專利名稱：求出流經(jīng)控制閥的物流量和模型化進氣管壓力的方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于求出在具有廢氣再循環(huán)系統(tǒng)的內(nèi)燃機中的流經(jīng)控制閥的物流量和模型化進氣管壓力的方法及裝置，其中形成由新鮮氣體分壓與循環(huán)廢氣分壓之和。
例如，從專利DE19756919A1中知道了，進氣管壓力是由新鮮氣分壓和循環(huán)廢氣分壓之和算出的。
尤其是在汽油直噴式奧托發(fā)動機的情況下，必須有一個外部廢氣再循環(huán)系統(tǒng)，以便遵守廢氣NOx排放的法定要求極限值。廢氣NOx排放量的提高主要出現(xiàn)在發(fā)動機分層運轉(zhuǎn)時，其空氣/燃油比λ＞1。通過其中從廢氣管路中獲取廢氣量并通過廢氣循環(huán)閥將其又供給內(nèi)燃機的廢氣再循環(huán)系統(tǒng)，降低了燃燒過程的最高溫度并因而減少了NOx排放。
循環(huán)廢氣分壓在廢氣再循環(huán)管道里是無法測量的。因而，只能求出循環(huán)廢氣的一個模型?，F(xiàn)在，為了能夠?qū)崿F(xiàn)盡可能沒有誤差的且與循環(huán)廢氣分壓有關的穩(wěn)固的進氣管壓力模型，為循環(huán)廢氣分壓建立一個誤差盡可能少的模型是很關鍵的。
為了提高精度，借助一個偏差值來調(diào)適閥的流量特性曲線，由該特性曲線求出流經(jīng)閥的物流量，所述偏差值與閥位置有關。當閥被程度不同地污染時，這種偏差值相對閥位置上保持不變。相反地，若是一個與物流量有關的偏差值，則可以發(fā)現(xiàn)，在閥開口度變小的某種污染程度情況下，偏差值減小。
當被用在一個廢氣再循環(huán)控制閥上時，就得到了突出的優(yōu)點。不過，在其它控制閥(例如節(jié)流閥等)中也獲得了這些優(yōu)點，其中這些控制閥的流量是在一條特性曲線的基礎上根據(jù)閥位置地求出的。
有利的是，模型化的再循環(huán)廢氣分壓是由一個位于廢氣再循環(huán)管道里的閥的流量特性曲線并根據(jù)閥位置而推導出來的，根據(jù)模型化進氣管壓力于所測進氣管壓力之差，對由該流量特性曲線推導出的模型化循環(huán)廢氣分壓進行適應性修正。
本發(fā)明的其它有利改進方案見從屬權利要求。
合理的是，與廢氣循環(huán)閥的流量特性曲線相關地求得流經(jīng)廢氣循環(huán)閥的物流量；然后，將物流量除以發(fā)動機轉(zhuǎn)速，由此由物流量算出進氣管的相對進氣程度，最后，由進氣管里的相對進氣程度推導出循環(huán)廢氣分壓。
更合理的是，如此由流經(jīng)進氣管中的節(jié)流閥的空氣流量求出進氣管里的新鮮氣體相對進氣程度，即將空氣流量除以發(fā)動機轉(zhuǎn)速，然后，由新鮮氣體相對進氣程度推導出新鮮氣體分壓。
所有上述檢測值都輸送給一個控制裝置14，其中包括測量的進氣管壓力psaug、節(jié)流閥位置wdk、在節(jié)流閥前的空氣流量msdk、在節(jié)流閥前的壓力Pvdk、進氣溫度Tans、廢氣循環(huán)閥5的位置vs、由一個傳感測得的發(fā)動機轉(zhuǎn)速nmot、在廢氣循環(huán)閥前的廢氣壓力Pvagr和在廢氣循環(huán)閥前的廢氣溫度Tabg。這些值Pvdk，Tabg和Pvagr也可以通過模型計算而由發(fā)動機的其它工作參數(shù)求得?？刂蒲b置14還根據(jù)上述輸入值求出新鮮氣體分壓pfg和循環(huán)廢氣分壓pagr。
如圖2的功能圖所示，通過新鮮氣體分壓pfg和模型化循環(huán)廢氣分壓pagr的一個加法邏輯電路16形成所希望的模型化進氣管壓力psaugm。以下要說明控制裝置14是如何導出新鮮氣體分壓Pfg和循環(huán)廢氣分壓pagr的。
為了求出循環(huán)廢氣分壓pagr，首先按公式(1)計算流過廢氣循環(huán)閥的流量msagr。msagr=fkmsagr·[msnagr(vs)+msnagro]·pvagr/1013hPa·273/Tagr)]]>·KLAF(psaug/pvagr)---(1)]]>在公式(1)中，msnagr(vs)表示當在廢氣循環(huán)閥前的廢氣壓力Pvagr為1013hpa、Tagr＝213K、psaug/Pvagr＜0.52時的流經(jīng)廢氣循環(huán)閥的標準流量。該標準流量msnagr對應于通常由閥廠家提供使用的并存儲在功能塊17里(見圖2)的廢氣循環(huán)閥5的流量特性曲線。該標準流量msnagr(vg)也是一個根據(jù)流量特性曲線而與閥位VS相關地推導出來的值。流量特性曲線只考慮了廢氣循環(huán)閥5的功能，而沒有考慮由加工誤差和老化引起的流量變化以及廢氣再循環(huán)管道4的流量特性。因此，在公式(1)中，為流經(jīng)廢氣循環(huán)閥的流量msagr規(guī)定了修正項fkmsagr和msnagro，它們可被相應地改變。修正項msnagro考慮了流量特性曲線的偏差。KLAF是一個從特性曲線中取出的值，它以與聲速成比例的流經(jīng)廢氣循環(huán)閥的流速作為在廢氣循環(huán)閥后的壓力psaug與在廢氣循環(huán)閥之前的壓力Pvagr的壓力比的函數(shù)。當psaug/Pvagr＜0.52時，出現(xiàn)聲速，當psaug/Pvagr＞0.52時，流速降到聲速以下。
在按照公式(1)算出流經(jīng)廢氣循環(huán)閥的流量msagr后，在功能塊17中換算出進氣管中的循環(huán)廢氣相對進氣程度rfagr。
rfagr＝msagr/(nmot·K)(2)常數(shù)K與氣缸工作容積和空氣標準密度有關。
最后，按照公式(3)，根據(jù)通過進氣管中的循環(huán)廢氣而得到的循環(huán)廢氣相對進氣程度來計算出分壓pagr。
pagr＝rfagr/(KFURL·ftsr) (3)綜合特性曲線參數(shù)KFURL說明了有效氣缸工作容積與氣缸工作容積之比。參數(shù)ftsr反映了273K與燃燒室內(nèi)氣體溫度的溫度比。
為確定進氣管內(nèi)的新鮮氣體分壓pfg，首先要按公式(4)求出進氣管內(nèi)的新鮮氣體相對進氣程度rlfg。
rlfg＝msdk/(nmot·K) (4)進氣管內(nèi)的新鮮氣體相對進氣程度rlfg可以由在節(jié)流閥前的空氣流量msdk除以發(fā)動機轉(zhuǎn)速nmot和常數(shù)k(見公式(2))而算出。
在算出新鮮氣體相對進氣程度rlfg后，在功能塊18中按公式(5)由此推導出新鮮氣體分壓pfg。
pfg＝rlfg/(KFURL·ftsr) (5)新鮮氣體分壓Pfg也由新鮮氣體相對進氣程度rlfg除以與公式(3)有關地已說過的參數(shù)KFURL和ftsr而求出。
在節(jié)流閥前的空氣流量msdk或是用傳感器9來測量，或是按公式(6)根據(jù)其它工作參數(shù)推導出來。msdk=msndk(wdk)·pvdk/1013hPa273/Tans·KLAF(psaug/pvdk)---(6)]]>msndk(wdle)表示流經(jīng)節(jié)流閥的標準流量，此時，在節(jié)流閥前的壓力pvdk為1013hpa，進氣溫度Tans＝273K，節(jié)流閥前后的壓力比psaug/Pvdk＜0.52。KLAF值來源于一條特性曲線并作為節(jié)流閥處的壓力比psaug/Pvdk函數(shù)地提供了與聲速成比例的流經(jīng)節(jié)流閥的流速。當psaug/Pvdk＜0.52時，出現(xiàn)聲速，當psaug/Pvdk＞0.52時，流速就低于聲速。
如上所述，在功能塊17里，由流量特性曲線導出的循環(huán)廢氣分壓pagr是有誤差的，這是因為廢氣循環(huán)閥5的這種流量特性曲線沒有考慮制造公差、由老化引起的流量變化以及廢氣再循環(huán)管道4的流量特性等因素。為了減小循環(huán)廢氣分壓pagr的誤差，設置一個功能塊19，在該功能塊里，對循環(huán)廢氣分壓進行修正。修正的目的就是要使在修正后提供使用的模型化循環(huán)廢氣分壓pagr盡可能準確地對應于廢氣再循環(huán)管道中的實際分壓，從而使得由新鮮氣體分壓pfg和循環(huán)廢氣分壓pagr之和而得到的模化進氣管壓力psaugm盡可能真實。為了對循環(huán)廢氣分壓pagr進行誤差修正，通過產(chǎn)生模型化進氣管壓力psaugm與壓力傳感器6所測得的進氣管壓力psaug之差值20而形成一個修正值Δps，該修正值被輸送給一個功能塊19。
如圖3所示，修正值Δps經(jīng)過一個開關21被送給一個積分器22或一個積分器23。積分器22提供了在公式(1)中出現(xiàn)的修正項fkmsagr，而積分器23提供了偏差修正項msnagro。積分器22、23使修正項fkmsagr、msnagro如同修正參數(shù)Δps所規(guī)定的那樣增長。通過修正項fkmsagr和msnagro，就在功能塊20里使循環(huán)廢氣分壓pagr適應性變化，直到所測的進氣管壓力psaug與模型化進氣管壓力psaugm之差達到最小為止。在控制塊21里，進行閾值判定，它確定所測進氣管壓力psaug是否超出了閾值400hpa。若所測進氣管壓力psaug位于閾值400hpa之上，則只有用于修正項msnagro的積分器23受修正值Δps的控制。若所測進氣管壓力psaug低于閾值400hpa，則修正值Δps就轉(zhuǎn)換到用于修正項fkmsagr的積分器22。
為確定分壓，需要流經(jīng)閥的流量。這種流量是在一個可適應的特性曲線的基礎上與閥位置相關地確定的。一條這樣的特性曲線也可能與其它應用場合相關地是很重要的，因而所描述的特性曲線適應作用不僅僅被用在廢氣循環(huán)場合。因而，例如同樣也按照一條流量特性曲線來確定流經(jīng)一個節(jié)流閥的空氣流量，該特性曲線同樣可能由于閥污染而變化。偏差值如圖3所示地例如通過積分由一個在用特性曲線算出的值與一個測量值之差形成。
圖4表示適應一個這樣的流量特性曲線的流程圖。輸入值是閥位置vp。在邏輯電路點25處，使閥位置與求得的偏差值off(在一個AGR閥的實施例中為ofvpagr，例如見圖3，偏差值msnagro)邏輯聯(lián)接(相加)。該結(jié)果用于標明流量特性曲線MSNTAG26的地址，特性曲線的輸出值就是流經(jīng)控制閥的標準流量msnv(在AGR閥的實施例中，為msnagrv)，該標準流量在必要時通過邏輯電路27(除)與其中一個標準流量斜率適應系數(shù)msn(在AGR閥的實施例中，為msnagr)邏輯聯(lián)接。
在上面的實施例中，借助流經(jīng)AGR閥的流量特性曲線來確定分壓，偏差值如公式(1)所述地與流量有關。更有利的是，在這里，也使其與閥位置有關。于是，就得出如下的流量計算公式msagr=1/fkmsagr·[msnagr]·pvagr/1013hPa·273/Tagr]]>·KLAF(psaug/pvagr)---(7)]]>該公式表示與閥污染有關的流經(jīng)AGR閥的流量的準確物理特性。與公式(1)不同，無法再知道偏差。在標明流量特性曲線地址時，對偏差進行分析，特性曲線的輸出信號就是參數(shù)msnagr(在標準條件下的流量)。輸出值就不再調(diào)適了，確切地說，通過特性曲線輸入值的偏差即閥位置來使輸出值相適應。
權利要求
1.一種用于求得流經(jīng)一個控制閥的物流量的方法，-掌握閥的位置；-其中按照一條特性曲線并與該位置相關地確定所述物流量，-其中通過一個可變的偏差值使該特性曲線相適應，其特征在于，-用該偏差值來修正閥位置并由特性曲線并根據(jù)修正后的閥位置確定所述物流量。
2.按權利要求1所述的方法，其特征在于，由一個基于該物流量算出的值與測量值之差來推導出所述偏差值。
3.一種用于求得具有廢氣再循環(huán)系統(tǒng)的內(nèi)燃機的模型化進氣管壓力的方法，其中新鮮氣體分壓(pfg)與循環(huán)廢氣分壓(pagr)相加，其特征在于，模型化的循環(huán)廢氣分壓(pagr)由一個位于廢氣再循環(huán)管道(4)里的閥(5)的流量特性曲線并根據(jù)閥位置(vs)推導得出；根據(jù)模型化進氣管壓力(psaugm)與所測進氣管壓力(psaug)之差(Δps)來適應性修正(20)所述的由流量特性曲線導出的模型化循環(huán)廢氣分壓(pagr)。
4.按權利要求3所述的方法，其特征在于，根據(jù)廢氣循環(huán)閥(5)的流量特性曲線來求出流經(jīng)廢氣循環(huán)閥(5)的流量，通過用發(fā)動機轉(zhuǎn)速來除所述物流量，由所述物流量計算出進氣管(3)中的相對進氣程度；由進氣管(3)中的相對進氣程度推導出循環(huán)廢氣分壓(pagr)。
5.按權利要求3所述的方法，其特征在于，如此由流經(jīng)進氣管(3)中的節(jié)流閥(7)的空氣流量(msdk)求出進氣管(3)中的新鮮氣體相對進氣程度，即用發(fā)動機轉(zhuǎn)速(nmot)去除空氣流量(msdk)；由新鮮氣體相對進氣程度推導出新鮮氣體分壓(pfg)。
6.一種用于求出流經(jīng)一個控制閥的物流量的裝置，它有一個檢測該控制閥的位置的控制單元，該控制單元按照一條特性曲線并根據(jù)所述位置來確定該物流量并且它通過一個可變的偏差值來調(diào)適該特性曲線，其特征在于，該控制單元具有用所述偏差值來修正閥位置的并由所述特性曲線且根據(jù)修正后的閥位置來確定物流量的裝置。
7.一種用于求得具有廢氣再循環(huán)系統(tǒng)的內(nèi)燃機的模型化進氣管壓力的裝置，它形成了新鮮氣體分壓(pfg)與循環(huán)廢氣分壓(pagr)之和，其特征在于，設有裝置(17)，它由一條一個位于一條廢氣再循環(huán)管道(4)里的閥(5)的流量特性曲線并根據(jù)閥位置(vs)推導出模型化循環(huán)廢氣分壓(pagr)；設有其它裝置(19)，這些裝置根據(jù)模型化進氣管壓力(psaug)與所測進氣管壓力(psaug)之差(Δps)對由該流量特性曲線導出的模型化循環(huán)廢氣分壓(pagr)進行適應性修正。
全文摘要
求出流經(jīng)控制閥的物流量和模型化進氣管壓力的方法和裝置為提高精度，即便閥被污染了，也要如此適應性調(diào)整閥的流量特性曲線，即用一個可變的偏差值來加權閥位置輸入值。為計算進氣管壓力的穩(wěn)固模型(psaugm)，應求出模型化的循環(huán)廢氣分壓(pagr)，這種分壓與循環(huán)廢氣的實際分壓之差盡可能小。為此，根據(jù)閥位置地由在廢氣再循環(huán)管道里的閥的流量特性曲線推導出模型化的循環(huán)廢氣分壓(pagr)。根據(jù)模型化進氣管壓力(psaugm)與所測進氣管壓力(psaug)之差(ΔPs)，適應性地修正(19)由流量特性曲線推導出的模型化循環(huán)廢氣分壓。
文檔編號F02D21/08GK1416541SQ01804767
公開日2003年5月7日 申請日期2001年1月18日 優(yōu)先權日2000年2月9日
發(fā)明者L·米洛斯, E·維爾德, J·格羅斯, O·施萊西格爾, K·埃貝爾勒, R·赫賴內(nèi)克, P·亞寧, M·普菲茨 申請人:羅伯特-博希股份公司