CN111946505B 估计和控制内燃机的进气效率的方法 （马瑞利欧洲公司）

FR3057302A1,2018.04.13描述了一种用于确定在包括给定数量的汽缸2的内燃机1的每个汽缸2中捕获的空气质量m进气阀5从进气歧管4接收新鲜空气，并且汽缸2连接到排气歧管6，汽缸2通过排气阀7将由燃烧产生的废气引入到排气歧管6中。驱动至少一个进气阀5以受控方式改变进气阀5的升程H。该方法提供：基于使用测量的和/或估计的物理量的第一组参考量至少包括在进气歧管4内部测得的由燃烧产生的并存在于汽缸2中的气体质量(OFF)(其根据升程H和取决于升程H的进气阀的的升程H和进气阀的关闭延迟角IVC来确定每个个汽缸2内的实际体积V，确定每个汽缸2中捕获21.一种用于确定在包括多个汽缸(2)的内燃机(1)的每个汽缸(2)中捕获的空气质量m-基于使用测量的和/或估计的物理量的填充模型，确定第一组参考量的每个量的值，和根据取决于所述升程H的进气阀的关闭延迟角IVC估算的在先前的运行周期中由燃烧产延迟角IVC以及所述进气压力P来确定每个汽缸(2)的有效内-通过以下关系根据第一组参考量和每个汽缸(2)内的有效内部体积V，确定每个汽缸其中，确定第一组参考量的值的所述步骤包括基于进气阀的升程H和进气阀角位移3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定每个汽缸的3并且确定每个汽缸(2)中捕获的空气质量m的步骤包括通过以下关系根据第一组参考量和在每个汽缸(2)的有效内部体积V来计算每个汽缸(2)中-借助进气阀升程转换器(50)通过以受控方式改变进气阀的升程规律来驱动进气阀(5)，从而限定升程H以及根据单一自由度(γ)的进气阀打开提前角IVO和进气阀关闭延迟-借助于进气阀移相器(51)通过以受控方式改变进气阀角位移VVTi进一步驱动进气阀-借助于排气阀移相器(52)通过以受控方式改变排气阀角位移VVTe来驱动排气阀(7)，从而排气阀打开提前角EVO和排气阀关闭延迟角EVC都取决于排气阀角位移-借助于进气阀移相器(51)通过以受控方式改变进气阀角位移VVTi进一步驱动进气阀-借助于排气阀移相器(52)通过以受控方式改变排气阀角位移VVTe来驱动排气阀(7)，从而排气阀打开提前角EVO和排气阀关闭延迟角EVC都取决于排气阀角位移其中IVOref是在没有相移的情况下进气阀的打开提前角的参考值，VVTi是进气阀移相器(51)相对于对应于所述参考值IVOref的相应参考位置其中IVCref是在没有相移的情况下进气阀关4ref,ref,其中EVOref是在没有相移的情况下排气阀打开提前角的参考值，以及VVTe是排气阀移相器(52)相对于由所述参考值EVOref表示的相应参考位置ref,ref,其中EVCref是在没有相移的情况下排气阀关其中IVOref是在没有相移的情况下进气阀的打开提前角的参考值，VVTi是进气阀移相器(51)相对于对应于所述参考值IVOref的相应参考位置的位移角，且Δivo(H)是取决于受其中IVCref是在没有相移的情况下进气阀关闭延迟角的参考值，且Δivc(H)是取决于EVO＝EVOref-VVTe,其中EVOref是在没有相移的情况下排气阀打开提前角的参考值，以及VVTe是排气阀移相器(52)相对于由所述参考值EVOref表示的相应参考位置EVC＝EVCref+VVTe,其中EVCref是在没有相移的情况下排气阀关其中所述第一参数TVC替代地等于排气阀(7)的关闭延迟角EVC或者等于在零与在排气阀(7)的关闭延迟角EVC和进气阀(5)的打开提前角IVO乘以-1的值之间的最小值之间的最并且其中第二参数OVL代表在进气和排气曲线之间的相交步骤的持续时间，并且被定义为排气阀关闭延迟角EVC与进气阀打开提ee是属于所述填充模型的已知函数。5其中所述第一参数TVC替代地等于排气阀(7)的关闭延迟角EVC或等于在零与在排气阀(7)的关闭延迟角EVC和进气阀(5)的打开提前角IVO乘以-1的值之间的最小值之间的最大并且其中所述第二参数OVL代表在进气和排气曲线之间的相交步骤的持续时间，并且被定义为排气阀关闭延迟角EVC与进气阀打开提前角Iss是属于所述填充模型的已知函数。气阀(7)的相交步骤的气体流的估计质量PERM＝A(OVL,n)*fo(H,n)*G(g,n)步骤OVL的持续时间期间进气阀(5)和排气压力PEXH大于进气压力，其中排气压力PEXH是在排气歧管(6)中检测到或估计的气流压件下燃烧室中的废气的估计质量MEXH_EGR与流过相交步骤的所述气体流的估计质量MOVL之6和，其中估计质量MOVL是从排气到进气通过进气阀(5)和排气阀(7)流动的然后在进气步骤件下燃烧室中的废气的估计质量MEXH_EGR与流过相交步骤的所述气体流的估计质量MOVL之和，其中估计质量MOVL是即从排气到进气通过进气阀(5)和排气阀(7)流动的然后在进气步其中排气压力PEXH是在排气歧管(6)中-根据下述公式，计算相交步骤期间从进气歧管流向排气歧管的总空气质量MSCAV,作为在流过相交步骤的气体流的估计质量MOVL与在汽缸(2)的燃烧腔室内部的并通过相应的排气阀(7)直接导向排气歧管(6)的废气残余质量MEXH_SCAV之间-根据下述公式，计算相交步骤期间从进气歧管流向排气歧管的总空气质量MSCAV,作为在流过相交步骤的气体流的估计质量MOVL与在汽缸(2)的燃烧腔室内部的并通过相应的排气阀(7)直接导向排气歧管(6)的废气残余质量MEXH_SCAV之间其中排气压力PEXH是在排气歧管(6)中7阀(5)和排气阀(7)流动的并且然后在进气步骤期间通过进气阀(5)吸回到汽缸(2)的估计-根据所述第二组参考量计算在先前的运行周期中由燃烧产生的并且存在于汽缸(2)内的并通过相应的排气阀(7)直接导向排气歧管(6)的废气残余质量MEX27.根据权利要求26所述的方法，其特征在于，如果排力，通过以下关系计算在先前的运行周期中由燃烧产生的并存在于汽缸(2)内部的气体质OFF＝MOVL+(PEXH*Vcc)/MOVL是流动通过进气阀(5)和排气阀(7)的相交步骤的气体流的829.根据权利要求26所述的方法，其特征在于，如果排30.根据权利要求29所述的方法，其中，所述废气残余质量MEXH_SCAV通过以下关系式计其中排气压力PEXH是在排气歧管(6)中以及第二倍增系数K2，所述第二倍增系数考虑了内燃机(1)的转速n和排气阀角位移33.根据权利要求32所述的方法，其特征在于，通其中计算每个汽缸(2)中捕获的空气质量m的步骤包括通过以下公式计算每个汽缸(2)35.根据权利要求33所述的方法，其特征在于，所计算在每个汽缸(2)中捕获的空气质量m的步骤包括通过以下公式计算在每个汽缸(2)9MEGRe是每个周期针对每个汽缸由外部回路再循其中所述方法还包括步骤：计算在每个周期每个汽缸由外部回路再循环的所述质量并且其中在相交步骤期间从进气歧管流向排气歧管的空气质量MSCAV是通过以下关系计其中所述方法还包括步骤：计算在每个周期每个汽缸由外部回路再循环的所述质量并且其中在相交步骤期间从进气歧管流向排气歧管的空气质量MSCAV是通过以下关系计其中所述方法还包括步骤：计算在每个周期每个汽缸由外部回路再循环的所述质量MEGRe与每个周期每个汽缸由发动机吸入的总质量MTOT之间的比率REGR，总质量MTOT是在缸(2)并且其中在相交步骤期间从进气歧管流向排气歧管的空气质量MSCAV是通过以下关系计机(1)包括具有已知流量的废气的外部再循环回路EGRe，其对应于每个周期针对每个汽缸其中所述方法还包括步骤：计算在每个周期每个汽缸由外部回路再循环的所述质量并且其中计算在先前的运行周期中由燃烧产生的并存在于汽缸(2)内部的气体质量机(1)包括具有已知流量的废气的外部再循环回路EGRe，其对应于每个周期针对每个汽缸其中所述方法还包括步骤：计算在每个周期每个汽缸由外部回路再循环的所述质量MEGRe与每个周期每个汽缸由发动机吸入的总质量MTOT之间的比率REGR，其中总质量MTOT是在缸(2)的进气歧管(4)中流动的气体混合物并且其中计算在先前的运行周期中由燃烧产生的并存在于汽缸(2)内部的气体质量41.根据权利要求35所述的方法，其特征在于，通过以下公式来表的目标质量MOBJ与进气歧管(4)中的目标42.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述进气阀的进或进气阀角位移VVTi和/或排气阀角位移VVTe和/或进气歧管(4)中的所述温度T和/或发动机冷却液的所述温度TH2O和/或在排气歧管(6)中的检测或估计气流压力的排气压力PEXH和/或废气流的检测到的温度TEXH是通过放置在相应位置的相应传感-所述系数或映射或函数fv(IVC,n)和/或fh(H,n)和/或fp(P,n)和/或f0(T,P)n)和/或g2(g,n)和/或K1和/或K2和/或KT是在运行条件下使用之前通过已知理论关系或通过由在内燃机(1)上进行的实验或表征的步骤而获得的关系确定的，并且上述系数或映射或函数被保存在用于控制内燃机(1)运行的装置能够访问的存并且其中所述计算或确定步骤由包括在用于控制内燃机(1)运行的装置(10)中的一个-基于使用测得和/或估计的物理量的计算模型，确定每个汽缸(2)为满足发动机扭矩-通过执行根据权利要求1至43的任一项所述的确定每个汽缸(2)中捕获的空气质量m算进气歧管(4)中存在的目标压力POBJ以便获得在汽缸(2)中的所述-致动进气歧管(4)的压力和流量控制阀从而获得在进气歧管(4)中的所述目标压力歧管(4)中的目标压力POBJ之间的所述关系用以下其中OFF是在前述的运行周期中由燃烧产生的并存在于汽缸(phppKT是取决于进气歧管(4)中检测到的温度T和发动机冷却液的温度[0004]特别地，本发明涉及一种用于确定在内燃机的每个汽缸中捕获的空气质量的方[0007]进气歧管接收气体混合物，该气体混合物既包含废气又包含新鲜空气(即通过进新鲜空气的流量。通过内燃机吸入的新鲜空气流量对于发动机控制来说是非常重要的参Height)(可变阀高度)控制技术或应用VVH和VVT(VariableValveTiming)(可变阀正时)[0012]本发明的目的是提供一种用于确定在内燃机的每个汽缸中捕获的空气质量的方[0015]本发明的另一个目的是一种用于控制和实现内燃机的至少一个汽缸的运行的方[0017]-图1示意性地示出了配备有实现根据本发明的方法的电子控制单元的内燃机的控制的应用条件下排气阀(左侧曲线)和进气阀(右侧曲线)的打开和关闭[0021]-图7示出了根据在孔口之后和之前的压力之间的关系，通过半径r的孔口的等熵述其中可以应用根据本发明的方法的发动机1的据几种可能的实施方案，喷射可以是间接类型的(其中每个喷射器放置在将进气歧管连接[0027]进气歧管4接收包括废气和通过进气管道8来自外部环境的新鲜空气的气体混合[0028]每个排气阀7的位置和每个进气阀5的位置例如由接收驱动轴11的运动的各个凸[0030]内燃机1的增压系统包括设有涡轮的涡轮增压器和压缩机，该涡轮增压器沿着排气管9布置成在从汽缸2排出的废气的偏压下高速旋转，该压缩机沿着进气管道8布置并且致动器设置)也意味着进气阀打开提前的相应值和进气阀关移位器可以从最大升程曲线开始并确定不同的曲线，以减小的升程H和宽度来修改升程定特性起作用，并且具有与变速驱动器/致动器的位置对应的自由度γ,其与升程H(γ)一一[0036]内燃机1由电子控制单元10控制，该电子控制单元控制内燃机1的所有部件的操管4通过至少一个相应的进气阀5接收新鲜空气，汽缸通过至少一个相应的排气阀7将燃烧H和取决于上述升程H的进气阀的关闭延迟进气阀的前述关闭延迟角IVC来确定每个汽缸2的实际内部[0046]该方法最后通过以下关系根据第一组参考量和在每个汽缸2内部的实际体积V确模型尤其允许确定(对于每个周期)在每个汽缸2中捕获的进气阀升程移位器50以受控方式通过改变进气阀的升程规律来驱动进气阀5，以便根据单个自由度γ来定义升程H以及进气阀的打开提前角IVO和进气阀的关闭延迟角IV[0055]其中IVChmax是对应于最大升程Hmax的进气阀关闭延迟角，以及Δivc(H)是取决于[0056]依赖于升程H的上述量(IVO(H),IVC(H),Δivo(H),Δivc(H))也取决于上述自由[0062]确定第一组参考量的值的步骤包括基于进气阀的升程H和进气阀的位移VVTi两者应的进气阀参考值的)偏差的角幅度，等于VVTi进气致动器的角位置变化(相对于发动机气阀关闭延迟角EVC均取决于排气阀正时的位[0069]其中IVOref是在没有相移的情况下进气阀打开提前角的参考值，VVTi是进气阀移相器51相对于对应于上述参考值IVOref的相应参考位置[0075]其中EVOref是在没有相移的情况下排气阀打开提前角的参考值，VVTe是排气阀移相器52相对于由上述参考值EVOref表示的相应参考位置[0079]由于VVT控制会改变进气阀5的正时及其与排气阀7相交的正时(相交步骤是这样缸2的燃烧室VCC的体积与相应活塞3直至相应的进气阀5关闭所扫过的体积Vc(即曲柄相对[0093]下面给出了用于计算在曲柄角α处的汽缸2的有效内部体积V的运动规律，但没有[0094]V(α)＝VCC+S*r*[(1+1/λ)*(1-(δ/(1+λ)2)1/2-[0097]申请人基于实验和计算已经确定了以下方式以更有效的方式来表达上述相关性[0098]根据该方法的实施例，确定每个汽缸的实际内部体积V的步骤包括借助于第一映hpp[0107]确定在每个汽缸2中捕获的空气质量m的步骤包括通过以下关系根据第一组参考量和每个汽缸2内的实际体积V来计算在每个汽缸2中[0112]其中P是在进气歧管中为发动机周期测得的平均压力；T是进气歧管4中的新鲜空[0113]理想气体定律[11]通过结合新鲜空气和/或废气混合物的常数R在实验上适用于每个汽缸2中捕获的空气质量m的计算考虑了在先前的工作周期中通过燃烧产生的以及在汽缸中存在的气体(由于它们没有从汽缸2自身逸出或由于它们被吸回到汽缸中)，因此获[0116]下面描述适用于能够在内部废气再循环(EGRi)和/或排除废气条件下运行的发动可以表示为汽缸燃烧室的标称几何体积与在汽缸内部由相应活塞所扫过的e气阀7的关闭延迟角EVC和进气阀5的打开提前角IVO乘以-1的值之间的最小值之间的最大[0128]前述第二参数OVL代表在进气和排气曲线之间的相交步骤的持续时间(其中进气于在零与在排气阀7的关闭延迟角EVC和进气阀5的打开提前角IVO乘以-1的值之间的最小[0135]在这种情况下，上述第二参数OVL代表在进气和排气曲线之间的相交步骤的持续[0142]#(P/P0,n)是流通过孔口的压缩因子，取决于孔口下游和上游压力之间的比率以在废气内部再循环的条件下燃烧室中的废气的估计质量MEXH_EGR与流过相交步骤的上述气体流的估计质量MOVL(即从排气到进气通过进气阀5和排气阀7流动的然后在进气步骤中通该方法包括进一步的步骤：计算在相交步骤期间从进气歧管流向排气歧管的总空气质量MSCAV过相应的排气阀7直接导向排气歧管6的废气的残余质量MEXH_SCAV表在先前的工作周期中由燃烧产生的并且存在于汽缸3中的气体质量(因为它们没有从汽气歧管4中的压力和排气歧管6中的压力之间的比气体(由于它们没有逸出)是在相交步骤期间通过相应的排气阀7至少部分地直接导向排气汽缸3中存在的全部气流在相交步骤期间通过排气阀7直接导向到排气歧管6，则电子控制在于汽缸2中的气体质量OFF的步骤首先提供识别在排气歧管6中的废气流压力PEXH是否大型，确定用于第二组参考量中每一个的测量值或估计值，第二组参考量包括废气流压力PEXH流动的然后在进气步骤中通过进气阀5吸回汽缸2的质量MOVL，然后，根据上述第二组参考型，确定用于第二组参考量中每一个的测量值或估计值，第二组参考量包括废气流压力计算在先前的运转周期中由燃烧产生的并且存在于汽缸系计算在先前的运行周期中由燃烧产生的并[0199]根据实施方式，根据第一倍增系数K1(其考虑了进气阀角VVte)以及根据第二倍增系数K2(其考虑了内燃机的转速n和排气阀位移角VVte)来计算[0202]其中KT是取决于在进气歧管4中检测到的温度T和发动机的冷却液的温度TH2O的第的外部再循环回路EGRe(对应于每个周期的用于每个汽缸由外部回路再循环的质量MEGRe)[0208]根据实施方案，计算在每个汽缸2中捕获的空气质量m的步骤包括通过以下公式个周期由每个汽缸所吸收的外部EGR质量MEGRe可以从以个周期针对每个汽缸由外部回路再循环的质量回路再循环的上述质量MEGRe与每个周期每个汽缸由发动机吸入的总质量MTOT(即在汽缸2的通过以下等式计算汽缸内部的总气体质量M应于每个周期针对每个汽缸由外部回路再循环的质回路再循环的上述质量MEGRe与每个周期每个汽缸由发动机吸入的总质量MTOT(即在汽缸2的进气歧管4中流动的气体混合物的总质量)之间的比进气阀角位移VVTi和/或所述排气阀角位移VVTe和/或进气歧管4中的所述温度T和/或发动机冷却液的所述温度TH2O和/或在排气歧管6中的所述排气压力PEXH和/或废气流的所述检测到的温度TEXH是通过放置在相应位置的相应传感条件下通过已知理论关系或通过由在发动机1上进行的实验或表征的步骤而获得的关系确定的，并且上述系数或映