[发明专利]确定内燃发动机气缸入口处的再循环空气流量和可用氧气量的方法

说明书

技术领域

本发明涉及确定内燃发动机的气缸的入口处的循环空气流量和氧气量的方法。

本发明的领域为内燃发动机—并且更特别地压缩点火发动机（也称作狄塞尔（Diesel）发动机）—的控制和管理。

背景技术

在狄塞尔类型发动机中，空气在燃烧室中被压缩，然后将燃料在压力下注入到该室内。在该室中的温度和压力条件为使得在注入时存在燃料的燃烧。这种燃烧是在高压力和高温度下实现的，并生成氮氧化物类型的污染气体产物，尤其包括一氧化氮NO、二氧化氮NO₂，…，更一般地是以NO_x的名称而被熟知。

尤其为了限制狄塞尔类型发动机的污染物排放，已知的是为发动机配备至少一个再循环线路。为内燃发动机供应新鲜空气，并将燃烧过的气体排出到排气管。对于狄塞尔类型发动机而言，已经发现，通过使一部分燃烧过的气体与提供应发动机的新鲜空气混合，从而可以作用于—或者更准确地说减少—在排气管处的污染物排放。燃烧过气体的再循环线路通常被称作EGR线路（英语Exhaust Gas Recirculation（排出气体再循环）的缩写，或者按法语为“排气管气体再循环”）。根据排气管气体是在高压力下被提取（即在气缸外的气体出口附近被提取），还是在气体膨胀后在气缸的更下游被提取，存在低压力EGR线路或高压力EGR线路。

因此，在包括EGR线路的狄塞尔类型发动机中，再进入气缸中的空气部分来自外部（新鲜空气），并且部分来自EGR线路（燃烧过的气体）。流量计被使用于测量进入到发动机中的新鲜空气流量，但不测量再循环气体的流量。然而，值得关注的是一方面获知再循环气体的比率，并且另一方面获知进入气缸中的气体混合物的氧气含量，以用于控制并管理发动机（尤其是用于操控（多个）EGR线路的阀门的打开和关闭。这些参数（EGR比率和氧气含量）对限制发动机扭矩和估计NO_x排放也有影响。

在已知的发动机中，如上面指示的那样，未由流量计或类似物测量再循环气体的流量。于是凭借带有复杂标定装置的不太耐用的模型和/或借助其成本非常高的氧气探头来获得有关EGR流量和氧气含量的信息。

获知的是文献DE 10 2011 013 481 A1，该文献涉及计算燃烧周期中的温度的方法。在气门交错阶段确定温度。计算燃烧过的气体的残余质量以及参考温度。必要的是获知在气门交错期间和在进入气门打开期间的温度。该文献教导了根据理想流体模型的方法。

还获知的是文献DE 10 2009 037 272 A1，该文件涉及基于理想气体模型的内燃发动机的运行方法。

发明内容

于是本发明的目的在于提供一种允许在不设置氧气探头的情况下以可靠方式获知内燃发动机—尤其是狄塞尔类型发动机—的至少一个气缸的入口处的再循环气体的比率的方法。

有利的是，根据本发明的方法还将允许得到在被考虑的发动机的至少一个气缸的入口处以及还有可能地在排气管处的氧气含量。

为此，本发明提出一种确定在内燃发动机中的空气流量中的排气管气体再循环流量的方法，所述内燃发动机包括至少一个配备有压力传感器的气缸，所述发动机包括至少一个排气管气体再循环线路以及允许测量被引入到发动机中的新鲜空气流量的部件。

根据本发明，所述方法包括如下步骤：

●在当一方面任何量的气体都不能进入或离开气缸并且另一方面燃料被注入到所述气缸中前之时的压缩阶段期间测量在每个气缸中进行支配的压力；

●根据一方面气缸中的压力与气缸中的体积变化与校正项的乘积，以及另一方面气缸中的温度变化与气体混合物的恒定体积热容量的乘积间的商，来按照如下等式确定每个被考虑的气缸中具有的气体质量：

其中：

MAF_CYL为被考虑的气缸中的气体质量；

Pcyl为气缸中的所测量的压力；

dV/d(crk)为气缸中的体积对于等于d(crk)的曲轴角度变化的变化；

dTcyl/d(crk)为气缸中的温度对于等于d(crk)的曲轴角度变化的变化；

CV为气体质量的恒定体积的热容量；

α-1为表示对热损失的考虑的所述校正项，

●在完整的燃烧周期上确定在发动机的所有气缸中所具有的气体的质量；

●把与被再循环的排气管气体对应的气体质量确定为一方面气缸中所具有的且在先前步骤中确定的气体质量与另一方面由允许测量与同一完整燃烧周期对应的新鲜空气流量的部件所测量的新鲜空气质量之间的差。