CN110173361B - 用于运行内燃机的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于运行内燃机(1)的方法，该内燃机带有废气管路(2)，该废气管路将废气(3)从内燃机(1)出发导引经由废气涡轮增压器(4)，其中经由测量在废气管路(2)的在内燃机(1)的下游且在废气涡轮增压器(4)的上游的第一区段(6)中的第一压力(5)确定在废气管路(2)的在废气涡轮增压器(4)的下游的第二区段(8)中的第二压力(7)；其中从如下条件推导出第二压力(7)的确定，即在内燃机(1)的确定的运行点(9)中在确定的曲轴角度位置(10)的情形中第一压力(5)相应于第二压力(7)。

Description

用于运行内燃机的方法
技术领域
本发明涉及一种用于运行内燃机的方法，该内燃机带有废气管路，该废气管路将废气从内燃机出发经由废气涡轮增压器导引到周围环境。尤其地，该方法可在机动车中使用以用于调节内燃机的运行。另外，通过该方法可确定在废气管路中的废气背压且经由废气背压的改变确定废气处理部件(例如颗粒过滤器)以碳黑(Ruß，有时称为烟灰)的加载。
背景技术
在带有废气涡轮增压器的内燃机的情形中，废气管路的第一区段处于内燃机的下游和废气涡轮增压器的上游且废气管路的第二区段处于废气涡轮增压器的下游。在内燃机的情形中，压力传感器可布置在第一区段中、例如在内燃机的废气歧管中。
另外，内燃机在运行中被调节。尤其进行如下调节：调节用于内燃机的增压压力；调节内燃机的换气模式(即供应新鲜空气、废气、燃料以为了在内燃机的燃烧室中的燃烧以及废气从燃烧室导出；另外点火时刻，气门开启时刻，等)；诊断废气涡轮增压器超速；调节布置在第二区段中的废气处理部件的再生。这些调节尤其取决于存在于废气管路的在废气涡轮增压器的下游的第二区段中的废气背压。
然而将压力传感器布置在废气管路的该仅可困难地接近的部分中是高耗费的且成本高的。因此，自现有技术已知估计在第二区段中的废气背压的方式。
从文件EP 1 491 747 A2中已知一种方法，通过该方法可以计算的方式获取废气背压。
这些估计或计算方法至少在一些运行情况中对于内燃机的调节而言是极不准确的。
发明内容
本发明的任务是，至少部分地解决关于现有技术提出的问题。尤其地应说明一种方法，通过该方法可实现在第二区段中、即在废气涡轮增压器的下游存在的废气背压的尽可能准确的确定。如此获取的废气背压可用于内燃机的不同的调节，从而实现了内燃机的有效运行。
一种根据本发明的方法有助于解决该任务。在专利权利要求书中单独地列举的特征可以技术上有意义的方式彼此组合且可通过来自说明书的阐释的事实和/或来自附图的细节补充，其中指出了本发明的另外的实施变型方案。
提出了一种用于运行带有废气管路的内燃机的方法。废气管路将废气从内燃机出发导引经由废气涡轮增压器(例如到周围环境处，若有可能至少部分地经由废气再循环管路返回到内燃机)。经由(例如通过压力传感器，即通过第一传感器)测量在废气管路的在内燃机的下游且在废气涡轮增压器的上游的第一区段中的第一压力，确定在废气管路的在废气涡轮增压器的下游的第二区段中的第二压力。第二压力的确定从如下条件或关系中推导出，即据此第一压力在内燃机的预确定的运行点中在预确定的曲轴角度位置的情形中(基本上)相应于第二压力。
换而言之，该方法(备选地或补充地)可如此表达：
1. 至少在内燃机的多个运行点和内燃机的多个曲轴角度位置期间测量第一压力和第二压力，
2. 识别内燃机的至少一个运行点和曲轴角度位置，在其中第一压力和第二压力基本上一致且确认该曲轴角度位置或该运行点作为调节基础。
3. 根据测量的第一压力且取决于第二压力(其由调节基础预设)，调节内燃机的运行。
步骤1.和2.可在初始化过程中(例如在试验台(Prüfstand)上)执行(一次)，而步骤3.可在机动车中在内燃机的(行驶)运行中实施。
“一致”的压力的识别可如此进行，即使得不超过预设的最大偏差，该最大偏差从第一压力和第二压力的比较中得出。预设的最大的偏差可例如为2%、1%或甚至0.5%。
调节基础的确认可以特征线的形式进行，其中识别的曲轴角度位置和/或运行点是至少一个支持或参考参量。
在步骤3.前，在第二区段中的若有可能设置的(压力)传感器可被移除。可行的是，仅在第一区段中设置且使用传感器以用于测量第一压力。
第二区段尤其从废气涡轮增压器出发进一步向下游延伸，尤其沿着主废气线路(Hauptabgasstang，有时称为主排气系)直至周围环境。尤其地，在第二区段中布置有至少一个废气处理部件(颗粒过滤器、催化器、流动影响器、喷射装置、加热装置等)。
第二压力尤其可在废气涡轮增压器和在废气涡轮增压器的下游最接近布置的废气处理部件之间获取。
在第一区段中的第一压力尤其取决于分别存在的运行点且取决于(在相应的运行点中的)曲轴角度位置改变。取决于曲轴角度位置，操纵燃烧室的排气门，从而废气可从燃烧室逸出到第一区段中。此时确认，在待具体确定的运行点中且对于然后具体存在的确定的曲轴角度位置而言在废气涡轮增压器的上游的第一压力具有与在废气涡轮增压器的下游的第二压力相同的值。另外确认，该时刻在第一压力的第一走向中可非常准确地确定，从而从第一压力的第一走向中可以高的准确度推导出第二压力。
另外已知，第二压力取决于测量的第一压力的走向具有确定的第二走向。
从这些条件中尤其推导出，第二压力的第二走向可取决于测量的第一压力的第一走向确定。另外，由于测量的第一压力尤其在确定的运行点中且在确定的曲轴角度位置的情形中的改变确定第二压力的改变且因此确定在废气管路的第二区段中的当前存在的废气背压。
如此(准确)确定的废气背压可尤其用于例如内燃机的调节。另外，经由测量的第一压力且因此获取的第二压力的改变可确定废气背压的变化。废气背压的变化尤其通过例如布置在第二区段中的废气处理部件以碳黑的增加的加载造成。经由确认废气背压的变化，可尤其确定废气处理部件的状态(即例如在废气处理部件上的压力损失)。优选地，可确定用于废气处理部件的再生的时刻。另外，经由当前存在的废气背压也可检验再生的效率。
尤其提出了，为了获取运行点和曲轴角度位置在试验台处以试验台方法运行内燃机。
在试验台方法中，在第二区段中可布置有第二(压力)传感器，且如此在第二区段中的第二压力和第二走向以测量技术的方式探测。因此在试验台方法中，可对于内燃机、废气管路、废气处理部件、驱动系(例如变速器、附加的驱动单元等)的每个配置获取运行点和曲轴角度位置，在其中第一压力和第二压力的值大小相同。
如此在试验台方法中获取的运行点和曲轴角度位置然后可尤其在已经描述的方法中使用，从而(与在试验台方法中使用的配置)相同类型的以大件数制造的内燃机可在不带有第二传感器的情况下使用。
内燃机的运行点尤其取决于内燃机的当前存在的运行参数(点火时刻、喷射量、压缩比等)、废气质量流量、涡轮增压器的促动器的位置以及凸轮轴的位置。
尤其，对于试验台方法，已知(或在试验台方法的范畴中获取)废气管路的在废气涡轮增压器下游的在第二区段中的穿流阻力和由此得出的当前的废气背压方面的状态。试验台方法至少包括如下步骤：
a) 在内燃机的运行期间利用第一传感器测量第一压力的走向；
b) 在内燃机的运行期间利用第二传感器测量第二压力的走向；
c) 获取运行点和曲轴角度位置，在其中第一压力(基本上)相应于第二压力。
废气管路的状态包括例如在第二区段中的所述至少一个废气处理部件的加载。状态尤其包括关于影响在第二区段中的废气背压的所有因素的认识。尤其地，这(仅仅)是如下因素，即其例如在气体(在不带有碳黑且不在废气处理部件中的一个中反应或与废气管路的第二区段相互反应的情况下)穿引的情形中不改变。
尤其地，从关于第一压力或第一走向从该已知的状态出发发生变化的认识可推断出针对第二压力或第二走向的由此推导出的改变的一个或多个原因。因此尤其可获取废气处理部件(例如颗粒过滤器)的加载状态。
优选地，从步骤c)出发可获取对于适配值(Apdationswert)的特征线，通过该适配值对于内燃机的其他的运行点从第一压力的测量确定第二压力。该特征线尤其包括在步骤c)中获取的运行点和曲轴角度位置作为支持点且由此对于其他的运行点生成。经由适配值尤其可行的是，在这些其他的运行点中同样从测量的第一压力出发确定第二压力。
尤其在内燃机的运行中根据第一压力的改变确定在第二区段中的第二压力和因此当前的废气背压。
当前的废气背压可至少针对如下调节方法而使用：
(1) 调节用于内燃机的增压压力(尤其在内燃机的新鲜空气侧上的提供的压力)；
(2) 调节内燃机的换气模式(尤其由此供应新鲜空气、废气、燃料以为了在内燃机的燃烧室中的燃烧以及废气从燃烧室导出；另外点火时刻、阀开启时刻等)；
(3) 根据当前的废气背压修正换气模式；
(4) 诊断废气涡轮增压器构件(例如为了避免超过预确定的极限转速分析废气涡轮增压器转速；为了保护废气涡轮增压器免于机械的和/或热的损害)；
(5) 调节布置在第二区段中的废气处理部件(例如颗粒过滤器，在该颗粒过滤器中例如废气的温度至少暂时地提高或提供附加的氧气和/或燃料)的再生。
这些调节尤其取决于在废气管路的在废气涡轮增压器的下游的第二区段中存在的废气背压。
尤其地，在第二区段中布置有至少一个废气处理部件(例如颗粒过滤器)，通过该废气处理部件在第二区段中在废气处理部件的上游当前的废气背压至少取决于废气处理部件以碳黑的加载被影响。尤其地，加载可通过当前的废气背压(例如第二压力)的确定来确定。尤其地，因此也可检验颗粒过滤器的执行的再生的效果。
例如颗粒过滤器的加载尤其表示当前存储在颗粒过滤器中的固体(如例如碳黑颗粒)的量或质量。在当前的意义中的颗粒过滤器尤其涉及所谓的壁流式过滤器、即带有多个通道(例如按照蜂巢结构的类型)的构件，这些通道尤其相互封闭且因此需要带有固体的废气穿过可透气的或多孔的壁。在此，固体在壁处或中沉积和/或截留。随着加载的增加，壁或通道堵塞。
另外，提出了一种计算机程序，其设立成实施已经描述的方法。尤其提出了一种发动机控制系统，其至少部分地实施在此提出的方法。
另外，提出了一种(例如在与内燃机关联的控制器中的)机器可读的存储介质，在该存储介质上存储有已经描述的计算机程序。
另外，提出了一种内燃机，带有废气管路，通过该废气管路可将废气从内燃机出发导引经由废气涡轮增压器。内燃机尤其设置成用于构建在机动车中或布置在机动车中。
废气管路具有在内燃机的下游且在废气涡轮增压器的上游的第一区段和在废气涡轮增压器下的游的第二区段。在第一区段中布置有第一传感器以用于测量第一压力。内燃机另外包括控制器，其适用于执行已经描述的方法或实施且设立成适用于执行已经描述的方法或实施或可实施该方法。
该方法尤其可用于所有类型的内燃机(汽油发动机、柴油发动机等)且尤其可结合另外的驱动单元(电驱动装置)使用。
对于提出的方法的实施方案可转用到提出的内燃机、计算机程序和存储介质上且反之亦然。
预见性地说明，在此使用的数词(“第一”、“第二”…)首要地(仅)用于区分多个相同类型的对象、变量或过程，即尤其没有强制预设这些对象、变量或过程彼此的相关性和/或顺序。如果相关性和/或顺序应是必要的，这在此明确地说明或对于本领域技术人员在学习具体描述的设计方案的情形中明显得出。
附图说明
本发明以及技术领域随后根据附图更详细地阐释。应指出的是，本发明不应通过示出的实施例限制。尤其地，只要未明确地另外呈现，也可行的是，提炼在附图中阐释的事实的部分方面且将其与来自本说明书和/或附图的其他的组成部分和知识相组合。尤其应指出的是，附图和尤其呈现的大小比例仅是示意性的。相同的参考符号表示相同的对象，从而若有可能可补充地考虑来自其他附图的阐释。其中：
图1示出了带有废气管路的内燃机；且
图2示出了压力时间线图。
参考符号列表
1 内燃机
2 废气管路
3 废气
4 废气涡轮增压器
5 第一压力
6 第一区段
7 第二压力
8 第二区段
9 运行点
10 曲轴角度位置
11 废气背压
12 第一走向
13 第一传感器
14 第二走向
15 第二传感器
16 特征线
17 废气处理部件
18 加载
19 计算机程序
20 机器可读的存储介质
21 控制器
22 时间。
具体实施方式
图1示出了带有废气管路2的内燃机1。通过废气管路2，将废气3从内燃机1出发导引经由废气涡轮增压器4。废气管路2具有在内燃机1的下游且在废气涡轮增压器4的上游的第一区段6和在废气涡轮增压器4的下游的第二区段8。在第一区段6中布置有第一传感器13以用于测量第一压力5。内燃机1另外包括控制器21，其适用于执行所描述的方法。
经由在废气管路1的第一区段6中测量第一压力5，确定在废气涡轮增压器4的下游的废气管路2的第二区段8中的第二压力7。第二压力7的确定从如下条件导出，即在内燃机1的确定的运行点9中在确定的曲轴角度位置10的情形中第一压力5相应于第二压力7。
在第二区段8中布置有废气处理部件17(颗粒过滤器、催化器、流动影响器、喷射装置、加热装置等)。
在试验台方法中，在第二区段8中可布置有第二(压力)传感器15(在此以画虚线的方式表明)且因此以测量技术的方式探测在第二区段8中的第二压力7和第二走向14。因此在试验台方法中，对于内燃机1、废气管路2、废气处理部件17、驱动系(例如变速器、附加的驱动单元等)的每个配置而言可获取运行点9和曲轴角度位置10，在其中第一压力5和第二压力7的值大小相同。
因此以试验台方法获取的运行点9和曲轴角度位置10然后可在已经描述的方法中使用，从而相同类型(如在试验台方法中使用的配置)的以大件数制造的内燃机1可在不带有第二传感器15的情况下使用。
在第二区段8中布置有废气处理部件4(例如颗粒过滤器)，通过该废气处理部件在第二区段8中在废气处理部件4的上游当前的废气背压11至少取决于废气处理部件17以碳黑的加载18被影响。加载18可通过当前的废气背压11(或第二压力7)的确定来确定。
控制器21可探测压力5,7。在控制器21中储存有计算机程序19，其存储在机器可读的存储介质20中。另外，在控制器21中储存有特征线16。
图2示出了压力时间线图。在竖直轴上绘出有压力5,7。在水平轴上时间22或重复的曲轴角度位置10。
在第一区段6中的第一压力5取决于分别存在的运行点9且取决于(在相应的运行点9中的)曲轴角度位置10改变。取决于曲轴角度位置10操纵燃烧室的排气门，从而废气3可从燃烧室逸出到第一区段6中。此时确认，在确定的运行点9中且对于然后存在的确定的曲轴角度位置10在废气涡轮增压器4的上游的第一压力5具有与在废气涡轮增压器4的下游的第二压力7相同的值(见第一压力5的第一走向12和第二压力7的第二走向14的交点)。另外确认，该时刻在第一压力5的第一走向12中可非常准确地确定，从而从第一压力5的第一走向12可以高的准确度推导出第二压力7。
另外已知的是，第二压力7具有取决于第一压力5的第一走向12的第二走向14。
从这些条件中推导出，第二压力7的第二走向14可取决于第一压力5的第一走向12确定。另外由于第一压力5尤其在确定的运行点9中且在确定的曲轴角度位置10的情形中改变，可确定第二压力7的改变且由此在废气管路2的第二区段8中的当前存在的废气背压11。

Claims (8)

1.一种用于运行内燃机(1)的方法，该内燃机带有废气管路(2)，该废气管路将废气(3)从所述内燃机(1)出发导引经由废气涡轮增压器(4)，其中经由测量在所述废气管路(2)的在所述内燃机(1)的下游且在所述废气涡轮增压器(4)的上游的第一区段(6)中的第一压力(5)确定在所述废气管路(2)的在所述废气涡轮增压器(4)的下游的第二区段(8)中的第二压力(7)；其中从如下关系中推导出所述第二压力(7)的确定，即根据该关系所述第一压力(5)在所述内燃机(1)的预确定的运行点(9)中在预确定的曲轴角度位置(10)的情形中相应于所述第二压力(7)，其中，为了获取所述运行点(9)和所述曲轴角度位置(10)所述内燃机(1)在试验台处以试验台方法运行，且其中，对于所述试验台方法而言已知所述废气管路(2)的在所述废气涡轮增压器(4)下游的在所述第二区段(8)中的穿流阻力和由此得出的当前的废气背压(11)方面的状态；其中所述试验台方法至少包括如下步骤：a) 在所述内燃机(1)的运行期间利用第一传感器(13)测量所述第一压力(5)的第一走向(12)；b) 在所述内燃机(1)的运行期间利用第二传感器(15)测量所述第二压力(7)的第二走向(14)；c) 获取所述运行点(9)和所述曲轴角度位置(10)，在其中所述第一压力(5)相应于所述第二压力(7)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，从步骤c)出发，获取对于适配值的特征线(16)，通过该适配值对于所述内燃机(1)的其他的运行点(9)而言从所述第一压力(5)的测量确定第二压力(7)。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，在所述内燃机(1)的运行中根据所述第一压力(5)的改变确定在所述第二区段(8)中的所述第二压力(7)和由此当前的废气背压(11)。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述当前的废气背压(11)至少针对下面的调节方法而使用：
(1) 调节用于所述内燃机(1)的增压压力；
(2) 调节所述内燃机(1)的换气模式；
(3) 诊断废气涡轮增压器超速;
(4) 调节布置在所述第二区段(8)中的废气处理部件(17)的再生。
5.根据权利要求3所述的方法，其中，在所述第二区段(8)中布置有至少一个废气处理部件(17)，通过该废气处理部件在所述第二区段(8)中在所述废气处理部件(17)的上游所述当前的废气背压(11)至少取决于所述废气处理部件(17)以碳黑的加载(18)被影响；其中所述加载(18)可通过所述当前的废气背压(11)的确定来确定。
6.一种用于内燃机的装置，包括控制器和存储器，在该存储器上存储有指令，当所述指令执行时，实施根据权利要求1至4中任一项所述的方法。
7.一种机器可读的存储介质(20)，在该存储介质上存储有指令，当所述指令执行时，实施根据权利要求1至4中任一项所述的方法。
8.一种内燃机(1)，带有废气管路(2)，通过该废气管路可将废气(3)从所述内燃机(1)出发导引经由废气涡轮增压器(4)，其中所述废气管路(2)具有在所述内燃机(1)的下游且在所述废气涡轮增压器(4)的上游的第一区段(6)和在所述废气涡轮增压器(4)的下游的第二区段(8)；其中在所述第一区段(6)中布置有第一传感器(13)以用于测量第一压力(5)；其中所述内燃机(1)另外包括控制器(21)，该控制器适用于执行根据前述权利要求1至4中任一项所述的方法。
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