CN114846230A - 具有进气压求解器件的进气引导装置和用于求解进气压的方法 - Google Patents

Abstract

用于内燃机用的新鲜空气供应设备(1)的运行方法，其中，所述新鲜空气供应设备(1)设置为用于将新鲜空气从围绕内燃机的环境供应到内燃机的至少一个燃烧室中，所述新鲜空气供应设备具有能控制的节流阀(6)，所述节流阀设置为用于改变新鲜空气供应设备(1)的能穿流的面积并且用于至少部分地截断新鲜空气供应设备(1)，并且所述新鲜空气供应设备(1)具有压缩装置(3)，所述压缩装置沿从环境到燃烧室中的按计划的穿流方向(10)设置在节流阀(6)上游并且设置为用于在新鲜空气供应设备(1)中沿按计划的穿流方向(10)输送空气质量流，并且在压缩装置(3)上游设置有新鲜空气供应设备(1)的压缩前区段(2)，在压缩装置(3)下游并且在节流阀(6)上游设置有中间区段(4)，并且在节流阀(6)下游设置有节流后区段(7)，其中，在压缩前区段(2)中设置有第一气压传感器(8)，而在节流后区段(7)中设置有第二气压传感器(9)，其特征在于，在新鲜空气供应设备的第一运行状态下利用第一气压传感器(8)测量第一气压，在第二步骤中在该第一运行状态下利用第二气压传感器(9)测量第二气压，并且基于该第二气压根据利用节流阀(6)调整的理论上能穿流的面积求解用于中间区段(4)的理论气压，将所述理论气压与第一气压或与用于第一气压的比较值相比较，并且在理论气压与第一气压或比较值的偏差超过误差阈值的情况下，确定用于求解理论气压的校正值。

Description

具有进气压求解器件的进气引导装置和用于求解进气压的 方法

技术领域

本发明涉及一种用于内燃机的进气引导装置，其中，在该进气引导装置中在至少一个部分区域中发生无传感器的进气压求解以及一种用于求解进气压的方法。

背景技术

DE 10 2016 117 139 A1涉及用于调节泵的方法和系统，其中，该文献也涉及在内燃机的吸气管中的压力。

发明内容

以下，本发明与确定的内燃机相关联地描述，这点不应理解为将本发明限制于该应用。能以柴油燃料运行的内燃机、所谓的柴油机通常具有在新鲜空气管路中的节气门。在此，新鲜空气管路应理解为如下管路，所述管路用于将新鲜空气从围绕内燃机的环境供应给该内燃机的至少一个燃烧室。沿穿过该新鲜空气管路的(从环境到燃烧室中的)按计划的流动方向，在节气门、亦即设置在新鲜空气管路中的装置(所述装置设置为用于优选完全地或部分地截断新鲜空气管路)之后设置有压力传感器，所述压力传感器测量在新鲜空气管路的该区段中的气压。为了控制内燃机，在新鲜空气管路中在节气门之前的气压同样具有意义。为了节省成本，不利用传感器测量该气压，而是可以基于节气门的受控制的位置和在节气门之后的所测量的气压来求解。为了求解可以考虑如下参量：在节流位置之后的气压(测量)、在节流位置之前的温度(测量)、空气质量流(测量)和有效面积(在节气门区域中的能穿流的面积，与节气门的开度相关)。如果已知这些参量的个别或全部，则具有足够准确性的求解是可能的。

试验证明，该求解在某些情形下可能是有错误的，这点可能导致在控制内燃机中的效率损失。特别是在内燃机的运行中沉积物可能附着在节气门上，从而在节气门处的实际能穿流的面积偏离于之前提到的有效面积或者说仅基于节气门的开度所估计的面积，这导致对节气门之前的气压的错误求解。此外，节气门以及新鲜空气管路承受制造公差，所述制造公差同样可能对在节气门处的实际能穿流的面积起作用并且同样可能导致对节气门之前的气压的错误求解。

本发明的任务在于，给出一种用于求解在节气门之前的气压的方法以及一种新鲜空气输送设备，所述新鲜空气输送设备根据该方法控制。所述任务通过一种按照第一权利要求的方法以及一种按照权利要求3所述的利用该方法控制的设备来解决。本发明的优选的进一步扩展方案是从属权利要求的技术方案。

提出一种用于新鲜空气供应设备的运行方法。按本发明的意义，新鲜空气供应设备应理解为一种用于将新鲜空气从围绕内燃机的环境供应到至少一个燃烧室或者说内燃机的燃烧室中的设备。所述新鲜空气供应设备因此应理解为一种用于将空气质量流引导到至少一个燃烧室的设备，其中，该从环境到燃烧室中的质量流沿按计划的穿流方向穿流新鲜空气供应设备。因此，这样的新鲜空气供应设备具有管道和用于引导新鲜空气的另外的装置。

在新鲜空气供应设备中的这样的另外的装置是能控制的节流阀。按本发明的意义，这样的节流阀应理解为在新鲜控制供应设备中的用于控制或至少用于影响空气质量流的装置。优选地，利用节流阀能改变在新鲜空气供应设备中能被该空气质量流穿流的面积。该面积的大小特别是间接地或者说从节流阀的开度导出。特别是如果节流阀具有节气门，则节流阀的开度能借助于节气门的开放角度来描述并且此外能给每个开放角度配设确定的能穿流的面积。就这点而言，在节流阀处的所述间接求解的面积被称为有效面积。口语上，该有效面积也可以被理解为估计面积，因为该有效面积如所述那样仅间接地确定。

在新鲜空气供应设备中的另外的装置是压缩装置。优选地，这样的压缩装置应理解为泵装置。优选地，所述压缩装置构成为所谓的增压机的压缩机并且优选构成为涡轮增压机的压缩机。因而，压缩装置设置为至少有时用于将新鲜空气从围绕内燃机的环境输送到所述至少一个燃烧室中，并且此外优选地，所述压缩装置设置为用于产生空气质量流。关于按计划的穿流方向，所述压缩装置设置在该节流阀上游。特别是通过两者均设置在新鲜空气供应设备中的节流阀和压缩装置，所述新鲜空气供应设备分为三部分：在压缩装置上游的压缩前区段、在压缩装置下游并且在节流阀上游的中间区段和在节流阀下游的节流后区段。

对于控制新鲜空气供应和因此对于运行内燃机，在所述新鲜空气供应中的增压比具有意义。基于在压缩装置处的压缩效果和在节流阀处的节流效果，在确定的工作点中对于新鲜空气供应设备的三个所提到的区段可以产生不同的压力。

所述运行方法提出一种用于利用对于气压的仅两个测量位置求解或确定在新鲜空气供应设备的全部三个区段中的气压的变形方案。在压缩前区段中设置有第一气压传感器，所述第一气压传感器设置为用于确定并且优选用于测量在该区段中的在空气质量流中的气压、即所谓的第一气压。在节流后区段中设置有第二气压传感器，所述第二气压传感器设置为用于求解并且优选用于测量在该区段中的在空气质量流中的气压。优选地，所述中间区段构成为无气压传感器的；在新鲜空气供应设备的该区段中特别是设置有气压传感器，或者在停止运转的情况下或者在设置在那里的气压传感器不运行时，应用所提出的方法。

在此，所提出的运行方法规定以下方法步骤，这些方法步骤也可以以不同于所给出的顺序来执行。在新鲜空气供应设备的第一运行状态下，利用第一气压传感器测量第一气压。优选地，该第一气压可以换算为比较值。于是，换算特别是可以当已知在该第一运行状态下在中间区段(Zwischenabstand)中的气压不同于所测量的第一气压时进行，其中，第一运行状态这样选择，使得在第一气压与在该运行模式下在中间区段中的气压之间的关联已知。优选地，在该第一运行状态下，利用所述新鲜空气供应设备供应新鲜空气的内燃机处于空载状态中，或者还优选地，该第一运行状态是如下状态，由所述状态已知在压缩前区段中的气压等于在中间区段中的气压。特别是，这样的状态是能借助于试验或运算而求解或者能基于经验而预定。

并且在接下来的步骤中，与在之前提到的第一运行状态下一样地，利用第二气压传感器测量第二气压。优选地，所述两个气压在相同时刻测量或者优选在相同的运行状态下但在不同时刻测量。

在接下来的步骤中，基于该测量的第二气压求解用于中间区段的理论气压，其中，所述用于中间区段的理论气压根据利用节流阀调整的能穿流的面积、即所谓的有效面积来求解。还优选地，其他参数进入到用于中间区段的气压的所述运算中，其中，这样的气压运算由现有技术利用已知的关联能实现。

所述理论气压、作为按照利用第二气压传感器的测量并且根据有效面积求解的气压与第一气压、亦即在压缩前区段中对于相同的运行状态测量的气压相比较，特别是在理想的条件下、亦即当有效面积精确地等于实际能穿流的面积时，第一气压与理论气压一致，或者理论气压与该第一气压偏离了预定的阈值。优选地，所述预定的阈值考虑气压差，所述气压差在第一运行状态下按计划地出现在压缩前区段与中间区段之间。

如果理论气压与第一气压的该比较得出非按计划的偏差，亦即所述偏差特别是处于可预定的气压公差范围之外，则用于求解理论气压的校正值由所述比较确定。特别是，节流阀的有效面积在运算中得以适配。因此，借助于该措施，用于中间区段的气压的求解得以校准，因为第一运行状态这样选择，使得从第一气压可以目标明确地推断出在中间区域中的气压，或者因为第一运行状态这样选择，使得第一气压等于在中间区域中的气压。就这点而言，气压涉及在空气质量流中的气压而不涉及静态条件。在偏离于第一运行状态的各运行状态下，在中间区域中的在空气质量流中的气压于是可以基于校准的运算而准确地求解。

在一种优选的实施形式中，所述新鲜空气供应设备具有至少一个第二运行状态，所述第二运行状态与第一运行状态相斥(abweisen)，在该第二运行状态下内燃机能借助于新鲜空气供应设备在部分负载运行或全负载运行下运行。优选地，在新鲜空气供应设备的该第二运行状态下，求解用于中间区域的校正的气压，其中，该校正的气压优选基于在该第二运行状态下测量的第二气压(利用第二气压传感器测量)和在第一运行状态下求解的校正值。优选地，为了求解校正的气压，在第二运行状态下利用第二气压传感器测量在该节流后区段中的气压。此外，为了求解校正的气压考虑该在第一运行状态下求解过的校正值。特别是校正有效面积并且在第二运行状态下借助于该校正的有效面积求解在中间区域中的气压。特别是通过这样的方法，在特别是在压缩前区段中的气压与在中间区段中的气压不一致的第二运行状态下，能基于在节流后区段中求解的气压实现对在中间区段中存在的气压的更准确的确定并且由此能达到对新鲜空气供应设备的改善的控制。

此外，提出新鲜空气供应设备在内燃机中的应用。所述新鲜空气供应设备设置为用于将新鲜空气从围绕内燃机的环境供应到内燃机的至少一个燃烧室中并且如之前阐述的那样构成。因此，新鲜空气供应设备具有能控制的节流阀，所述节流阀设置为用于改变新鲜空气供应设备的能穿流的面积。此外，所述新鲜空气供应设备具有压缩装置，所述压缩装置沿按计划的穿流方向、亦即从环境到燃烧室中地设置在节流阀上游。如所述那样，所述新鲜空气供应设备借助于压缩装置并且借助于节流阀分成三个区段。在新鲜空气供应设备中，在压缩装置上游设置由压缩前区段，在压缩装置下游并且在节流阀上游设置有中间区段并且在节流阀下游设置有节流后区段。

此外，在压缩前区段中设置有第一气压传感器并且在节流后区段中设置有第二气压传感器。优选地，在中间区段中不设置气压传感器，并且优选地所述中间区段因此构成为无气压传感器的。此外，所述新鲜空气供应设备至少有时根据按照之前描述的实施形式之一所述的方法来控制。特别是通过所提到的结构型式的、利用所提出的方法运行的新鲜空气供应设备能实现求解在新鲜空气供应设备的三个不同区域中的压力，其中，所述压力可仅在这三个区域中的两个区域中测量并且在第三区域中由另两个气压之一来确定。此外由此得出利用少的必需的硬件准确求解气压的优点。

还提出一种内燃机，所述内燃机具有一个或多个燃烧室，所述至少一个燃烧室能利用之前提到的结构型式的新鲜空气供应设备从围绕内燃机的环境供应新鲜空气，并且利用新鲜空气供应设备能执行之前阐述的运行方法。此外，该用于运行新鲜空气供应设备的运行方法以计算机可执行的指令的形式存储在电子发动机控制仪上，并且此外优选地，所述新鲜空气供应设备和因此内燃机也至少有时利用该方法来控制。

附图说明

以下借助于附图更详细地阐述本发明的各个特征和实施形式，其中，本发明的各特征的不同于所示的组合也是可能的。图中：

图1示出示意性的新鲜空气供应设备的部分，

图2示出对于运行方法的示意性的流程图。

具体实施方式

新鲜空气供应设备1通过压缩装置3和具有节气门5的节流阀6划分为三个部分区段。压缩前区段2关于穿过新鲜空气供应设备1的按计划的穿流方向10、亦即关于从环境到内燃机的至少一个燃烧室的空气质量流位于压缩装置3之前，所述压缩装置当前构成为涡轮增压机的高压级。此外，关于该按计划的穿流方向10在压缩装置3下游并且在节流阀6上游设置有中间区段4。此外，在节流阀6下游设置有节流后区段7。

在压缩前区段2中设置有第一气压传感器8，利用该第一气压传感器能测量在该区段中的在空气质量流中的气压。此外，在节流后区段7中设置有第二气压传感器9，利用所述第二气压传感器能测量在该区段中的在空气质量流中的气压。中间区段4实施为无气压传感器的，因此利用所提出的新鲜空气供应设备无法测量在该区域中的气压，在内燃机运行中对气压的了解改善新鲜空气供应设备的控制质量。

为了在内燃机运行中求解气压，即当空气质量流穿流新鲜空气供应设备时，能利用第二气压传感器9测量气压。通过已知的物理关系，在穿流节流阀6时的压降可以针对穿过节流阀的空气质量流11来确定。在中间区域4中的气压的这样的运算但以假设至少空气质量流11所穿过的面积(即所谓的有效面积)的大小为前提。在此，有效面积特别是与节流阀的开度相关。但该假设的有效面积与空气质量流11穿过的实际的面积不一致，这样所运算的气压也偏离于在中间区域11中实际存在的气压。面积的偏差可基于无法避免的制造公差得出，所述实际的面积但也可能在寿命期间特别是由于沉积物而改变并且因此在全新状态下校准的运算可能在较长的运行时间之后偏离于现实。为了在中间区段中避免附加气压传感器，本发明因此提出对中间区域4中的气压的确定进行在运行中可重复的校准。在第一运行状态下，为此利用第一气压传感器8和第二气压传感器9测量在空气质量流中的气压。在此，第一运行状态这样选择，使得在空气质量流中的气压在压缩前区段2中并且在中间区段4中至少大致相同或者偏差了已知的压差。此外，实施对于中间区域4的气压的运算，所述运算如所述那样从利用第二气压传感器9测量的气压出发，并且这样求解的气压与利用第一气压传感器8求解的气压相比较。

在该比较中存在偏差的情况下，这样适配从利用第二气压传感器9测量的气压出发的运算，使得所述运算“正确”，特别是所述运算被节流阀中的气流改变。换言之，在该方法流程中校准用于中间区段4的气压的运算。

如果内燃机在与第一运行模式下不同的运行模式下运行、亦即在部分负载运行模式或全负载运行模式下运行，这样应用校准的运算方法，所述运算方法为了确定在中间区域4中的气压而基于利用第二气压传感器9所测量的气压，并且这样在该第二运行模式下的用于中间区段的气压能够比在没有校准的情况下而更准确地确定。

在图2中示出所提出的运行方法的流程图。在此，在步骤101中利用第一气压传感器8测量在第一运行状态下的在压缩前区段中的气压。在步骤102中，利用第二气压传感器9测量在第一运行状态下的在节流后区段中的气压。在步骤103中，在步骤102中测量的气压按节流等式在采取假设、特别是有效面积的情况下换算为在中间区域4中的气压。这样对于中间区域求解的气压在步骤104中与在步骤101中测量的气压相比较。如果该比较得出，所述两个气压相互偏差超过预定的公差，则运算方法针对基于测量利用第二气压传感器9测量的气压进行适配，特别是适配有效面积的大小，特别是这样因此确定实际能穿流的面积。

在步骤105中，利用适配过的运算方法、特别是因此利用校准的运算基于来自第二气压传感器9的测量值求解在与第一运行状态不同的运行状态下的气压。

换言之，在以往复活塞结构型式的内燃机中应用本发明，其中，在该内燃机中在新鲜空气供应设备中构造有节气门。在节气门下游存在气压传感器。然而，在内燃机运行期间在节气门上游在空气质量流中的气压同样对于控制内燃机或新鲜空气供应设备是重要的。特别是为了节省成本，不利用气压传感器测量该气压，而是借助于普遍已知的节流等式来求解。特别是，以下参数代入到该等式中：

在节流阀下游的气压

在节流阀上游的气温，

空气质量流和

在节流阀中的有效面积，所述有效面积能被该空气质量流穿流，该有效面积特别是与节流阀的节气门位置相关。

因此，有效面积仅间接地已知，因为特别是不已知：节流阀随时间是否被污染物附着；仅已知所调整的开度或者说开放角度。如果已知上述参数，则在中间区域中的气压的运算是可能的。然而，由于特别是在节流阀上的灰尘/污物、特别是由于积碳并且由于基于制造公差的构件泄露而导致在利用所提出的运算方法所求解的气压与在中间区域中实际存在的气压之间的偏差。

本发明在具有涡轮增压机的内燃机中利用下述原理，即，可以从在压缩前区段2中测量的气压出发推断出在中间区段4中的气压。在第一运行模式下、特别是因此在内燃机的空载模式下，足够准确地知晓气压，因为涡轮增压机的压缩装置3或者说涡轮增压机的高压级几乎不建立增压压力。在该高压级的上游存在气压传感器。利用简单的运算模型，在空载中估计在节气门之前的压力。在内燃机的其他工作点，这无法提供所需的准确性。借助于在内燃机的空载运行中校准的运算方法，比在没有校准的情况下更准确地确定在中间区域4中的气压。

换言之，利用校准可以使面积误差(在节流阀中相对于实际能穿流的面积的估计面积或者说有效面积)最小化。在第一运行模式下确定的能穿流的面积可以作为运算基础保存在控制仪中并且为了气压确定在所有其他运行区域中被考虑。特别是通过该方法，可以考虑构件公差的影响以及在新鲜空气供应设备中的不已知的灰尘/污物。在节流阀上游的气压传感器不是必需的，尽管准确的气压求解是可能的。

Claims (4)

1.用于内燃机用的新鲜空气供应设备(1)的运行方法，其中，所述新鲜空气供应设备(1)设置为用于将新鲜空气从围绕内燃机的环境供应到内燃机的至少一个燃烧室中，所述新鲜空气供应设备具有能控制的节流阀(6)，所述节流阀设置为用于改变新鲜空气供应设备(1)的能穿流的面积并且用于至少部分地截断新鲜空气供应设备(1)，并且

所述新鲜空气供应设备(1)具有压缩装置(3)，所述压缩装置沿从环境到燃烧室中的按计划的穿流方向(10)设置在节流阀(6)上游并且设置为用于在新鲜空气供应设备(1)中沿按计划的穿流方向(10)输送空气质量流，并且

在压缩装置(3)上游设置有新鲜空气供应设备(1)的压缩前区段(2)，在压缩装置(3)下游并且在节流阀(6)上游设置有中间区段(4)，并且在节流阀(6)下游设置有节流后区段(7)，其中，在压缩前区段(2)中设置有第一气压传感器(8)，而在节流后区段(7)中设置有第二气压传感器(9)，

其特征在于，

在新鲜空气供应设备的第一运行状态下利用第一气压传感器(8)测量第一气压，

在第二步骤中在该第一运行状态下利用第二气压传感器(9)测量第二气压，并且

基于该第二气压根据利用节流阀(6)调整的理论上能穿流的面积求解用于中间区段(4)的理论气压，

将所述理论气压与第一气压或与用于第一气压的比较值相比较，并且

在理论气压与第一气压或比较值的偏差超过误差阈值的情况下，确定用于求解理论气压的校正值。

2.按照权利要求1所述的运行方法，其特征在于，在新鲜空气供应设备(1)的第二运行状态下求解用于中间区域(4)的校正的气压，并且

为了求解校正的气压利用第二气压传感器(9)测量在该节流后区段(7)中的气压，并且

为了求解校正的气压考虑该校正值。

3.新鲜空气供应设备在内燃机中的应用，其中，所述新鲜空气供应设备设置为用于将新鲜空气从围绕内燃机的环境供应到内燃机的至少一个燃烧室中，并且所述新鲜空气供应设备(1)还具有能控制的节流阀(6)，以用于改变新鲜空气供应设备(1)的能穿流的面积，所述节流阀设置为用于至少部分地截断新鲜空气供应设备(1)，并且所述新鲜空气供应设备(1)还具有压缩装置(3)，所述压缩装置沿从环境到燃烧室中的按计划的穿流方向(10)设置在节流阀(6)上游，并且在压缩装置(3)上游设置有新鲜空气供应设备(1)的压缩前区段(2)，在压缩装置(3)下游并且在节流阀(6)上游设置有中间区段(4)，并且在节流阀(6)下游设置有节流后区段(7)，并且此外，在压缩前区段(2)中设置有第一气压传感器(8)，而在节流后区段(7)中设置有第二气压传感器(9)，

其特征在于，

所述新鲜空气供应设备(1)至少有时根据按照上述权利要求之一所述的方法控制。

4.内燃机，具有按照权利要求3所述的新鲜空气供应设备，其特征在于，所述用于控制新鲜空气供应设备(1)的方法以计算机可执行的指令的形式存储在发动机控制仪上。

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