具有改进的丰度控制的机动车辆的燃烧式发动机技术领域
本发明涉及对发动机尤其是对汽油发动机的控制，并且更具体地涉及通过比例探
测器对空气/燃油混合物的丰度的调节。
背景技术
比例探测器用于测量催化器上游的丰度并通过发动机控制将丰度调节在固定的
值(consigne)附近。在大多数情况下，当汽缸处的丰度值改变时，在探测器处的该值通过使
用表示系统和探测器的行为的模型来获得。然而，丰度调节器本身还使用系统模型和探测
器模型。
当前，存在通过比例探测器来调节丰度的多个解决方案。尤其已知常规调节器，例
如比例、积分和微分的PID类型的调节器。还已知调节先进、概念完善且具有用于调节的内
部模型的策略。
这些先进程度不同的调节旨在确保对于丰度值尽可能好的跟踪，尤其是在动态变
化的条件下以及在稳定状态下。在该情况下，调节系统的主要问题是其通常具有随工作情
况变化的滞后时间和响应时间。为了补偿这些延迟时间和响应时间，最常使用内部模型以
表示将气体从发动机传输到探测器的时间以及探测器的延迟时间或探测器的响应时间。这
种模型用于将喷射器处的丰度值转换为探测器处的丰度值。此外，丰度调节器还可以包括
诸如例如直接模型、反向模型或者史密斯预估器的系统模型。
用于构建探测器处的丰度值或在丰度调节器中使用的模型通常相当简单。因此，
模型可以搭建为在一阶滤波器后附加(suivi de)纯延迟。该简化通常导致高估或低估探测
器处的丰度值和探测器处的丰度测量值(mesure)之间的误差。这可能导致调节器的不适当
的校正，或者导致应该限制调节器的调节的动态变化以避免丰度振荡。因此，现有的模型不
足以重新构建在汽缸中丰度值变化的情况下具有代表性的探测器处的丰度值。模型可以被
证实为具有很低的精确度且背离探测器的实际行为。在其他方面，模型和探测器的测量值
之间的差距被调节器解释为误差，这作用于其环路(tour)以对其进行补偿。该无益的行为
引起无益的丰度振荡，该无益的丰度振荡表现为发动机在排放方面的额外成本。为了避免
这些振荡，可以减少调节的动态变化，但是这要求通过效率变得更低的调节器来排除干扰。
即使如此，这仍引起额外的排放。
专利申请GB 2439566致力于该问题，但是仅提出通过丰度测量值来适配补偿。专
利申请JP 2005337194涉及一种滤波器的使用，但是是一种用于适配对每个汽缸中的整体
丰度测量值的校正的带通滤波器。该带通滤波器是用于处理信号的已知的滤波器，其不能
与尤其称为一阶滤波器或二阶滤波器的数学模型相混淆。专利申请Us2014/130588根据测
量的温度来校正丰度的测量。
发明内容
本发明的目的是提出一种发动机，其中通过使用排气管路中的探测器来调节丰度
是高效的且基本不产生污染排放。
通过根据本发明的包括机动车辆的燃烧式发动机来达到该目的，该发动机包括至
少一个汽缸、排气管路、设置在排气管路上的丰度探测器、根据所述至少一个燃烧汽缸中的
丰度值的探测器处的丰度值的确定模块以及调节模块，该确定模块配置为通过使用第一计
算规则来确定探测器处的丰度值，该调节模块配置为根据表示由探测器所测量的丰度和探
测器处的丰度值之间的差距的值并根据第一计算规则来确定待应用于所述至少一个汽缸
中的丰度校正，使得探测器处的丰度值的确定模块和/或调节模块配置为分别使用探测器
处的丰度值的第二计算规则和/或待应用的校正的第二计算规则，该第二计算规则与丰度
值和/或待应用的校正各自的第一计算规则不同，并且发动机包括接收发动机的至少一个
工作参数(d)的值的选择模块，该选择模块配置为根据所述发动机的至少一个工作参数的
值来从丰度值和/或待应用的校正各自的第一计算规则和第二计算规则之中选择由探测器
处的丰度值的确定模块和/或调节模块所使用的计算规则。
本发明提出调节器组(模型)，并根据发动机的工作参数例如转速来选择最合适的
调节器。模型考虑排气管路中分隔丰度探测器的距离以推算/重新计算汽缸中的校正的丰
度测量值，其中丰度探测器位于发动机的下游。该组在发动机的运行区间的整个范围中允
许尽可能精确地校正丰度测量值。
有利地，发动机的工作参数属于包括以下值的数组的一部分：指示发动机的转速
的值、指示发动机所产生的扭矩的值、指示排放气体流量的值以及指示温度的值。
有利地，发动机的工作参数是指示探测器温度的值。
有利地，发动机的工作参数是指示发动机是否处于怠速转速的参数。
有利地，发动机的工作参数是排放气体流量的测量值。该流量表示发动机转速/负
荷的比例。
有利地，发动机的工作参数是清除(balayage)。已知地想到，清除是关于以下的参
数：(通过同时打开进气阀和排气阀)使待排放的空气通过，以便清除未燃尽物并且增加排
放气体的流量，从而尤其允许更快地填充可能的涡轮增压器。
优选地，第一计算规则是一阶滤波器。
有利地，探测器处的丰度值的确定模块配置为使用探测器处的丰度值的第二计算
规则，并且探测器处的丰度值的第二计算规则是汽缸处的丰度值的线性滤波器。
有利地，探测器处的丰度值的确定模块配置为使用探测器处的丰度值的第二计算
规则，并且探测器处的丰度值的第二计算规则是汽缸处的丰度值的二阶滤波器。
有利地，调节模块配置为使用待应用的校正的第二计算规则，并且第二计算规则
是史密斯预估器。
有利地，探测器处的丰度值的确定模块和选择模块由设置为以一体的方式安装在
车辆中的相同器件构成。
有利地，探测器处的丰度值的确定模块和调节模块由设置为以一体的方式安装在
车辆中的相同器件构成。
附图说明
参照唯一的附图，通过阅读以下详细的描述将使本发明的其它特征、目的和优点
得以显现，该唯一的附图示出根据本发明的实施方式的发动机。
具体实施方式
该图中所示的发动机包括发动机单元1、喷射和补偿计算模块2、提前计算模块3以
及填充(remplissage)计算模块4，提前计算模块和填充计算模块基于一对且保留(de
couple et de réserve)的请求r来实施t它们的计算。发动机在此还包括排放温度估测模
块5以及汽缸处的丰度值的确定模块6。
发动机还包括排放气体的去污染用的催化器7以及比例式丰度探测器8，该比例式
丰度探测器设置在排气管路上，有利地设置在催化器7的上游，并且在此更特别地设置在催
化器7的入口处。汽缸处的丰度值的确定模块6允许向位于催化器上游的丰度调节器9(丰度
调节器的调节部分)提供催化器上游的丰度值的值。为此，汽缸处的丰度值的确定模块6向
实施丰度探测器模型10的模块10提供汽缸处的丰度值，该模块在应用这些模型中的一个后
向其环路提供位于催化器入口处的这样的丰度值。对丰度信息的预处理在探测器8和模块9
之间进行。
用于确定在催化器的入口处获得丰度值的模型根据对运行状况的分析结果来选
择，该分析结果基于传感器的数据d来由分析模块11实现。该模块11是用于选择调节器和适
当模型的选择器，根据通常所采用的控制命令的术语，称之为“管理器”。
因此，在汽缸处的丰度值和探测器8的丰度调节之间，实施将汽缸处的值变换为探
测器处的值的模型，并且在本示例中还在调节器中实施内部模型。这两个模型在发动机的
运行时段期间根据发动机的运行状况来选择。
探测器的选择模型的示例旨在，使用作为基于探测器的响应时间的模型的一阶滤
波器，并且旨在，在发动机处于怠速运行的情况下切换为线性模型或二阶滤波器。于是有利
地将调节器9的内部模型改变为史密斯预估器，以符合探测器的线性模型或二阶模型。
根据另一示例，使用作为基于探测器的响应时间的模型的一阶滤波器，并且在探
测器尚未达到最优的运行温度的情况下切换为二阶滤波器，在探测器的温度小于其标准运
行温度时，探测器信号的动态变化较小。因此，在二阶滤波器的情况下，将调节器9中的内部
模型改变为史密斯预估器，以符合该探测器模型。
根据运行条件选择单个调节器9而不改变探测器模型的示例旨在，通过使用具有
史密斯预估器的调节器且通过在更大流量时使用具有无穷(infini)传递函数H的调节器来
在排放气体的流量较小时补偿探测器的延迟，并补偿更大的延迟。
由模块11实施的运行状况的分析功能的内容可以根据识别的运行状况的数量和
与其相关的系统模型来变化。例如，如果第一模型适于怠速而第二模型适于所有其它的工
作情况，则运行状况的检测功能仅限于识别对应于怠速的发动机转速和发动机负荷的时
刻。
对于每个识别的运行状况，选择适当的系统模型和/或适当的调节器。当运行状况
发生变化时，确保系统模型和调节器的适当的初始化。在系统模型和调节器的输入端和输
出端的信息的连续性因此确保系统模型和调节器中的每一个的初始化。在模型和调节器发
生改变的情况下，应当为它们提供在前的计算步骤中所使用的模型的输入值或者输出值以
用于使它们初始化。必须的模型的数量对应于运行状况的数量并且优先地仅由用于保存所
有这些模型或调节器的发动机计算机的容量所限制，对于运行状况而言，其是观察到的系
统的具体行为。为了防止计算机在处理容量方面上的所有的超负荷，优选地去激活未使用
的模型和调节器。
因此，在此提供允许为发动机的每个运行条件重构探测器处的丰度值的系统模
型。发动机的运行条件的分析功能负责根据运行状况来从不同模型的集合中选择最适当的
模型。当运行状况发生变化时，选择并初始化合适的模型，并且其结果于是可以用于构建应
该是探测器处的丰度值的尽可能精确的图像。因此可以在调节器的输入端使用探测器处的
该值，以计算关于丰度的误差并校正该误差。
同样的原理有利地用于调节器。如果调节器使用内部模型、反向模型、史密斯预估
器或依赖用于控制的系统模型的所有其它策略，则优选地将内部模型用于调节器中，其中
该调节器对应于探测器处的丰度值的调节器。如果调节器不具有内部模型，则有利地根据
运行状况来选择最适当的调节方式。可变型地，在可能的选择的集合中采用单个调节器。
根据本发明的实施方式，将上文提到的功能中的任意一个封装在最常用的功能
中。例如，将用于构建探测器处的丰度的模型封装在待校正的构建处的调节器中。即使调节
器中未设置有内部模型，也可以执行同样的封装。另一个变型是，仅将这些功能应用到用于
构建探测器值的模型中，或反之，仅将这些功能应用到调节器中。
在本示例中，实施根据运行状况的用于构建探测器处的丰度值的选择模型。在此
还根据运行状况选择调节器，该选择能够从具有或不具有内部模型的调节器的集合中或者
从包括任意类型调节器的调节器集合中做出。因此在此实施由管路和探测器构成的两种不
同的系统模型，根据发动机和探测器运行的运行状况来使用两种不同的系统模型的结果。
当然，可以实施数量多于两个的模型。当检测到特定的运行状况时，初始化适于构建探测器
处的丰度值的模型，并然后使用其结果以构建探测器处的丰度值。还有利地根据运行状况
来选择调节器的类型，其可以包括或者可以不包括内部模型。
根据运行状况，通常要么选择用于构建探测器处的丰度值的模型，要么选择调节
器，要么二者都选择。
这样的优点是，无论运行状况如何，提供对探测器的丰度值的尽可能好的估测。这
允许最准确地估测探测器处的关于丰度的误差，并因此允许仅在严格必要时才激活调节
器。此外，这种装置还允许根据运行状况来选择最适当的调节类型，用以与不同的探测器的
模型匹配或者仅用以选择最适当的调节器的类型。对调节的动态变化的校准因此较不严格
并且允许该校准更快。这确保了对丰度的实际干扰的排除，并因此确保了对该值的跟踪更
好。最后，根据所需的丰度值，减少了发动机的排放，确保对排气管路组件的更好的保护，并
且确保更好的驾驶体验以及发动机的更好的稳定性。最后，据此获得定义的催化成本的降
低、与过早老化或排气管路组件的损耗相关的关于质量工艺的成本的降低以及燃油消耗的
减少。所提出的解决方案相对于已在车辆上实施的由比例探测器调节丰度的解决方案仅产
生较低的额外成本。