CN111164295B

CN111164295B - 用于控制经由两个冲洗管线连接到涡轮增压内燃发动机的进气道的罐通风阀的方法和装置

Info

Publication number: CN111164295B
Application number: CN201880061709.9A
Authority: CN
Inventors: T.皮克勒
Original assignee: Vitesco Technologies GmbH
Current assignee: Vitesco Technologies GmbH
Priority date: 2017-09-21
Filing date: 2018-09-21
Publication date: 2022-02-11
Anticipated expiration: 2038-09-21
Also published as: KR20200053597A; US20200277904A1; WO2019057866A1; KR102283151B1; US10934953B2; DE102017216728B3; CN111164295A

Abstract

本发明涉及一种用于控制经由两个冲洗管线（6、7）连接到涡轮增压内燃发动机（13）的进气道的罐通风阀（3）的方法和装置，在所述冲洗管线（6、7）中的每一者中布置有止回阀（4、5）。实施关于所述止回阀（4、5）是否位于切换范围内的检查。如果是这种情况，则部分或完全关闭所述罐通风阀（3）。

Description

用于控制经由两个冲洗管线连接到涡轮增压内燃发动机的进气道的罐通风阀的方法和装置

技术领域

本发明涉及一种用于控制经由两个冲洗管线连接到涡轮增压内燃发动机的进气道的罐通风阀的方法和装置。

背景技术

DE 10 2006 016 339 B4公开了一种用于诊断内燃发动机的罐通风系统的方法以及一种用于执行此方法的装置。罐通风系统具有在压缩机的下游通向内燃发动机的进气区域的至少一个第一通风路径以及在压缩机的上游通向进气区域的至少一个第二通风路径。通风路径的其它端部区域经由分支点连接到由控制单元控制的罐通风阀。止回阀布置在通风路径中的每一者中，所述止回阀防止来自进气区域的空气能够经由罐通风阀进入罐中。内燃发动机可以按两个不同的操作状态操作，其中第一操作状态对应于自然吸气操作，并且第二操作状态对应于增压操作。所描述的分成两个通风路径使得罐系统能够在内燃发动机的增压操作的相对长周期期间通风，其中第一通风路径的嘴部区域中的进气管压力通常高于在燃料罐附近测量的罐系统压力。结果是第一止回阀关闭。在此情况下，第二通风路径提供罐通风设施，其实现的原因在于，由于在内燃发动机的增压操作期间在进气区域中的总体上提高的空气通量，可以假设压缩机上游存在压力降，这确保第二通风路径的嘴部区域中的进气管压力低于罐系统压力。以此方式，当控制罐通风阀打开时，第二止回阀可以打开。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于控制经由两个冲洗管线连接到涡轮增压内燃发动机的进气道的罐通风阀的方法和装置，并且在此情况下，减少内燃发动机的不期望排放。

所述目的通过具有在本文中具体说明的特征的方法并且通过具有在本文中具体说明的特征的装置来实现。在本文中具体说明本发明的有利实施例和扩展。

用于控制经由两个冲洗管线连接到涡轮增压内燃发动机的进气道的罐通风阀的方法，在这两个冲洗管线中的每一者中布置有止回阀，首先检查止回阀是否位于切换范围（toggling range）内，并且然后，如果识别出止回阀位于切换范围内，则部分或完全关闭罐通风阀。

本发明的优点特别在于，在检测到存在其中止回阀具有切换行为的压力范围的情况下，可以减少罐通风阀的打开状态，或者可以完全关闭罐通风阀，以便防止止回阀的不断交替打开和关闭（切换）。这防止了其中经由罐通风阀引导的流体在压缩机的上游和下游被交替引导到内燃发动机的进气道中的情况，这将导致不期望排放的增加。此外，这防止了其中相应机动车辆的驾驶员检测到驾驶性能因止回阀的不断交替打开和关闭导致的明显劣化情形的情况。

附图说明

基于附图，根据下文对其的示例性解释，本发明的另外的有利特性将显现出来。在附图中：

图1 示出用于解释机动车辆的罐通风系统的框图，

图2 示出用于解释本发明的第一图示，

图3 示出用于解释本发明的第二图示，

图4 示出用于解释本发明的第三图示；并且

图5 示出用于解释本发明的第四图示。

具体实施方式

图1示出用于解释机动车辆的罐通风系统的框图。在此框图中，示出燃料罐1，其连接到活性碳过滤器2。活性碳过滤器被设计成过滤出在燃料罐中形成的碳氢化合物蒸汽。出于使活性碳过滤器2通风的目的，经由罐通风阀3将活性碳过滤器2连接到分支点15，经由分支点15，用于排放的流体被向前引导到彼此平行布置并且优选地按双止回阀8的形式实现的两个止回阀4和5上。

第一止回阀4布置在第一冲洗管线6中，第一冲洗管线6在分支点15和内燃发动机13的进气道之间延伸，其中所述第一冲洗管线6通向节流阀瓣（throttle flap）12和内燃发动机13之间的进气道。第二止回阀5布置在第二冲洗管线7中，第二冲洗管线7在分支点15和内燃发动机13的进气道之间延伸，其中所述第二冲洗管线7经由文丘里喷嘴10通向所述进气道。此文丘里喷嘴10具有三个连接部。这些连接部中的一者通向压缩机11下游的进气道。所述连接部中的另一者经由第二止回阀5连接到罐通风阀3。文丘里喷嘴10的第三连接部在空气过滤器9和压缩机11之间通向压缩机11上游的内燃发动机的进气道。

在文丘里喷嘴10中，当罐通风阀3打开并且流可以通过第二止回阀5时，经由罐通风阀3引导的流体掺混到经由空气过滤器9馈送到文丘里喷嘴10的空气。罐通风阀3借助于控制信号st1打开，控制信号st1由发动机控制器14提供。

如果罐系统压力p6或p6'高于文丘里喷嘴10中的空气压力，则经由罐通风阀3引导的流体可以通过第二止回阀5。例如，当涡轮增压器活动时，就是这种情况，其中吸入的新鲜空气借助于涡轮增压器的压缩机11压缩并且经由节流阀瓣12馈送到内燃发动机13。在此操作模式中，布置在第一冲洗管线6中的第一止回阀4防止流体经由罐通风阀3从进气道流动到活性碳过滤器2中。

如果罐系统压力p6或p6'高于节流阀瓣12和内燃发动机13之间的进气道中的空气压力，则经由罐通风阀3引导的流体可以通过布置在第一冲洗管线6中的第一止回阀4。在此情况下，经由打开的罐通风阀3引导的流体经由同样地打开的第一止回阀4在节流阀瓣12的出口的下游掺混到馈送到内燃发动机13的压缩空气。

此外，压力传感器S1、S3、S4、S6和S6'示出在图1中。压力传感器S1被提供成用于测量节流阀瓣12和内燃发动机13之间的进气道中的压力，并且将压力信号p1提供到发动机控制器14。压力传感器S3被提供成用于测量压缩机11和节流阀瓣12之间的压力，并且将压力信号p3提供到发动机控制器14。压力传感器S4被提供成用于测量环境压力，并且将压力信号p4提供到发动机控制器14。压力传感器S6布置在活性碳过滤器2和罐通风阀3之间，并且将压力信号p6提供到发动机控制器14。作为压力传感器S6的替代，可以提供压力传感器S6'，其布置在罐通风阀3的出口和分支点15之间，并且其将压力信号p6'提供到发动机控制器14。

发动机控制器14被设计成使用所存储的软件、所存储的根据经验确定的特性图以及由压力传感器提供的所述压力信号和另外的传感器信号来确定罐通风阀3的上述控制信号st1和内燃发动机13的控制信号st2。内燃发动机13的控制信号特别包括内燃发动机的燃料喷射阀的控制信号。另外的传感器信号包括由λ传感器S7提供并且提供关于内燃发动机的排气的残余氧含量的信息的传感器信号。

毕竟，上述罐通风系统具有：从燃料罐以气体方式排放的碳氢化合物约束在其中的活性碳过滤器2；空气过滤器9、文丘里喷嘴10、压缩机11和节流阀瓣12布置在其中的进气道；彼此平行布置、并且在其中的每一者中布置有止回阀4、5并且在不同点处通向进气道的两个冲洗管线6、7；由发动机控制器14控制并且布置在活性碳过滤器2和冲洗管线6、7之间的罐通风阀；以及发动机控制器14。

除其它之外，发动机控制器被设计成：将所存储的软件、由传感器提供的所存储的根据经验确定的特性图和测量信号用于内燃发动机的分别存在的操作点来确定冲洗流量的设定点值，确定罐通风阀的控制信号，确定用于喷射的燃料量，并且根据借助于λ控制器偏差确定的冲洗质量流的碳氢化合物浓度计算燃料校正，并确定与冲洗管线进入到进气道中的引入点相关联的延迟时间，所述延迟时间提供关于流体从罐通风阀行进到内燃发动机的喷射元件所需的时间周期的信息以及关于流体从罐通风阀行进到λ探头所需的时间周期的信息。

为了能够确保这些延迟时间的正确计算，确定当前打开的冲洗管线。此外，为了流体流的碳氢化合物浓度的确定并且为了燃料校正的确定，根据当前压力值确定切换时间。

跨越相应引入点存在的压力差基于对在两个冲洗管线之间实施切换的时间点的检测。

以下适用于环境和节流阀瓣下游的引入点之间的压力差：

Diff1 = p4 - p1。

以下适用于环境和节流阀瓣上游的引入点之间的压力差：

Diff2 = p4 - p_V，

其中文丘里压力p_V取决于文丘里喷嘴10处的入口压力，以下关系适用于其：

p_V= p2 - p5。

此处，p2是在压缩机11下游存在的根据经验确定的或建模压力值，并且p5同样地是在压缩机11上游存在的根据经验确定的或建模压力值。

流体进入到进气道中的两个引入点处的压力水平在存在缓慢充气压力累积的情况下并且还在基于感应的满负荷附近的发动机操作点处大致相同，在该处，节流阀瓣上游的压力与节流阀瓣下游的压力大致相同。这具有如下效果：没有流体流在两个冲洗管线之间切换的精确切换时间。而是，发生切换，即在两个冲洗管线之间交替来回切换。这继而导致两个冲洗管线进入到进气道中的引入点的未限定打开。

因此，在所提及压力条件的情况下，不可能正确地计算流体传播时间和喷射校正。在流体流中高碳氢化合物浓度的情况下，罐通风功能的相应不准确计算对车辆的排放和车辆的驾驶性能具有不利影响。因此，需要尽可能精确地确定发生上述切换的压力范围。如果已知此压力范围，则可以借助于减小的冲洗速率或罐通风阀的完全关闭来防止切换的发生。

在减小机动车辆发动机大小和相关联的增加汽油发动机的增压的过程中，为了能够遵守关于碳氢化合物排放的法律法规，必须在具有增压的发动机操作点上使数量相关的冲洗质量流是可能的。这还在相对小体积发动机的情况下借助于文丘里喷嘴或电驱动冲洗泵实现。在文丘里喷嘴在进气道中具有大位移和对应质量流的汽油发动机的先前使用中，来自罐通风系统的额外质量流在所提及的发动机操作点处的影响可忽略地低。

根据第一实施例，使用对进气管压力动力学的评估来检查止回阀是否位于切换范围内。作为此检查的一部分，确定借助于压力传感器S1确定的进气管压力的梯度。

为此目的，具体说明两个压力范围Δp1和Δp2，其根据经验确定。压力范围Δp1是其中止回阀4和5具有切换行为的第一压力范围。压力范围Δp2是其中激活对进气管压力的梯度的确定的第二压力范围。

以下关系适用：

Δp1 = [p4 + C1, p4 - C1]，

其中Δp1是第一压力范围，p4是环境压力，并且C1是根据经验确定的第一校准常数；

Δp2 = [p4 + C2, p4 - C2]，

其中Δp2是第二压力范围，p4是环境压力，并且C2是根据经验确定的第二校准常数，并且其中C2大于C1。

这示出在图2中，图2示出用于解释本发明的第一图示。在图2a中，压力p向上绘制，并且时间t向右绘制。此图2a特别示出所述压力范围Δp1和Δp2。此外，图2a示出进气管压力p1的线性增加的缓慢增加、相关联的进气管压力梯度p1_GRD和切换范围T。止回阀的相关联的位置示意性地示出在图2b中。特别地，根据图2a和图2b可以看出，在切换范围T内发生止回阀的不断交替打开和关闭。

图3示出用于解释本发明的第二图示。在图3a中，压力p向上绘制，并且时间t向右绘制。图3a还示出所述压力范围Δp1和Δp2。此外，图3a示出进气管压力p1的线性延伸的急剧增加以及相关联的进气管压力梯度p1_GRD。止回阀的相关联的位置示意性地示出在图3b中。可以看出，未发生切换行为，而是两个冲洗管线或止回阀之间的一次性明确限定的切换。

因此，在本发明的此实施例中，在预先限定的压力范围Δp2内计算进气管压力梯度p1_GRD。如果所计算的梯度下降到预先限定的阈值以下，则识别出在压力范围Δp1内存在切换行为，即止回阀位于切换范围内。作为对此的回应，部分或完全关闭罐通风阀以便防止污染物排放的上述增加和驾驶性能的劣化。

如上文已经论述的，所述压力范围Δp1和Δp2通过观察考虑部件规格、特别是文丘里喷嘴、止回阀和罐通风阀的规格的相应内燃发动机类型的进气道中的压力来根据经验确定。

如果充气压力累积和相关联的进气管压力累积高动态地发生，则无法观察到止回阀的切换，但是发生止回阀之间的所限定的一次性切换。在此情况下，不必“遮掩”两个罐通风引入点之间的过渡区域。因此，不必在背离止回阀的切换范围之后重新打开罐通风阀，并且因此，冲洗速率的增加是可能的。

根据第二实施例，使用对压力传感器S6的输出信号p6的评估、或者可替代地对压力传感器S6'的输出信号p6'的评估来检查止回阀是否位于切换范围内。下文将根据压力传感器S6的输出信号p6更详细地解释此第二实施例。还在此第二实施例中，在上文限定的压力范围Δp2内发生评估。

在此第二实施例中，压力信号p6的频率和振幅充当切换范围的识别的检测标准。

如果已经激活通向节流阀瓣12下游的进气道的第一冲洗管线6，则可以在压力信号p6中再次找到内燃发动机的单独的气缸的具有周期T1的进气行程的频率。

另外，压力信号p6的振幅在止回阀的切换时间改变。如果存在切换，则可以观察到压力信号p6的振幅在从罐通风系统进入到进气道中的流体的两个引入点的区域中压力信号的振幅之间的恒定变化，其并不对应于进气行程的频率。

为了确保压力信号p6的稳健评估，上述程序可以无限制地用于线性阀，并且在永久充能的情况下，用于时钟阀（切换阀）。

为了解释上述第二实施例，参考图4和图5。

图4示出用于解释本发明的第三图示，其中并不发生切换。在此图示中，压力p向上绘制，并且时间t向右绘制。竖直延伸的虚线绘制在此图示的中间。p1、p4和p6的信号分布也示出在此图示中。p4示出环境压力的分布，其振幅是恒定的。p1示出由进气管压力传感器S1提供的进气管压力，其振幅增加，在竖直延伸的虚线的左侧低于环境压力，在竖直延伸的虚线的区域中与环境压力特性曲线相交，并且在竖直延伸的虚线的右侧高于环境压力。竖直延伸的虚线因此示出两个止回阀或冲洗管线之间的切换时间。

在竖直延伸的虚线的左侧，进气管压力p1低于环境压力p4。因此，第二止回阀5、并且因此还有第二冲洗管线7处于关闭状态，使得经由罐通风阀3流动的流体通过第一止回阀4和第一冲洗管线6引入到节流阀瓣12下游的进气道中，并且在那里掺混到在压缩机11中压缩并且引导通过节流阀瓣12的流体。在竖直虚线的左上方处示出的压力信号p6的相关联分布中可以看到进气行程的周期τ1。

在竖直延伸的虚线的右侧，进气管压力p1高于环境压力p4。因此，第一止回阀、并且因此还有第一冲洗管线6处于关闭状态，使得经由罐通风阀3流动的流体通过第二止回阀5和第二冲洗管线7引入到在文丘里喷嘴10中、并且因此在节流阀瓣12上游、并且还在压缩机11上游的进气道中，并且在那里掺混到经由空气过滤器9馈送的空气。在竖直虚线的右上方处示出的压力信号p6的分布表示，由于止回阀的切换，可能不再识别进气行程的周期。

图5示出用于解释本发明的第四图示。也在此图示中，压力p向上绘制，并且时间t向右绘制。此图示示出在发生切换情况下的压力分布。图5再次示出压力信号p1、p4和p6的分布。此外，不同时间周期Τ1、T2和Τ3示出在图5中。在时间周期Τ1中，经由罐通风阀3引导的流体在布置在节流阀瓣下游的引入点处经由第一冲洗管线6引入到进气道中。在时间周期Τ3中，经由罐通风阀3引导的流体在位于文丘里喷嘴10中的引入点处经由第二冲洗管线7引入到进气道中。止回阀的切换发生在时间周期T2中。在时间周期T1中，由通过内燃发动机中的活塞实施的进气行程产生的压力信号可以视为旋转速度的函数。在时间周期T2中，可以从其中在切换到第二引入点之后维持压力水平达相对长周期的区域看到止回阀的切换，即在T1中描述的压力信号的频率未实现。在时间周期T3中，在切换到第二引入点之后冲洗空气管线中的压力不具有由进气行程导致的在T1的情况下论述的频率。

在本发明中，因此执行关于布置在冲洗管线中的止回阀是否位于切换范围内的检测。如果是这种情况，则减少或停用对罐通风阀的激活，以便避免对排放和驾驶性能的不期望影响。

在借助于对进气管压力梯度的评估对切换范围的精确检测的情况下，仅在必要时才实施对冲洗速率的调适。仅在存在未限定的激活冲洗管线的情况下才实施对罐通风阀控制的调适。这导致总冲洗速率的改善。

由于对切换范围的检测的评估是基于对进气管压力梯度的评估（其独立于老化和文丘里喷嘴的性能的相关联的增加起作用），因此所述程序可以在不调适由文丘里喷嘴产生的压力差的情况下发生。

附图标记列表

1 燃料罐

2 活性碳过滤器

3 罐通风阀

4 第一止回阀

5 第二止回阀

6 第一冲洗管线

7 第二冲洗管线

8 双止回阀

9 空气过滤器

10 文丘里喷嘴

11 压缩机

12 节流阀瓣

13 内燃发动机

14 发动机控制器

15 分支点

S1 压力传感器

S3 压力传感器

S4 压力传感器

S6 压力传感器

S6' 压力传感器

S7 λ传感器

p1 内燃发动机的入口处的进气管压力

p2 压缩机下游的压力（建模的）

p3 节流阀瓣上游的充气压力

p4 环境压力

p5 压缩机上游的压力（建模的）

p6 罐系统压力

st1 罐通风阀的控制信号

st2 喷射阀的控制信号

Claims

1.一种用于控制罐通风阀（3）的方法，所述罐通风阀（3）经由第一冲洗管线（6）和第二冲洗管线（7）连接到涡轮增压内燃发动机（13）的进气道，在所述第一冲洗管线（6）和第二冲洗管线（7）中的每一者中布置有止回阀（4、5），所述方法具有以下步骤：

- 检查所述止回阀（4、5）是否位于切换范围内，以及

- 如果识别出所述止回阀（4、5）位于所述切换范围内，则部分或完全关闭所述罐通风阀（3）。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，通过评估压力传感器信号来执行关于所述止回阀（4、5）是否在所述切换范围内的检查。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，通过评估由压力传感器（S1）提供的压力传感器信号来执行关于所述止回阀（4、5）是否位于所述切换范围内的检查，所述压力传感器（S1）检测所述内燃发动机的入口处的进气管压力。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，通过评估由压力传感器（S1）提供的压力传感器信号的压力梯度来执行关于所述止回阀（4、5）是否位于所述切换范围内的检查，所述压力传感器（S1）检测所述内燃发动机的入口处的进气管压力。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，如果所计算的压力梯度小于预先限定的第一阈值，则识别出所述切换范围的存在。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述预先限定的第一阈值是根据经验确定的常数。

7.根据权利要求5或6所述的方法，其中，如果由所述压力传感器（S1）提供的连续压力传感器信号在如下的压力范围内，则激活关于所述止回阀（4、5）是否位于所述切换范围内的检查，所述压力范围由参考压力（p4）预先限定并且与所述参考压力（p4）之间的偏差小于预先限定的第二阈值（C2）。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述预先限定的第二阈值是根据经验确定的常数。

9.根据权利要求2所述的方法，其中，通过评估由压力传感器（S6、S6'）提供的压力传感器信号来执行关于所述止回阀（4、5）是否位于所述切换范围内的检查，所述压力传感器（S6、S6'）检测罐系统压力并且布置在所述罐通风阀（3）的上游或下游。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，通过评估所述压力传感器信号（p6、p6'）的频率和振幅来执行关于所述止回阀（4、5）是否位于所述切换范围内的检查。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，确定进气行程的频率。

12.根据权利要求10或11所述的方法，其中，如果所述压力传感器信号（p6、p6'）的振幅不断交替地呈现第一或第二值，则识别出所述切换范围的存在，其中，所述压力传感器信号的所述振幅的所述第一值存在于所述第一冲洗管线（6）的出口处，并且所述压力传感器信号的所述振幅的所述第二值存在于所述第二冲洗管线（7）的出口处。

13.一种用于控制罐通风阀（3）的装置，所述罐通风阀（3）经由第一冲洗管线（6）和第二冲洗管线（7）连接到涡轮增压内燃发动机的进气道，所述装置具有被设计成用于控制根据前述权利要求中的任一项所述的方法的发动机控制器（14）。