確定渦輪增壓器的廢氣上游壓力和流經(jīng)所述渦輪增壓器中渦輪機的流量的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及增壓式內(nèi)燃機的領(lǐng)域。更具體地，本發(fā)明涉及一種確定渦輪增壓器的 廢氣上游壓力和流經(jīng)所述渦輪增壓器中渦輪機的流量的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 出于與由內(nèi)燃機運行產(chǎn)生的污染的排放水平有關(guān)的標準（例如歐洲標準Euro VI)的約束變得越來越嚴格。
[0003] 因此控制發(fā)動機的功能所需的性能水平越來越高，很好地獲知要控制的系統(tǒng)的狀 態(tài)是有利的。這種獲知目前通過植入由現(xiàn)有物理現(xiàn)象建模輔助的傳感器來實現(xiàn)。因此系統(tǒng) 的特殊量（grandeursp6cifique)可通過傳感器的測量和建模的結(jié)果估算。
[0004] 更具體地，在受控點火內(nèi)燃機裝配有增壓系統(tǒng)（如渦輪增壓器）的情況中，流經(jīng)渦 輪增壓器中渦輪機的廢氣流量的估算能夠運行控制發(fā)動機的主要功能中一個功能，即填充 新鮮空氣的估算。
[0005] 尤其使用該估算以確定噴射的汽油量以及要控制的提前點火量。流經(jīng)渦輪機的排 氣量的估算對于操控增壓的壓力同樣是必需的。在集氣管位置處的平均排氣壓力的估算對 于操控增壓的壓力同樣是必需的。
[0006] 例如從文件FR2947589A1已知一種軟件裝置被應(yīng)用于發(fā)動機的工作臺以根據(jù)進 氣測定（relev6)量確保渦輪增壓器的調(diào)節(jié)和提供排氣流量的模型。然而該文件未考慮排 氣旁通閥（在發(fā)動機生產(chǎn)商中通常由英文術(shù)語"Wastegate"表示）存在于渦輪增壓器上和 所述渦輪增壓器的運行改變實際流經(jīng)所述渦輪增壓器中渦輪機的流量的情況的存在。
[0007] 因此當渦輪增壓器裝配有由排氣旁通閥控制的廢氣旁通管時，存在精確估算實際 流經(jīng)渦輪增壓器中渦輪機的流量的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的目的在于提供一種能夠改善估算實際流經(jīng)渦輪增壓器中渦輪機的流量 的精確度的方法。
[0009] 為達到該目的，根據(jù)本發(fā)明提供一種確定由內(nèi)燃機產(chǎn)生的廢氣的流經(jīng)渦輪增壓器 中降壓部分中渦輪機的廢氣流量和確定所述渦輪增壓器中降壓部分的廢氣上游壓力的方 法，所述降壓部分由渦輪機和廢氣旁通管形成，所述旁通管裝配有控制所述管路中廢氣通 道的開口量的控制部件，在所述方法中：
[0010] 確定渦輪增壓器中降壓部分的下游壓力，
[0011] 確定由內(nèi)燃機產(chǎn)生的廢氣的總廢氣流量，
[0012] 確定控制開口量的控制部件的開口量，
[0013] 其特征在于，所述方法包括通過求解方程組確定流經(jīng)渦輪機的廢氣流量和渦輪增 壓器中降壓部分的廢氣上游壓力的方法，所述方程組包括：
[0014]-在第一表達式中，渦輪增壓器中降壓部分的廢氣上游壓力通過渦輪增壓器中降 壓部分的下游壓力和流經(jīng)渦輪機的廢氣流量表達，
[0015]-在第二表達式中，流經(jīng)渦輪機的廢氣流量通過由內(nèi)燃機產(chǎn)生的廢氣的總廢氣流 量與流經(jīng)所述管路的廢氣流量的差值表達，所述流經(jīng)所述管路的廢氣流量由控制部件的開 口量、渦輪增壓器中降壓部分的下游壓力和渦輪增壓器中降壓部分的廢氣上游壓力限定。
[0016] 優(yōu)選地，渦輪增壓器中降壓部分的廢氣上游壓力被定義為：
[0017] P3= P 4X Cdet
[0018] 其中P3為渦輪增壓器中降壓部分的上游壓力，P4為渦輪增壓器中降壓部分的下游 壓力，Cdet對應(yīng)于隨流經(jīng)渦輪機的廢氣流量和內(nèi)燃機轉(zhuǎn)速變化的系數(shù)。
[0019] 還優(yōu)選地，所述系數(shù)C&由確立隨流經(jīng)渦輪機（20)的標準化廢氣流量 (□TuAineN()RM)和內(nèi)燃機轉(zhuǎn)速變化的所述系數(shù)Cdet的映射量（cartographie)定義。
[0020] 在一種變型中，流經(jīng)旁通管的廢氣流量由第一關(guān)系式確定：
[0021]
[0022] 其中：
[0023] ?口WastegateBSV為由第一關(guān)系式得到的流經(jīng)旁通管的廢氣流量值，
[0024] ?Swe為旁通管中廢氣管路的控制廢氣通道的開口量的控制部件的有效截面面積。
[0025] ?Cp為渦輪增壓器中降壓部分的廢氣上游壓力和渦輪增壓器中降壓部分的廢氣下 游壓力之間的Barr6deStVenant函數(shù)。
[0026] ?T3為渦輪增壓器中降壓部分的確定的上游溫度。
[0027] 優(yōu)選地，所述截面面積SJ昔助于隨確立控制所述旁通管中氣體通道的控制部件 的開口量和內(nèi)燃機轉(zhuǎn)速變化的所述有效截面面積的映射量確立。
[0028] 還優(yōu)選地，當渦輪增壓器中降壓部分的廢氣上游壓力和渦輪增壓器中降壓部分的 廢氣上游壓力之間的差值小于確定的閾值時，流經(jīng)旁通管的廢氣流量也由第二關(guān)系式確 定：
[0029]
[0030]其中：
[0031] ? □WastagateMF為由該第二關(guān)系式得到的流經(jīng)旁通管的廢氣流量值，
[0032] ? □Eehappe_t為流經(jīng)渦輪增壓器中降壓部分的內(nèi)燃機產(chǎn)生的廢氣的流量，
[0033] ?RMF為占流經(jīng)排氣旁通閥的總廢氣流量的分數(shù)量，所述分數(shù)量由確立隨控制旁通 管中氣體通道的控制部件的開口量和內(nèi)燃機轉(zhuǎn)速變化的所述廢氣分數(shù)量的映射量確立。
[0034] 優(yōu)選地，所述確定的閾值在2500Pa和5000Pa之間。
[0035] 在一種變型中，預(yù)設(shè)的流經(jīng)旁通管的廢氣流量對應(yīng)于：
[0036]
[0037] 其中：MaximumO對應(yīng)于取得由第一關(guān)系式和第二關(guān)系式得到的兩個流經(jīng)旁通管 的廢氣流量中最大值的函數(shù)。
[0038] 在另一種變型中，控制旁通管中廢氣通道的開口量的控制部件包括排氣旁通閥。
【附圖說明】
[0039] 通過閱讀下文本發(fā)明非限制性實施例的詳細說明和附圖，本發(fā)明的其它特征和優(yōu) 點將更加清楚，在附圖中：
[0040]-圖1為適于實施本發(fā)明方法的內(nèi)燃機的示意性視圖。
[0041]-圖2為渦輪增壓器中包括渦輪機和旁通管的降壓部分的示意性視圖。
【具體實施方式】
[0042] 圖1示意性示出了裝配有內(nèi)燃機的車輛1。例如，車輛1為機動車輛（如轎車）。
[0043] 車輛1的發(fā)動機裝配有多個氣缸。然而，為了簡化插圖，圖1上僅示出一個內(nèi)燃機 氣缸2。在氣缸2的內(nèi)部，活塞3裝配成可在上止點（PMH)和下止點（PMB)之間平移移動。 該活塞3由連桿6驅(qū)動曲軸5的曲柄4的旋轉(zhuǎn)。曲軸5由未示出的機構(gòu)驅(qū)動車輛2的驅(qū)動 輪（如車輪7)的旋轉(zhuǎn)。
[0044] 氣缸2限定了由活塞3的上部和未示出的氣缸蓋劃定界限的燃燒室8。新鮮空氣 的進氣管9通過進氣口通入腔室8。進氣閥10在閉合位置和開啟位置之間移動，所述進氣 閥在閉合位置上以密封新鮮空氣的氣密方式閉合進氣口，和在開啟位置上，新鮮空氣可通 過進氣口進入到腔室8的內(nèi)部。閥門10通過進氣閥的致動器11在開啟位置和閉合位置之 間移動。
[0045] 在此處所示中，發(fā)動機為間接噴射碳氫燃料型，換句話說，碳氫燃料噴嘴12設(shè)置 在管路9中以將所述碳氫燃料噴射到輸入腔室8內(nèi)部的新鮮空氣中。這樣，新鮮空氣/碳 氫燃料的混合物開始在進氣管的內(nèi)部產(chǎn)生。然而內(nèi)燃機可為直接噴射汽油型，即使用植入 的碳氫燃料噴嘴以直接在燃燒室中噴射碳氫燃料。
[0046] 管路9與渦輪增壓器14的增壓器13連接并且內(nèi)通流體，所述渦輪增壓器適于壓 縮進入腔室8內(nèi)部的新鮮空氣。這里被壓縮的新鮮空氣被稱為增壓的新鮮空氣。
[0047] 火花塞15適于點燃通入腔室8的新鮮空氣/碳氫燃料的混合物。該火花塞由點 火裝置16控制。
[0048] 排氣管17還通過排氣口通入腔室8的內(nèi)部。該排氣口可由在閉合位置和開啟位 置之間移動的排氣閥18阻塞，在所述開啟位置上，在腔室8內(nèi)部包括的煙氣可由管路17排 氣。閥門18可通過閥門致動器19在開啟位置和閉合位置之間移動。
[0049] 閥門致動器11和19可為機械的閥門致動器。
[0050] 與通入腔室18的開口端相反的管路17的端部與渦輪增壓器13中渦輪機20連接 并且內(nèi)通流體。所述渦輪機20尤其能夠在將廢氣傳送到排氣線路21中之前使廢氣降壓。 為了限制壓力，渦輪增壓器裝配有渦輪機20的廢氣旁通管22。該旁通管22本身裝配有控 制旁通管22中廢氣通道的開口量的控制部件23?？刂撇考?3例如可為排氣旁通閥（還由 英文術(shù)語"Wastegate"表示）。渦輪機20、旁通管22和控制旁通管22中廢氣通道的開口 量的控制部件23形成的組件以渦輪增壓器14中所述降壓部分表示。
[0051] 易于控制的不同發(fā)動機設(shè)備（如致動器11、19,點火裝置16又或碳氫燃料噴嘴 12)與發(fā)動機或計算機的控制單元24連接。為了簡化圖1，該單元24和不同控制設(shè)備之間 的連接未示出。
[0052] 計算機24還與多個傳感器（例如曲軸5的角位置DV的傳感器25和發(fā)動機轉(zhuǎn)速N 的傳感器26)連接。于此處發(fā)動機轉(zhuǎn)速N定義為例如由發(fā)動機驅(qū)動軸實施的每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)。 計算機24包括實施本發(fā)明方法所需的采集和處理部件。計算機24尤其包括本文下文中提 及的映射量。
[0053] 本發(fā)明涉及確定由內(nèi)燃機產(chǎn)生的廢氣的流經(jīng)渦輪機20的廢氣流量和確定渦輪增 壓器14中降壓部分的上游壓力的方法。
[0054] 現(xiàn)在闡述本發(fā)明的方法：
[0055] 結(jié)合示出了廢氣在渦輪機20和旁通管22之間的流量分配的圖2,努力估算的流經(jīng) 渦輪機20的廢氣流量□ Turt_以下述方式表達：
[0056]
[0057]其中：
[0058] □ Turt_為流經(jīng)渦輪機的廢氣流量，
[0059] 為由內(nèi)燃機產(chǎn)生的廢氣的流經(jīng)渦輪增壓器中降壓部分的總廢氣流量，
[0060] □Wastegate為流經(jīng)旁通管22的廢氣流量。
[0061] 渦輪增壓器14中降壓部分的廢氣上游壓力以下述方式表達：
[0062] P3= P 4X