專利名稱：控制內(nèi)燃機的燃料蒸汽中間存儲器再生的方法及電子控制裝置的制作方法
現(xiàn)有技術用于控制內(nèi)燃機的燃料蒸汽中間存儲器再生的方法已由US 4683 861公知。
內(nèi)燃機的燃料蒸汽中間存儲器可作為活性碳過濾器來實施。它接收油箱中蒸發(fā)的燃料蒸汽。通過用空氣沖洗可實現(xiàn)活性碳過濾器的再生。沖洗空氣流通過活性碳過濾器，帶走那里的燃料并作為載有燃料的再生氣體輸入到內(nèi)燃機中。用空氣沖洗的活性碳過濾器的再生譬如可通過打開活性碳過濾器及內(nèi)燃機進氣管之間的油箱排氣閥來進行。在此情況下進氣管的負壓起到使空氣通過新鮮空氣入口沖洗過濾器的驅(qū)動力的作用。載有燃料的再生氣體隨著壓力陡度通過油箱排氣閥流入內(nèi)燃機。
公知方法中僅在一定運行狀態(tài)設置再生。在使用汽油直接噴射的內(nèi)燃機上，在燃燒室中燃料/空氣混合物具有均勻分布的運行是特別適合再生的，因為再生氣體已作為燃料和空氣的均勻混合物來到燃燒室中。
在汽油直接噴射的內(nèi)燃機上有利的具有層狀分布的貧油運行則不太適合再生，因為預先混合的再生氣體對噴射束導致的裝載分層(Ladungsschichtung)產(chǎn)生不利影響。
如由US 6 012 435所公知的，于是在使用分層裝載(Ladung)長持續(xù)時間運行的情況下有時活性碳過濾器長時間不能再生，這時內(nèi)燃機已長時間運行在層狀運行方式中。根據(jù)所述US文獻，當該時間超過一個閾值時進行向均勻運行的轉換，以便能實現(xiàn)活性碳過濾器的再生。
根據(jù)在再生前活性碳過濾器已吸收了多少燃料蒸汽而定，它可能或多或少地載有燃料。其結果是，在接著的再生中在較長的無效油箱排氣階段后再生氣體中或多或少地含有燃料。
為了平衡由再生氣體輸入內(nèi)燃機的燃料份額，通常對通過噴射閥的燃料流量實行減小。
如果在投入的再生中再生氣體含有很多燃料，則輸入內(nèi)燃機的燃料量增大，以致可導致不希望有的HC排放。
基于此背影本發(fā)明的目的在于，在設有油箱排氣的內(nèi)燃機上在減小不希望有的HC排放使廢氣呈中性的情況下進行再生氣體的輸入，不影響駕駛舒適性及對內(nèi)燃機轉矩也沒有不利影響。同時在給定的邊界條件下沖洗量應達到最大。
這些力求達到的功能將通過權利要求1的特征來實現(xiàn)。
本發(fā)明詳細公開了一種用于控制內(nèi)燃機及燃料蒸汽存儲器之間的油箱排氣閥的方法，其中在油箱排氣閥打開的情況下存儲的燃料蒸汽由蒸汽存儲器輸入內(nèi)燃機。在該方法中在有效及無效的油箱排氣階段之間相區(qū)分，及其中油箱排氣閥的打開狀態(tài)在有效油箱排氣情況下與內(nèi)燃機和/或油箱排氣裝置的第一運行參數(shù)有關地通過燃料預給定裝置預給定，及通過與第二運行參數(shù)有關的沖洗比率限制裝置來限制或通過與第二運行參數(shù)有關的沖洗比率預給定裝置來預給定和/或通過與第三運行參數(shù)相關的流量系數(shù)來限制。
一個實施形式在于，內(nèi)燃機和/或油箱排氣裝置的第一運行參數(shù)包括轉速及下列運行參數(shù)中至少一個運行參數(shù)的值-轉矩，-所需的燃料量，-吸入空氣溫度，-混合氣成分，及-燃燒室中的裝載分布(Ladungsverteilung)。
另一實施形式在于，第二運行參數(shù)包括通過油箱排氣閥的質(zhì)量流量的積分值。
另一實施形式在于，第三運行參數(shù)至少與轉速及進氣管壓力及周圍環(huán)境壓力的商數(shù)相關。
根據(jù)另一實施形式，在有效及無效的油箱排氣階段之間相區(qū)分；及當無效油箱排氣階段的持續(xù)時間超過一個最小持續(xù)時間時，油箱排氣閥的開啟狀態(tài)在下一有效油箱排氣階段暫時地被限制在由沖洗比率限制裝置或沖洗比率預給定裝置預給定的值以下。
本發(fā)明還涉及一個用于控制內(nèi)燃機及燃料蒸汽存儲器之間的油箱排氣閥的方法，其中在油箱排氣閥打開的情況下存儲的燃料蒸汽由蒸汽存儲器輸入內(nèi)燃機及其中內(nèi)燃機與一個轉矩變換器耦合，后者的傳動比在內(nèi)燃機運行時是可變的，及在傳動比改變期間使內(nèi)燃機提供的轉矩暫時地下降，其特征在于在傳動比改變的情況下油箱排氣閥隨著內(nèi)燃機提供轉矩的下降暫時地關閉。
另一實施形式在于，沖洗比率被定義為通過油箱排氣閥的質(zhì)量流量與進氣管中的總質(zhì)量流量的商數(shù)。
根據(jù)另一實施形式，當降值起作用的時間超過一個預定閾值時，取消對沖洗比率的限制。
另一實施形式在于，當流到內(nèi)燃機的再生氣體量的一個量度超過一個閾值時，取消對沖洗比率的限制。
根據(jù)另一實施形式，所述量度與通過油箱排氣閥的質(zhì)量流量的積分或沖洗比率的積分有關。
另一實施形式在于，在內(nèi)燃機上使用汽油直接噴射，其中在當有效油箱排氣期間達到不希望的高λ(Lambda)偏差值時也進行油箱排氣的限制。
另一實施形式在于，在內(nèi)燃機以分層燃料裝載運行情況下，對低通濾波的λ(Lambda)給定值的相對變化求值；及僅當?shù)屯V波的λ(Lambda)給定值的相對變化小于預定閾值時才進行因當有效油箱排氣期間達到不希望的高λ(Lambda)偏差值而對油箱排氣的限制。
本發(fā)明還旨在用于實施至少一個所述方法及實施形式的電子控制裝置。
在該方法中，在有效及無效的油箱排氣階段之間相區(qū)分，及在有效油箱排氣情況下與內(nèi)燃機和/或油箱排氣裝置的運行參數(shù)有關地通過燃料預給定裝置預給定沖洗比率并通過沖洗比率限制裝置限制或通過沖洗比率預給定裝置預給定。當無效油箱排氣階段的持續(xù)時間超過一個最小持續(xù)時間時，沖洗比率在下一有效油箱排氣階段暫時地被限制在由沖洗比率限制裝置或沖洗比率預給定裝置預給定的比例以下。
根據(jù)本發(fā)明的方法有利地避免了在無效油箱排氣的長階段期間發(fā)生的活性碳過濾器載荷狀態(tài)變化導致進入內(nèi)燃機的總燃料流量不希望有的高增長。因此可避免在無效油箱排氣的長階段后不希望有的HC排放量的增加，而無需在無效油箱排氣的短階段后減小所需的高再生率。
因為限制是暫時起作用，在有效油箱排氣的較長持續(xù)時間階段中同樣可避免不希望有的對再生率的限制。
由此總地有助于所需的高再生率，而在從無效向有效油箱排氣過渡時不會增加HC的排放。
以下將參照附圖來描述本發(fā)明的實施例。附圖為

圖1表示本發(fā)明的技術范圍；圖2以功能框圖的形式表示本發(fā)明的一個實施例；
圖3表示圖2中實施例的一個變型。
在圖1中用1表示一個內(nèi)燃機汽缸的燃燒室。通過進氣閥2可調(diào)節(jié)進入燃燒室的空氣的進氣量。空氣通過進氣管3吸入。吸入空氣量可通過節(jié)氣閥4來改變，該節(jié)流閥可受控制裝置5的控制。對該控制裝置將輸入關于駕駛員所需轉矩的信號、例如關于駕駛員踩板6的位置信號，來自轉速傳感器7的內(nèi)燃機轉速的信號及來自空氣量測量器8的吸入空氣量ml的信號。
對于空氣量測量器8可附加地或替換地設置一個進氣管壓力傳感器8a和/或節(jié)氣閥開啟位置傳感器8b，用于空氣量的測量。
以下也將使用充氣量檢測的概念來代替空氣量測量的概念。充氣量變換地表達與各個汽缸的充填度相關空氣量。在一次近似時它除以氣缸數(shù)目及轉速被歸一到一個行程上測量的空氣量。
根據(jù)這些信號及必要時有關內(nèi)燃機其它參數(shù)的其它輸入信號、如吸入空氣溫度及冷卻劑溫度等，控制裝置5構成通過調(diào)節(jié)機構9調(diào)節(jié)節(jié)氣閥角度α(alpha)的輸出信號，及控制燃料噴射閥10的輸出信號，通過該燃料噴射閥將對噴入內(nèi)燃機燃燒室的燃料定量。此外，通過該控制裝置來控制點火裝置11的點火觸發(fā)。
此外，控制裝置控制油箱排氣裝置12及其它功能，以實現(xiàn)燃燒室中燃料/空氣混合物的有效燃燒。由燃燒產(chǎn)生的氣體壓力通過活塞13及曲軸14被轉換成轉矩。
油箱排氣裝置12由一個活性碳過濾器15組成，它通過相應的導管或接頭與油箱、周圍空氣及內(nèi)燃機進氣管相連通，其中在連到進氣管的導管中設有一個油箱排氣閥16。
活性碳過濾器15存儲了在油箱19中蒸發(fā)的燃料。在控制裝置控制油箱排氣閥16打開的情況下，空氣從周圍17被活性碳過濾器吸入，在此情況下，該活性碳過濾器使存儲的燃料輸送到空氣中。這也被稱為油箱排氣混合物或再生氣體的燃料-空氣混合物將影響總地輸入內(nèi)燃機的混合物的成分，此外該混合物的成分由燃料計量裝置10通過與吸入空氣量適配的燃料計量共同確定。這里通過油箱排氣系統(tǒng)控制的燃料在極端情況下相應于整個燃料量的約三分之一至一半的份額。
圖2表示根據(jù)本發(fā)明的控制油箱排氣閥方法的一個例子的功能框圖。
框2.1表示一個燃料比率預給定裝置，它例如可被作成特性曲線區(qū)存儲器。
燃料比率首先根據(jù)內(nèi)燃機工作點來確定。燃料分量在框2.2中被換算成一個沖洗比率(Spuelrate)，該沖洗比率被沖洗比率限制裝置2.3限制在一個與工作點相關的最大值上。
在此情況下，燃料比率被定義為通過油箱排氣閥輸入的燃料與輸入燃燒室的總燃料的商數(shù)，及沖洗比率被定義為通過油箱排氣閥的質(zhì)量流量與進氣管中總的質(zhì)量流量的商數(shù)。
工作點通過內(nèi)燃機的運行參數(shù)來確定，例如由轉速，轉矩，所需燃料量，吸入空氣溫度，混合氣成分及燃燒室中的裝載分布來確定。這些工作參數(shù)將部分地由控制裝置預給定和/或由傳感器來測量。由此控制裝置例如可確定內(nèi)燃機是工作在均勻裝載分布的運行方式還是在分層裝載分布的運行方式。轉矩將由控制裝置根據(jù)所檢測的運行參數(shù)如轉速及吸入空氣量，吸入空氣溫度，節(jié)氣閥開啟角度，進氣管壓力等構成?；旌蠚獬煞挚捎稍诳刂蒲b置出現(xiàn)的量如通過噴射閥的燃料流量及汽缸填料量來計算或借助廢氣探測頭用測量技術確定。
實質(zhì)上，內(nèi)燃機在某些工作點上具有較大的燃料比率及沖洗比率及由此可能處理比其它工作點量大的再生氣體，及由于該原因?qū)⒏鶕?jù)工作點預給定適合于燃料比率預給定裝置及沖洗比率預給定裝置的燃料比率及沖洗比率。
沖洗比率在框2.2中被換算成用于油箱排氣閥16的控制脈沖占空系數(shù)。在該計算中例如可輸入通過內(nèi)燃機節(jié)氣閥的質(zhì)量流量，以便首先由沖洗比率確定通過油箱排氣閥所需的質(zhì)量流量。該功能用框2.4表示。如果沖洗比率譬如為20％及通過節(jié)氣閥的質(zhì)量流量為4Kg/小時，則由此得到通過油箱排氣閥所需的質(zhì)量流量為1Kg/小時。用于控制油箱排氣閥的、與該通過量相適應的開度脈沖占空比例如可由一個特性曲線區(qū)得到，該特性曲線區(qū)附加地考慮了進氣管及油箱排氣系統(tǒng)之間的壓力差。所述壓力差則可根據(jù)測量的或在控制裝置中模擬的進氣管壓力psaug來估算。
這樣確定的控制信號將根據(jù)本發(fā)明被暫時附加地限制。
為此，在由特性曲線區(qū)(框2.3.2)中讀出的沖洗比率最大值及來自框2.3.3的沖洗比率限制值之間作出一個最小值選擇(框2.3.1)是適合的。
限制值可由特性曲線(框2.3.3)獲得，它由通過油箱排氣閥的質(zhì)量流量的積分值(框2.3.4)尋址，其中在超過最小時限的油箱排氣無效階段由控制部分2.6將積分值置回到零。
考慮通過油箱排氣閥的質(zhì)量流量的積分值是特別有利的，因為它是通過活性碳過濾器傳導的沖洗量的度量。如果該值超過一個最小度量-它例如相應于活性碳過濾器及進氣管之間的導管容積，則在再生氣體中的HC濃度預料不會有跳躍的變化及沖洗比率的限制則不再需要。
通過油箱排氣閥的質(zhì)量流量例如可由也輸入到框2.4的實際沖洗比率及通過節(jié)氣閥的質(zhì)量流量mdk來確定。
根據(jù)本發(fā)明，當油箱排氣閥未打開的運行階段的長度超過一個預定值時，將啟動降值。控制部分通過流程控制2.6在有效油箱排氣及無效油箱排氣之間進行交換。尤其是，也由流程控制部分檢測通過油箱排氣閥的質(zhì)量流量及由此檢測無效油箱排氣階段的長度并與一個預定閾值相比較。當該無效性的持續(xù)時間超過由預定閾值確定的持續(xù)時間時，使通過油箱排氣閥的質(zhì)量流量的積分值置回到零。因此在下個油箱排氣有效階段沖洗比率限制一直起作用，直到質(zhì)量流量的積分值超過在特性曲線2.3.3中預給定的最小值為止。
變換地，可不使用最小值選擇，而使沖洗比率本身或其最大值通過乘法進行降值。
作為降值持續(xù)時間的標準可使用在其期間降值起作用的時間。如果該時間超過一個預定閾值，則該降值又被中止。
也可用直接預給定沖洗比率來替代由預給定燃料來確定沖洗比率。
在以下運行狀態(tài)中超過所述干預量時進行油箱排氣(TE)的限制在自動變速情況下變速裝置換擋時將起到減小轉矩的作用，這可能導致燃料噴射的逐漸減少。為了避免HC排放量的增加，TEV(油箱排氣閥)將用換擋要求來關閉及在噴射再開始后時間延遲地重新被開啟。
BDE(汽油直接噴射)規(guī)定如果在油箱排氣(TE)期間導致不希望的高λ(Lambda)偏差-例如由于使用了一個未被緩沖的AKFs(活性碳過濾器)，則通過一個邊界值調(diào)節(jié)干預量進行對TE的立即限制。為了在層狀運行中當工作點改變時避免邊界值調(diào)節(jié)的干預，需要將工作點的改變與λ偏差相區(qū)分及可靠地檢測。為此對低通濾波的λ給定值的相對變化求值及這樣地加權，即僅是小的值導致邊界值調(diào)節(jié)干預，而大的值被判斷為工作點改變。
BDE規(guī)定由于在層狀運行中空間上均勻?qū)氲脑偕鷼怏w不合適的燃燒特性將根據(jù)轉速來限制油箱排氣閥(TEV)的開啟。在圖3中，在出現(xiàn)貧油運行(Magerbetrieb)(控制信號Bmager)時用一個開關將限制特性曲線區(qū)2.8連接到最小值選擇2.10上，而非連接一個固定值(100％)。另一個限制特性曲線區(qū)2.9將由壓力Ps(進氣管壓力)與油箱排氣系統(tǒng)中的壓力Pu(約等于周圍環(huán)境壓力)的商值來尋址。在框2.10中進行各個特性曲線區(qū)輸出量之間的最小值選擇。在框2.1中進行壓力流量系數(shù)的構成。在圖2的結構中在框2.2及框2.4之間設置框2.11，由此該干預量對壓力流量系數(shù)起到附加或補充的限制。
BDE規(guī)定，為了NOx存儲器-催化器的再生，這種再生被有規(guī)律地要求，需要用富油混合物運行，它可使λ值達到0.7。因為在該區(qū)域中的λ值探測頭的測量精確度不夠，在同時進行油箱排氣(TE)的情況下不采用再生氣體的加載。為了避免用很小的沖洗比率轉換到通常在該λ值進行的可控油箱排氣(TE)，在NOx存儲器-催化器以小于一個閾值的λ值再生時將借助一個可使用的系數(shù)來減小油箱排氣的沖洗比率。
BDE規(guī)定不同運行方式(均勻運行方式，均勻-貧油運行方式，均勻-層狀運行方式)之間的轉換應無沖擊地進行。為了在油箱排氣方面保持盡可能小的干擾趨向，再生氣體的加載被分成低、中、高范圍，及根據(jù)它們僅允許一定的運行方式及轉換。與此無關地，在因燃燒過程而不同的運行方式(均勻，層狀運行方式)之間轉換的情況下，油箱排氣(TE)的燃料分量被限制在一個可使用的值上，即在轉換前必需減小油箱排氣閥(TEV)的開度。通常的配置為高載荷均勻運行方式；無轉換；中等載荷均勻運行方式，均勻-貧油運行方式，均勻-層狀運行方式；有轉換；低載荷所有運行方式；有轉換。
使用所述的限制可以盡可能使廢氣呈中性及達到不影響駕駛舒適性的油箱排氣(TE)。由于對運行狀態(tài)非精細適配的油箱排氣(TE)策略既可避免不希望有的HC排放也可避免對轉矩不希望有的影響；同時在給定邊界條件下可使沖洗量達到最大。
權利要求
1.用于控制內(nèi)燃機與燃料蒸汽存儲器之間的油箱排氣閥的方法，其中在油箱排氣閥打開的情況下，存儲的燃料蒸汽由蒸汽存儲器輸入內(nèi)燃機，及其中在有效及無效的油箱排氣階段之間相區(qū)分，及其中油箱排氣閥的打開狀態(tài)在有效油箱排氣情況下與內(nèi)燃機和/或油箱排氣裝置的第一運行參數(shù)有關地通過燃料預給定裝置預給定，及-通過與第二運行參數(shù)有關的沖洗比率限制裝置來限制或通過與第二運行參數(shù)有關的沖洗比率預給定裝置來預給定，-和/或通過與第三運行參數(shù)相關的流量系數(shù)來限制。
2.根據(jù)權利要求1的方法，其特征在于內(nèi)燃機和/或油箱排氣裝置的第一運行參數(shù)包括轉速及下列運行參數(shù)中至少一個運行參數(shù)的值-轉矩，-所需的燃料量，-吸入空氣溫度，-混合氣成分，及-燃燒室中的裝載分布。
3.根據(jù)權利要求1的方法，其特征在于第二運行參數(shù)包括通過油箱排氣閥的質(zhì)量流量的積分值。
4.根據(jù)權利要求1的方法，其特征在于第三運行參數(shù)至少與轉速及進氣管壓力及周圍環(huán)境壓力的商數(shù)相關。
5.根據(jù)權利要求1的方法，其特征在于在有效及無效的油箱排氣階段之間相區(qū)分；及當無效油箱排氣階段的持續(xù)時間超過一個最小持續(xù)時間時，油箱排氣閥的開啟狀態(tài)在下一有效油箱排氣階段暫時地被限制在由沖洗比率限制裝置或沖洗比率預給定裝置預給定的值以下。
6.用于控制內(nèi)燃機與燃料蒸汽存儲器之間的油箱排氣閥的方法，其中在油箱排氣閥打開的情況下，存儲的燃料蒸汽由燃料蒸汽存儲器輸入內(nèi)燃機，及其中內(nèi)燃機與一個轉矩變換器耦合，后者的傳動比在內(nèi)燃機運行時是可變的，及在傳動比改變期間使內(nèi)燃機提供的轉矩暫時地下降，其特征在于在傳動比改變的情況下油箱排氣閥隨著內(nèi)燃機提供轉矩的下降暫時地關閉。
7.根據(jù)權利要求1的方法，其特征在于沖洗比率被定義為通過油箱排氣閥的質(zhì)量流量與進氣管中的總質(zhì)量流量的商數(shù)。
8.根據(jù)權利要求1的方法，其特征在于當降值起作用的時間超過一個預定閾值時，取消對沖洗比率的限制。
9.根據(jù)權利要求1的方法，其特征在于當流到內(nèi)燃機的再生氣體量的一個量度超過一個閾值時，取消對沖洗比率的限制。
10.根據(jù)權利要求9的方法，其特征在于所述量度與通過油箱排氣閥的質(zhì)量流量的積分或沖洗比率的積分有關。
11.根據(jù)以上權利要求中一項的方法，其特征在于在內(nèi)燃機上進行汽油直接噴射；及在當有效油箱排氣期間達到不希望的高λ(Lambda)偏差值時也進行油箱排氣的限制。
12.根據(jù)權利要求10的方法，其特征在于在內(nèi)燃機分層裝載運行時對低通濾波的λ(Lambda)給定值的相對變化求值；及僅當?shù)屯V波的λ(Lambda)給定值的相對變化小于預定閾值時才進行因當有效油箱排氣期間達到不希望的高λ(Lambda)偏差值而對油箱排氣的限制。
13.用于實施根據(jù)權利要求1至12的方法的電子控制裝置。
全文摘要
本發(fā)明提出一種用于控制內(nèi)燃機與燃料蒸汽存儲器之間的油箱排氣閥的方法,其中在油箱排氣閥打開的情況下存儲的燃料蒸汽由蒸汽存儲器輸入內(nèi)燃機。在該方法中,在有效及無效的油箱排氣階段之間相區(qū)分,及在有效油箱排氣情況下與內(nèi)燃機和/或油箱排氣裝置的運行參數(shù)有關地通過燃料預給定裝置預給定沖洗比率。當無效油箱排氣階段的持續(xù)時間超過一個最小持續(xù)時間時,沖洗比率在下一有效油箱排氣階段暫時地被限制在由沖洗比率預給定裝置預給定的比例以下。
文檔編號F02D41/02GK1388855SQ01802658
公開日2003年1月1日 申請日期2001年8月31日 優(yōu)先權日2000年9月4日
發(fā)明者戈爾拉馬巴斯·埃斯特吉拉, 迪特爾·萊德雷爾 申請人:羅伯特·博施有限公司