CN115614168A - 对增压的内燃机的经液体冷却的增压空气冷却器的流出口处的气体温度进行控制的方法 - Google Patents

对增压的内燃机的经液体冷却的增压空气冷却器的流出口处的气体温度进行控制的方法 Download PDF

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Abstract

用于对增压的内燃机（25）的经液体冷却的增压空气冷却器（14）的流出口处的气体温度进行控制的方法，其中，增压空气冷却器（14）的冷却性能根据逆模型（M）借助于所期望的冷却剂质量流（dm KM,Soll ）和针对增压空气冷却器（14）的冷却剂的所期望的限定的目标温度（T KM,Soll ）来进行求取，并且求取经修正的所期望的冷却剂质量流（dm KM,Soll,Korr ），并且通过设定经修正的所期望的冷却剂质量流（dm KM,Soll,Korr ）来执行增压空气冷却器（14）的流出口处的气体温度。

Description

对增压的内燃机的经液体冷却的增压空气冷却器的流出口处 的气体温度进行控制的方法
技术领域
本发明涉及一种用于对增压的内燃机的经液体冷却的增压空气冷却器的流出口处的气体温度进行控制的方法和设备。
背景技术
在增压的内燃机中增压空气冷却器的任务是，在压缩之后并且在供应到燃烧室之前冷却空气，以便实现提高空气密度。因此能够转换更多燃料并且提高发动机的功率。在所吸入的新鲜空气的对应地高的空气湿度的情况下，冷却能够导致冷凝。这种效果在具有安装的低压废气再循环的系统中被额外地强化，因为废气的一部分（该部分包含来自燃烧的额外的分量的水）与新鲜空气混合并且随后流动通过增压空气冷却器。为了避免由于过多凝结的、进入到燃烧室中的水而损坏发动机或者避免由于腐蚀而损坏增压空气冷却器，在增压空气冷却器中必须限定冷凝量。
在压缩机的上游、例如在AGR冷却器中或者在与新鲜空气的混合位置处不应该发生冷凝，因为否则可能由于撞击的液滴而损坏压缩机轮。
发明内容
本发明涉及用于对增压的内燃机的经液体冷却的增压空气冷却器的流出口处的气体温度进行控制的一种方法和一种设备，并且涉及一种在存储介质上用于实施该方法的计算机程序。
在第一方面中，本发明涉及一种用于对增压的内燃机的经液体冷却的增压空气冷却器的流出口处的气体温度进行控制的方法，其中，增压空气冷却器的冷却性能根据逆模型借助于所期望的冷却剂质量流和针对增压空气冷却器的冷却剂的所期望的经限定的目标温度来进行求取，并且求取经修正的所期望的冷却剂质量流，并且通过设定经修正的所期望的冷却剂质量流来执行增压空气冷却器的流出口处的气体温度。
该方法具有特别的优点，即：能够不仅通过控制冷却剂温度而且也通过控制冷却剂质量流来设定增压空气冷却器的流出口处的精确的气体温度。通过本发明也能够将气体温度设定到消耗优化点上。此外，能够考虑到限制并且对它们作出反应，并且此外能够设定所期望的气体温度。因此能够执行对内燃机的最佳的调节。
此外，能够根据受限制的效率和经雷诺修正的气体质量流来限定/求取经修正的所期望的冷却剂质量流。
此外，根据针对增压空气冷却器的效率、第一温度和增压空气冷却器的流出口处的所期望的气体温度来求取所期望的冷却剂温度。
此外，通过能预先给定的下方的温度限值和能预先给定的上方的温度限值来限定所期望的气体温度。
此外，能够根据第一温度、所期望的经限定的冷却剂温度和所期望的气体温度来求取受限制的效率。
此外，根据经雷诺修正的泵质量流和经雷诺修正的气体质量流来求取针对增压空气冷却器的效率。
在一种有利的设计方案中，根据所期望的泵质量流和所期望的经限定的冷却剂温度来求取经雷诺修正的泵质量流。
此外，能够依赖于负荷点地由转速和内燃机的气缸的所期望的填充来求取所期望的泵质量流。
此外，能够根据第一温度和气体质量流来求取经雷诺修正的气体质量流。
此外，能够借助冷却剂泵的通过控制器的操控来设定经修正的所期望的冷却剂质量流。
在一种有利的设计方案中，经修正的所期望的冷却剂质量流能够通过PI-调节器分量来得到补充，其中，作为针对PI-调节器分量的输入参量而使用第三温度与增压空气冷却器的流出口处的所期望的气体温度之间的第三温度差值。
在另外的方面中，本发明涉及一种设备、尤其控制器和一种计算机程序，其被设定、尤其被程序化，以用于实施这些方法中的一个方法。在又一另外的方面中，本发明涉及一种机器可读的存储介质，在该存储介质上存储有计算机程序。
附图说明
本发明在下文中参考附图并且根据实施例来更详细地说明。其中：
图1示出了具有经液体冷却的增压空气冷却器的增压的内燃机的示意图，
图2示出了用于对增压的内燃机的经液体冷却的增压空气冷却器的流出口处的气体温度进行控制的方法的示例性的流程。
具体实施方式
图1以示意图示出了内燃机25，该内燃机具有新鲜空气装备48和排气装备49，通过该新鲜空气装备给内燃机25供应燃烧空气，通过该排气装备沿流动方向将废气51从内燃机25排出。
在新鲜空气装备48中，沿新鲜空气50的流动方向看进行如下布置：确定了压力p 0 的压力传感器1、确定了温度T 0 的温度传感器2、空气过滤器3、空气量热膜传感器（HFM）5、确定了温度T 10 的温度传感器6、确定了压力p 10 的压力传感器7、确定了压力p 11 的压力传感器9、确定了温度T 11 的温度传感器10、废气涡轮增压器47的压缩机12、确定了温度T 20 和压力p 20 的压力-及温度传感器13、具有容积V 21 的增压空气冷却器14、确定了温度T 21 的温度传感器16、确定了压力p 21 的压力传感器17、节气门19、确定了压力p 22 的压力传感器20、以及确定了温度T 22 的温度传感器21。所说明的值能够例如作为传感器值或者作为模型值而存在。在一种优选的实施方式中，压力传感器1求取周围环境压力，并且温度传感器2求取周围环境温度。
此外，增压空气冷却器14与冷却剂设备连接。在此，冷却剂设备由能控制的冷却剂泵和冷却剂回路组成，其中，冷却剂通过连接在增压空气冷却器14处的冷却器60来泵送。对增压空气冷却器14的调温通过控制器100上所计算出的模型来执行，其中，控制器100优选通过操控冷却剂泵来调节流动速度或者说冷却剂质量流。
此外，在冷却器60处能够安装用于对冷却器60进行冷却的风扇，其中，控制器100将风扇的速度与所期望的冷却剂温度相适配。在一种替代的实施方式中，冷却器60能够具有能调节的膜片结构，该膜片结构遮盖冷却器60，其中，膜片结构能够借助于控制器100来打开或者闭合，以便调节冷却剂温度。
此外，在冷却剂回路中能够安装3-通-阀61，其中，借助于3-通-阀61制造了围绕增压空气冷却器14的旁路，使得冷却剂回路不再通过冷却器60来运行。在此，3-通-阀61通过控制器100来控制，以便调节冷却剂温度。
在排气装备49中，从内燃机25出发沿废气51的流动方向进行如下布置：确定了压力p 3 的压力传感器26、确定了温度T 3 的温度传感器27、废气涡轮机30、求取排气装备49中的空气-燃料比的λ探针56、氧化催化器（DOC）31、氮氧化物存储催化器32、颗粒过滤器（PF）33、确定了温度T50的温度传感器34、确定了压力p50的压力传感器35。此外，发动机转速的值n eng 和所供应的燃料量m fuel 提供作为传感器值或者模型值，例如由控制器100来提供。在一种优选的实施方式中，内燃机25能够具有低压废气再循环，以便将燃烧废气返回引导到新鲜空气装备48中。随着通过低压废气再循环所回引的废气可能伴随着额外的冷凝输入，从而特别有利的是，能够控制经液体冷却的增压空气冷却器14的流出口处的气体温度。
在图2中示出了该方法的示例性的流程。在第一步骤300中，根据当前的转速n eng 和当前的目标气缸填充rl soll 来求取所期望的泵质量流dm KM,Soll 。
所期望的泵质量流dm KM,Soll 借助于第一特性曲线族K 1 根据当前的转速n eng 和当前的目标气缸填充rl soll 来进行求取，其中，根据这些参量的所期望的泵质量流dm KM,Soll 存储在第一特性曲线族K 1 中。
在步骤310中，根据第一温度T 20 和经由增压空气冷却器14的气体质量流dm LLK 来求取针对增压空气冷却器14的通过雷诺数所修正的气体质量流dm LLK,Re 。在压缩机12的下游和在增压空气冷却器14的上游求取第一温度T 20 。气体质量流dm LLK 优选通过控制器100来求取。为了考虑粘度效应而通过雷诺数来修正。
在步骤320中，步骤300中所求取的所期望的泵质量流dm KM,Soll 通过雷诺数根据所期望的目标冷却剂温度T KM,Soll 来进行修正并且得到经雷诺修正的泵质量流dm KMSoll,Re 。
在步骤330中，针对增压空气冷却器14的效率η LLK 根据经修正的泵质量流dm KMSoll,Re 和经修正的气体质量流dm LLK,Re 借助于控制器100上的第一模型M 1 来进行求取。
替代地，能够根据第二特性曲线族K 2 根据经修正的泵质量流dm KMSoll,Re 和经修正的气体质量流dm LLK,Re 来求取效率η LLK 。在此，增压空气冷却器的效率η LLK 在准备阶段中在试验台处取得并且随后存储在控制器100中。
在步骤340中，随后形成第一温度T 20 与温度差ΔT KM2Gas 之间的所期望的目标冷却剂温度T KM 。在此，温度差ΔT KM2Gas 对应于第一温度T 20 与增压空气冷却器14的流出口处的所期望的气体温度T LLKDs,Soll 之间的第一温度差值ΔT Air ，其中，用效率η LLK 来修正第一温度差值ΔT Air 。
随后，所期望的目标冷却剂温度T KM 相对于能预先给定的下方的温度限值T KM,min 并且相对于能预先给定的上方的温度限值T KM,max 进行限定。
如果所期望的目标冷却剂温度T KM 低于能预先给定的下方的温度限值T KM,min ，那么则将所期望的目标冷却剂温度T KM 限定到能预先给定的下方的温度限值T KM,min 上并且作为所期望的经限定的目标冷却剂温度T KM,Soll,lim 输出。
如果所期望的目标冷却剂温度T KM,Soll 超过能预先给定的上方的温度限值T KM,max ，那么则将所期望的目标冷却剂温度T KM,Soll 限定到能预先给定的上方的温度限值T KM,max 上并且作为所期望的经限定的目标冷却剂温度T KM,Soll,lim 输出。
随后在步骤350中，根据第一温度T 20 和步骤340中所求取的所期望的经限定的目标冷却剂温度T KM,Soll,lim 来求取针对冷却剂的第二温度差值ΔT KM 。
根据第一温度差值ΔT Air 和第二温度差值ΔT KM 来求取针对增压空气冷却器14的受限制的效率η LLK,Lim 。
在步骤360中，根据受限制的效率η LLK,Lim 和针对增压空气冷却器14的通过雷诺数所修正的气体质量流dm LLK,Re 来求取针对冷却剂的经修正的所期望的冷却剂质量流dm KM,Soll,Korr 。
随后，能够借助冷却剂泵的通过控制器100的控制来设定经修正的所期望的冷却剂质量流dm KM,Soll,Korr 。
在此，从所期望的经限定的冷却剂温度T KM,Soll 直至经修正的所期望的冷却剂质量流dm KM,Soll,Korr 的作用链被称为逆模型M。能转换的冷却剂温度通过逆置所要求的冷却剂质量流的先前的计算来进行，该冷却剂质量流考虑到前面所提到的限制。
随后能够在步骤300中从头开始该方法。
在可选的步骤370中，经修正的所期望的冷却剂质量流dm KM,Soll,Korr 能够通过PI-调节器分量来得到补充，其中，作为输入参量使用第三温度T 21 与增压空气冷却器14的流出口处的所期望的气体温度T LLKDs,Soll 之间的第三温度差值ΔT PI 。在此，在增压空气冷却器的下游14和在节气门19的上游求取第三温度T 21 。
随后能够在步骤300中从头开始该方法。

Claims (14)

1.用于对增压的内燃机（25）的经液体冷却的增压空气冷却器（14）的流出口处的气体温度进行控制的方法，其中，所述增压空气冷却器（14）的冷却性能根据逆模型（M）借助于所期望的冷却剂质量流（dm KM,Soll ）和针对所述增压空气冷却器（14）的冷却剂的所期望的限定的目标温度（T KM,Soll ）来进行求取，并且求取经修正的所期望的冷却剂质量流（dm KM,Soll,Korr ），并且通过设定所述经修正的所期望的冷却剂质量流（dm KM,Soll,Korr ）来执行所述增压空气冷却器（14）的流出口处的气体温度。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据受限制的效率（η LLK,Lim ）和经雷诺修正的气体质量流（dm LLK,Re ）来限定/求取所述经修正的所期望的冷却剂质量流（dm KM,Soll,Korr ）。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据针对所述增压空气冷却器（14）的效率（η LLK ）、第一温度（T 20 ）以及所述增压空气冷却器（14）的流出口处的所期望的气体温度（T LLKDs,Soll ）来求取所期望的冷却剂温度（T KM ）。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述所期望的气体温度（T KM ）通过能预先给定的下方的温度限值（T KM,min ）和能预先给定的上方的温度限值（T KM,max ）来进行限定。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述第一温度（T 20 ）、所期望的经限定的冷却剂温度（T KM,Soll ）以及所期望的气体温度（T LLKDs,Soll ）来求取所述受限制的效率（η LLK,lim ）。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据经雷诺修正的泵质量流（dm KMSoll,Re ）和经雷诺修正的气体质量流（dm LLK,Re ）来求取针对所述增压空气冷却器（14）的效率（η LLK ）。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，根据所期望的泵质量流（dm KM,Soll ）与所述所期望的经限定的冷却剂温度（T KM,Soll ）来求取所述经雷诺修正的泵质量流（dm KMSoll,Re ）。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，依赖于负荷点地由转速（n eng ）和所述内燃机（25）的气缸的所期望的填充（rl soll ）来求取所述所期望的泵质量流（dm KM,Soll ）。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，根据所述第一温度（T 20 ）和气体质量流（dm LLK ）来求取所述经雷诺修正的气体质量流（dm LLK,Re ）。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，借助冷却剂泵的通过所述控制器（100）进行的操控来设定所述经修正的所期望的冷却剂质量流（dm KM,Soll,Korr ）。
11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述经修正的所期望的冷却剂质量流（dm KM,Soll,Korr ）通过PI-调节器分量来得到补充，其中，作为针对所述PI-调节器分量的输入参量使用第三温度（T 21 ）与所述增压空气冷却器（14）的流出口处的所期望的气体温度（T LLKDs,Soll ）之间的第三温度差值（ΔT PI ）。
12.计算机程序，其设定用于执行根据权利要求1至11中任一项所述的方法。
13.具有根据权利要求12所述的计算机程序的电子的存储介质。
14.设备、尤其控制器，其设定用于实施根据权利要求1至11所述的方法。
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