CN1317502C - 内燃发动机内部egr量推定装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及内燃发动机内部EGR量推定装置和方法。内燃发动机的电子控制单元根据进气管压力Pm、发动机转速NE和进气阀开启正时T_open计算紧接在进气阀开启之前存在于气缸中的燃烧后气体存留量M_egr1。同时，该电子控制单元根据进气管压力Pm、发动机转速NE和气阀重叠量OL计算进气阀开启后从排气管回流入气缸中的燃烧后气体回流量M_egr2。该控制单元计算燃烧后气体存留量M_egr1和燃烧后气体回流量M_egr2之和，并把该和设为推定的内部EGR量M_egrALL。结果，可简便和精确地推定内部EGR量。

Description

内燃发动机内部EGR量推定装置和方法

技术领域

本发明涉及一种推定(估定)内燃发动机(内燃机)中的排气再循环量，即内燃发动机的内部EGR(整体式EGR)量的装置和方法。

背景技术

典型内燃发动机中的一些燃烧后气体的存留在气缸中。存留的燃烧后气体称为内部EGR(内部排气再循环)。由于内部EGR影响到发动机的燃烧状态和排放，因此推定内部EGR的数量，并根据该推定调节进气量、点火正时、燃料喷射量和燃料喷射正时。在具有可变气阀正时(驱动)机构的内燃发动机中，从排气系统返回气缸的排气量随例如气气阀重叠量的变动而变。内部EGR量相应变动。气阀重叠指这样一种状态，在该状态下，进气阀(进气门)和排气阀(排气门)同时开启。气阀重叠量指用作为内燃发动机输出轴的曲轴的角度表示的气阀重叠发生的时期(期间)。

因此，已经提出过推定内部EGR量的装置。日本延迟专利公报No.2001-221105公开了这样一种装置。该装置根据发动机转速、气阀重叠量、排气阀的关闭正时和进气压力，考虑到(计及)气阀重叠量的变动来推定内部EGR量。具体地说，根据排气阀的关闭正时和发动机转速，该装置首先计算没有气阀重叠的时期中的内部EGR量。然后，该装置根据气阀重叠的时期和进气压力校正该算出的值，从而推定内部EGR量。

上述内部EGR量推定装置中所用的逻辑(算法)不是基于实际内燃发动机中燃烧后气体的物理性状。这使得推定逻辑复杂化。例如，用来推定的公式和条件必须随各种参数如气阀重叠的状态和排气阀的关闭正时而变。该推定逻辑在应用于具有高度控制灵活性的例如独立控制各个进气阀和排气阀的气阀正时(配气正时，配气相位)的可变气阀正时机构(可变配气相位装置)的发动机时特别复杂。如果推定逻辑复杂，所需参数的数量和根据这些参数的校正数量就会增加。因此，参数和校正中的误差被累积，结果造成内部EGR量的推定精度的下降。

发明内容

因此，本发明的一个目的是提供一种推定内燃发动机中内部EGR量的装置和方法，该装置能简便、精确地推定内部EGR量。

为实现上述和其他目的，按照本发明，提供一种推定内燃发动机内部EGR量的装置。该发动机包括装有活塞的气缸、与该气缸连接的进气通道和排气通道、用于可选择地将该进气通道与该气缸连接和断开的进气阀和用于可选择地将该排气通道与该气缸连接和断开的排气阀。该内部EGR量为当空气-燃料混合物在该气缸中燃烧时存在于该气缸中的燃烧后气体的数量。该装置包括一计算机，该计算机计算作为燃烧后气体存留量和燃烧后气体回流量之和的该内部EGR量。该燃烧后气体存留量为紧接在该进气阀开启之前存在于该气缸中的燃烧后气体的数量。该燃烧后气体回流量为该进气阀开启后从该排气通道回流入该气缸中的燃烧后气体的数量。

本发明还提供一种推定内燃发动机内部EGR量的方法。该发动机包括装有活塞的气缸、与该气缸连接的进气通道和排气通道、用于可选择地将该进气通道与该气缸连接和断开的进气阀和用于可选择地将该排气通道与该气缸连接和断开的排气阀。该内部EGR量为当空气-燃料混合物在该气缸中燃烧时存在于该气缸中的燃烧后气体的数量。该方法包括：计算燃烧后气体存留量，该燃烧后气体存留量为紧接在该进气阀开启之前存在于该气缸中的该燃烧后气体的数量；计算燃烧后气体回流量，该燃烧后气体回流量为在该进气阀开启后从该排气通道回流入该气缸中的该燃烧后气体的数量；以及计算作为该燃烧后气体存留量和该燃烧后气体回流量之和的该内部EGR量。

从以下结合附图以本发明原理例示的说明中可清楚看出本发明的其他方面和优点。

附图说明

从以下结合附图对优选实施例的说明中可最好地理解本发明及其目的和优点，附图中：

图1A-5为本发明原理说明图，其中：

图1A-1C为表示内燃发动机中的燃烧后气体的性状的示意图；

图2示出燃烧后气体从排气管的回流；

图3A和3B为表示从排气管回流的燃烧后气体的性状的示意图；

图4示出进气阀和排气阀的气阀升程变化曲线；

图5示出函数f₃(NE，Pm)的一个例子的曲线；

图6为本发明一实施例的整体结构的示意图；

图7示出对图6所示发动机的气阀正时的控制曲线；以及

图8为推定图6实施例中内部EGR量的计算逻辑的方框图。

具体实施方式

[本发明原理]

下面结合图1A-5说明推定内部EGR量的原理，本发明的推定内燃发动机内部EGR量的装置根据该原理工作。

燃料在气缸中的燃烧生成燃烧后气体。排气阀开启时(见图1A)燃烧后气体排出到排气管。然后，开启进气阀，从而开始气阀重叠。由于排气管中压力Pe与进气管中压力Pm之差，一些燃烧后气体从排气管流回气缸(见图1C)。此时，一部分燃烧后气体流过气缸并进入进气管。这部分燃烧后气体在下一个进气行程中与新鲜空气一起被抽入气缸中。在本说明中，在进气阀开启后气阀重叠期间从排气管流回气缸的该部分燃烧后气体称为燃烧后气体回流。燃烧后气体回流的数量称为燃烧后气体回流量Megr2。

另一方面，紧接在进气阀开启之前，一些燃烧后气体存留在气缸中而未排放到排气管(见图1B)。在气阀重叠期间，一部分存留的燃烧后气体继续保留在气缸中，而其余存留的燃烧后气体由于排气的回流暂时回流入进气管中，然后在下一个进气行程中重新被抽入气缸中。因此，紧接在进气阀开启之前存留在气缸中的燃烧后气体在下一次燃烧中将全部存在于气缸中。紧接在进气阀开启之前存留在气缸中的该部分燃烧后气体称为存留的燃烧后气体。存留的燃烧后气体的数量称为燃烧后气体存留量Megr1。

因此，用下式(1)推定在燃烧中存在于气缸中的内部EGR量。在式(1)中，推定的内部EGR量用M_egrALL表示。推定的内部EGR量M_egrALL表达为燃烧后气体存留量M_egr1与燃烧后气体回流量M_egr2之和。

M_egrALL＝M_egr1+M_egr2                                (1)

1、燃烧后气体存留量M_egr1的计算

燃烧后气体存留量M_egr1用下式(2)表示，式(2)为基于紧接在进气阀开启之前气缸状态的气体状态方程式。在式(2)中，Pm为进气管压力；Pe为排气管压力；Re为燃烧后气体的气体常数；Te为排气温度(流经排气管的燃烧后气体的温度，即排气温度)；V为紧接在进气阀开启之前的气缸容积。

$M_{\mathrm{egr}1}=\frac{\mathrm{Pe}\·V}{\mathrm{Re}\·\mathrm{Te}}---\left(2\right)$

紧接在进气阀开启之前的气缸容积V根据进气阀开启正时T_open(BTDC)、气缸孔径r_b、活塞行程S和活塞在上止点时的燃烧室容积即余隙容积V_C用下式(3)计算。

$V=\mathrm{Vc}+\mathrm{\π}\frac{r_b^2}{4}\frac{S}{2}\{1-\sin \left(T_{\mathrm{open}}\right)\}=f_2\left(T_{\mathrm{open}}\right)---\left(3\right)$

在式(3)中，气缸孔径r_b、活塞行程S和余隙容积V_C为由设计尺寸确定的常数。因此，在具有改变进气阀的气阀正时的可变气阀正时机构的内燃发动机中，气缸容积V为进气阀开启正时T_open的函数f₂(T_open)(V＝f₂(T_open))。

2、燃烧后气体回流量M_egr2的计算

在气阀重叠期间，由于排气管压力Pe与进气管压力Pm之差，燃烧后气体从排气管流到进气管。即，燃烧后气体从排气管流过气缸。在该状态下，在燃烧后气体的流路中，由进气阀限定的进气管与气缸之间的开口(进气阀开口)和由排气阀限定的排气管与气缸之间的开口(排气阀开口)用作各自具有减小的面积的节流口(限流口，限流器)。因此，经燃烧后气体流的性状用图2表示。可使用一计算节流口截面上的流量的公式计算燃烧后气体的流量Q。

下式(4)用作计算节流口处流量的公式。在式(4)中，k为燃烧后气体比热比，μ为流动系数，A为气阀的开口面积。

$Q=\mathrm{\μA}\frac{\mathrm{Pe}}{\sqrt{\mathrm{Re}\·\mathrm{Te}}}\mathrm{\Φ}\left(\frac{\mathrm{Pm}}{\mathrm{Pe}}\right)---\left(4\right)$

当不等式1/(k+1)＜Pm/Pe成立时，式(4)中的Φ(Pm/Pe)由下式(5)表达。

$\mathrm{\Φ}\left(\frac{\mathrm{Pm}}{\mathrm{Pe}}\right)=\sqrt{\{\frac{\mathrm{\κ}-1}{2\mathrm{\κ}}\·(1-\frac{\mathrm{Pm}}{\mathrm{Pe}})+\frac{\mathrm{Pm}}{\mathrm{Pe}}\}\·(1-\frac{\mathrm{Pm}}{\mathrm{Pe}})}---\left(5\right)$

当不等式1/(k+1)≥Pm/Pe成立时，式(4)中的Φ(Pm/Pe)由下式(6)表达。

$\mathrm{\Φ}\left(\frac{\mathrm{Pm}}{\mathrm{Pe}}\right)=\sqrt{\frac{\mathrm{\κ}}{2(\mathrm{\κ}+1)}}---\left(6\right)$

因此，可用气阀重叠期间节流口处燃烧后气体的流量的时间积分来计算抽回气缸中的燃烧后气体的数量，即燃烧后气体回流量M_egr2。由于进气管压力Pm、排气管压力Pe、排气温度Te和比热比k不突变，因此可假定这些值在气阀重叠期间基本恒定。因此，将燃烧后气体回流量M_egr2作为一个与气阀的有效开口面积μA(μA＝流动系数×气阀开口面积A)的时间积分∑(μA)成正比的值来计算。这样，燃烧后气体回流量M_egr2可表达为下式(7)。

$M_{\mathrm{egr}2}=\mathrm{\Σ}\left(\mathrm{\μA}\right)\·\frac{\mathrm{Pe}}{\sqrt{\mathrm{Re}\·\mathrm{Te}}}\·\mathrm{\Φ}\left(\frac{\mathrm{Pm}}{\mathrm{Pe}}\right)---\left(7\right)$

2-1、气阀的有效开口面积的时间积分∑(μA)的计算

气阀重叠期间排气回流时，如果如图3A所示进气阀的气阀的有效开口面积μ_i A_i小于排气阀的气阀的有效开口面积μ_e A_e，则进气阀用作节流口。如果如图3B所示排气阀的气阀的有效开口面积μ_e A_e小于进气阀的气阀的有效开口面积μ_i A_i，则排气阀用作节流口。总之，排气阀和进气阀中气阀的有效开口面积μA较小的一个气阀用作节流口。这样，气阀的有效开口面积(有效的节流口开口面积)的时间积分∑(μA)由下式(8)表达。时间积分∑(μA)为气阀重叠期间的时间积分。

$\mathrm{\&Sigma;}\left(\mathrm{\&mu;A}\right)=\underset{{\mathrm{\&mu;}}_e{A}_e<{\mathrm{\&mu;}}_i{A}_i}{\mathrm{\&Sigma;}}\left({\mathrm{\&mu;}}_e{A}_e\right)+\underset{{\mathrm{\&mu;}}_i{A}_i\&le;{\mathrm{\&mu;}}_e{A}_e}{\mathrm{\&Sigma;}}\left({\mathrm{\&mu;}}_i{A}_i\right)---\left(8\right)$

假设进气阀的流动系数μ与排气阀的流动系数相同(μ_i＝μ_e＝μ)，式(8)可变为下式(9)。在式(9)中，右边括号中的式子表示由图4中气阀升程曲线界定的气阀重叠阴影区，即气阀重叠时间面积AOL。

$\mathrm{\&Sigma;}\left(\mathrm{\&mu;A}\right)=\mathrm{\&mu;}(\underset{A_e<A_i}{\mathrm{\&Sigma;}}{A}_e+\underset{A_i\&le;A_e}{\mathrm{\&Sigma;}}{A}_i)---\left(9\right)$

在内燃发动机具有改变进气阀和/或排气阀的开启和关闭正时即气阀正时的可变气阀正时机构的情况下，气阀重叠时间面积根据进气阀和排气阀的气阀正时的设定而变。由于气阀的有效开口面积μA的瞬时值由设计尺寸如凸轮轮廓来确定，因此时间积分∑(μA)作为进气阀和排气阀的气阀重叠量OL和发动机转速NE的函数来计算。即，气阀重叠量OL为以作为发动机输出轴的曲轴的转角(曲轴转角)表示的气阀重叠期。因此，如果将气阀的有效开口面积μA对曲轴转角积分，即得到只与气阀重叠量OL相关的函数f₁(OL)。然后，如果将曲轴转角积分除以发动机转速NE，则得到气阀重叠时间面积，即气阀的有效开口面积的时间积分∑(μA)。因此，式(9)可变成下式(10)。如果把式(10)代入式(7)中，则得出下式(11)。

$\mathrm{\&Sigma;}\left(\mathrm{\&mu;A}\right)=\frac{f_1\left(\mathrm{OL}\right)}{\mathrm{NE}}---\left(10\right)$

$M_{\mathrm{egr}2}=\frac{f_1\left(\mathrm{OL}\right)}{\mathrm{NE}}\&times;\frac{\mathrm{Pe}}{\sqrt{\mathrm{Re}\&CenterDot;\mathrm{Te}}}\&CenterDot;\mathrm{\&Phi;}\left(\frac{\mathrm{Pm}}{\mathrm{Pe}}\right)---\left(11\right)$

3、内部EGR量M_egrALL的计算

燃烧过程中存在于气缸中的内部EGR量M_egrALL为由式(2)表示的燃烧后气体存留量M_egr1和由式(11)表示的燃烧后气体回流量M_egr2之和。即，内部EGR量M_egrALL用下式(12)表示。

$M_{\mathrm{egrALL}}=\frac{\mathrm{Pe}}{\mathrm{Re}\&CenterDot;\mathrm{Te}}\&times;f_2\left(T_{\mathrm{open}}\right)+\frac{f_1\left(\mathrm{OL}\right)}{\mathrm{NE}}\&times;\frac{\mathrm{Pe}}{\sqrt{\mathrm{Re}\&CenterDot;\mathrm{Te}}}\&CenterDot;\mathrm{\&Phi;}\left(\frac{\mathrm{Pm}}{\mathrm{Pe}}\right)---\left(12\right)$

排气管压力Pe和排气温度Te可从发动机运行状态来推定。即，排气管压力Pe和排气温度Te作为发动机转速NE和发动机负荷的函数来计算。因此，如果不测定或推定排气管压力Pe和排气温度Te，这些值可作为发动机转速NE和一表示发动机负荷如发动机负荷比(当前负荷与最大负荷之比(WOT))、进气量GA和进气管压力Pm的参数的函数来得到。

如果把进气管压力Pm用做发动机负荷的指标，式(11)可表达为下式(13)，式(13)为气阀重叠量OL、发动机转速NE和进气管压力Pm的函数。图5示出这一函数f₃(NE，Pm)设置的一个例子。

$M_{\mathrm{egr}2}=\frac{f_1\left(\mathrm{OL}\right)}{\mathrm{NE}}\&times;f_3(\mathrm{NE},\mathrm{Pm})---\left(13\right)$

如果把式(2)中的(Pe/(Re×Te))表示为发动机转速NE和进气管压力Pm的函数f₄(NE，Pm)，则燃烧后气体存留量M_egr1用下式(14)表示。

M_egr1＝f₄(NE，Pm)×f₂(T_open)                       (14)

此时，内部EGR量M_egrALL用下式(15)，即一个发动机转速NE、进气管压力Pm、气阀重叠量OL和进气阀开启正时T_open的函数来表示。

$M_{\mathrm{egrALL}}=f_4(\mathrm{NE},\mathrm{Pm})\&times;f_2\left(T_{\mathrm{open}}\right)+\frac{f_1\left(\mathrm{OL}\right)}{\mathrm{NE}}\&times;f_3(\mathrm{NE},\mathrm{Pm})---\left(15\right)$

[本发明实施例]

根据上述原理，下面结合图6-8说明根据本发明一个实施例的推定内部EGR量的装置。

如图6所示，根据此实施例的推定内部EGR量的装置用于一内燃发动机10。该内燃发动机10包括一个或多个气缸15和至少一对进气和排气阀17、18，每一气缸装有一活塞16。对应于每个气缸15设有一个进气阀17和一个排气阀18。一进气管(进气通道)25与气缸15连接。进气阀17有选择地将进气管25与气缸15连接和断开。一排气管(排气通道)26与气缸15连接。排气阀18有选择地将排气管26与气缸15连接和断开。内燃发动机10还包括一改变进气阀17的气阀正时的可变气阀正时机构11m和一改变排气阀18的气阀正时的可变气阀正时机构11e。该装置包括一用作主要部件的电子控制单元20。该电子控制单元20对发动机10进行各种控制。该电子控制单元20为一包括一计算机的控制器。

发动机10具有检测发动机10的运转状态的各种传感器。例如，一曲轴转角传感器21设在作为发动机10输出轴的曲轴附近。凸轮角度传感器22m、22e分别设在进气阀凸轮轴和排气阀凸轮轴附近。此外，进气管25中设有一进气压力传感器23和一空气流量计24，空气流量计24为一流量传感器。

电子控制单元20根据这些传感器检测到的信号监控发动机10的运转状态。例如，从曲轴转角传感器21的检测信号获得曲轴的转动相位，即曲轴转角。发动机转速NE也从曲轴转角传感器21的输出信号获得。从凸轮角度传感器22m、22e获得进气阀凸轮轴和排气阀凸轮轴的转动相位，即凸轮角度。此外，从进气压力传感器23的检测信号获得进气管25中的压力Pm，从空气流量计24的检测信号获得进气量GA。

按照根据这些传感器的检测结果监控的发动机10的运转状态，电子控制单元20对发动机10进行各种控制。例如，电子控制单元20按照发动机10的运转状态向发动机10的喷射器12、火花塞14和节气阀(节气门)13发出指令信号，从而控制燃料喷射、点火正时和进气量。

此外，电子控制单元20以如下方式控制进气阀和排气阀17、18的气阀正时。即，电子控制单元20向可变气阀正时机构11m、11e发出对应于发动机10的运转状态的指令信号。可变气阀正时机构11m、11e响应电子控制单元20发出的指令信号改变进气阀凸轮轴和排气阀凸轮轴相对于曲轴的转动相位的转动相位。因此，进气阀17和排气阀18的开启和关闭正时如图7所示根据发动机10的运转状态而变。

随着可变气阀正时机构11m、11e改变进气阀和排气阀17、18的气阀正时，燃烧过程中存在于气缸15燃烧室中的内部EGR量发生很大变动。例如，内部EGR量随着进气阀和排气阀17、18的气阀重叠的增加而增加。即使气阀重叠保持恒定，内部EGR量也随着气阀重叠开始的时间即进气阀17开始开启的时间的变动而变。此外，内部EGR量也根据发动机10的运转状态如发动机转速NE和发动机负荷而变。

内部EGR量的变动影响到发动机10的燃烧状态。这样，根据内部EGR量的变动调节点火正时，以使得发动机10的运转状态最佳。

在调节点火正时时必须精确监控内部EGR量。在计算点火正时时，电子控制单元20以下述方式推定内部EGR量。

图8为示出计算用于内部EGR量的推定的内部EGR量M_egrALL的逻辑的方框图。使用式(15)推定内部EGR量M_egrALL。

具体地说，电子控制单元20接收由曲轴转角传感器21检测的发动机转速NE和由进气压力传感器23检测的进气管压力Pm。根据凸轮角度传感器22m、22e的检测结果计算进气阀和排气阀17、18的气阀重叠量OL和进气阀开启正时T_open。

使用发动机转速NE和气阀重叠量OL的函数f₁(OL)，使用式(10)计算气阀的有效开口面积的时间积分∑(μA)。使用时间积分∑(μA)和发动机转速NE和进气管压力Pm的函数f₃(NE，Pm)，使用式(13)计算燃烧后气体回流量M_egr2。

同时，根据式(3)所示的函数f₂(T_open)，从算出的进气阀开启正时T_open计算进气阀17开启时的气缸容积V。此外，使用发动机转速NE和进气管压力Pm的函数f₄(NE，Pm)和算出的气缸容积V，使用式(14)计算燃烧后气体存留量M_egr1。

在该实施例中，以燃烧后气体存留量M_egr1与燃烧后气体回流量M_egr2之和计算出内部EGR量M_egrALL。根据内部EGR量M_egrALL，计算用于校正各参数如点火正时的各值。

该实施例有如下优点。

(1)在所示实施例中，以燃烧后气体存留量M_egr1与燃烧后气体回流量M_egr2之和计算出内部EGR量M_egrALL。燃烧后气体存留量M_egr1为进气阀17开启前存在于气缸15中的燃烧后气体的数量。燃烧后气体回流量M_egr2为进气阀17开启后从排气管26回流入气缸15中的燃烧后气体的数量。因此，可根据发动机10中燃烧后气体的实际性状精确地推定内部EGR量M_egrALL。

(2)在所示实施例中，由基于进气管压力Pm、发动机转速NE和进气阀开启正时T_open的式(14)所示的函数计算燃烧后气体存留量M_egr1。因此，可精确和简便地计算燃烧后气体存留量M_egr1。

(3)在所示实施例中，由基于进气管压力Pm、发动机转速NE和气阀重叠量OL的式(13)所示的函数计算燃烧后气体回流量M_egr2。因此，可精确和简方便地计算燃烧后气体回流量M_egr2。

本领域普通技术人员明显可见，在不超出本发明的精神和范围的情况下，可以以许多其他具体形式实施本发明。特别是，应该理解，可以以如下形式实施本发明。

在所示实施例中，由发动机转速NE和进气管压力Pm推定排气温度Te和排气管压力Pe，从而计算燃烧后气体存留量M_egr1和燃烧后气体回流量M_egr2。可根据发动机负荷和发动机转速NE推定排气管压力Pe和排气温度Te。因此，可根据发动机转速NE和任何表示发动机负荷的控制参数——例如负荷比、进气量、燃料喷射量、节气阀开度和加速器踏板的操作量，来推定排气管压力Pe和排气温度Te。

在所示实施例中，可通过直接测量或推定排气管压力Pe和排气温度Te来推定燃烧后气体存留量M_egr1和燃烧后气体回流量M_egr2。例如，可使用基于排气管压力Pe和排气温度Te的式(2)计算燃烧后气体存留量M_egr1。同样，可用式(11)计算燃烧后气体回流量M_egr2。

在所示实施例中，为计算燃烧后气体回流量M_egr2，用基于气阀重叠量OL和发动机转速NE的式(10)计算气阀的有效开口面积的时间积分∑(μA)。即，由气阀重叠量OL和发动机转速NE计算气阀重叠时间面积AOL，并把该计算出的气阀重叠时间面积用作气阀的有效开口面积的时间积分∑(μA)。为计算时间积分∑(μA)，可用上述处理之外的处理得出气阀重叠区AOL。

在所示实施例中，把进气阀或排气阀的开口视作节流口，使用式(4)计算节流口处的流量。相应地计算燃烧后气体回流量M_egr2。也可用式(4)之外的已知公式计算节流口处的流量。可使用这些公式中任一公式计算燃烧后气体回流量M_egr2。总之，如果假定进气阀或排气阀的开口用作节流口来计算气阀重叠期间回流到排气管的燃烧后气体的流量，则可计算燃烧后气体回流量M_egr2。

下式(16)为计算节流口处流量的这类公式的一个例子。在把从排气管流到气缸的燃烧后气体视作不可压缩流体的情况下，可应用该式(16)。在式(16)中：Q为从排气管回流到气缸的燃烧后气体的流量；μ为流动系数；A为气阀的有效开口面积；Pe为排气管压力；Pm为进气管压力；ρ为从排气管回流到气缸的燃烧后气体的密度。

$Q=\mathrm{\&mu;A}\sqrt{2\frac{\mathrm{Pe}-\mathrm{Pm}}{\mathrm{\&rho;}}}---\left(16\right)$

燃烧后气体的密度ρ可表示为排气温度Te的函数。因此，使用式(16)时，可以一个排气管压力Pe、排气温度Te、进气管压力Pm和气阀的有效开口面积μA的函数计算从排气管回流到气缸的燃烧后气体的流量Q。因此，在这种情况下，可使用一个基于排气管压力Pe、排气温度Te、进气管压力Pm和气阀的有效开口面积的时间积分∑(μA)的函数来计算燃烧后气体回流量M_egr2。此外，可从发动机转速NE和发动机负荷来推定排气管压力Pe和排气温度Te，并可根据一个基于进气管压力Pm、发动机负荷、发动机转速NE和气阀的有效开口面积的时间积分∑(μA)的函数来计算燃烧后气体回流量M_egr2。即使在这种情况下，也可用一个气阀重叠时间面积的函数或一个由式(10)表示的发动机转速NE和气阀重叠量OL的函数来计算气阀的有效开口面积的时间积分∑(μA)。

在所示实施例中，本发明应用于发动机10，在该发动机10中，可变气阀正时机构11m、11e分别改变进气阀17和排气阀18的气阀正时。但是，本发明也可应用于其中只在进气阀或排气阀提供单独一个可变气阀正时机构的发动机。此外，本发明可应用于具有其他类型的可变气阀正时机构如气阀升程改变机构的发动机。本发明也可应用于没有可变气阀正时机构的发动机。即，不管发动机的结构如何，可以用相同或相似方式实施本发明。

因此，这些例子和实施例应看成是例示性的而非限制性的，本发明不限于上述细节，而是可在后附权利要求的范围和等同物内作出变更。

Claims (16)

1、一种推定内燃发动机内部EGR量的装置，其中，该发动机包括装有活塞的气缸、与该气缸连接的进气通道和排气通道、用于可选择地将该进气通道与该气缸连接和断开的进气阀和用于可选择地将该排气通道与该气缸连接和断开的排气阀，其中，该内部EGR量为当空气-燃料混合物在该气缸中燃烧时存在于该气缸中的燃烧后气体的数量，该装置的特征在于包括：

计算机，该计算机计算作为燃烧后气体存留量和燃烧后气体回流量之和的该内部EGR量，其中，该燃烧后气体存留量为紧接在该进气阀开启之前存在于该气缸中的燃烧后气体的数量，该燃烧后气体回流量为该进气阀开启后从该排气通道回流入该气缸中的燃烧后气体的数量。

2、按照权利要求1所述的装置，其特征在于，该计算机根据一个基于该排气管中的压力、排气温度和紧接在进气阀开启之前的该气缸容积的气体状态方程式计算该燃烧后气体存留量。

3、按照权利要求2所述的装置，其特征在于，该计算机计算作为该进气阀开启正时的一个函数的紧接在进气阀开启之前的该气缸容积。

4、按照权利要求1所述的装置，其特征在于，该计算机计算作为该发动机转速、施加给该发动机的负荷和紧接在该进气阀开启之前的该气缸容积的一个函数的该燃烧后气体存留量。

5、按照权利要求4所述的装置，其特征在于，该计算机计算作为该进气阀开启正时的一个函数的紧接在该进气阀开启之前的该气缸容积。

6、按照权利要求1-5中任一项所述的装置，其特征在于，该进气阀或该排气阀用作在该进气阀开启后从该排气通道回流入该气缸中的燃烧后气体的流路中的节流口，其中，该计算机根据该节流口处的燃烧后气体的流量计算该燃烧后气体回流量。

7、按照权利要求6所述的装置，其特征在于，该进气阀和该排气阀中开口面积较小者用作该节流口。

8、按照权利要求6所述的装置，其特征在于，该节流口处的燃烧后气体的流量由一个基于该排气通道中的压力、排气温度、该进气通道中的压力和该节流口的有效开口面积的公式来表示。

9、按照权利要求8所述的装置，其特征在于，该计算机根据施加给该发动机的负荷和发动机转速推定该排气通道中的压力和排气温度。

10、按照权利要求1-5中任一项所述的装置，其特征在于，该计算机使用一个基于该排气通道中的压力、排气温度、该进气通道中的压力和该进气阀和该排气阀的有效开口面积的时间积分的函数来计算该燃烧后气体回流量。

11、按照权利要求10所述的装置，其特征在于，该有效开口面积的时间积分为在该进气阀和该排气阀都开启的时期中的时间积分。

12、按照权利要求10所述的装置，其特征在于，该计算机计算作为气阀重叠量和发动机转速的一个函数的该有效开口面积的时间积分，其中，该气阀重叠量是指该进气阀和该排气阀都开启的时期，该时期以发动机输出轴的转角来表示。

13、按照权利要求1-5中任一项所述的装置，其特征在于，该计算机使用一个基于该进气通道中的压力、施加给该发动机的负荷、发动机转速和该进气阀和该排气阀的有效开口面积的时间积分的函数来计算该燃烧后气体回流量。

14、按照权利要求13所述的装置，其特征在于，该有效开口面积的时间积分为在该进气阀和该排气阀都开启的时期中的时间积分。

15、按照权利要求13所述的装置，其特征在于，该计算机计算作为气阀重叠量和发动机转速的一个函数的该有效开口面积的时间积分，其中，气阀重叠量是指该进气阀和该排气阀都开启的时期，该时期以发动机输出轴的转角来表示。

16、一种推定内燃发动机内部EGR量的方法，其中该发动机包括装有活塞的气缸、与该气缸连接的进气通道和排气通道、用于可选择地将该进气通道与该气缸连接和断开的进气阀和用于可选择地将该排气通道与该气缸连接和断开的排气阀，其中，该内部EGR量为当空气-燃料混合物在该气缸中燃烧时存在于该气缸中的燃烧后气体的数量，该方法的特征在于：

计算燃烧后气体存留量，该燃烧后气体存留量为紧接在该进气阀开启之前存在于该气缸中的该燃烧后气体的数量；

计算燃烧后气体回流量，该燃烧后气体回流量为在该进气阀开启后从该排气通道回流入该气缸中的该燃烧后气体的数量；以及

计算作为该燃烧后气体存留量和该燃烧后气体回流量之和的该内部EGR量。

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