填充；空燃混合物在内燃机的气缸中变浓（anfettung）；空燃混合物在内燃机的气缸中变稀（abmagern）；操控外部的排气再循环；自动变速器的换挡策略的适配；操控外部的冷却装置（例如打开冷却器百叶窗或者转换到其它马达基础参数组，此时就排气系统中的温度进行优化）。
14.所建议的做法的特别的优点在于，所述对策或构件保护措施在某种程度上可以说是协调的。可以将新的和例如也已经存在的用来保护排气系中的部件不会过热的措施（例
如通过喷水、通过减少填充、通过硬件措施、通过软件措施或其它用于构件热保护的措施）快速和清楚地集成到程序站（programmstand）中并激活。还有优点是用于构件热保护的在备用措施（即其它或另外的对策）无效时的活跃对策的自由的优先权和确定，更确切地说特别是与程序级无关。
15.按本发明的计算单元、例如机动车的控制器，尤其在程序技术上设置用于执行按本发明的方法。
16.按本发明的方法以用于执行所有的方法步骤的计算机程序或带有程序代码的计算机程序产品的形式运行也是有利的，因为这引发特别低的成本，特别是当正在运行的控制器还用于另外的任务并且因此总是存在时。用于提供计算机程序的合适的数据载体尤其是磁性的、光学的和电气的存储器，如硬盘、闪存、eeprom、dvd等。通过计算机网络（因特网、局域网等）下载程序也是可能的。
17.本发明的另外的优点和设计方案由说明书和附图得出。
附图说明
18.本发明借助实施例在附图中示意性示出并且在下文中参考附图加以说明：图1示意性示出了用于内燃机的排气系统，在该排气系统中能执行按本发明的方法；图2示意性地示出了可以在按本发明的方法的范畴内考虑到的对策；图3示意性地示出了在一种优选的实施方式中的按本发明的方法的流程。
具体实施方式
19.在图1中示意性地示出了用于内燃机110的排气系统100，在该排气系统中能执行按本发明的方法。这可以例如在构造成马达控制器的计算单元170上进行。内燃机110例如具有四个气缸111，所述气缸通入排气出口112并且通过合适的管道系统120例如连接到涡轮增压器130上。
20.涡轮增压器130又通过合适的管道系统120与催化器140连接。催化器140例如分成三个部分或节段141、142和143。此外，颗粒过滤器150通过合适的管道系统120连接到催化器140上。颗粒过滤器150例如同样分成三个部分或节段151、152和153。
21.针对排气系统100中的不同的部件而言或者也针对在那里的特定的部位或位置而言，现在有利地示出了相应的温度，当应当求出排气系统中的部件的温度值时，在相应的温度模型中可以考虑到所述相应的温度。
22.针对排气系统100的特别是有实时能力的温度模型可以模块化地就所述系统的相应的配置和相应的包含在该系统内的部件进行适配。在内燃机的出口温度下，人们为此例如假设，这个温度取决于点火角效率和λ值，但必要时也还取决于诸如空转转速或延迟喷射的参数之类的另外的调整参量，不过它们为简单起见没有在此提及。
23.若马达出口温度已知，那么可以通过管道温度模型计算排气系统中的第一部件（例如涡轮增压器）的入口温度，该管道温度模型基本上取决于马达出口温度、周围环境温度、车速和排气质量流量。
24.在计算涡轮机出口温度或涡轮增压器的出口温度时可以例如假设，这个温
度取决于涡轮机入口温度和在涡轮增压器或其涡轮机上的压力比。
25.催化器可以视结构而定按照长度分成多个部分或节段。然后可以例如针对每个节段计算平均的温度。针对图1所示的例子，计算例如在中间的和后方的节段中的平均温度和。
26.若在催化器的后方的节段中的温度已知，那么可以通过另一个管道温度模型也计算针对另外的催化器或者如在所示的例子中那样的颗粒过滤器的输入端温度。针对第二催化器或颗粒过滤器的温度可以与在第一催化器中类似地计算。为此，这些部件也再次按照长度分成多个节段（例如三个节段）。但例如为了求出第二催化器的或颗粒过滤器的输出端温度，也设置温度传感器160（这个温度传感器可以例如定位在颗粒过滤器的输入端和/或输出端处）。
27.因此可以借助所阐释的温度模型和/或借助合适的温度传感器求出针对排气系统100中的一个或多个部件的温度值。然后可以基于此在本发明的范畴内导入或执行合适的对策，如下面应当更为详细地阐释的那样。
28.在图2中，为此先示意性地示出可以在按本发明的范畴内考虑到的一系列对策或构件保护措施。这可以例如以在此示出的矩阵200的形式完成，矩阵作为矢量矩阵以位掩码、表或综合特性曲线或类似物的形式存储在正在运行的计算单元上。
29.例如示出了十四种对策g0至g13（或计算单元上至少为此所设的存储空间），所述对策按照对策的类型分成了借助调整参量（比率）加以控制或调节的这种对策（用标注）和借助触发信号（触发器）导入或执行的这种对策（用标注）。所述对策在此有利地配设给四个不同的级或水平（级别）l0至l3，其中，这些级可以视应用标准而定接通或视关断标准而定再次关掉。这个矩阵可以例如适用于内燃机的特定的运行条件，也可以为其它的运行条件设置其它的矩阵。这在下文中还应当参考图3更为详细地阐释。
30.在矩阵200中借助1表征一个对策到一个级的分配，其余的格则借助0表征。为此要提到的是，一些对策甚至没有分配给级，例如因为这些对策对这个矩阵所适用的运行条件而言不是必要的或不是合适的；属于此的也还有未被占用的存储空间，其内没有存储对策。通过这个矩阵200可以最终确定对策的优先权和顺序。
31.例如应当用下列对策占据存储空间g0至g13：g0：混合物积聚，短暂用于在点火角延迟调整时拦截温度峰值（可以与其它对策并行地进行）g1：通过混合物积聚引起温度下降（伴随取决于运行点的预控、λ预定）g2：通过变浓进行排气温度调节（λ值作为调整参量取决于有待保护的部件的排气温度）g3：未被占据g4：在cng（压缩天然气、天然气）的情况下变稀（abmagern）g5：喷水（伴随取决于运行点对有待喷射的水量的预控、预定）g6：通过喷水的排气温度调节（水量作为调整参量取决于有待保护的部件的排气温度）g7：通过减少填充至能使用的阈值的排气温度调节，第一级g8：通过减少填充至能使用的阈值的排气温度调节，第二级（比在g7中的第一级时
更小的值）g9：通过减少填充超过经预控和经调节的绝对值的排气温度调节g10：操控外部的排气再循环g11：操控借助软件的措施（例如在自动变速器中的换挡策略，可以例如借助取决于排气温度的参数组完成）g12：操控借助硬件的措施（例如冷却器百叶窗、经冷却的弯管的水流调节）g13：未占据。
32.现在在图3中示意性地示出了在一种优选的实施方式中的按本发明的方法的流程，此时合适地选择和导入或执行刚才阐释的对策。为此绘制了关于时间t的温度t。温度可以是在有待保护的部件的地点处的排气温度或也直接是部件（例如催化器）的温度。所示的温度变化曲线在此在图3中示例性地说明了针对排气系统中的要防止过热的特定的部件的温度值或温度值的时间变化曲线。在此指的是这个部件的最大允许的温度，即温度极限值。
33.一旦所述部件的温度超过值，即当温度差超过特定的阈值时，按照第一应用标准a1激活对策的级l0，这就是说，导入或执行按照图2或矩阵200配设给级l0的对策。这在当前是对策g0、g5和g6。对伴随根据有待保护的部件的位置处的排气温度或部件的材料温度的调节进行工作的对策而言，通过t3形成了与最大允许的温度的调节差。
34.如可以看到的那样，如果部件的温度在示例中还上升，并且在存在第二应用标准a2时，激活对策的级l1（除了l0之外），这就是说，额外导入或执行对策g7。应用标准a2在此可以包括，级l0的对策不够有效或者例如达到其关于调整参量的极限。
35.当温度进一步升高时，那么在存在另外的应用标准a3时激活对策的级l2（除了l0和l1外），这就是说，额外导入或执行对策g2。当温度始终进一步升高时，那么在存在另外的应用标准a4时激活对策的级l3（除了l0、l1和l2之外），这就是说，额外导入或执行对策g8。
36.如可以看到的那样，在达到温度极限值之前，温度下降。然后可以在存在第一关断标准b1时再次禁用对策的级l3，这就是说，停止对策g8。相应地在存在关断标准b2时禁用级l2，在存在关断标准b3时禁用级l1。最后可以在存在在此也与停止标准（即低于阈值t1）重合的关断标准b4时，禁用级l0。