[发明专利]用于基于模型地优化工程装置的方法和设备

说明书

本发明涉及用于基于模型地优化、尤其是校准工程装置、尤其是内燃机的方法。该方法具有如下工作步骤：检测关于要优化的工程装置的至少一个第一参数，所述第一参数表征物理变量；通过至少一个第一物理模型第一确定关于要优化的工程装置的至少一个第二参数，所述第一物理模型表征至少一个已知的物理关系，并且对于所述第一物理模型而言所述至少一个第一参数是输入参数；通过至少一个第一经验模型第二确定至少一个第三参数，所述第一经验模型基于对于多个相同类型的已经已知的工程装置、尤其是内燃机的测量，并且对于所述第一经验模型而言至少所述至少一个第二参数是输入参数，其中所述至少一个第三参数适于表征要优化的工程装置和/或基于此对要优化的工程装置进行改变，尤其是设定要优化的工程装置的控制单元；以及输出所述至少一个第三参数。

技术领域

本发明涉及用于基于模型地优化工程装置尤其是内燃机的方法和设备。

背景技术

为了满足将来的法律法规以及在燃料消耗与排放之间的紧张关系，内燃机连带其所有部件总体上作为整个系统来优化。

为了进行高效发动机开发，在此非常重要的是在开发的更早阶段中认识到在消耗和排放方面的瞬态发动机特性，这尤其要通过使用仿真工具来实现。

数量增加的调节变量和加剧的额外排放和诊断要求极大地增大了发动机开发和校准的开销。但同时要缩减开发时间，以便能够实现越来越快的产品周期。

为了以合理的开销应对在发动机开发中升高的开发和校准开销，基于模型的开发方法已变成校准过程的重要组成部分。也为了能够高效地在发动机开发过程中应用这样的基于模型的开发方法，这些方法必须能够实时计算内燃机的瞬态过程。

有目的的基于模型的整个系统优化的前提是非固定的或瞬态的发动机模型运行的可能性。以此方式，所述方案可以借助高效的且快速的发动机模型而成本低廉地且短时地检验、评估和必要时予以优化。

在现有技术中，已知晓了用于基于模型地优化工程装置的不同方案。尤其是，在开发或校准内燃机时进行优化的范围中在此情况下应用如下的方法：

EP 1 150 186 A1涉及一种用于在遵守附加条件的情况下自动化地优化与多个输入变量有关的系统的输出变量的方法，该系统例如为内燃机，其中根据具有输入变量作为变量的模型函数确定输出变量的原理值和附加条件，并且在此在后续的各个步骤中在变化空间之内分别改变输入变量中的每个。对应于相应的输入变量的用于输出变量的值和附加条件直接在系统上被确定并且用于校正模型函数，直至模型函数满足附加条件并且达到输出变量的优化值。

WO 2013/131836 A2涉及一种用于优化内燃机的方法，尤其是用于排放和燃料消耗优化，在该方法中经由在其控制设备中的校正函数在每个通过参数温度、负荷和转速给定的工作点设置附加影响变量中的至少一个附加影响变量，使得在不同的负荷/转速范围中和在不同的温度范围中遵守排放边界值。在第一步骤中，通过使用控制设备函数和内燃机的数学模式参照要优化的变量生成用于工作点和附加变量的试验带(Versuchsband)和在测试台上运行该试验带，在第二步骤中，根据这时在测试台上所测得的数据生成用于每个要优化的变量的模型，并且在第三步骤中，基于所生成的模型在遵守排放边界值的情况下确定附加影响变量的最优值，并且由控制设备使用这些值来首先参数化校正函数。

EP 1 703 1 10 A1涉及一种用于在考虑发动机的动态状态改变的情况下和在使用神经网络的情况下优化内燃机的校准的方法，其中校准测试从起始条件开始并且为了校准设定参数的限定的改变。

DE 10 201 1 013 481 A1涉及一种用于控制内燃机和内部的废气再循环的方法。内部的废气再循环可经由对内燃机的阀的变化的阀控制来设定。在该方法中，确定在内燃机的燃烧室中的总气体质量和氧气含量。此外，针对内燃机的预设的工作点确定在燃烧室中的标称总气体质量和标称氧气含量。根据总气体质量、氧气含量和标称总气体质量和标称氧气含量设定内燃机的调节环节。