CN1388855A - 控制内燃机的燃料蒸汽中间存储器再生的方法及电子控制装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种用于控制内燃机与燃料蒸汽存储器之间的油箱排气阀的方法,其中在油箱排气阀打开的情况下存储的燃料蒸汽由蒸汽存储器输入内燃机。在该方法中,在有效及无效的油箱排气阶段之间相区分,及在有效油箱排气情况下与内燃机和/或油箱排气装置的运行参数有关地通过燃料预给定装置预给定冲洗比率。当无效油箱排气阶段的持续时间超过一个最小持续时间时,冲洗比率在下一有效油箱排气阶段暂时地被限制在由冲洗比率预给定装置预给定的比例以下。
Description
现有技术
用于控制内燃机的燃料蒸汽中间存储器再生的方法已由US 4683 861公知。
内燃机的燃料蒸汽中间存储器可作为活性碳过滤器来实施。它接收油箱中蒸发的燃料蒸汽。通过用空气冲洗可实现活性碳过滤器的再生。冲洗空气流通过活性碳过滤器，带走那里的燃料并作为载有燃料的再生气体输入到内燃机中。用空气冲洗的活性碳过滤器的再生譬如可通过打开活性碳过滤器及内燃机进气管之间的油箱排气阀来进行。在此情况下进气管的负压起到使空气通过新鲜空气入口冲洗过滤器的驱动力的作用。载有燃料的再生气体随着压力陡度通过油箱排气阀流入内燃机。
公知方法中仅在一定运行状态设置再生。在使用汽油直接喷射的内燃机上，在燃烧室中燃料/空气混合物具有均匀分布的运行是特别适合再生的，因为再生气体已作为燃料和空气的均匀混合物来到燃烧室中。
在汽油直接喷射的内燃机上有利的具有层状分布的贫油运行则不太适合再生，因为预先混合的再生气体对喷射束导致的装载分层(Ladungsschichtung)产生不利影响。
如由US 6 012 435所公知的，于是在使用分层装载(Ladung)长持续时间运行的情况下有时活性碳过滤器长时间不能再生，这时内燃机已长时间运行在层状运行方式中。根据所述US文献，当该时间超过一个阈值时进行向均匀运行的转换，以便能实现活性碳过滤器的再生。
根据在再生前活性碳过滤器已吸收了多少燃料蒸汽而定，它可能或多或少地载有燃料。其结果是，在接着的再生中在较长的无效油箱排气阶段后再生气体中或多或少地含有燃料。
为了平衡由再生气体输入内燃机的燃料份额，通常对通过喷射阀的燃料流量实行减小。
如果在投入的再生中再生气体含有很多燃料，则输入内燃机的燃料量增大，以致可导致不希望有的HC排放。
基于此背影本发明的目的在于，在设有油箱排气的内燃机上在减小不希望有的HC排放使废气呈中性的情况下进行再生气体的输入，不影响驾驶舒适性及对内燃机转矩也没有不利影响。同时在给定的边界条件下冲洗量应达到最大。
这些力求达到的功能将通过权利要求1的特征来实现。
本发明详细公开了一种用于控制内燃机及燃料蒸汽存储器之间的油箱排气阀的方法，其中在油箱排气阀打开的情况下存储的燃料蒸汽由蒸汽存储器输入内燃机。在该方法中在有效及无效的油箱排气阶段之间相区分，及其中油箱排气阀的打开状态在有效油箱排气情况下与内燃机和/或油箱排气装置的第一运行参数有关地通过燃料预给定装置预给定，及通过与第二运行参数有关的冲洗比率限制装置来限制或通过与第二运行参数有关的冲洗比率预给定装置来预给定和/或通过与第三运行参数相关的流量系数来限制。
一个实施形式在于，内燃机和/或油箱排气装置的第一运行参数包括转速及下列运行参数中至少一个运行参数的值：-转矩，-所需的燃料量，-吸入空气温度，-混合气成分，及-燃烧室中的装载分布(Ladungsverteilung)。
另一实施形式在于，第二运行参数包括通过油箱排气阀的质量流量的积分值。
另一实施形式在于，第三运行参数至少与转速及进气管压力及周围环境压力的商数相关。
根据另一实施形式，在有效及无效的油箱排气阶段之间相区分；及当无效油箱排气阶段的持续时间超过一个最小持续时间时，油箱排气阀的开启状态在下一有效油箱排气阶段暂时地被限制在由冲洗比率限制装置或冲洗比率预给定装置预给定的值以下。
本发明还涉及一个用于控制内燃机及燃料蒸汽存储器之间的油箱排气阀的方法，其中在油箱排气阀打开的情况下存储的燃料蒸汽由蒸汽存储器输入内燃机及其中内燃机与一个转矩变换器耦合，后者的传动比在内燃机运行时是可变的，及在传动比改变期间使内燃机提供的转矩暂时地下降，其特征在于：在传动比改变的情况下油箱排气阀随着内燃机提供转矩的下降暂时地关闭。
另一实施形式在于，冲洗比率被定义为通过油箱排气阀的质量流量与进气管中的总质量流量的商数。
根据另一实施形式，当降值起作用的时间超过一个预定阈值时，取消对冲洗比率的限制。
另一实施形式在于，当流到内燃机的再生气体量的一个量度超过一个阈值时，取消对冲洗比率的限制。
根据另一实施形式，所述量度与通过油箱排气阀的质量流量的积分或冲洗比率的积分有关。
另一实施形式在于，在内燃机上使用汽油直接喷射，其中在当有效油箱排气期间达到不希望的高λ(Lambda)偏差值时也进行油箱排气的限制。
另一实施形式在于，在内燃机以分层燃料装载运行情况下，对低通滤波的λ(Lambda)给定值的相对变化求值；及仅当低通滤波的λ(Lambda)给定值的相对变化小于预定阈值时才进行因当有效油箱排气期间达到不希望的高λ(Lambda)偏差值而对油箱排气的限制。
本发明还旨在用于实施至少一个所述方法及实施形式的电子控制装置。
在该方法中，在有效及无效的油箱排气阶段之间相区分，及在有效油箱排气情况下与内燃机和/或油箱排气装置的运行参数有关地通过燃料预给定装置预给定冲洗比率并通过冲洗比率限制装置限制或通过冲洗比率预给定装置预给定。当无效油箱排气阶段的持续时间超过一个最小持续时间时，冲洗比率在下一有效油箱排气阶段暂时地被限制在由冲洗比率限制装置或冲洗比率预给定装置预给定的比例以下。
根据本发明的方法有利地避免了：在无效油箱排气的长阶段期间发生的活性碳过滤器载荷状态变化导致进入内燃机的总燃料流量不希望有的高增长。因此可避免在无效油箱排气的长阶段后不希望有的HC排放量的增加，而无需在无效油箱排气的短阶段后减小所需的高再生率。
因为限制是暂时起作用，在有效油箱排气的较长持续时间阶段中同样可避免不希望有的对再生率的限制。
由此总地有助于所需的高再生率，而在从无效向有效油箱排气过渡时不会增加HC的排放。
以下将参照附图来描述本发明的实施例。附图为：
图1表示本发明的技术范围；
图2以功能框图的形式表示本发明的一个实施例；
图3表示图2中实施例的一个变型。
在图1中用1表示一个内燃机汽缸的燃烧室。通过进气阀2可调节进入燃烧室的空气的进气量。空气通过进气管3吸入。吸入空气量可通过节气阀4来改变，该节流阀可受控制装置5的控制。对该控制装置将输入：关于驾驶员所需转矩的信号、例如关于驾驶员踩板6的位置信号，来自转速传感器7的内燃机转速的信号及来自空气量测量器8的吸入空气量ml的信号。
对于空气量测量器8可附加地或替换地设置一个进气管压力传感器8a和/或节气阀开启位置传感器8b，用于空气量的测量。
以下也将使用充气量检测的概念来代替空气量测量的概念。充气量变换地表达与各个汽缸的充填度相关空气量。在一次近似时它除以气缸数目及转速被归一到一个行程上测量的空气量。
根据这些信号及必要时有关内燃机其它参数的其它输入信号、如吸入空气温度及冷却剂温度等，控制装置5构成：通过调节机构9调节节气阀角度α(alpha)的输出信号，及控制燃料喷射阀10的输出信号，通过该燃料喷射阀将对喷入内燃机燃烧室的燃料定量。此外，通过该控制装置来控制点火装置11的点火触发。
此外，控制装置控制油箱排气装置12及其它功能，以实现燃烧室中燃料/空气混合物的有效燃烧。由燃烧产生的气体压力通过活塞13及曲轴14被转换成转矩。
油箱排气装置12由一个活性碳过滤器15组成，它通过相应的导管或接头与油箱、周围空气及内燃机进气管相连通，其中在连到进气管的导管中设有一个油箱排气阀16。
活性碳过滤器15存储了在油箱19中蒸发的燃料。在控制装置控制油箱排气阀16打开的情况下，空气从周围17被活性碳过滤器吸入，在此情况下，该活性碳过滤器使存储的燃料输送到空气中。这也被称为油箱排气混合物或再生气体的燃料-空气混合物将影响总地输入内燃机的混合物的成分，此外该混合物的成分由燃料计量装置10通过与吸入空气量适配的燃料计量共同确定。这里通过油箱排气系统控制的燃料在极端情况下相应于整个燃料量的约三分之一至一半的份额。
图2表示根据本发明的控制油箱排气阀方法的一个例子的功能框图。
框2.1表示一个燃料比率预给定装置，它例如可被作成特性曲线区存储器。
燃料比率首先根据内燃机工作点来确定。燃料分量在框2.2中被换算成一个冲洗比率(Spuelrate)，该冲洗比率被冲洗比率限制装置2.3限制在一个与工作点相关的最大值上。
在此情况下，燃料比率被定义为通过油箱排气阀输入的燃料与输入燃烧室的总燃料的商数，及冲洗比率被定义为通过油箱排气阀的质量流量与进气管中总的质量流量的商数。
工作点通过内燃机的运行参数来确定，例如由转速，转矩，所需燃料量，吸入空气温度，混合气成分及燃烧室中的装载分布来确定。这些工作参数将部分地由控制装置预给定和/或由传感器来测量。由此控制装置例如可确定：内燃机是工作在均匀装载分布的运行方式还是在分层装载分布的运行方式。转矩将由控制装置根据所检测的运行参数如转速及吸入空气量，吸入空气温度，节气阀开启角度，进气管压力等构成。混合气成分可由在控制装置出现的量如通过喷射阀的燃料流量及汽缸填料量来计算或借助废气探测头用测量技术确定。
实质上，内燃机在某些工作点上具有较大的燃料比率及冲洗比率及由此可能处理比其它工作点量大的再生气体，及由于该原因将根据工作点预给定适合于燃料比率预给定装置及冲洗比率预给定装置的燃料比率及冲洗比率。
冲洗比率在框2.2中被换算成用于油箱排气阀16的控制脉冲占空系数。在该计算中例如可输入通过内燃机节气阀的质量流量，以便首先由冲洗比率确定通过油箱排气阀所需的质量流量。该功能用框2.4表示。如果冲洗比率譬如为20％及通过节气阀的质量流量为4Kg/小时，则由此得到通过油箱排气阀所需的质量流量为1Kg/小时。用于控制油箱排气阀的、与该通过量相适应的开度脉冲占空比例如可由一个特性曲线区得到，该特性曲线区附加地考虑了进气管及油箱排气系统之间的压力差。所述压力差则可根据测量的或在控制装置中模拟的进气管压力psaug来估算。
这样确定的控制信号将根据本发明被暂时附加地限制。
为此，在由特性曲线区(框2.3.2)中读出的冲洗比率最大值及来自框2.3.3的冲洗比率限制值之间作出一个最小值选择(框2.3.1)是适合的。
限制值可由特性曲线(框2.3.3)获得，它由通过油箱排气阀的质量流量的积分值(框2.3.4)寻址，其中在超过最小时限的油箱排气无效阶段由控制部分2.6将积分值置回到零。
考虑通过油箱排气阀的质量流量的积分值是特别有利的，因为它是通过活性碳过滤器传导的冲洗量的度量。如果该值超过一个最小度量-它例如相应于活性碳过滤器及进气管之间的导管容积，则在再生气体中的HC浓度预料不会有跳跃的变化及冲洗比率的限制则不再需要。
通过油箱排气阀的质量流量例如可由也输入到框2.4的实际冲洗比率及通过节气阀的质量流量mdk来确定。
根据本发明，当油箱排气阀未打开的运行阶段的长度超过一个预定值时，将启动降值。控制部分通过流程控制2.6在有效油箱排气及无效油箱排气之间进行交换。尤其是，也由流程控制部分检测通过油箱排气阀的质量流量及由此检测无效油箱排气阶段的长度并与一个预定阈值相比较。当该无效性的持续时间超过由预定阈值确定的持续时间时，使通过油箱排气阀的质量流量的积分值置回到零。因此在下个油箱排气有效阶段冲洗比率限制一直起作用，直到质量流量的积分值超过在特性曲线2.3.3中预给定的最小值为止。
变换地，可不使用最小值选择，而使冲洗比率本身或其最大值通过乘法进行降值。
作为降值持续时间的标准可使用在其期间降值起作用的时间。如果该时间超过一个预定阈值，则该降值又被中止。
也可用直接预给定冲洗比率来替代由预给定燃料来确定冲洗比率。
在以下运行状态中超过所述干预量时进行油箱排气(TE)的限制：
在自动变速情况下变速装置换挡时将起到减小转矩的作用，这可能导致燃料喷射的逐渐减少。为了避免HC排放量的增加，TEV(油箱排气阀)将用换挡要求来关闭及在喷射再开始后时间延迟地重新被开启。
BDE(汽油直接喷射)规定：如果在油箱排气(TE)期间导致不希望的高λ(Lambda)偏差-例如由于使用了一个未被缓冲的AKFs(活性碳过滤器)，则通过一个边界值调节干预量进行对TE的立即限制。为了在层状运行中当工作点改变时避免边界值调节的干预，需要将工作点的改变与λ偏差相区分及可靠地检测。为此对低通滤波的λ给定值的相对变化求值及这样地加权，即仅是小的值导致边界值调节干预，而大的值被判断为工作点改变。
BDE规定：由于在层状运行中空间上均匀导入的再生气体不合适的燃烧特性将根据转速来限制油箱排气阀(TEV)的开启。在图3中，在出现贫油运行(Magerbetrieb)(控制信号Bmager)时用一个开关将限制特性曲线区2.8连接到最小值选择2.10上，而非连接一个固定值(100％)。另一个限制特性曲线区2.9将由压力Ps(进气管压力)与油箱排气系统中的压力Pu(约等于周围环境压力)的商值来寻址。在框2.10中进行各个特性曲线区输出量之间的最小值选择。在框2.1中进行压力流量系数的构成。在图2的结构中在框2.2及框2.4之间设置框2.11，由此该干预量对压力流量系数起到附加或补充的限制。
BDE规定，为了NOx存储器-催化器的再生，这种再生被有规律地要求，需要用富油混合物运行，它可使λ值达到0.7。因为在该区域中的λ值探测头的测量精确度不够，在同时进行油箱排气(TE)的情况下不采用再生气体的加载。为了避免用很小的冲洗比率转换到通常在该λ值进行的可控油箱排气(TE)，在NOx存储器-催化器以小于一个阈值的λ值再生时将借助一个可使用的系数来减小油箱排气的冲洗比率。
BDE规定：不同运行方式(均匀运行方式，均匀-贫油运行方式，均匀-层状运行方式)之间的转换应无冲击地进行。为了在油箱排气方面保持尽可能小的干扰趋向，再生气体的加载被分成低、中、高范围，及根据它们仅允许一定的运行方式及转换。与此无关地，在因燃烧过程而不同的运行方式(均匀，层状运行方式)之间转换的情况下，油箱排气(TE)的燃料分量被限制在一个可使用的值上，即在转换前必需减小油箱排气阀(TEV)的开度。通常的配置为：高载荷：均匀运行方式；无转换；中等载荷：均匀运行方式，均匀-贫油运行方式，均匀-层状运行方式；有转换；低载荷：所有运行方式；有转换。
使用所述的限制可以尽可能使废气呈中性及达到不影响驾驶舒适性的油箱排气(TE)。由于对运行状态非精细适配的油箱排气(TE)策略既可避免不希望有的HC排放也可避免对转矩不希望有的影响；同时在给定边界条件下可使冲洗量达到最大。
Claims (13)
1.用于控制内燃机与燃料蒸汽存储器之间的油箱排气阀的方法，其中在油箱排气阀打开的情况下，存储的燃料蒸汽由蒸汽存储器输入内燃机，及其中在有效及无效的油箱排气阶段之间相区分，及其中油箱排气阀的打开状态在有效油箱排气情况下与内燃机和/或油箱排气装置的第一运行参数有关地通过燃料预给定装置预给定，及-通过与第二运行参数有关的冲洗比率限制装置来限制或通过与第二运行参数有关的冲洗比率预给定装置来预给定，-和/或通过与第三运行参数相关的流量系数来限制。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于：内燃机和/或油箱排气装置的第一运行参数包括转速及下列运行参数中至少一个运行参数的值：
-转矩，
-所需的燃料量，
-吸入空气温度，
-混合气成分，及
-燃烧室中的装载分布。
3.根据权利要求1的方法，其特征在于：第二运行参数包括通过油箱排气阀的质量流量的积分值。
4.根据权利要求1的方法，其特征在于：第三运行参数至少与转速及进气管压力及周围环境压力的商数相关。
5.根据权利要求1的方法，其特征在于：在有效及无效的油箱排气阶段之间相区分；及当无效油箱排气阶段的持续时间超过一个最小持续时间时，油箱排气阀的开启状态在下一有效油箱排气阶段暂时地被限制在由冲洗比率限制装置或冲洗比率预给定装置预给定的值以下。
6.用于控制内燃机与燃料蒸汽存储器之间的油箱排气阀的方法，其中在油箱排气阀打开的情况下，存储的燃料蒸汽由燃料蒸汽存储器输入内燃机，及其中内燃机与一个转矩变换器耦合，后者的传动比在内燃机运行时是可变的，及在传动比改变期间使内燃机提供的转矩暂时地下降，其特征在于：在传动比改变的情况下油箱排气阀随着内燃机提供转矩的下降暂时地关闭。
7.根据权利要求1的方法，其特征在于：冲洗比率被定义为通过油箱排气阀的质量流量与进气管中的总质量流量的商数。
8.根据权利要求1的方法，其特征在于：当降值起作用的时间超过一个预定阈值时，取消对冲洗比率的限制。
9.根据权利要求1的方法，其特征在于：当流到内燃机的再生气体量的一个量度超过一个阈值时，取消对冲洗比率的限制。
10.根据权利要求9的方法，其特征在于：所述量度与通过油箱排气阀的质量流量的积分或冲洗比率的积分有关。
11.根据以上权利要求中一项的方法，其特征在于：在内燃机上进行汽油直接喷射；及在当有效油箱排气期间达到不希望的高λ(Lambda)偏差值时也进行油箱排气的限制。
12.根据权利要求10的方法，其特征在于：在内燃机分层装载运行时对低通滤波的λ(Lambda)给定值的相对变化求值；及仅当低通滤波的λ(Lambda)给定值的相对变化小于预定阈值时才进行因当有效油箱排气期间达到不希望的高λ(Lambda)偏差值而对油箱排气的限制。
13.用于实施根据权利要求1至12的方法的电子控制装置。
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