[发明专利]用于在内燃机中调节热能利用装置的方法

说明书

本发明涉及一种用于在尤其是机动车辆的内燃机中调节热能利用装置的方法，其中所述热能利用装置具有用于工作介质的循环，其具有膨胀机的布置在内燃机的尾气流动路径中的汽化器、冷凝器、补偿容器、以及供给泵，其中工作介质的工作温度通过根据至少一个运行参数改变工作液的质量流来调节，其中基于工作介质质量流的基本额定值来计算尾气系统和/或尾气回流管的尾气流动路径的工作流质量流的额定值，其中工作介质质量流的基本额定值至少是优选汽化器之前的尾气温度、以及尾气流动路径中的尾气质量流的函数。

公知的是，把在内燃机的尾气系统和/或尾气回流系统（AGR系统）中所包含的热能转化成机械功率。

DE102009020615A1描述了机动车辆的具有尾气热能利用循环的尾气热能利用装置，其中调节尾气热能利用循环的工作液的工作温度。在此，通过匹配流经尾气热能利用循环的热交换器的工作液的质量流来将工作温度调节为使得不超过工作液的最大允许的工作温度。

从EP2249017A中公知了类似的废热利用设备，其具有用于吸收内燃机的废热的汽化器，其中工作液的流量被调节为使得当工作流在处于或超过预定流速的情况下进入汽化器时，在汽化器中被汽化的工作液在过热状态下到达布置在尾气流中的加热器，其中在所述预定流速下，工作液可以吸收预定的最大热量。工作液的流速被调节为使得工作液以预定流速以上充满汽化器并且在加热器中被汽化并且然后达到过热状态。

EP1431523A1描述了用于汽化器的温度调节设备，其中蒸气在利用内燃机的尾气热能的情况下被生成。工作介质的工作温度通过根据至少一个运行参数改变工作液的质量流来调节。该公开物因此描述了由预调（F/F Feed Forward correction（前馈校正））加上调节器（F/B Feed Back Correction（反馈校正））构成的经典调节器结构。F/F校正作为尾气质量流和尾气温度的函数被计算出，但未被校正。F/F校正基于额定蒸气温度和实际蒸气温度之差。

从公开物JP2008231980A和JP58023210A中公知了另外的废热利用设备。

本发明的任务是，实现经调节的废热利用。

根据本发明，这通过如下方式来实现：基于工作介质质量流的基本额定值来计算尾气系统和/或尾气回流管的尾气流动路径的工作介质质量流的额定值，其中工作介质质量流的基本额定值至少是优选处于汽化器之前的尾气温度和尾气流动路径中的尾气质量流的函数。

为了考虑到由于工作介质过热造成的效应，可以规定：将过热校正值加到工作介质质量流的基本额定值。在此，过热校正值可以从尾气侧温度差中导出。由此可以避免汽化器由于过热造成的热损坏。

为了考虑到饱和影响，有利的是，将饱和校正值加到工作介质质量流的基本额定值。饱和校正值从依赖于工作介质压力的饱和温度中导出。饱和校正防止在膨胀机的输入端处出现工作介质的饱和蒸气状态。由此抑制了膨胀机的机械损坏。

尾气系统中的尾气质量流可以通过模型从尾气λ和燃料质量中计算出。尾气回流管中的AGR质量流通过模型优选地从发动机转速、发动机转矩、燃料质量、尾气的空气系数、绝对增压压力、增压空气温度和填充效率这些参数中计算出。

因此可以取消高成本的尾气质量流传感器。

在根据本发明的方法的另一实施方式中可以规定：由汽化器通过模型从实际的阀位置、汽化器的调节阀之前或之后的压力以及调节阀的流量系数这些参数中计算实际的工作介质质量流。因此可以取消用于工作介质的高成本质量流传感器。

最后，可以从工作介质流的额定值和实际值中形成尾气流动路径中的质量流的调节偏差，并将其输送给调节器、例如PID调节器。

下面根据附图进一步阐述本发明。附图：

图1示意性地示出了根据本发明的热能利用装置的图示；

图2示意性地示出了通过尾气汽化器的用于工作介质的调节系统；

图3示意性地示出了通过尾气汽化器计算工作介质流的基本额定值；

图4示意性地示出了通过尾气汽化器计算工作介质质量流的过热校正；

图5示意性地示出了通过尾气汽化器计算工作介质质量流的饱和校正；

图6示意性地示出了通过尾气汽化器计算工作介质质量流的额定值；

图7示意性地示出了通过尾气汽化器对工作介质质量流的调节；

图8示意性地示出了通过AGR汽化器的用于工作介质的调节系统；

图9示意性地示出了通过AGR汽化器计算工作介质质量流的基本额定值；

图10示意性地示出了通过AGR汽化器计算工作介质质量流的过热校正；