[发明专利]用于控制内燃机的气缸中的残余气体质量和/或排气歧管中的冲刷空气质量的方法和装置

说明书

本发明涉及用于控制在换气过程之后在内燃机的气缸中残留的残余气体质量和/或在换气过程期间冲入内燃机的排气歧管中的冲刷空气质量的方法和装置。所述方法具有以下步骤：‑预先给定内燃机的气缸的期望的残余气体质量和/或期望的冲刷空气质量；‑在使用预先给定的残余气体质量和/或冲刷空气质量以及逆残余气体模型的情况下，获取影响残余气体质量和/或冲刷空气质量的执行器的额定位置；‑调节影响残余气体质量和/或冲刷空气质量的执行器的、所获取的额定位置。

技术领域

本发明涉及用于控制在换气过程之后在内燃机的气缸中残留的残余气体质量和/或在换气过程期间冲入内燃机的排气歧管中的冲刷空气质量的方法和装置。

背景技术

在运行四冲程内燃机时，在排气和进气冲程期间更换在气缸中的气体通常是不完整的。通常，在关闭排气阀之后，燃烧气体的一部分残留在气缸中并且作为所谓的残余气体参与到随后的燃烧循环中，所述燃烧气体通过燃料的燃烧而产生。对于没有气门重叠的内燃机，残余气体质量（即，在关闭排气阀之后残留在气缸中的残余气体的质量）除其他外由在活塞的上死点中的气缸的死点容积并且由排气凸轮轴的相位以及由排气歧管压力和废气温度来确定。就具有气门重叠的内燃机而言，在气门重叠期间，残余气体量附加地受在吸气管和排气歧管中的气体压力和气体温度影响。

在内燃机的满负荷运行中，残余气体是不希望的，因为它挤出了在气缸中的相应体积的新鲜空气，利用所述新鲜空气能够燃烧额外的燃料量并且因而能够提升发动机功率。

在内燃机的大多数运行点中，排气歧管压力都高于吸气管压力。在这些运行点中，通过借助于凸轮轴相位调整来调节或者增加气门重叠，相对于无气门重叠或者具有低气门重叠的运行点能够提高残余气体质量。

然而，在内燃机的其他一些运行点中，吸气管压力能够高于排气歧管压力，在这些运行点中，通过借助于凸轮轴相位调整来调节或者增加气门重叠，相对于无气门重叠或者具有低气门重叠的运行点能够减少残余气体质量。

在具有正扫气压力降的满负荷运行点中（即，位于在气门重叠期间吸气管压力大于排气歧管压力的运行点中），通过有针对性地调节或者增加气门重叠来将燃烧气体冲出到排气歧管中，由此减少了残余气体质量并且由此增加了气缸空气质量以及内燃机的功率。这种措施被称作冲出（Ausspülen）或者扫气（Scavenging）。在气门重叠增加或者正扫气压力降增加时，燃烧气体被完全冲出并且一部分新鲜空气被立即冲入排气歧管中。这部分新鲜空气被称作冲刷空气。在换气期间流入排气歧管中的新鲜空气的质量被称作冲刷空气质量。用于计算残余气体质量和冲刷空气质量的数学模型被称作残余气体模型。

为了最大化气缸空气质量并且因而最大化内燃机的功率，应当有针对性地减少残余气体质量，并且直至能够将其减低为零。为此需要控制残余气体质量。如果如此多的空气由于冲出而进入到排气歧管中，使得催化器的功能暂时受限，则内燃机的污染物排放急剧上升。为了能够控制扫气对排放的影响，需要控制在废气中的空气质量。

已知的是，通过内燃机的全局运行参数（例如转速、力矩期望等）来预先控制内燃机的、控制扫气的执行器，所述执行器尤其是包括凸轮轴相位调整器。

发明内容

本发明的任务是，说明一种用于控制在内燃机的气缸中的残余气体质量和/或在内燃机的废气中的冲刷空气质量的方法，在其应用中，到内燃机的所有周围环境和运行条件中的废气排放足够低，以满足法定排放规定，并且，气缸空气质量以及因此内燃机的功率均是最大的。

该任务通过具有在权利要求1中所说明的特征的方法来解决。本发明的有利的方案和改进方案在从属权利要求中得到说明。权利要求9的主题是一种用于控制残余气体质量和/或在内燃机的废气中的冲刷空气质量的装置。

根据本发明，用于控制残余气体质量和/或冲刷空气质量的方法具有以下步骤：

- 预先给定内燃机的气缸的期望的残余气体质量和/或期望的冲刷空气质量；