CN102220906B - 运行用于控制质量流的气门调节器的方法和装置以及气门调节器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于借助于用于调节元件尤其气门的调节施加器尤其气门调节器来控制质量流尤其具有内燃机的发动机系统中气体质量流的方法，具有以下步骤：‑提供（S1）调节参数，该调节参数说明了通过调节元件（4）有待调节的质量流；‑当调节参数大于预先给出的调节参数阈值时，根据调节元件（4）的配属于调节参数的位置来触发（S3）调节施加器（2）；‑当调节参数小于预先给出的调节参数阈值时，触发（S4）调节施加器（2），使得调节元件（4）处于关闭位置中，其中根据调节参数调节所述调节元件（4）的闭合力。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于控制质量流的气门调节器，尤其用于控制机动车的发动机系统中空气输入段或废气排出段中的气体质量流。此外，本发明涉及一种用于运行气门调节器的控制器的方法。
背景技术
现代的内燃机具有在其中输送气体质量流的空气输入段以及废气排出段。所述空气输入段用于将周围空气输入内燃机的气缸，并且废气排出段用于排出从气缸中喷出的燃烧废气。
为了控制所述气体质量流，设置了所谓的气门调节器，例如用于节流阀的节流阀调节器、用于涡轮增压机的旁通管中的废气阀门的废气门调节器、用于废气反馈阀的阀门调节器以及类似调节器。这种气门调节器通常具有用于位置反馈的装置，该装置能够调节气门调节器的调节元件，尤其是布置在有待控制的气体质量流中的控制气门。
在使用这种用于调节相应气门的上游或者下游的压力的气门调节器时，通常借助于可以构造在发动机控制装置中的压力调节器来计算气门调节器的额定位置。例如可以设置这种压力调节器用于调节空气输入段的位于增压装置和节流阀之间的区域中的加载压力。所述节流阀调节器的额定位置借助于位置反馈根据从属的位置调节器要么由气门调节器，当其设有相应的调节装置时，要么同样由发动机控制装置进行调节。
这种气门调节器具有工作点，在所述工作点中用于位置反馈的位置测量显示了似乎关闭的气门调节器。然而人们可以确定，尤其在内燃机的废气排出段中的涡轮增压器的废气门调节器中仍然用压紧力也就是气门调节器的关闭力改变气门上的压力降，甚至在气门调节器几乎关闭或者说位置测量显示出几乎关闭时。也就是说，甚至在位置测量显示出完全关闭的气门调节器时，气体质量流也流过气门调节器。通过进一步提高关闭力可以降低或者说完全阻止所述气体质量流。这可以归因于周期摇摆的气体反压，该气体反压动态地克服关闭力轻易地将气门从关闭的位置中提起，并且/或者取决于气门在其止挡边缘上的密封性（密封性取决于压紧力）。结果是，在气门的示出完全关闭的气门的位置中，流过气门调节器的气体质量流取决于闭合力。
由此，所述气门的通过位置测量器测量的位置没有可靠的参数能够用于在所有工作点中精确地调节通过气门的气体质量流。
发明内容
因此，本发明的任务是提供一种用于运行气门调节器的方法以及一种气门调节器系统，其中在其中可调节气体质量流的通流区域、尤其较小的气体质量流的区域是可以更精确地进行调节的。
为此本发明提出一种用于借助于用于调节元件的调节施加器来控制质量流的方法，具有以下步骤：
-提供调节参数，该调节参数说明了通过调节元件有待调节的质量流；
-当调节参数大于预先给出的调节参数阈值时，根据调节元件的配属于调节参数的位置来触发调节施加器；
-当调节参数小于预先给出的调节参数阈值时，触发调节施加器，使得调节元件处于关闭位置中，其中根据调节参数调节所述调节元件的闭合力。还提出一种用于借助于调节元件的调节施加器来控制质量流的装置，其中构造所述装置：
-用于接收调节参数，该调节参数说明了通过调节元件待调节的质量流；
-用于当调节参数大于预先给出的调节参数阈值时，根据调节元件的配属于调节参数的位置触发调节施加器；
-用于当调节参数小于预先给出的调节参数阈值时，触发调节施加器，使得调节元件位于关闭位置中，其中根据调节参数调节所述调节元件的闭合力。
其它有利的设计方案在后面进行说明。
根据第一方面提出用于借助于用于调节元件尤其气门的调节施加器尤其气门调节器来控制质量流尤其具有内燃机的发动机系统中气体质量流的方法。该方法包括以下步骤：
-提供调节参数，该调节参数说明了通过调节元件有待调节的质量流；
-当调节参数大于预先给出的调节参数阈值时，根据调节元件的配属于调节参数的位置来触发调节施加器；
-当调节参数小于预先给出的调节参数阈值时，触发调节施加器，使得调节元件处于关闭位置中，其中根据调节参数调节所述调节元件的闭合力。
上述方法的构思在于，如此在第一运行范围内触发所述调节施加器，使得调节元件占据确定的位置。如果应该实现控制的介质的较小的质量流，那么将调节施加器驶入或者保留在关闭位置中并且在那里通过调节闭合力来触发，从而调节闭合力。该闭合力确定了在调节元件上流过的质量流。
此外可以提出，所述调节施加器包括驱动装置，其中通过调节取决于调节参数的触发参数例如用于驱动装置的触发电流、触发电压、触发压力来调节所述闭合力。
根据一种实施方式，所述调节参数阈值能够根据调节元件上的压力差并且/或者根据待控制的介质的粘度预先给出。
可以借助于调节施加器的位置调节在使用位置反馈的情况下根据配属于调节参数的位置来触发所述调节施加器，所述位置反馈说明了关于调节元件的瞬间位置。
尤其可以通过质量流预先给出调节参数阈值，该质量流可以通过调节元件的在使用位置调节器的情况下可调节的位置进行调节。
此外，可以借助于组合特性曲线实施调节参数、调节元件上的压力差与用于触发调节施加器的触发参数之间的配属。
根据另一方面提出用于借助于用于调节元件尤其气门的调节施加器尤其气门调节器来控制质量流尤其具有内燃机的发动机系统中气体质量流的装置。可以如此构造该装置：
-从而接收调节参数，该调节参数说明了通过调节元件调节的质量流；
-从而当调节参数大于预先给出的调节参数阈值时，根据调节元件的配属于调节参数的位置触发调节施加器；
-从而触发调节施加器，使得调节元件位于关闭位置中，其中当调节参数小于预先给出的调节参数阈值时，根据调节参数调节所述调节元件的闭合力。
根据另一方面设置调节器系统。该调节器系统包括用于在质量流方面调节所述调节元件的调节施加器以及上面所述的装置。
此外可以提出，构造用于调节废气涡轮增压机的废气阀门的调节施加器。
根据另一方面设置计算机程序产品，该计算机程序产品包含程序代码，该程序代码在其于数据处理单元上运行时实施上述方法。
附图说明
下面根据附图对优选的实施方式进行详细解释。其中：
图1是具有用于运行气门调节器的控制装置的气门调节系统；以及
图2是用于说明运行气门调节器的方法的流程图。
具体实施方式
在图1中设置了具有气门调节器2作为调节施加器的气门调节器系统1。这种气门调节器2例如可以作为节流阀调节器设置在机动车的空气输入段中，或者作为废气门调节器设置在废气涡轮增压机的涡轮机的位于废气排出段中的旁通管中。
此外，这种气门调节器2例如可以用在涡轮增压机的涡轮机的旁通管中的废气门中或者说在两级的涡轮增压机中用在旁通阀的旁通管路中。然而这种气门调节器系统的使用不限于这种应用情况，而是这种气门调节器系统能够用于在内燃机的或者用于控制介质质量流的其它系统的空气输入段或者说废气排出段中的每个气门调节器。
所述气门调节器2用于控制介质通过管路3的质量流。为此，该气门调节器2具有气门4作为调节元件，该气门位于管路3中用于控制流动。该气门4基本上在中间与调节轴5连接，围绕该调节轴该气门4可扭转地进行布置。如此构造所述气门4，使得其在关闭位置中完全封闭管路3并且在打开位置中调节气门4的位置、也就是调节角度、倾斜角度或类似物以及气门4上游区域与气门4下游区域之间的压力差中的一个。尽管在本实施例中所述气门4基本上在中间与调节轴5连接，也可以设置其它形式的气门4，尤其仅仅在一侧可摆动地得到支承的气门。
所述调节轴5通过驱动装置6进行触发。为此，该驱动装置6可以具有（没有示出的）传动装置，用于耦合驱动装置6的电动机的输出轴与调节轴5。此外，在调节轴5上例如在调节轴5的关于气门4对置的端部上设置位置传感器7，该位置传感器以调节角度、开口横截面或者类似数据的形式作为调节数据来检测气门4的位置并且提供调节角度的相应的测量参数。
设置控制装置10，该控制装置根据预先给定的调节参数S触发驱动装置6用于调节气门4的位置，所述调节参数S基本上说明了有待调节的质量流。所述调节参数可以说明气门4的调节角度或调节位置、当驱动装置6构造成电动时气门4的触发电流、有待调节的气体流的质量流。根据通过图2的流程图示出的方法来触发驱动装置6。
在步骤S1中提出，所述控制装置10接收调节参数S，该调节参数可以是有待调节的质量流的数据。作为替代方案，所述调节参数S也可以说明用于气门调节器2的所希望的打开位置的尺度。
在步骤S2中检测，所述调节参数S是否大于预先给定的调节参数阈值。如果调节参数S大于预先给定的调节参数阈值（选择：是），那么在步骤S3中根据在控制装置10中执行的位置或者说方位调节来调节所述气门4。
为了实现位置或者说方位调节，使用调节角度的、开口横截面的或者类似的由位置传感器7反馈的测量参数作为位置反馈的调节数据。由位置传感器7提供的位置数据（Stellungsangabe）与说明相应的额定位置的预先给定的调节参数之间形成的差在此用作调节偏差。
如果所述调节参数S说明了质量流，那么从中可以借助于节流等式并且在知道通过气门的压力降的情况下导出所需要的位置。
如果在步骤S2中确定，所述调节参数低于调节参数阈值（选择：否），那么在步骤S4中根据所接收的调节参数S将气门4驶入关闭位置中并且根据调节参数S调节闭合力。例如可以通过对驱动装置6中的电动机进行合适的通电来调节闭合力。在此，电动机如此与气门4进行耦合，从而在对电动机通电时为了将其置于关闭位置中而将气门朝管路3中相应的止挡进行挤压。在使用驱动装置6的电动机时适用，所提供的发动机电流越大，该电动机的所提供的调节力矩就越大并且用以将气门4压到止挡上的闭合力也越大。
如此选择有待调节的闭合力，在说明质量流为0的调节参数S时将闭合力选择为最大的。从驱动装置的预先给出的最大的能量消耗和/或电动机的最大允许的或者预先给出的调节电流中获得最大的闭合力，并且例如可以通过相应的测量来求得。
如果所述调节参数S相应于调节参数调节值，该调节参数调节值相当于气门的位置或者说方位调节和通过设定调节力引起的控制运行之间的转换极限，那么将闭合力选择成最小的，从而通过气门调节器2调节质量流，该质量流相当于通过位置调节进行调节的最小的质量流。因为所调节的质量流由管路3的位于气门4上游的区域与管路3的位于气门4下游的区域之间的压力差以及有待控制的介质的粘度确定，所以可能根据调节参数S的类型根据通过气门的压力关系以及介质的粘度来确定调节参数调节值，从而对于用于可调节的质量流的调节参数S在调节参数阈值的区域内基本不会引起突变。应该普遍地适用，通过最小的闭合力（最小的通电）引起的质量流与通过气门4的调节参数确定的可通过位置或者说方位调节进行设定的质量流在所有工作点中也就是压力差中并且在粘度的区域上是相同的。
优选在控制装置10中执行组合特性曲线，根据气门上的压力差、根据介质的粘度（只要设置了用于控制不同粘度的介质的气门）并且根据闭合力说明质量流。以这种方式能够根据已知的（测量的或者模型化的）压力差并且根据有待调节的质量流求得所需的闭合力或者说为此所需的发动机电流。
Claims (16)
1.用于借助于用于调节元件（4）的调节施加器（2）来控制质量流的方法，具有以下步骤：
-提供（S1）调节参数，该调节参数说明了通过调节元件（4）有待调节的质量流；
-当调节参数大于预先给出的调节参数阈值时，根据调节元件（4）的配属于调节参数的位置来触发（S3）调节施加器（2）；
-当调节参数小于预先给出的调节参数阈值时，触发（S4）调节施加器（2），使得调节元件（4）处于关闭位置中，其中根据调节参数调节所述调节元件（4）的闭合力。
2.按权利要求1所述的方法，其中，所述调节施加器（2）包括驱动装置，其中通过调节用于驱动装置的取决于调节参数的触发参数来调节所述闭合力。
3.按权利要求1或2所述的方法，其中，所述调节参数阈值根据调节元件（4）上的压力差并且/或者根据待控制的介质的粘度预先给出。
4.按权利要求1或2所述的方法，其中，借助于调节施加器（2）的位置调节在使用位置反馈的情况下根据调节元件（4）的配属于调节参数的位置来触发所述调节施加器（2），所述位置反馈说明了关于调节元件（4）的瞬间位置。
5.按权利要求4所述的方法，其中，通过质量流预先给出调节参数阈值，该质量流能够通过调节元件（4）的在使用位置调节器的情况下可调节的位置进行调节。
6.按权利要求1或2所述的方法，其中，借助于组合特性曲线实施调节参数、调节元件上的压力差与用于触发调节施加器（2）的触发参数之间的配属。
7.按权利要求1所述的方法，其中，所述调节元件（4）是气门。
8.按权利要求1所述的方法，其中，所述施加器（2）是气门调节器。
9.按权利要求1所述的方法，其中，所述质量流是具有内燃机的发动机系统中的气体质量流。
10.按权利要求2所述的方法，其中，所述触发参数是触发电流、触发电压或者触发压力。
11.用于借助于调节元件（4）的调节施加器（2）来控制质量流的装置，其中构造所述装置：
-用于接收调节参数，该调节参数说明了通过调节元件（4）待调节的质量流；
-用于当调节参数大于预先给出的调节参数阈值时，根据调节元件（4）的配属于调节参数的位置触发调节施加器（2）；
-用于当调节参数小于预先给出的调节参数阈值时，触发调节施加器（2），使得调节元件（4）位于关闭位置中，其中根据调节参数调节所述调节元件（4）的闭合力。
12.按权利要求11所述的装置，其中，所述调节元件（4）是气门。
13.按权利要求11所述的装置，其中，所述施加器（2）是气门调节器。
14.按权利要求11所述的装置，其中，所述质量流是具有内燃机的发动机系统中的气体质量流。
15.调节器系统（1），包括：
-用于在质量流方面调节调节元件（4）的调节施加器（2）；
-按权利要求11所述的装置。
16.按权利要求15所述的调节器系统（1），其中，构造用于调整废气涡轮增压机的废气阀门的调节施加器（2）。
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