CN114450477A - 用于获取通过定时阀的流量的方法以及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于获取通过定时阀（5）的流量的方法，其具有下列步骤：‑在布置在所述定时阀（5）的上游的容器（6）的排气期间检测在所述定时阀（5）的上游的压力，‑根据在所述定时阀（5）的上游检测的压力以及根据在所述容器（6）中的气体的温度和体积来获取通过所述定时阀（5）的流量，‑对比在排气期间获取的流量和建模的流量，并且/或者对比与获取的流量相关的量和与建模的流量相关的量，‑当在排气期间获取的流量和建模的流量之间产生偏差时，并且/或者当与获取的流量相关的量和与建模的流量相关的量之间产生偏差时，调整模型。

Description

用于获取通过定时阀的流量的方法以及装置
技术领域
本发明涉及一种用于获取通过定时阀、尤其是通过机动车的定时阀的流量的方法以及装置。特别地，所述定时阀能够是料箱放气阀。
背景技术
在汽油发动机驱动的机动车中，燃料气体从燃料箱中通过料箱放气管路导出，在吸附过滤器中暂存，然后通过料箱放气阀输送给汽油发动的内燃机。因此，为了压力平衡而离开料箱的燃料气体能够被捕获并且紧接着被进一步利用，这减少了损耗。在此，由于发动机的未处理排放而必要的是，以化学计量的空燃比来驱动发动机。为此，燃料喷射量必须被校正为通过料箱放气输送的燃料气体量。为了能够执行这个燃料喷射量校正，必须获取通过所述料箱放气阀的流量。
已知的是，通过测定料箱放气系统来获取这个流量，并且将其作为校准值或作为数据模型供发动机控制部使用。然而，料箱放气系统的这种测定是费力的。此外，既不能够考虑到由老化引起的系统特征变化，也不能够考虑到在构件中、也就是说尤其是在阀中的加工公差。因此，喷射校正的准确性被减弱，这能够导致在燃烧室中的混合物偏差，并且因此能够导致内燃机的排放增加。
发明内容
本发明以下述任务为基础，即提供一种用于获取通过定时阀的流量的方法和装置，该方法和装置也能够长期地以高准确性来实现流量的确定。该任务通过根据权利要求1的方法以及通过根据权利要求12的装置来解决。有利的设计方案是从属权利要求、说明书以及附图的主题。
根据本发明的用于获取通过定时阀的流量的方法包括以下步骤：
－ 在使布置在所述定时阀的上游的容器排气的期间检测所述定时阀的上游的压力；
－ 根据在所述定时阀的上游检测的压力以及根据在所述容器中的气体的温度和体积来获取通过所述定时阀的流量；
－ 对比在所述排气期间获取的流量和建模的流量，并且/或者对比与获取的流量相关的量和与建模的流量相关的量；
－ 当在排气期间获取的流量和建模的流量之间产生偏差时，并且/或者当在与获取的流量相关的量和与建模的流量相关的量之间产生偏差时，调整模型。
在根据本发明的方法中，调整或者校正通过所述定时阀的流量的现有的模型，亦即在通过所述定时阀的流量的基础上（所述流量存在于处于所述定时阀的上游的容器的排气期间）来调整或者校正。所述模型能够得出。对通过所述定时阀的流量建模的步骤和/或对与所述流量相关的量建模的步骤也能够被预设为本方法的部分。之后再对可能的模型进行详细阐述。如在开头阐述的那样，通过所述模型所建模的流量可能具有误差，该误差由于系统组件的老化以及由于构件公差所致。
因此，根据本发明规定，在布置在所述定时阀的上游的容器的排气期间，获取所述定时阀的上游的压力。所述压力尤其在排气的整个时段期间被获取。因此能够确定压力梯度。由所述压力或者所述压力梯度，以及由在所述容器中的气体的温度和体积继而获取在排气期间通过所述定时阀的流量。在排气期间，去往所述系统，尤其是去往所述容器的可能的流动优选地被关闭。紧接着，对比在排气期间获取的流量和建模的流量。也能够在与获取的流量相关的量和与建模的流量相关的量之间进行对比。这样的相关的量例如能够是通流量（Durchflussmenge），即在特定的时间段中、尤其是在整个的排气时间段中贯穿流过所述定时阀的质量。
倘若这个对比得出了在获取的流量与建模的流量之间的偏差、或者与它们相关的量之间的偏差，则对建模的流量所基于的模型进行相应地调整。因此，所述流量模型能够被合理化并且必要时被调整。例如，所述偏差能够在适应因子中被保留下来并且自此以后在对通过所述料箱放气阀进行流量计算时被考虑。因此，构件老化以及构件公差能够以简单的方式被考虑。若所述定时阀用作机动车的料箱放气阀，则能够借助于根据本发明的方法尤其在所述系统的整个寿命中防止在燃烧室中的混合物偏差，并且因此防止所述内燃机的排放增加。
根据设计方案，对在排气期间通过所述定时阀的流量的获取根据下列关系式执行：
Figure 592159DEST_PATH_IMAGE002
其中：
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE003
是通过所述定时阀的流量，
Figure 601310DEST_PATH_IMAGE004
是在所述容器中的气体的体积，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE005
是在所述容器中的气体的特定的气体常量，
Figure 443364DEST_PATH_IMAGE006
是在所述容器中的气体的温度，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE007
是在所述容器中的压力梯度。
正如能够从关系式中直接地推断出的那样，通过所述定时阀的流量因此是基于检测的压力，即基于压力梯度以及基于在所述容器中的温度和体积来获取的。特别地，所述容器能够是机动车的燃料箱。
根据设计方案，由在排气期间获取的流量来确定通过所述定时阀的、在预设的时间段中流动的通流量。所述通流量是与获取的流量相关的量。所述流量也能够被称为质量流量，所述通流量也能够被称为质量。然后，能够特别地在获取的通流量与建模的通流量之间进行对比，并且当在这些通流量之间产生偏差时，调整建模的通流量所基于的模型。
特别地，所述通流量能够根据下列关系式确定：
Figure 635311DEST_PATH_IMAGE008
其中，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE009
是通过所述定时阀的流量，以及
Figure 512001DEST_PATH_IMAGE010
是在从t0至tende的时间段中已经贯穿流过所述定时阀的通流量。
在此，时间点t0尤其表示所述容器的排气过程的开始，并且时间点tende表示所述容器的排气过程的结束。因此能够确定在整个排气过程中从所述料箱漏出的气体量。
根据设计方案，下列参数中的一个或者多个设置到建模的流量所基于的模型中：在所述定时阀的上游检测的压力、在所述定时阀的下游检测的压力、所述定时阀的通流的横截面积、所述定时阀的获取的打开时间点、所述定时阀的获取的关闭时间点。根据与此相关的设计方案，对通过所述定时阀的流量的建模能够尤其通过获取通过所述定时阀的流量、在考虑到在所述定时阀的上游检测的压力、在所述定时阀的下游检测的压力、所述定时阀的获取的打开时间点以及所述定时阀的获取的关闭时间点的情况下来实现。
根据与此相关的设计方案，下列关系式能够用于对通过所述定时阀的流量的建模：
Figure 367086DEST_PATH_IMAGE012
其中，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE013
是通过所述定时阀的流量，
Figure 430857DEST_PATH_IMAGE014
是所述定时阀的减小的通流的横截面积，
Figure DEST_PATH_IMAGE015
是流量参数，
Figure 692074DEST_PATH_IMAGE016
是在所述定时阀的下游检测的压力，
Figure DEST_PATH_IMAGE017
是在所述定时阀的上游检测的压力，
Figure 157691DEST_PATH_IMAGE018
是通过所述定时阀的质量流量的等熵指数，以及
Figure DEST_PATH_IMAGE019
是通过所述定时阀的质量流量的特定的气体常量。
在这里，角标“TEV”表示料箱放气阀（Tankentlüftungsventil）。正如在开头所提及的，所述定时阀能够特别地涉及这种料箱放气阀。
根据设计方案，提及的流量参数能够根据下列关系式确定：
Figure DEST_PATH_IMAGE021
其中，
Figure 478951DEST_PATH_IMAGE022
是临界压力比。
根据设计方案，所述方法包括下述步骤：对于通过所述定时阀的流量的建模和/或对于与所述流量相关的量的建模（正如已经提及的那样）。所述建模能够根据上面阐述的关系式中的任一项实现。与所述流量相关的量能够特别地涉及到所述通流量。建模的步骤能够在根据本发明的对所述流量的获取之前进行。所述建模也能够与之并行地进行。
根据设计方案，所述容器的排气通过布置在所述容器与所述定时阀之间的扫气泵（Spülpumpe）或者通过在布置在所述定时阀的下游的进气管段（Ansaugtrakt）中的负压来实现。在排气期间，优选地封闭下述入口，所述入口会实现所述容器中的压力平衡。特别地，使通过截止阀通往所述容器的新鲜空气输送被禁止。
根据设计方案，在所述定时阀的上游的压力在排气期间借助压力传感器来获取，所述压力传感器布置在所述定时阀的上游，例如在所述容器中或者在所述容器与定时阀之间延伸的管路中。
根据设计方案，所述定时阀是料箱放气阀（正如已经阐述的那样）。
此外，本发明涉及用于获取通过所述定时阀的流量的装置，其包括控制单元，所述控制单元构造用于实施上面阐述的方法。有关本方法而进行的阐述相应地适用于所述装置。于是所述装置能够例如具有在所述定时阀的上游的压力传感器以用于获取在所述容器的排气期间的压力。
附图说明
下面根据附图对本发明进行阐述。其中：
图1示出用于实施根据本发明的方法的装置，以及
图2示出压力变化曲线或者通过所述定时阀的质量流量的图表。
只要未另作说明，下面的相同的附图标记表示相同的对象。
具体实施方式
图1示出了采用一种实施例的根据本发明的装置，在该实施例中，获取并且调整通过机动车的料箱放气阀的流量。在图1中的装置构成了带有燃料箱6作为容器的料箱放气系统。与所述燃料箱6连接的是活性炭容器1，新鲜空气经过空气过滤器9通过截止阀7输送给该活性炭容器。此外，所述活性炭容器1通过可选地预设的扫气泵2与料箱放气阀5连接。在所述扫气泵2与所述料箱放气阀5之间的管路中布置有压力传感器3。在缺少扫气泵2的情况下，所述压力传感器3布置在所述活性炭容器1与所述料箱放气阀5之间。在所述料箱放气阀5的上游，在所述燃料箱6中布置有另一压力传感器8。此外，在所述料箱放气阀5的上游，在所述扫气泵2之前存在另一压力传感器4。在所述料箱放气泵5的下游存在进气管段10连同压缩机11和空气过滤器9。
从所述燃料箱6向所述料箱放气阀5流动的质量流量在所述料箱放气阀5的下游被引导到进气管段10中，并且在那里与待压缩的新鲜空气混合，所述待压缩的新鲜空气通过所述空气过滤器9被输送给进气管段10。所述压缩机11能够是废气涡轮增压机的组成部分。
为了控制燃烧过程，发动机控制部12设置为控制单元，所述控制单元基于输送给它的输入信号20和存储的工作软件来提供输出信号21。输送给所述发动机控制部12的输入信号20能够特别地涉及传感器信号和/或由上级的控制部所提供的数据信号。属于所述传感器信号的例如是压力传感器信号、温度传感器信号以及行驶油门踏板位置信号。属于所述输出信号21的尤其是，用于喷射阀和所述料箱放气阀5的控制信号。
通过所述料箱放气阀5的流量首先借助物理模型来计算，特别是根据下列关系式来计算：
Figure DEST_PATH_IMAGE023
其中，
Figure 794132DEST_PATH_IMAGE024
是通过所述料箱放气阀的流量，
Figure DEST_PATH_IMAGE025
是所述料箱放气阀的减小的被通流的横截面积，
Figure 593461DEST_PATH_IMAGE026
是流量参数，
Figure DEST_PATH_IMAGE027
是在所述料箱放气阀的下游的检测的压力，
Figure 913584DEST_PATH_IMAGE028
是在所述料箱放气阀的上游的检测的压力，
Figure DEST_PATH_IMAGE029
是通过所述料箱放气阀的质量流量的等熵指数，以及
Figure 405745DEST_PATH_IMAGE030
是通过所述料箱放气阀的质量流量的特定的气体常量。
对于所述流量参数能够尤其适用的是：
Figure 912950DEST_PATH_IMAGE032
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE033
是临界压力比。
因此，尤其在所述传感器3处测量的压力以及几何尺寸，如所述料箱放气阀5的通流的横截面积是重要的输入参数。这样的模型总是服从一定的假设，并且不一定准确地再现实际的通过所述料箱放气阀的流量。因此，例如通流的面积能够由于构件老化而随时间改变。
因此，为了合理化所述模型以及为了必要时调整所述模型，根据本发明在第一步骤中观察在所述燃料箱6的排气期间在所述燃料箱6中的气体的状态变化，即，尤其是压力变化和/或温度变化。因此，例如通过电扫气泵2或者根据以其他方式产生的经过所述料箱放气阀5的压降（例如尤其是通过在所述进气管段10中的负压）执行所述料箱6的排气。在这里，通过所述截止阀7向所述燃料箱6的新鲜空气的输送被禁止。
在所述燃料箱6的排气期间，通过测评在所述料箱6中的压力传感器8的数据来检测在所述料箱放气阀5的上游的压力。因此，在所述排气过程的时间段中检测压力梯度。由检测的压力/压力梯度继而获取从所述燃料箱6向所述进气管段10的通过所述料箱放气阀5的流量。为此能够使用下列关系式：
Figure DEST_PATH_IMAGE035
其中，
Figure 283013DEST_PATH_IMAGE036
是通过所述料箱放气阀的流量，
Figure DEST_PATH_IMAGE037
是在所述料箱中的气体的体积，
Figure 723222DEST_PATH_IMAGE038
是在所述料箱中的气体的特定的气体常量，
Figure DEST_PATH_IMAGE039
是在所述料箱中的气体的温度，
Figure 120705DEST_PATH_IMAGE040
是在所述料箱中的压力梯度。
显然地，设置到所述流量（即来自所述燃料箱6中的质量流量）中的是在所述燃料容器6中的气体的压力梯度以及体积和温度。通过积分能够由所述流量来确定通流量，即在所述排气过程的时间段中由所述燃料箱6中泄漏出来的质量，尤其根据下列关系式来确定：
Figure 380785DEST_PATH_IMAGE042
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE043
是通过所述料箱放气阀的流量，以及
Figure 43889DEST_PATH_IMAGE044
是在从t0至tende的时间段中已经贯穿流过所述料箱放气阀的通流量。
与此并行地，通过所述料箱放气阀5的流量能够根据阐述的模型来获取。相应地，也能够由建模的流量通过积分来确定建模的通流量。
为了形象地说明而讲述图2。图2示出上下排列的三个图表，其中，上方的图表示出所述截止阀7的关于时间轴的两个状态（即打开和关闭），中部的图表示出关于对应的时间刻度的在所述传感器4处的相对压力，以及下方的图表示出关于对应的时间刻度的通过所述料箱放气阀5的质量流量。
显然地，所述截止阀7在从大约30秒至90秒的时间段中以及从130秒开始被关闭，这表示所述燃料箱6的排气。在这个时间段中，在所述传感器4处测量的相对压力相应地降低。在图2的最下方的图表中，不仅示出建模的流量
Figure DEST_PATH_IMAGE045
，而且示出在排气期间在所述压力传感器8处检测的通过所述料箱放气阀5的流量
Figure 338604DEST_PATH_IMAGE046
。这个量是根据上面阐述的关系式确定的，然而其中，根据本发明，所述流量
Figure DEST_PATH_IMAGE047
仅在所述截止阀7的关闭阶段期间（即仅在排气期间）被确定。
在排气期间获取的流量以及建模的流量的平衡或者相应的通流量的平衡表示下面的步骤。这个平衡的结果（例如通过建立从建模的流量
Figure 906989DEST_PATH_IMAGE048
到在排气期间获取的流量
Figure DEST_PATH_IMAGE049
的相对的偏差来表征）能够在适应因子CAD中被保留下来。所述适应因子CAD能够自此以后在对通过所述料箱放气阀5的流量计算中根据下列关系式来使用：
Figure DEST_PATH_IMAGE051
因此，从这个意义上来说，建模的流量所基于的模型能够被调整。

Claims (12)

1.一种用于获取通过定时阀（5）的流量的方法，其具有以下步骤：
- 在布置在所述定时阀（5）的上游的容器（6）的排气期间获取所述定时阀（5）的上游的压力，
- 根据获取的在所述定时阀（5）的上游的压力以及根据在所述容器（6）中的气体的温度和体积获取通过所述定时阀（5）的流量，
- 对比在排气期间获取的流量和建模的流量，并且/或者对比与所述获取的流量相关的量和与所述建模的流量相关的量，
- 当在排气期间获取的流量和所述建模的流量之间产生偏差时并且/或者当在与所述获取的流量相关的量和与所述建模的流量相关的量之间产生偏差时调整模型。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对于在排气期间通过所述定时阀（5）的流量的获取将根据下列关系式进行：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
其中，
Figure 392163DEST_PATH_IMAGE002
是在排气期间通过所述定时阀（5）的流量，
Figure DEST_PATH_IMAGE003
是在所述容器（6）中的气体的体积，
Figure 873085DEST_PATH_IMAGE004
是在所述容器（6）中的气体的特定的气体常量，
Figure DEST_PATH_IMAGE005
是在所述容器（6）中的气体的温度，
Figure 715139DEST_PATH_IMAGE006
是在所述容器（6）中的压力梯度。
3.根据权利要求1或者2所述的方法，其特征在于，由在排气期间获取的流量来确定在预设的时间段中通过所述定时阀（5）流动的通流量，特别是根据下列关系式来确定：
Figure DEST_PATH_IMAGE007
其中，
Figure 172665DEST_PATH_IMAGE008
是在排气期间通过所述定时阀（5）的流量，以及
Figure DEST_PATH_IMAGE009
是在从t0至tende的时间段中已经贯穿流过所述定时阀（5）的通流量。
4.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，将下列参数中的一个或者多个参数设置到所述建模的流量所基于的模型中：在所述定时阀（5）的上游检测的压力、在所述定时阀（5）的下游检测的压力、所述定时阀（5）的通流的横截面积、所述定时阀（5）的所获取的打开时间点、所述定时阀（5）的所获取的关闭时间点。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，穿过所述定时阀（5）的流量的建模通过下述方式来实现，即：在考虑到在所述定时阀（5）的上游检测的压力、在所述定时阀（5）的下游检测的压力、所述定时阀（5）的获取的打开时间点以及所述定时阀（5）的获取的关闭时间点的情况下来求取穿过所述定时阀（5）的流量。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，下列关系式被用于对通过所述定时阀（5）的流量的建模：
Figure 79048DEST_PATH_IMAGE010
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE011
是通过所述定时阀（5）的流量，
Figure 963827DEST_PATH_IMAGE012
是所述定时阀（5）的减小的通流的横截面积，
Figure DEST_PATH_IMAGE013
是流量参数，
Figure 27598DEST_PATH_IMAGE014
是在所述定时阀（5）的下游检测的压力，
Figure 757657DEST_PATH_IMAGE015
是在所述定时阀（5）的上游检测的压力，
Figure DEST_PATH_IMAGE016
是通过所述定时阀（5）的质量流量的等熵指数，以及
Figure 488852DEST_PATH_IMAGE017
是通过所述定时阀（5）的质量流量的特定的气体常量。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述流量参数根据下列关系式求取：
Figure 13374DEST_PATH_IMAGE019
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE020
是临界压力比。
8.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于通过所述定时阀（5）的流量的建模和/或与所述流量相关的量的建模。
9.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，通过布置在所述容器（6）与所述定时阀（5）之间的扫气泵（2）或者通过布置在所述定时阀（5）的下游的进气管段（10）中的负压来使所述容器（6）排气。
10.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在所述定时阀（5）的上游的在排气期间的压力借助压力传感器（3）来获取，所述压力传感器布置在所述容器（6）中或者布置在所述容器与所述定时阀（5）之间延伸的管道中。
11.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述定时阀（5）是料箱放气阀（5）。
12.用于获取通过定时阀（5）的流量的装置，其包括控制单元（12），所述控制单元构造用于实施根据上述权利要求中任一项所述的方法。
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