RU2525862C2 - Method and device for evaluation of fresh air mass in combustion chamber, method of full filling evaluation, recording unit for these methods and vehicle equipped with evaluation unit - Google Patents
Method and device for evaluation of fresh air mass in combustion chamber, method of full filling evaluation, recording unit for these methods and vehicle equipped with evaluation unit Download PDFInfo
- Publication number
- RU2525862C2 RU2525862C2 RU2011138956/07A RU2011138956A RU2525862C2 RU 2525862 C2 RU2525862 C2 RU 2525862C2 RU 2011138956/07 A RU2011138956/07 A RU 2011138956/07A RU 2011138956 A RU2011138956 A RU 2011138956A RU 2525862 C2 RU2525862 C2 RU 2525862C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- mass
- fresh air
- combustion chamber
- exhaust gases
- exhaust
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
- F02D41/18—Circuit arrangements for generating control signals by measuring intake air flow
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D2200/00—Input parameters for engine control
- F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
- F02D2200/04—Engine intake system parameters
- F02D2200/0402—Engine intake system parameters the parameter being determined by using a model of the engine intake or its components
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
Abstract
Description
Настоящим изобретением испрашивается приоритет французской заявки 0951133, поданной 23 февраля 2009 года, содержание которой (текст, чертежи и формула изобретения) используется в данном случае в качестве ссылки.The present invention claims the priority of French application 0951133, filed February 23, 2009, the contents of which (text, drawings and claims) are used in this case as a reference.
Изобретение касается способа оценки и устройства для оценки массы Ма свежего воздуха, поступающего внутрь камеры сгорания цилиндра двигателя в процессе одного цикла работы двигателя. Объектом изобретения является также способ оценки полного заполнения свежим воздухом, наддуваемым в камеру сгорания, и автомобиль, снабженный устройством для оценки.The invention relates to an evaluation method and a device for estimating the mass Ma of fresh air entering the combustion chamber of an engine cylinder during one engine cycle. The object of the invention is also a method for evaluating the full filling with fresh air, blown into the combustion chamber, and a car equipped with a device for evaluation.
Цикл двигателя включает в себя последовательно выпуск сгоревших газов из камеры сгорания, подачу свежего воздуха и топлива в камеру сгорания и сгорание смеси в этой камере сгорания. В случае четырехтактного двигателя цикл двигателя соответствует двум возвратно-поступательным движениям поршня в цилиндре между двумя крайними положениями его хода, то есть верхней мертвой точкой (PMH) и нижней мертвой точкой (PMB).The engine cycle includes sequentially releasing the burnt gases from the combustion chamber, supplying fresh air and fuel to the combustion chamber, and burning the mixture in this combustion chamber. In the case of a four-stroke engine, the engine cycle corresponds to two reciprocating movements of the piston in the cylinder between the two extreme positions of its stroke, i.e. top dead center (PMH) and bottom dead center (PMB).
Выпуск сгоревших газов длится пока один или несколько выпускных клапанов открыты. Подобным образом подача свежего воздуха осуществляется пока один или несколько впускных клапанов открыты.The release of burnt gases lasts until one or more exhaust valves are open. Similarly, fresh air is supplied while one or more inlet valves are open.
Как известно, мощность, развиваемая двигателем внутреннего сгорания, зависит от количества воздуха, подаваемого в камеру сгорания этого двигателя. Это количество воздуха пропорционально плотности этого воздуха. Вследствие этого в случае необходимости получения большой мощности предусмотрено увеличение этого количества воздуха с помощью средств сжатия этого воздуха перед его подачей в эту камеру сгорания. Эта операция обычно называется наддувом и может быть выполнена наддувающим устройством, например турбокомпрессором или приводным компрессором, таким как винтовой компрессор.As you know, the power developed by an internal combustion engine depends on the amount of air supplied to the combustion chamber of this engine. This amount of air is proportional to the density of this air. As a result of this, if it is necessary to obtain high power, it is envisaged to increase this amount of air by means of compressing this air before it is supplied to this combustion chamber. This operation is usually called boost and can be performed by a boost device, such as a turbocharger or a drive compressor, such as a screw compressor.
Для еще большего увеличения количества подаваемого в цилиндр воздуха может быть предусмотрена подача с продувкой остаточных выхлопных газов. Эта продувка позволяет удалить выхлопные газы из камеры сгорания для их замены наддуваемым воздухом.To further increase the amount of air supplied to the cylinder, a residual exhaust gas blow may be provided. This purge allows you to remove exhaust gases from the combustion chamber to replace them with pressurized air.
Как указано в патенте US 4217866, эта продувка обеспечивается одновременным открыванием впускных и выпускных клапанов одной и той же камеры сгорания от нескольких градусов до нескольких десятков градусов угла вращения коленчатого вала. Обычно это происходит в конце выпуска выхлопных газов и в начале впуска свежего воздуха. Точнее говоря, так как давление воздуха на уровне открытого впускного клапана является более высоким, чем давление на уровне выпускного клапана, создается поток воздуха, который проходит непосредственно от впуска к выпуску, увлекая за собой остаточные выхлопные газы, имеющиеся в камере сгорания. Период, в процессе которого впускной и выпускной клапаны одновременно открыты, называется « перепуском клапанов».As indicated in US Pat. No. 4,217,866, this purge is provided by simultaneously opening the intake and exhaust valves of the same combustion chamber from several degrees to several tens of degrees of the crankshaft rotation angle. This usually occurs at the end of the exhaust and at the beginning of the fresh air intake. More precisely, since the air pressure at the level of the open intake valve is higher than the pressure at the level of the exhaust valve, an air stream is generated that flows directly from the inlet to the exhaust, entraining the residual exhaust gases present in the combustion chamber. The period during which the inlet and outlet valves are simultaneously open is called “valve bypass”.
В случае двигателей, работающих на атмосферном воздухе, то есть двигателей без наддува, перепуск клапанов также может быть осуществлен. В этом случае, в процессе перепуска клапанов выхлопные газы всасываются в камеру сгорания. Говорят, что выхлопные газы всасываются вновь. Такая функция известна под акронимом IGR (Internal Gaz Recirculation) или Внутренняя Рециркуляция выхлопных Газов.In the case of engines operating in ambient air, that is, naturally aspirated engines, valve bypass can also be carried out. In this case, during the bypass of the valves, the exhaust gases are sucked into the combustion chamber. It is said that exhaust gases are absorbed again. Such a function is known by the acronym IGR (Internal Gaz Recirculation) or Internal Exhaust Gas Recirculation.
Известны способы оценки дебита свежего воздуха, поступающего внутрь камеры сгорания цилиндра двигателя. Однако эти способы имеют малую точность и не позволяют в действительности получить оценку количества свежего воздуха, поступающего в каждую камеру сгорания. Таким образом, эта оценка является важной для точного управления двигателем. Например, эта оценка является полезной для определения количества впрыскиваемого топлива и регулирования опережения зажигания.Known methods for evaluating the flow rate of fresh air entering the combustion chamber of the engine cylinder. However, these methods have low accuracy and do not really allow to estimate the amount of fresh air entering each combustion chamber. Therefore, this rating is important for precise engine control. For example, this estimate is useful for determining the amount of fuel injected and controlling the timing of the ignition.
Изобретение направлено на устранение указанных недостатков и предлагает более точный способ оценки массы свежего воздуха, поступающего внутрь камеры сгорания.The invention is aimed at eliminating these drawbacks and offers a more accurate way of estimating the mass of fresh air entering the combustion chamber.
Таким образом, объектом изобретения является способ оценки массы Ма свежего воздуха, поступающего внутрь камеры сгорания цилиндра двигателя в процессе цикла двигателя, который включает
Оценки общей массы Mtot и массы Mb выхлопных газов могут быть точно установлены без измерения давления или температуры внутри камеры сгорания. Следовательно, этот способ оценки массы Ма является более точным.Estimates of the total mass Mtot and mass Mb of the exhaust gases can be accurately determined without measuring pressure or temperature inside the combustion chamber. Therefore, this method of estimating the mass of Ma is more accurate.
Варианты осуществления этого способа оценки массы Ма могут включать одну или несколько характеристик, соответствующих описанным ниже примерам.Embodiments of this method of estimating the mass of Ma may include one or more characteristics corresponding to the examples described below.
В одном варианте оценка массы Mb выхлопных газов содержит оценку массы M_resi остаточных выхлопных газов, содержащихся в камере сгорания, в конце выпуска выхлопных газов и оценку массы Mb_reasp выхлопных газов, повторно всосанных внутрь камеры сгорания в процессе перепуска клапанов. Этот вариант осуществления позволяет получить более точную оценку массы Mb, так как остаточная масса выхлопных газов и повторно всосанных в процессе перепуска клапанов выхлопных газов учитываются одновременно.In one embodiment, the exhaust mass estimate Mb comprises an estimate of the mass M_resi of the residual exhaust gases contained in the combustion chamber at the end of the exhaust and an estimate of the exhaust mass Mb_reasp re-sucked into the combustion chamber during valve bypass. This embodiment makes it possible to obtain a more accurate estimate of the mass Mb, since the residual mass of exhaust gases and re-sucked during exhaust gas bypass valves are taken into account simultaneously.
В варианте оценка массы Mb_resi производится исходя из давления РЕСН выхлопных газов, внутреннего объёма камеры сгорания в конце выпуска выхлопных газов, температуры ТЕСН выхлопных газов и корректирующего коэффициента АЕСН для давления РЕСН, величина которого является функцией угла в конце выпуска и режима двигателя. Этот вариант позволяет также получить точную оценку массы остаточных выхлопных газов в камере сгорания в конце выпуска без необходимости измерения давления или температуры внутри камеры сгорания.In the embodiment, the Mb_resi mass estimate is based on the pressure P of the UST of the exhaust gases, the internal volume of the combustion chamber at the end of the exhaust, the temperature T of the UST of the exhaust gas and the correction factor A of the UST for the pressure of the UST , the value of which is a function of the angle at the end of the exhaust and the engine mode . This option also allows you to get an accurate estimate of the mass of residual exhaust gases in the combustion chamber at the end of the exhaust without the need to measure pressure or temperature inside the combustion chamber.
В варианте, который позволяет повысить точность оценки с учетом перепуска клапанов, оценку массы Mb_reasp получают из следующего выражения:In the embodiment, which allows to increase the accuracy of the assessment taking into account the bypass of the valves, the Mb_reasp mass estimate is obtained from the following expression:
, ,
где:Where:
- Mb_reasp является расходом повторно всосанных выхлопных газов,- Mb _reasp is the consumption of re-sucked exhaust gases,
- РЕСН является давлением выпускаемых выхлопных газов,- R ESN is the pressure of the exhaust gases,
-PADM является давлением входящего воздуха,-P ADM is the incoming air pressure,
- ТЕСН является температурой выхлопных газов,- T ESN is the temperature of the exhaust gases,
- r является константой, равной следующему отношению R/M, где R является универсальной константой идеальных газов и М является молярной массой в kg.mol-1 выхлопных газов,- r is a constant equal to the following ratio R / M, where R is the universal constant of ideal gases and M is the molar mass in kg.mol -1 of exhaust gases,
- Sbase является корректирующей величиной, функцией режима двигателя и разности между углами FE и ОА соответственно, прекращения выпуска и начала впуска,- Sbase is a correction value, a function of the engine mode and the difference between the angles FE and OA, respectively, the termination of release and the beginning of the intake,
- Scor является корректирующей величиной, функцией разности между углами FE и ОА и режима двигателя,- Scor is a correction value, a function of the difference between the angles FE and OA and the engine mode,
- POND является корректирующей величиной, функцией режима двигателя и положения перепуска клапанов, данного следующим отношением (FE+ОА)/2,- POND is a correction value, a function of engine mode and valve bypass position, given by the following ratio (FE + OA) / 2,
-Г(PADM/РЕСН) определяется из следующего отношения:-G (P ADM / P ESN ) is determined from the following relationship:
, ,
где γ является отношением теплоёмкости при постоянном давлении выхлопных газов к теплоёмкости при постоянном объеме выхлопных газов,where γ is the ratio of heat capacity at constant pressure of exhaust gases to heat capacity at a constant volume of exhaust gases,
- Г0(PADM/PECH) определяется из следующего отношения:- G0(PADM/ PEch) determined from the following relationship:
. .
В варианте оценка общей массы Mtot определяется исходя из впускного давления PADM воздуха, объёма камеры сгорания в конце впуска, температуры Tmelange смеси свежего воздуха и выхлопных газов, содержащихся в камере сгорания, в конце впуска свежего воздуха и корректирующего коэффициента AADM, величину которого получают из заранее записанной картографии в зависимости от угла FA конца впуска и режима двигателя. Это позволяет получить точную оценку этой массы Mtot, так как она учитывает массообмен в процессе перепуска клапанов.In an embodiment, an estimate of the total mass Mtot is determined based on the inlet air pressure P ADM , the volume of the combustion chamber at the end of the inlet, the temperature T melange of the mixture of fresh air and exhaust gases contained in the combustion chamber, at the end of the fresh air intake and the correction factor A ADM , the value of which obtained from pre-recorded cartography depending on the angle FA of the inlet end and the engine mode. This makes it possible to obtain an accurate estimate of this mass Mtot, since it takes into account mass transfer during valve bypass.
В варианте, который позволяет оценить массу Ма без данных о температуре и давлении внутри камеры сгорания, оценка массы Ма свежего воздуха определяется решением следующей системы уравнений:In an option that allows you to estimate the mass of Ma without data on temperature and pressure inside the combustion chamber, the estimate of the mass of Ma of fresh air is determined by solving the following system of equations:
, ,
гдеWhere
- AADM является корректирующим коэффициентом, значение которого является функцией режима двигателя и угла окончания впуска,- A ADM is a correction factor, the value of which is a function of the engine mode and the end angle of the intake,
- PADM является давлением впуска воздуха,- P ADM is the air inlet pressure,
- Vcyl_FA является расчетным геометрическим объёмом камеры при угле окончания впуска,- V cyl_FA is the calculated geometric volume of the chamber at the angle of the end of the intake,
- Tmelange является температурой смеси свежего воздуха и выхлопных газов, содержащихся в камере сгорания,- T melange is the temperature of the mixture of fresh air and exhaust gases contained in the combustion chamber,
- r является константой, равной отношению R/M, где R является универсальной константой идеальных газов, а М является молярной массой в kg.mol-1 газовой смеси,- r is a constant equal to the ratio R / M, where R is the universal constant of ideal gases, and M is the molar mass in kg.mol -1 of the gas mixture,
- cpa и cpb являются удельными теплоёмкостями при постоянном давлении соответственно свежего воздуха и выхлопных газов, и- cpa and cpb are the specific heat at constant pressure, respectively, of fresh air and exhaust gases, and
- Та и Tb являются температурами соответственно свежего воздуха и выхлопных газов.- Ta and Tb are the temperatures of fresh air and exhaust gases, respectively.
Объектом изобретения является также способ оценки полного заполнения rempl_tot свежим воздухом, наддуваемым в камеру сгорания цилиндра двигателя в процессе цикла двигателя, при этом способ включает в себя оценку массы Ма свежего воздуха, впускаемого внутрь камеры сгорания, с помощью упомянутого выше способа, оценку массы Mbal_tot продуваемого газа (воздух или выхлопной газ) в процессе перепуска клапанов и оценку полного заполнения rempl_tot наддуваемым свежим воздухом исходя из оцененных массы свежего воздуха Ма и массы Mbal_tot продуваемых газов.The object of the invention is also a method for evaluating the complete filling of rempl_tot with fresh air being blown into the combustion chamber of the engine cylinder during the engine cycle, the method including estimating the mass Ma of fresh air introduced into the combustion chamber using the aforementioned method, estimating the mass of Mbal_tot blown gas (air or exhaust gas) in the process of bypassing the valves and assessing the complete filling of rempl_tot with pressurized fresh air based on the estimated mass of fresh air Ma and the mass Mbal_tot of purged gases.
Вышеуказанный способ является более точным, так как он учитывает массу газов, продуваемых к выпуску в процессе перепуска клапанов.The above method is more accurate, since it takes into account the mass of gases blown to the exhaust during valve bypass.
В варианте изобретения оценка полного заполнения осуществляется решением следующей системы уравнений:In an embodiment of the invention, the evaluation of the complete filling is carried out by solving the following system of equations:
, ,
гдеWhere
- Mtot является общей массой газов, содержащихся в камере сгорания в конце впуска свежего воздуха, определенной выше,- Mtot is the total mass of gases contained in the combustion chamber at the end of the fresh air inlet as defined above,
- Мо является эталонной массой воздуха в нормальных условиях температуры и давления,- Mo is the reference mass of air under normal conditions of temperature and pressure,
- Mb является массой выхлопных газов, содержащихся в камере сгорания в конце выпуска выхлопных газов,- Mb is the mass of exhaust gases contained in the combustion chamber at the end of the exhaust,
- Mbal_tot является общей массой продуваемых газов (воздуха или выхлопных газов) в процессе перепуска клапанов,- Mbal_tot is the total mass of purged gases (air or exhaust gases) during valve bypass,
- Mbal является массой продуваемого газа (воздуха) между впуском и выпуском в процессе перепуска клапанов,- Mbal is the mass of purged gas (air) between the inlet and outlet in the process of bypass valves,
- Max(...) и Min(...) являются соответственно функциями, дающими максимум и минимум,- Max (...) and Min (...) are respectively functions that give maximum and minimum,
- |...| является абсолютной величиной.- | ... | is an absolute value.
Решение представленного выше уравнения позволяет повысить точность, так как учитывается тот факт, что масса впускаемого воздуха заполняет объём камеры сгорания до тех пор, пока в ней не останется выхлопных газов.The solution of the above equation allows to increase the accuracy, since the fact that the mass of intake air fills the volume of the combustion chamber until there are no exhaust gases in it is taken into account.
Объектом изобретения является также блок для записи информации, содержащей инструкции для выполнения представленного выше способа, когда эти инструкции выполняются ЭВМ.The object of the invention is also a unit for recording information containing instructions for performing the above method, when these instructions are executed by a computer.
Объектом изобретения является также устройство для оценки массы Ма свежего воздуха, впускаемого внутрь камеры сгорания цилиндра двигателя в процессе цикла двигателя, которое содержит модуль оценки общей массы Mtot газа, содержащегося в камере сгорания, в конце впуска свежего воздуха, модуль оценки массы Mb выхлопных газов и модуль оценки массы Ма свежего воздуха исходя из разности между оцененными общей массой Mtot и массой Mb выхлопных газов.The invention also relates to a device for estimating the mass Ma of fresh air introduced into the combustion chamber of an engine cylinder during an engine cycle, which comprises a module for estimating the total mass Mtot of the gas contained in the combustion chamber at the end of the fresh air inlet, an module for estimating exhaust mass Mb and a module for estimating the mass of Ma of fresh air based on the difference between the estimated total mass Mtot and the mass Mb of exhaust gases.
Наконец, объектом изобретения является также автомобиль, содержащий представленное выше устройство для оценки.Finally, an object of the invention is also an automobile comprising an evaluation device presented above.
В дальнейшем изобретение поясняется нижеследующим описанием, не являющимся ограничительным, со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых:The invention is further explained in the following description, which is not restrictive, with reference to the accompanying drawings, in which:
- фиг.1 схематично изображает автомобиль, в котором оценивается масса Ма и полное заполнение rempl_tot;- figure 1 schematically depicts a car in which the mass Ma and the full filling rempl_tot are evaluated ;
- фиг.2 представляет график, схематично изображающий перемещения впускного и выпускного клапанов во время цикла двигателя,- figure 2 is a graph schematically showing the movements of the intake and exhaust valves during an engine cycle,
- фиг.3 изображает архитектуру ЭВМ, являющейся устройством оценки массы Ма и полного заполнения rempl_tot, и- figure 3 depicts the architecture of the computer, which is a device for estimating the mass of Ma and full filling rempl_tot, and
- фиг.4 представляет блок-схему способа оценки массы Ма и полного заполнения rempl_tot в автомобиле по фиг.1.- figure 4 is a flowchart of a method for estimating the mass of Ma and completely filling rempl_tot in the car of figure 1.
Фиг.1 схематично изображает автомобиль 2, содержащий двигатель внутреннего сгорания. Например, автомобиль 2 является легковым автомобилем.Figure 1 schematically depicts a car 2 containing an internal combustion engine. For example, car 2 is a passenger car.
Двигатель автомобиля 2 содержит несколько цилиндров. Однако для упрощения на фиг.1 изображен только один цилиндр 6 этого двигателя внутреннего сгорания. Внутри цилиндра 6 расположен поршень 8, установленный с возможностью поступательного перемещения между верхней мертвой точкой (PMH) и нижней мертвой точкой (PMB). Этот поршень 8 приводит во вращение кривошип 10 коленчатого вала 12 посредством шатуна 14. Коленчатый вал 12 приводит во вращение посредством не изображенного механизма приводные колеса автомобиля 2, такие как колеса 16.The engine of the car 2 contains several cylinders. However, to simplify, figure 1 shows only one cylinder 6 of this internal combustion engine. Inside the cylinder 6 is a piston 8, mounted for translational movement between the top dead center (PMH) and the bottom dead center (PMB). This piston 8 drives the crank 10 of the crankshaft 12 by means of the connecting rod 14. The crankshaft 12 drives the wheels of the vehicle 2, such as the wheels 16, by means of a mechanism not shown.
Цилиндр 6 образует камеру 18 сгорания, ограниченную верхней частью поршня 8 и не изображенной головкой цилиндра. Впускная труба 20 свежего воздуха открывается в камеру 18 через впускное отверстие. Впускной клапан 24 перемещается между закрытым положением, в котором он герметично перекрывает впускное отверстие для свежего воздуха, и открытым положением, в котором свежий воздух поступает в камеру 18 через впускное отверстие. Клапан 24 перемещается между открытым положением и закрытым положением с помощью привода 26 впускных клапанов.The cylinder 6 forms a combustion chamber 18 defined by the upper part of the piston 8 and not shown by the cylinder head. The fresh air inlet pipe 20 opens into the chamber 18 through the inlet. The inlet valve 24 moves between the closed position in which it seals the fresh air inlet and the open position in which fresh air enters the chamber 18 through the inlet. Valve 24 is moved between the open position and the closed position by the intake valve actuator 26.
В рассматриваемом здесь частном случае во впускной трубе 20 устанавливают топливный инжектор 28 для впрыска топлива в свежий воздух, поступающий внутрь камеры 18. Таким образом, внутри впускной трубы начинает образовываться смесь топлива и свежего воздуха.In the particular case considered here, a fuel injector 28 is installed in the intake pipe 20 to inject fuel into the fresh air entering the chamber 18. Thus, a mixture of fuel and fresh air begins to form inside the intake pipe.
Впускная труба 20 герметично соединена с компрессором 30 турбокомпрессора 32, предназначенного для сжатия свежего воздуха, поступающего внутрь камеры 18. Таким образом, свежий воздух сжимается и называется свежим воздухом с наддувом.The inlet pipe 20 is hermetically connected to the compressor 30 of the turbocharger 32, designed to compress the fresh air entering the chamber 18. Thus, the fresh air is compressed and is called fresh air with pressurization.
Свеча 34, предназначенная для воспламенения топливовоздушной смеси, открывается в камеру 18. Эта свеча управляется системой зажигания 36.The candle 34, designed to ignite the air-fuel mixture, opens into the chamber 18. This candle is controlled by the ignition system 36.
Выпускная труба 40 также открывается внутрь камеры 18 через выпускное отверстие. Это выпускное отверстие выполнено с возможностью перекрытия клапаном 44, перемещающимся между закрытым положением и открытым положением, в котором выхлопные газы, содержащиеся внутри камеры 18, могут удаляться через выпускную трубу 40. Этот клапан 44 перемещается между своими открытым и закрытым положениями с помощью привода 46 клапанов.The exhaust pipe 40 also opens into the chamber 18 through the outlet. This outlet is configured to overlap with a valve 44 moving between the closed position and the open position, in which exhaust gases contained within the chamber 18 can be removed through the exhaust pipe 40. This valve 44 is moved between its open and closed positions by means of a valve actuator 46 .
Приводы 26 и 46 клапанов могут быть механическими приводами клапанов.The actuators 26 and 46 of the valves may be mechanical valve actuators.
Конец трубы 40, противоположный концу, который открывается в камеру 18, соединен с турбиной 48 турбокомпрессора 32. Эта турбина 48 позволяет, в частности, снизить давление выхлопных газов перед их поступлением в выпускную систему 50.The end of the pipe 40, opposite the end that opens into the chamber 18, is connected to the turbine 48 of the turbocharger 32. This turbine 48 allows, in particular, to reduce the pressure of the exhaust gases before they enter the exhaust system 50.
Различные управляемые системы двигателя, такие как приводы, система зажигания, либо также топливный инжектор соединены с блоком 60 управления двигателя, также известным под акронимом ECU (Engine Control Unit). Для упрощения фиг.1 соединения между блоком 60 и различными управляемыми устройствами не показаны.Various controllable engine systems, such as drives, an ignition system, or also a fuel injector, are connected to an
Блок 60 соединен также с несколькими датчиками, такими, например, как датчик 62 положения коленчатого вала 12 и датчик 64 режима двигателя. В данном случае режим двигателя определяют как число оборотов в минуту вала привода двигателя.
Фиг.2 изображает в виде графика перемещения клапанов 24 и 44 по отношению к перемещениям поршня 8 во время одного цикла двигателя. На этом графике ось 70 абсцисс показывает перемещение поршня 8 между его верхней мертвой точкой и его нижней мертвой точкой, обозначенными на этом графике соответственно РМН и РМВ. Ось ординат показывает амплитуду перемещения впускного и выпускного клапанов. Эта амплитуда является нулевой, когда впускной клапан или выпускной клапан является закрытым. Она является максимальной, когда те же клапаны полностью открыты. В данном случае перемещение клапана 44 изображено кривой 72, а перемещение клапана 24 представлено кривой 74.Figure 2 depicts a graph of the movement of the valves 24 and 44 in relation to the movements of the piston 8 during one engine cycle. In this graph, the
Ось 70 проградуирована в градусах углах вращения коленчатого вала. Начало этой оси совмещено с верхней мертвой точкой впуска свежего воздуха.
Как изображено на этой фиг.2, выпускной клапан начинает открываться при угле ОЕ, расположенном, по существу, около нижней мертвой точки расширения, и закрывается при угле FE. В частном случае, изображенном на фиг.2, угол FE расположен за верхней мертвой точкой впуска.As shown in this figure 2, the exhaust valve begins to open at an angle OE, located essentially near the bottom dead point of expansion, and closes at an angle FE. In the particular case shown in figure 2, the angle FE is located behind the top dead center of the inlet.
Впускной клапан начинает открываться при угле ОА и закрывается при угле FA.The inlet valve begins to open at angle OA and closes at angle FA.
В данном случае график представляет частный случай, в котором существует перепуск клапанов. Действительно, угол ОА предшествует углу FE, что означает, что в период времени в несколько градусов впускной и выпускной клапаны открыты одновременно.In this case, the graph represents a special case in which there is a bypass of the valves. Indeed, the angle OA precedes the angle FE, which means that during a period of several degrees the inlet and outlet valves are open at the same time.
Фиг.3 более детально изображает возможную структуру блока 60 оценки массы Ма и полного заполнения rempl_tot. Figure 3 depicts in more detail the possible structure of the
Для этого блок 60 содержит блок 80 оценки температуры ТЕСН выхлопных газов, блок 82 оценки давления РЕСН газов, блок 84 оценки температуры TADM свежего воздуха, поступающего внутрь камеры 18 по трубе 20, и блок 86 оценки давления PADM свежего воздуха, поступающего внутрь камеры 18.To this end, block 60 comprises a
Эти блоки 80, 82, 84 и 86 соединены с блоком 88 оценки массы Ма и полного заполнения rempl_tot. Этот блок 88 оценки соединен также с блоком 90 управления двигателем. Этот блок 90 позволяет, в частности, управлять различными приводами, инжекторами и системами зажигания двигателя в зависимости от оценок массы Ма и полного заполнения rempl_tot. Например, блок 90 может регулировать количество впрыскиваемого топлива и устанавливать опережение зажигания топливовоздушной смеси в камере 18 или регулировать открывание дроссельного клапана, позволяющего уточнять количество свежего воздуха, поступающего внутрь камеры 18.These
Блок 88 оценки содержит модуль 92 оценки массы Mb выхлопных газов, содержащихся в камере сгорания 18, в конце выпуска выхлопных газов, блок 94 оценки массы Mbal газов, продуваемых от впуска к выпуску в процессе перепуска клапанов, блок 96 оценки температуры Tb выхлопных газов, блок 98 оценки массы Ма свежего воздуха, поступающего в камеру 18, и блок 100 оценки полного заполнения rempl_tot. The
Модуль 92 содержит подмодуль 102 оценки массы Mb_resi остаточных выхлопных газов, содержащихся в камере 18, в конце выпуска и подмодуль 104 оценки массы Mb_reasp выхлопных газов, повторно засосанных при перепуске клапанов внутри камеры 18.
Модули 92-100 будут более детально описаны со ссылкой на фиг.4.Modules 92-100 will be described in more detail with reference to FIG. 4.
Блок 60 обычно выполнен в виде программируемой ЭВМ, способной выполнить инструкции, записанные в блоке хранения информации. В данном случае для этого блок 60 соединен с блоком 106 памяти, содержащим различные инструкции и необходимые данные для осуществления способа по фиг.4. В частности, в этой памяти 106 записаны различные картографии для осуществления способа по фиг.4. Эти картографии выполнены, например, экспериментально для минимизации ошибок между оцененными величинами и реальными величинами.
Работа блока 60 автомобиля 2 будет ниже описана более детально по способу по фиг.4 в случае двигателя, описанного со ссылкой на фиг.1.The operation of
Прежде чем будет детально описан способ оценки массы Ма и полного заполнения rempl_tot, будет представлен общий принцип этого способа.Before a method for estimating the mass of Ma and completely filling rempl_tot is described in detail, the general principle of this method will be presented.
Общий принцип основан на балансе масс газов, входящих и выходящих из камеры 18 во время одного цикла двигателя. Этот баланс масс разделяется на несколько расчетов, которые осуществляются на протяжении всего цикла двигателя.The general principle is based on the mass balance of gases entering and leaving the chamber 18 during one engine cycle. This mass balance is divided into several calculations that are carried out throughout the entire engine cycle.
Сначала в конце выпуска оценивается масса Mb выхлопных газов в камере 18. Потом в конце впуска оценивается общая масса Mtot газов, содержащихся внутри камеры 18.First, at the end of the outlet, the mass Mb of exhaust gases in the chamber 18 is estimated. Then, at the end of the inlet, the total mass Mtot of the gases contained inside the chamber 18 is estimated.
С учетом этих двух оценок и того, что общая масса газов сохраняется в цикле двигателя, масса Ма воздуха, содержащегося внутри камеры 18 в процессе цикла двигателя, может быть получена вычитанием массы Mb из массы Mtot.Given these two estimates and the fact that the total mass of gases is retained in the engine cycle, the mass Ma of air contained inside the chamber 18 during the engine cycle can be obtained by subtracting the mass Mb from the mass Mtot.
Точнее говоря, исходя из баланса масс газов, поступивших и удаленных в процессе цикла двигателя, масса Ма задана следующим выражением:More precisely, based on the mass balance of the gases received and removed during the engine cycle, the mass Ma is given by the following expression:
Ma=Mtot-Mb,Ma = Mtot-Mb,
где Mtot является общей массой выхлопных газов в камере 18 в конце впуска, и Mb является общей массой выхлопных газов в камере 18 в конце выпуска.where Mtot is the total mass of exhaust gases in the chamber 18 at the end of the inlet, and Mb is the total mass of exhaust gases in the chamber 18 at the end of the outlet.
В частном случае, когда часть выхлопных газов повторно всасывается в процессе перепуска клапанов, оценка массы Mb разделяется на оценку массы Mb_resi остаточных выхлопных газов, не удаленных через трубу 40, в конце выпуска и массы Mb_reasp выхлопных газов, повторно всосанных в процессе перепуска клапанов.In the particular case when a part of the exhaust gas is re-sucked during the valve bypass, the Mb mass estimate is divided by the estimate of the Mb_resi mass of residual exhaust gases not removed through pipe 40 at the end of the exhaust and the exhaust mass Mb_reasp re-sucked during the valve bypass.
Масса выхлопных газов Mb, таким образом, определяется из следующего отношения:The exhaust gas mass Mb is thus determined from the following relation:
Mb=Mb_resi+Mb_reasp,Mb = Mb_resi + Mb_reasp,
гдеWhere
- Mb_resi является массой остаточных выхлопных газов, которые не могли быть удалены в процессе выпуска, и- Mb_resi is the mass of residual exhaust gases that could not be removed during the release process, and
- Mb_reasp является массой повторно всосанных в процессе перепуска клапанов выхлопных газов.- Mb_reasp is the mass of exhaust gas recirculated during the bypass process.
В особом случае двигателя с наддувом при перепуске клапанов стараются также оценить полное заполнение rempl_tot свежим наддутым воздухом. Полное заполнение rempl_tot является общим количеством свежего воздуха, поступающего через приемное отверстие в процессе цикла двигателя. В случае двигателя с наддувом при перепуске клапанов часть свежего воздуха, поступающего через приемное отверстие, немедленно удаляется при выпуске (Mbal). Таким образом, полное заполнение rempl_tot в первом приближении задано следующим соотношением:In a special case of a supercharged engine when overflowing the valves, they also try to evaluate the full filling of the rempl_tot with fresh pressurized air. The full filling rempl_tot is the total amount of fresh air entering through the intake port during the engine cycle. In the case of a supercharged engine, when the valves are bypassed, part of the fresh air entering through the inlet is immediately removed at the outlet (Mbal). Thus, the full filling of rempl_tot in the first approximation is given by the following relation:
, ,
гдеWhere
rempl_tot - полное заполнение общим свежим воздухом,rempl_tot - full filling with common fresh air,
rempl_cyl - заполнение свежим воздухом камеры 18,rempl_cyl - filling the chamber 18 with fresh air,
Mbal - масса продуваемых газов от впуска к выпуску при перепуске клапанов, иMbal is the mass of purged gases from the inlet to the outlet when the valves are bypassed, and
Mo - эталонная масса воздуха при нормальных условиях температуры и давления.Mo is the reference mass of air under normal conditions of temperature and pressure.
Заполнение свежим воздухом rempl_cyl задается следующим выражением:Rempl_cyl fresh air filling is defined by the following expression:
, ,
Ма является массой воздуха, содержащегося в камере 18 в конце впуска, иMa is the mass of air contained in the chamber 18 at the end of the inlet, and
Мо является эталонной массой.Mo is the reference mass.
В данном случае, нормальные условия температуры и давления соответствуют температуре в 298,15 К, давлению в 1013 мбар и объему, равному объему единичного цилиндра.In this case, the normal temperature and pressure conditions correspond to a temperature of 298.15 K, a pressure of 1013 mbar and a volume equal to the volume of a single cylinder.
Величины rempl_tot, rempl_cyl и отношение Mbal/Mo являются безразмерными величинами.The values rempl_tot, rempl_cyl and the ratio Mbal / Mo are dimensionless quantities.
Обычно масса Mbal существует только в двигателях с наддувом. Однако нижеследующее описание способа выполнено для наиболее полного случая, то есть случая, когда выполняются обе оценки Mb_reasp и Mbal. Действительно, специалист может легко упростить нижеописанный способ для его адаптации только для случая двигателей, работающих на атмосферном воздухе, или двигателей с наддувом.Typically, the Mbal mass exists only in supercharged engines. However, the following description of the method is performed for the most complete case, that is, the case when both Mb_reasp and Mbal estimates are performed. Indeed, a person skilled in the art can easily simplify the method described below for adapting it only for the case of engines operating in atmospheric air or supercharged engines.
Способ начинается этапом 120 оценки массы Mb_resi выхлопных газов, содержащихся в камере 18, в конце выпуска.The method begins with step 120 of estimating the mass Mb_resi of the exhaust gases contained in chamber 18 at the end of the release.
В процессе этапа 120 подмодуль 102 оценивает массу Mb_resi из следующего отношения:In step 120, the
, ,
гдеWhere
- Pcyl_FE является давлением внутри камеры 18,- P cyl_FE is the pressure inside the chamber 18,
- РЕСН является давлением выпуска выхлопных газов,- P UST is the exhaust gas pressure,
- ТЕСН является температурой выхлопных газов, выходящих через трубу 40,- T ESN is the temperature of the exhaust gases leaving the pipe 40,
- r является константой, равной следующему отношению R/M, где R является универсальной константой идеальных газов, и М является молярной массой в kg.mol-1 выхлопных газов,- r is a constant equal to the following ratio R / M, where R is the universal constant of ideal gases, and M is the molar mass in kg.mol -1 of exhaust gases,
- АЕСН является корректирующим коэффициентом, позволяющим корректировать давление РЕСН до получения давления, близкого к Pcyl_FE, величина которой дана картографией в зависимости от угла FE режима двигателя, и- A UST is a correction factor that allows you to adjust the pressure P of the UST to obtain a pressure close to P cyl_FE, the value of which is given by mapping depending on the angle FE of the engine mode, and
- Vcyl_FE является геометрическим объемом камеры 18 в конце выпуска, то есть для угла FE.- V cyl_FE is the geometric volume of the chamber 18 at the end of the outlet, that is, for the angle FE.
Объём Vcyl_FE задан следующим отношением:The volume V cyl_FE is given by the following relation:
, ,
где λ является отношением шатун/кривошип, Cu является единичным объемом цилиндра 6 и ε является коэффициентом компрессии двигателя.where λ is the connecting rod / crank ratio, Cu is the unit volume of cylinder 6 and ε is the compression ratio of the engine.
Отношение λ и коэффициент ε являются известными характеристиками двигателя. Напоминаем, что отношение λ является отношением между длиной шатуна 14, деленной на половину длины кривошипа 18.The ratio λ and the coefficient ε are known characteristics of the engine. Recall that the ratio λ is the ratio between the length of the connecting rod 14 divided by half the length of the crank 18.
В вышеуказанном выражении и в отношениях, представленных ниже, давления РЕСН и PADM и температуры ТЕСН и TADM являются давлениями и температурами, оцененными блоками 80, 82, 84 и 86 оценки исходя из физических величин, измеренных в двигателе.In the above expression and in the relationships presented below, pressures P ESN and P ADM and temperatures T ESN and T ADM are pressures and temperatures estimated by
Затем на этапе 122 подмодуль 104 оценивает массу Mb_reasp выхлопных газов, повторно всосанных в процессе перепуска клапанов, в данном случае эта оценка определяется следующим выражением:Then, at step 122, the
, ,
где Mb_reasp является расходом повторно всосанных выхлопных газов, выраженным в кг/ч, а К является коэффициентом, позволяющим перейти от расхода к массе, поступающей в цикле двигателя в камеру 18.where Mb_reasp is the rate of re-sucked exhaust gases, expressed in kg / h, and K is a coefficient that allows you to switch from the flow rate to the mass entering the chamber 18 in the engine cycle.
Например, коэффициент К задан следующим отношением:For example, the coefficient K is given by the following relation:
, ,
где N является режимом двигателя, «Nbre_cylindre» является количеством цилиндров двигателя, «Nbre_revolutioncycle» является количеством оборотов коленчатого вала в процессе одного цикла двигателя, и «60» позволяет преобразовать режим двигателя N, данный в оборотах в минуту, в число оборотов в час.where N is the engine mode, "Nbre_cylindre" is the number of engine cylinders, "Nbre_revolutioncycle" is the number of revolutions of the crankshaft during one engine cycle, and "60" allows you to convert the engine mode N, given in revolutions per minute, to the number of revolutions per hour.
Например, для четырехтактного двигателя, содержащего четыре цилиндра, коэффициент К равен К=N×2×60.For example, for a four-stroke engine containing four cylinders, the coefficient K is K = N × 2 × 60.
Расход повторно всосанных выхлопных газов Mb_reasp рассчитан по закону Барре Сен-Венана, скорректированному следующим образом при перепуске клапанов:The re-sucked exhaust gas flow rate Mb_reasp is calculated according to the Barre Saint-Venant law, adjusted as follows for valve bypass:
, ,
гдеWhere
- РЕСН является выпускным давлением выхлопных газов,- R ESN is the exhaust pressure of the exhaust gases,
- PADM является впускным давлением воздуха, поступающего по трубе 20,- P ADM is the inlet pressure of the air entering the pipe 20,
- ТЕСН является температурой выхлопных газов,- T ESN is the temperature of the exhaust gases,
- Sbase является заранее заданной картографией, которая дает первую корректирующую величину в зависимости от разности между углами FE и ОА и режима двигателя,- Sbase is a predefined mapping, which gives the first correction value depending on the difference between the angles FE and OA and the engine mode,
- Scor является заранее заданной картографией, которая дает вторую корректирующую величину в зависимости от разности между углами FE и ОА и режима двигателя,- Scor is a predefined mapping, which gives a second correction value depending on the difference between the angles FE and OA and the engine mode,
- POND является заранее заданной картографией, которая дает третью корректирующую величину в зависимости от положения перепуска клапанов и режима двигателя.- POND is a predefined mapping that gives a third correction value depending on the position of the bypass valves and the engine mode.
Положение перепуска клапанов дано следующим отношением (FE+ОА)/2.The valve bypass position is given by the following ratio (FE + OA) / 2.
Г(PADM/PECH) определяется из следующего выражения:G (P ADM / P ECH ) is determined from the following expression:
если if
если , if ,
где γ является отношением теплоемкости при постоянном давлении выхлопных газов к теплоемкости при постоянном объеме выхлопных газов. Например, это отношение равно 1,4.where γ is the ratio of heat capacity at constant pressure of exhaust gases to heat capacity at a constant volume of exhaust gases. For example, this ratio is 1.4.
Вышеприведенное уравнение отличает случай дозвукового потока от звукового потока.The above equation distinguishes the case of subsonic flow from sound flow.
Г0(PADM/PECH) определяется из следующего отношения:G 0 (P ADM / P ECH ) is determined from the following relationship:
. .
Затем в процессе этапа 124 модуль 94 оценивает общую массу Mbal_tot газов, продуваемых между впуском и выпуском в процессе перепуска клапанов.Then, in step 124,
Массу Mbal_tot получают из следующего выражения:The mass of Mbal_tot is obtained from the following expression:
, ,
гдеWhere
- Mbal_tot является расходом продуваемых газов от впуска к выпуску в процессе перепуска клапанов, выраженным в кг/ч, и- Mbal_tot is the flow rate of the purged gases from the inlet to the outlet during valve bypass, expressed in kg / h, and
- К является тем же ранее определенным коэффициентом для перехода от расхода к массе, поступающей в камеру 18 в цикле двигателя.- K is the same previously determined coefficient for the transition from the flow rate to the mass entering the chamber 18 in the engine cycle.
Дебит Mbal_tot оценивается исходя из закона Барре Сен-Венана, скорректированного следующим образом для учета перепуска клапанов:The Mbal_tot flow rate is estimated based on the Barre Saint-Venant Act, adjusted as follows to account for valve bypass:
, ,
гдеWhere
- РЕСН и PADM ранее уже были определены,- P ESN and P ADM have already been identified,
- TADM является температурой воздуха, поступающего в камеру 18,- T ADM is the temperature of the air entering the chamber 18,
- S является заранее заданной картографией, позволяющей получить корректирующую величину в зависимости от разности между углами FE и ОА и режима двигателя, и- S is a predetermined mapping, allowing to obtain a correction value depending on the difference between the angles FE and OA and the engine mode, and
- POND является заранее заданной картографией, позволяющей получить корректирующую величину в зависимости от положения перепуска клапанов и режима двигателя.- POND is a predetermined mapping that allows you to get a correction value depending on the position of the bypass valves and engine mode.
Отношение Г(РЕСН/PADM) было уже определено выше.The ratio G (P ECN / P ADM ) has already been determined above.
Положение перепуска клапанов равно следующему значению: (FE+ОА)/2.The valve bypass position is equal to the following value: (FE + OA) / 2.
Затем в процессе этапа 126 модуль 96 оценивает температуру Tb выхлопных газов. Для этого температуру Tb получают расчетом теплосодержащей смеси остаточных газов и повторно всосанных выхлопных газов. Например, температуру Tb получают из следующего выражения: , Then, in step 126,
гдеWhere
- Mb_resi является ранее оцененной массой остаточных выхлопных газов,- Mb_resi is the previously estimated mass of residual exhaust gases,
- Mb_reasp является массой повторно всосанных выхлопных газов в процессе перепуска клапанов,- Mb_reasp is the mass of re-sucked exhaust gases in the process of bypass valves,
- cpb_resi является удельной теплоемкостью при постоянном давлении остаточных выхлопных газов,- cpb_resi is the specific heat at constant pressure of the residual exhaust gas,
- cpb_reasp является удельной теплоемкостью при постоянном давлении повторно всосанных выхлопных газов,- cpb_reasp is the specific heat at constant pressure of the re-sucked exhaust gas,
- Tb_reasp является температурой выхлопных газов, повторно всосанных при перепуске клапанов, и- Tb_reasp is the temperature of the exhaust gases re-sucked in bypass valves, and
- Tb_resi является температурой остаточных выхлопных газов, полученной из расчета адиабатического расширения.- Tb_resi is the temperature of the residual exhaust gas obtained from the calculation of adiabatic expansion.
Для упрощения, например, теплоемкости cpb_resi и cpb_reasp приняты равными.To simplify, for example, the specific heat cpb_resi and cpb_reasp are taken equal.
Температура Tb_reasp принята равной темпратуре ТЕСН.The temperature Tb_reasp is taken equal to the temperature TECN.
Температура Tb_resi рассчитана из следующего выражения:The temperature Tb_resi is calculated from the following expression:
, ,
где все переменные были уже ранее определены.where all variables have already been defined.
Затем в процессе этапа 128 модуль 98 оценивает массу Ма путем решения следующей системы уравнений:Then, in step 128,
, ,
гдеWhere
- PADM, Mb, Ma были уже ранее определены,- P ADM , Mb, Ma have already been defined,
- Vcyl_FA является геометрическим объемом камеры 18, рассчитанным при угле FA,- V cyl_FA is the geometric volume of the chamber 18, calculated at an angle FA,
- AADM является корректирующим коэффициентом,- A ADM is a correction factor,
- r является постоянной, равной отношению R/M, где R является универсальной константой идеальных газов, а М является молярной массой в kg.mol-1 газовой смеси,- r is a constant equal to the ratio R / M, where R is the universal constant of ideal gases, and M is the molar mass in kg.mol -1 of the gas mixture,
- Tmelange является температурой смеси свежего воздуха и выхлопных газов, содержащихся в камере 18,- T melange is the temperature of the mixture of fresh air and exhaust gases contained in the chamber 18,
- сра и cpb являются удельными теплоемкостями при постоянном давлении соответственно свежего воздуха и выхлопных газов, и- cpa and cpb are the specific heat at constant pressure, respectively, of fresh air and exhaust gases, and
- Та и Tb являются температурами соответственно свежего воздуха и выхлопных газов.- Ta and Tb are the temperatures of fresh air and exhaust gases, respectively.
Объем Vcyl_FA рассчитан из следующего выражения:The volume V cyl_FA is calculated from the following expression:
. .
Корректирующий коэффициент AADM получают из следующего выражения: , The ADM correction factor A is obtained from the following expression: ,
гдеWhere
- AADM_ATMO является корректирующей величиной, получаемой из заранее заданной картографии в зависимости от угла FA и режима двигателя,- A ADM_ATMO is a correction value obtained from a predetermined mapping depending on the angle FA and engine mode,
- AADM_TURBO является корректирующей величиной, получаемой из заранее заданной картографии в зависимости от угла FA и режима двигателя,- A ADM_TURBO is a correction value obtained from a predetermined mapping depending on the angle FA and engine mode,
- коэффициент kATMO_TURBO является корректирующим коэффициентом, заданным следующим выражением:- coefficient k ATMO_TURBO is a correction coefficient given by the following expression:
, ,
гдеWhere
- РАТМО является атмосферным давлением,- P ATMO is atmospheric pressure,
- Ро является эталонным давлением, в данном случае равным 1013 мбар,- Po is the reference pressure, in this case equal to 1013 mbar,
- fA(N, FA) является корректирующей величиной, получаемой из заранее заданной картографии в зависимости от режима двигателя и угла FA, и- f A (N, FA) is a correction value obtained from a predetermined mapping depending on the engine mode and angle FA, and
fB(N) является корректирующей величиной, получаемой из заранее заданной картографии в зависимости от режима двигателя.f B (N) is a correction value obtained from a predetermined mapping depending on the engine mode.
Отношение, определяющее температуру Tmelange, получают расчетом теплосодержащей смеси из массы выхлопных газов и массы свежего воздуха, содержащихся в камере 18.The ratio determining the temperature T melange is obtained by calculating the heat-containing mixture from the mass of exhaust gases and the mass of fresh air contained in the chamber 18.
Представленная выше система уравнений является системой из уравнений с тремя неизвестными. Решение этой системы позволяет получить оценки массы Ма, температуры Tmelange и общей массы Mtot.The system of equations presented above is a system of equations with three unknowns. The solution of this system allows one to obtain estimates of the mass of Ma, temperature T melange, and total mass of Mtot.
Точнее говоря, оценка массы Ма дана следующим выражением для отдельного случая, когда cpb и сра равны:More precisely, the mass estimate of Ma is given by the following expression for a particular case when cpb and cp are equal:
. .
При необходимости, в процессе этапа 128 оценку массы Ма, полученной после решения системы уравнений, корректируют в зависимости от обратной температуры свежего воздуха. Например, масса Ма корректируется с помощью следующего выражения:If necessary, in step 128, the estimate of the mass of Ma obtained after solving the system of equations is adjusted depending on the reciprocal temperature of fresh air. For example, the mass of Ma is adjusted using the following expression:
, ,
где f (1/Ta)является корректирующим коэффициентом, величину которого получают из заранее заданной картографии, дающей значение этого корректирующего коэффициента в зависимости от обратной температуры Та.where f (1 / Ta) is a correction coefficient, the value of which is obtained from a predetermined mapping that gives the value of this correction coefficient depending on the inverse temperature Ta.
Наконец, в процессе этапа 130 модуль 100 оценивает полное заполнение rempl_tot свежим воздухом. Это полное заполнение rempl_tot получают, например, из следующего отношения:Finally, in step 130,
, ,
где совокупность переменных этого отношения ранее уже была определена, Мах(...) и Min(...) являются соответственно функциями, дающими максимум и минимум, а |...| является абсолютной величиной.where the set of variables of this relation was previously determined, Max (...) and Min (...) are respectively functions that give maximum and minimum, and | ... | is an absolute value.
Для получения последнего выражения принимается, что газы, продуваемые от впуска к выпуску в процессе перепуска клапанов, вначале полностью заполняют объем камеры 18 перед последующим проходом непосредственно от впуска к выпуску. Таким образом, так как масса Mbal_tot продуваемых газов ниже массы Mb выхлопных газов, считают, что продувка отсутствует. Напротив, поскольку масса Mbal_tot превышает массу Mb выхлопных газов, считают, что между впуском и выпуском существует только продувка. Масса Mbal, определенная в начале этого описания, соответствует только последнему термину вышеуказанного отношения.To obtain the last expression, it is assumed that the gases purged from the inlet to the outlet during the bypass of the valves first completely fill the volume of the chamber 18 before the subsequent passage directly from the inlet to the outlet. Thus, since the mass Mbal_tot of the purged gases is lower than the mass Mb of the exhaust gases, it is believed that there is no purge. On the contrary, since the mass Mbal_tot exceeds the mass Mb of the exhaust gases, it is believed that only a purge exists between the inlet and the outlet. The mass Mbal defined at the beginning of this description corresponds only to the last term of the above relationship.
Возможны другие многочисленные варианты осуществления. Например, если двигатель не имеет поддува, а только питается атмосферным воздухом, то вышеуказанные формулы могут быть упрощены, так как отсутствует продувка от впуска к выпуску. Другими словами, масса Mbal_tot является нулевой.Numerous other numerous embodiments are possible. For example, if the engine does not have a boost, but only feeds on atmospheric air, then the above formulas can be simplified, since there is no purge from the inlet to the outlet. In other words, the mass of Mbal_tot is zero.
Вышеописанное может быть применимо также к двигателю, в котором не предусмотрен фазорегулятор распределительного вала при впуске или выпуске.The above can also be applied to an engine in which a camshaft phase regulator is not provided for inlet or outlet.
Наконец, то, что описано выше, может быть использовано в случае отсутствия перепуска клапанов. В этом случае, масса Mb_reasp и масса Mbal_tot являются нулевыми, что упрощает предыдущие отношения.Finally, what is described above can be used in the absence of bypass valves. In this case, the mass Mb_reasp and the mass Mbal_tot are zero, which simplifies the previous relationship.
Claims (13)
,
где
- AADM является корректирующим коэффициентом, величина которого является функцией режима двигателя и угла конца впуска,
- PADM является давлением впуска воздуха,
- Vcyl_FA является геометрическим объемом камеры сгорания, рассчитанным по углу конца впуска,
- Tmelange является температурой смеси свежего воздуха и выхлопных газов, содержащихся в камере сгорания,
- r является константой, равной отношению R/M, где R является универсальной постоянной идеальных газов, и М является молярной массой в kg.mol-1 смеси газов,
- cpa и cpb являются удельными теплоёмкостями при постоянном давлении соответственно свежего воздуха и выхлопных газов, и
- Та и Tb являются температурами соответственно свежего воздуха и выхлопных газов.5. The method according to claim 1, in which the mass estimation of Ma of fresh air is carried out by solving the following system of equations:
,
Where
- A ADM is a correction factor, the value of which is a function of the engine mode and the angle of the end of the intake,
- P ADM is the air inlet pressure,
- V cyl_FA is the geometric volume of the combustion chamber, calculated from the angle of the end of the inlet,
- T melange is the temperature of the mixture of fresh air and exhaust gases contained in the combustion chamber,
- r is a constant equal to the ratio R / M, where R is the universal constant of ideal gases, and M is the molar mass in kg.mol -1 of the gas mixture,
- cpa and cpb are the specific heat at constant pressure, respectively, of fresh air and exhaust gases, and
- Ta and Tb are the temperatures of fresh air and exhaust gases, respectively.
,
где
- AADM является корректирующим коэффициентом, величина которого является функцией режима двигателя и угла конца впуска,
- PADM является давлением впуска воздуха,
- Vcyl_FA является геометрическим объемом камеры сгорания, рассчитанным по углу конца впуска,
- Tmelange является температурой смеси свежего воздуха и выхлопных газов, содержащихся в камере сгорания,
- r является константой, равной отношению R/M, где R является универсальной постоянной идеальных газов, и М является молярной массой в kg.mol-1 смеси газов,
- сра и cpb являются удельными теплоёмкостями при постоянном давлении соответственно свежего воздуха и выхлопных газов, и
- Та и Tb являются температурами соответственно свежего воздуха и выхлопных газов.6. The method according to claim 2, in which the mass estimation Ma of fresh air is carried out by solving the following system of equations:
,
Where
- A ADM is a correction factor, the value of which is a function of the engine mode and the angle of the end of the intake,
- P ADM is the air inlet pressure,
- V cyl_FA is the geometric volume of the combustion chamber, calculated from the angle of the end of the inlet,
- T melange is the temperature of the mixture of fresh air and exhaust gases contained in the combustion chamber,
- r is a constant equal to the ratio R / M, where R is the universal constant of ideal gases, and M is the molar mass in kg.mol -1 of the gas mixture,
- cpa and cpb are the specific heat at constant pressure, respectively, of fresh air and exhaust gases, and
- Ta and Tb are the temperatures of fresh air and exhaust gases, respectively.
,
где
- AADM является корректирующим коэффициентом, величина которого является функцией режима двигателя и угла конца впуска,
- PADM является давлением впуска воздуха,
- Vcyl_FA является геометрическим объемом камеры сгорания, рассчитанным по углу конца впуска,
- Tmelange является температурой смеси свежего воздуха и выхлопных газов, содержащихся в камере сгорания,
- r является константой, равной отношению R/M, где R является универсальной постоянной идеальных газов, и М является молярной массой в kg.mol-1 смеси газов,
- сра и cpb являются удельными теплоёмкостями при постоянном давлении соответственно свежего воздуха и выхлопных газов, и
- Та и Tb являются температурами соответственно свежего воздуха и выхлопных газов.7. The method according to claim 3, in which the mass estimation Ma of fresh air is carried out by solving the following system of equations:
,
Where
- A ADM is a correction factor, the value of which is a function of the engine mode and the angle of the end of the intake,
- P ADM is the air inlet pressure,
- V cyl_FA is the geometric volume of the combustion chamber, calculated from the angle of the end of the inlet,
- T melange is the temperature of the mixture of fresh air and exhaust gases contained in the combustion chamber,
- r is a constant equal to the ratio R / M, where R is the universal constant of ideal gases, and M is the molar mass in kg.mol -1 of the gas mixture,
- cpa and cpb are the specific heat at constant pressure, respectively, of fresh air and exhaust gases, and
- Ta and Tb are the temperatures of fresh air and exhaust gases, respectively.
,
где
- AADM является корректирующим коэффициентом, величина которого является функцией режима двигателя и угла конца впуска,
- PADM является давлением впуска воздуха,
- Vcyl_FA является геометрическим объемом камеры сгорания, рассчитанным по углу конца впуска,
- Tmelange является температурой смеси свежего воздуха и выхлопных газов, содержащихся в камере сгорания,
- r является константой, равной отношению R/M, где R является универсальной постоянной идеальных газов, и М является молярной массой в kg.mol-1 смеси газов,
- сра и cpb являются удельными теплоёмкостями при постоянном давлении соответственно свежего воздуха и выхлопных газов, и
- Та и Tb являются температурами соответственно свежего воздуха и выхлопных газов.8. The method according to claim 4, in which the mass estimation Ma of fresh air is carried out by solving the following system of equations:
,
Where
- A ADM is a correction factor, the value of which is a function of the engine mode and the angle of the end of the intake,
- P ADM is the air inlet pressure,
- V cyl_FA is the geometric volume of the combustion chamber, calculated from the angle of the end of the inlet,
- T melange is the temperature of the mixture of fresh air and exhaust gases contained in the combustion chamber,
- r is a constant equal to the ratio R / M, where R is the universal constant of ideal gases, and M is the molar mass in kg.mol -1 of the gas mixture,
- cpa and cpb are the specific heat at constant pressure, respectively, of fresh air and exhaust gases, and
- Ta and Tb are the temperatures of fresh air and exhaust gases, respectively.
,
где
- Mtot является определенной выше общей массой газов, содержащихся в камере сгорания в конце впуска свежего воздуха,
- Мо является эталонной массой воздуха в нормальных условиях температуры и давления,
- Mb является массой выхлопных газов, содержащихся в камере сгорания в конце выпуска выхлопных газов,
- Mbal_tot является общей массой продуваемых газов (воздух и выхлопные газы) в процессе перепуска клапанов,
- Mbal является массой продуваемого газа (воздух) между впуском и выпуском в процессе перепуска клапанов,
- Max(…) и Min(…) являются соответственно функциями, дающими максимум и минимум, и
- |…| является абсолютной величиной.10. The method according to claim 9, in which the assessment (130) of the complete filling is carried out by solving the following system of equations:
,
Where
- Mtot is the total mass of gases contained in the combustion chamber at the end of the fresh air inlet defined above,
- Mo is the reference mass of air under normal conditions of temperature and pressure,
- Mb is the mass of exhaust gases contained in the combustion chamber at the end of the exhaust,
- Mbal_tot is the total mass of purged gases (air and exhaust gases) during valve bypass,
- Mbal is the mass of purged gas (air) between the inlet and outlet during valve bypass,
- Max (...) and Min (...) are respectively functions that give maximum and minimum, and
- | ... | is an absolute value.
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR0951133 | 2009-02-23 | ||
FR0951133A FR2942503B1 (en) | 2009-02-23 | 2009-02-23 | METHOD AND ESTIMATOR OF FRESH AIR MASS IN A COMBUSTION CHAMBER, TOTAL FILLING ESTIMATING METHOD, RECORDING MEDIUM FOR THESE METHODS AND VEHICLE EQUIPPED WITH SAID ESTIMATOR |
PCT/FR2010/050079 WO2010094870A1 (en) | 2009-02-23 | 2010-01-19 | Method and estimator for a fresh air mass in a combustion chamber, method for estimating total filling, recording medium for said methods, and vehicle provided with such an estimator |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2011138956A RU2011138956A (en) | 2013-03-27 |
RU2525862C2 true RU2525862C2 (en) | 2014-08-20 |
Family
ID=41138749
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011138956/07A RU2525862C2 (en) | 2009-02-23 | 2010-01-19 | Method and device for evaluation of fresh air mass in combustion chamber, method of full filling evaluation, recording unit for these methods and vehicle equipped with evaluation unit |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP2399015B1 (en) |
FR (1) | FR2942503B1 (en) |
RU (1) | RU2525862C2 (en) |
WO (1) | WO2010094870A1 (en) |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2989114B1 (en) * | 2012-04-04 | 2014-04-18 | Peugeot Citroen Automobiles Sa | METHOD FOR CONTROLLING AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE, SYSTEM FOR IMPLEMENTING THE METHOD, AND MOTOR VEHICLE EQUIPPED WITH SUCH A SYSTEM |
FR2991383B1 (en) * | 2012-06-04 | 2015-11-27 | Peugeot Citroen Automobiles Sa | METHOD FOR ESTIMATING THE FRESH AIR CHARGE OF A THERMAL MOTOR BASED ON THE FUEL ETHANOL CONTENT |
FR2996596B1 (en) * | 2012-10-05 | 2018-04-13 | Psa Automobiles Sa. | METHOD FOR DETERMINING THE MASS OF FRESH AIR ADMITTED INSIDE A COMBUSTION CHAMBER, COMPUTER FOR THIS METHOD AND VEHICLE EQUIPPED WITH SAID COMPUTER |
FR3046630B1 (en) * | 2016-01-11 | 2018-01-12 | Peugeot Citroen Automobiles Sa | METHOD OF ESTIMATING A FRESH AIR MASS ADMITTED INSIDE A COMBUSTION CHAMBER OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE WITH VARIABLE VALVE LIFTING |
FR3057297B1 (en) | 2016-10-10 | 2018-11-09 | Peugeot Citroen Automobiles Sa | METHOD FOR CONTROLLING A VALVE LIFTING OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE WITH A VARIABLE VALVE LIFTING |
CN109781427B (en) * | 2018-12-12 | 2020-08-04 | 西安航天动力试验技术研究所 | Reverse rarefied incoming flow simulation device for liquid attitude control engine high-mode test |
FR3101672B1 (en) | 2019-10-03 | 2022-04-22 | Renault Sas | System and method for determining an air filling pattern in a cylinder of an internal combustion engine of a motor vehicle |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2090771C1 (en) * | 1991-01-14 | 1997-09-20 | Орбитал Энджин Компани | Method of determination of mass of air fed to engine cylinder (version) device for determination of mass of air fed to cylinder and internal combustion engine used for realization of this method |
RU2209991C2 (en) * | 1997-11-14 | 2003-08-10 | Роберт Бош Гмбх | Method of determining parameters of air sucked by internal combustion engine and corresponding measuring units |
DE10254475B3 (en) * | 2002-11-21 | 2004-04-29 | Siemens Ag | Determining fresh air, residual/total gas masses in combustion engine cylinder involves deriving residual, total gas masses from pressures using thermal gas state equation, fresh air from difference |
FR2879659A1 (en) * | 2004-12-17 | 2006-06-23 | Peugeot Citroen Automobiles Sa | METHOD FOR COMPUTING THE SIMULATION OF THE GAS TRANSFER OF A MOTOR VEHICLE MOTOR |
EP1830056A1 (en) * | 2006-03-02 | 2007-09-05 | C.R.F. Societa Consortile per Azioni | Internal combustion engine with means for determining the mass of fresh intake air, and associated method of determination |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR951133A (en) | 1947-07-02 | 1949-10-17 | Advanced device to induce artificial respiration | |
DE2749730A1 (en) | 1976-11-08 | 1978-05-18 | Nissan Motor | FOUR-STROKE PISTON INTERNAL COMBUSTION ENGINE AND PROCEDURE FOR ITS OPERATION |
DE10061428A1 (en) * | 2000-12-09 | 2002-06-27 | Bayerische Motoren Werke Ag | Method for determining the residual gas content in the combustion chamber of a cylinder of a four-stroke internal combustion engine and for determining an ignition angle |
DE10213138B4 (en) * | 2001-11-20 | 2017-02-16 | Robert Bosch Gmbh | Method, computer program, control and / or regulating device for operating an internal combustion engine |
-
2009
- 2009-02-23 FR FR0951133A patent/FR2942503B1/en active Active
-
2010
- 2010-01-19 RU RU2011138956/07A patent/RU2525862C2/en not_active IP Right Cessation
- 2010-01-19 WO PCT/FR2010/050079 patent/WO2010094870A1/en active Application Filing
- 2010-01-19 EP EP10707320.7A patent/EP2399015B1/en active Active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2090771C1 (en) * | 1991-01-14 | 1997-09-20 | Орбитал Энджин Компани | Method of determination of mass of air fed to engine cylinder (version) device for determination of mass of air fed to cylinder and internal combustion engine used for realization of this method |
RU2209991C2 (en) * | 1997-11-14 | 2003-08-10 | Роберт Бош Гмбх | Method of determining parameters of air sucked by internal combustion engine and corresponding measuring units |
DE10254475B3 (en) * | 2002-11-21 | 2004-04-29 | Siemens Ag | Determining fresh air, residual/total gas masses in combustion engine cylinder involves deriving residual, total gas masses from pressures using thermal gas state equation, fresh air from difference |
FR2879659A1 (en) * | 2004-12-17 | 2006-06-23 | Peugeot Citroen Automobiles Sa | METHOD FOR COMPUTING THE SIMULATION OF THE GAS TRANSFER OF A MOTOR VEHICLE MOTOR |
EP1830056A1 (en) * | 2006-03-02 | 2007-09-05 | C.R.F. Societa Consortile per Azioni | Internal combustion engine with means for determining the mass of fresh intake air, and associated method of determination |
US7359791B2 (en) * | 2006-03-02 | 2008-04-15 | C.R.F. SOCIETá CONSORTILE PER AZIONI | Internal-combustion engine with means for determining the mass of fresh intake air, and associated method of determination |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2010094870A1 (en) | 2010-08-26 |
EP2399015A1 (en) | 2011-12-28 |
FR2942503B1 (en) | 2011-03-04 |
RU2011138956A (en) | 2013-03-27 |
EP2399015B1 (en) | 2019-12-18 |
FR2942503A1 (en) | 2010-08-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2525862C2 (en) | Method and device for evaluation of fresh air mass in combustion chamber, method of full filling evaluation, recording unit for these methods and vehicle equipped with evaluation unit | |
US11739701B2 (en) | Method to determine the mass of air trapped in each cylinder of an internal combustion engine | |
US7269495B2 (en) | Engine output calculation method and engine output calculation apparatus | |
KR101444122B1 (en) | Method for determining the trapping efficiency and/or a scavenging air mass of an internal combustion engine | |
US7318342B2 (en) | Method for model-based determination of the fresh air mass flowing into the cylinder combustion chamber of an internal combustion engine during an intake phase | |
JP5379918B1 (en) | Control device for internal combustion engine | |
US11098665B2 (en) | Method for estimating and controlling the intake efficiency of an internal combustion engine | |
US9027393B2 (en) | Estimation device for cylinder intake air amount in an internal combustion engine | |
US20180100451A1 (en) | Air charge determination method, engine control unit and internal combustion engine | |
CN102889124B (en) | System and method to estimate intake charge temperature for internal combustion engines | |
CN102939453B (en) | The method of estimation of amount of fresh air, the recording medium of the method and estimation unit, be equipped with the automobile of this estimation unit | |
JP2011043125A (en) | In-cylinder gas quantity estimating device of internal combustion engine | |
US6728624B2 (en) | Method for estimating the filling of a cylinder in an internal combustion engine | |
KR100752084B1 (en) | Control device of internal combustion engine | |
JP4478487B2 (en) | Method of operating an internal combustion engine | |
US7404394B2 (en) | Method and device for operating an internal combustion engine | |
US7516618B2 (en) | Engine air supply control method which is intended, for example, for the control of a turbocharged engine | |
JP6512078B2 (en) | Injection control device and injection control system | |
GB2491110A (en) | Method of operating an internal combustion engine having crankshaft position sensor correction means | |
JP4803099B2 (en) | Torque estimation device for variable compression ratio engine | |
EP4299889A1 (en) | Method to estimate the maximum pressure inside a combustion chamber of a cylinder of an internal combustion engine | |
JP4654953B2 (en) | Engine control device | |
FR3101672A1 (en) | System and method for determining a pattern of air filling in a cylinder of an internal combustion engine of a motor vehicle |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150120 |