CN104583566A

CN104583566A - 内燃机的空气供应的控制方法

Info

Publication number: CN104583566A
Application number: CN201380031439.4A
Authority: CN
Inventors: C·帕齐利; F·特雷勒; A·特鲁特
Original assignee: Peugeot Citroen Automobiles SA
Current assignee: PSA Automobiles SA
Priority date: 2012-06-19
Filing date: 2013-06-10
Publication date: 2015-04-29
Anticipated expiration: 2033-06-10
Also published as: EP2861854B1; BR112014030621B1; BR112014030621A2; EP2861854A1; WO2013190213A1; FR2992025B1; FR2992025A1; CN104583566B; ES2606907T3

Abstract

本发明涉及一种控制装配在机动车辆上的内燃机(1)的空气供应的方法。发动机(1)装配有空气供应管道(5)，所述空气供应管道设置有在所述空气供应管道(5)内部循环的气流(9)流量的调节部件(8)。所述方法包括定位调节部件(8)的步骤，所述调节部件可在完全开启位置和闭合位置之间移动，在所述完全开启位置中调节部件(8)允许气流(9)的通过，在所述闭合位置中调节部件(8)禁止这种通过。所述方法包括计算空气进气系数A_ADM的步骤，以用于确定调节部件(8)的位置。所述计算步骤考虑容置在空气供应管道(5)内的空气柱(14)的声学调谐频率f₀的变化。

Description

内燃机的空气供应的控制方法

本发明要求于2012年6月19日递交的序列号为1255706的法国申请的优先权，该申请的公开内容(文本、附图和权利要求)通过引用整体并入本文。

技术领域

本发明涉及控制装配在机动车辆上的内燃机的空气供应的方法。本发明的目的在于提供这种控制方法。本发明的目的还在于提供实施这种方法的装置。

背景技术

文件EP0706609描述了一种控制装配在机动车辆上的内燃机的空气供应的方法。内燃机设置有节流设备，以用于减少朝向内燃机的空气排放。该控制方法包括通过响应由机动车辆驾驶员发出的信号来确定内燃机的空气需求的步骤。该方法还包括确定朝向内燃机的空气供应实际流量的步骤和比较实际流量与空气需求的步骤。该方法还包括通过响应由驾驶员发出的信号来确定节流设备的目标位置的步骤，以及向目标位置方向移动节流设备的步骤。由于基于节流设备的位置传感器信号的节流位置的伺服回路可实现向目标位置方向移动节流设备，以便得到在一些限定的目标位置上的节流设备位置。由于空气排放的伺服回路通过在所述空气供应实际流量与所述确定的空气需求之间比较的基础上修正所述目标位置，来得到节流设备的位置调节。根据内燃机运行状况及参数的变化来校正节流设备的目标位置，以便根据内燃机随时间确定的空气需求来调节目标位置。所述状况和所述参数包括内燃机速度、内燃机载荷、空气进气温度、空气进气歧管压力、环境温度和大气压。

这种控制方法需要改善以用于优化内燃机的空气供应。

发明内容

本发明的目的在于提供一种控制装配在机动车辆上的内燃机的空气供应的方法，内燃机装配有空气供应管道，所述空气供应管道设置有气流的流量调节部件，所述气流循环于空气供应管道的内部，所述控制方法包括在完全开启位置和闭合位置之间定位调节部件的步骤，在所述完全开启位置调节部件允许气流通过，在所述闭合位置中调节部件禁止这种通过，这种控制方法是可靠的、精确的且能够减少内燃机的污染物排放。

本发明的控制方法为控制装配在机动车辆上的内燃机的空气供应的方法。内燃机装配有空气供应管道，所述空气供应管道设置有在所述空气供应管道内部循环的气流流量的调节部件。所述控制方法包括定位调节部件的步骤，所述调节部件可在完全开启位置和闭合位置之间移动，在所述完全开启位置调节部件允许气流通过，在所述闭合位置中调节部件禁止这种通过。所述方法包括计算空气进气系数AADM的步骤，以用于确定调节部件的位置。

根据本发明，所述计算步骤考虑容置在空气供应管道内的空气柱的声学调谐频率f₀的变化。

根据如下公式计算所述空气进气系数A_ADM：

A_ADM＝A_{ADM_ATMO}+k_{ATMO_TURBO}×(A_{ADM_TURBO}×A_{ADM_ATMO}-A_{ADM_ATMO})

其中：

-A_{ADM_ATMO}(N₂，FA)为根据空气进气门(5)的闭合角度和修正声学调谐频率(f₀)变化的发动机转速得到的空气进气系数A_ADM的映射，

-A_{ANM_TURBO}(N₂，FA)为根据空气进气门(5)的闭合角度和修正声学调谐频率(f₀)变化的发动机转速得到的空气进气系数A_ADM的映射，

-

k_{ATMO_TURBO} = \max (0; \min (1; \frac{P_{ADM} - f_{A} (N_{2}, FA) \times \frac{P_{ATMO}}{Po}}{f_{B} (N_{2}) \times \frac{P_{ATMO}}{Po}})),

其中：

■P_ATMO为大气压，

■Po为参考压力和温度的标准状况的压力，

■f_A(N₂，FA)为根据修正声学调谐频率(f₀)变化的发动机转速和空气进气门(5)的闭合角度得到的声学调谐频率的映射，

■f_B(N₂)为根据修正声学调谐频率变化f₀的发动机转速得到的声学调谐频率的映射。

一种用于实施这种控制方法的装置，其主要特征在于，所述装置包括计算空气进气系数A_ADM的设备。

电子控制单元有利地与调节部件相关联。

所述电子控制单元有利地与第一温度传感器和第二温度传感器中的至少任一个相关联，第一温度传感器和第二温度传感器分别安置在调节部件沿气流在空气供应管道内的流动方向的上游和下游。

附图说明

通过阅读对实施例的详细描述和附图，本发明的其它特征和优点将更加清楚，唯一的附图是本发明的内燃机的示意图。

具体实施方式

本发明的机动车辆的主要特征在于所述机动车辆装配有这种装置。

在图1中，装配在机动车辆上的内燃机1包括至少一个气缸2，活塞3在气缸2内部循环。内燃机1优选地为例如装配有三个、四个或六个气缸2的汽油发动机。内燃机1可为常压发动机或增压发动机。内燃机1可装配有进气和/或排气凸轮轴移相器。根据另一种变体，内燃机1不包括任何移相器。

气缸2上所设置的空气进气门4在开启位置和关闭位置之间可移动，在开启位置中空气进气门4允许空气自空气供应管道5通向气缸2，在关闭位置中空气进气门4禁止这种通过。气缸2还设置有废气7的排气门6，排气门6在排气门6允许产生于气缸2内部的废气7被排向排气管8的开启位置之间可移动。构成烟气的废气7被朝向机动车辆外部排出内燃机1。

空气供应管道5装配有气流流量9的调节部件8，气流9循环于空气供应管道5的内部。气流9构成用于进入气缸2内部的新鲜空气。调节部件8例如由蝶形或类似的阀门构成。调节部件8在完全开启位置和闭合位置之间可移动，在所述完全开启位置中调节部件允许气流通过，在所述闭合位置中调节部件禁止这种通过。空气供应管道5包括布置在调节部件8和空气进气门4之间的增压室10。增压室10设置有用于测量增压室10内部所含空气的温度T_p的第一温度传感器11。可选地，空气供应管道5设置有用于测量沿空气供应管道5内部的气流9的流动方向13在调节部件8上游的空气温度T_a的第二温度传感器12。

空气供应管道5限定了沿空气供应管道5内部的空气流动方向13在空气进气门4上游安置的空气柱14。空气柱14以取决于空气柱14的移动速率c和空气柱14的长度L得到的声学调谐频率f₀振动，根据公式：

f_{0} = \frac{c}{2 \times L}

移动速率c取决于空气柱14的温度T、绝热系数γ(对于新鲜空气为1.4)和特定常数(对于新鲜空气为287J/kg/K)，根据公式：

C = \sqrt{γ \times r \times T}

空气柱14在参考已知内燃机1的标准工作点(对于标准环境温度T_Ref例如为20℃)和对于与T_Ref不同的环境温度T2的当前工作点之间具有声学调谐频率f₀的变化率τ，根据如下公式得到变化率τ：

τ = \frac{f_{2}}{f_{ref}} = \frac{\sqrt{γ \times r \times T_{2}}}{\sqrt{γ \times r \times T_{Ref}}} = \sqrt{\frac{T_{2}}{T_{Ref}}}

其中：

-f₂为当前工作点的声学调谐频率，

-f_Ref为参考工作点的声学调谐频率，

-T₂为空气柱14的环境温度。例如通过测量在增压室10中的第一温度T_p或测量在调节部件8上游的第二温度T_a来建立环境温度T₂的模型，

-T_Ref为标准、即参考环境温度，其通过进气压力和内燃机1的转速的映射来建立模型。T_Ref在校正完整模型时作为空气柱14的温度。在20℃的环境温度上执行模型校正。

根据如下公式通过频率f_Ref得到频率f₂的表达式：

f_{2} = f_{Ref} + f_{Ref} \times (\sqrt{\frac{T_{2}}{T_{Ref}}} - 1)

当空气柱14的温度从温度T_Ref变化到温度T₂时，声学调谐频率f₀从f_Ref到f₂的变化等于发动机转速在固定温度T_Ref上的改变。以如下公式表达该等同转速N₂：

N_{2} = N_{Ref} + N_{Ref} \times (\sqrt{\frac{T_{Ref}}{T_{2}}} - 1)

最后，根据如下关系式改变空气进气系数A_ADM以便考虑声学调谐频率f₀的变化：

A_ADM＝A_{ADM_ATMO}+k_{ATMO_TURBO}×(A_{ADM_TURBO}×A_{ADM_ATMO}-A_{ADM_ATMO})

其中：

-

k_{ATMO_TURBO} = \max (0; \min (1; \frac{P_{ADM} - f_{A} (N_{2}, FA) \times \frac{P_{ATMO}}{Po}}{f_{B} (N_{2}) \times \frac{P_{ATMO}}{Po}})),

其中：

■P_ATMO为大气压，

■Po为参考压力和温度的标准状况的压力，

■f_A(N₂，FA)为根据修正声学调谐频率变化(f₀)的发动机转速和空气进气门(5)的闭合角度得到的声学调谐频率的映射，

■f_B(N₂)为根据修正声学调谐频率f₀变化的发动机转速得到的声学调谐频率的映射。

通过考虑声学调谐频率f₀，这些装置中在确定内燃机1的新鲜空气的空气进气系数A_ADM时考虑空气柱14的环境温度T₂的影响。在确定内燃机1的新鲜空气的空气进气系数A_ADM时进行优化。

最后，根据如下等式计算在空气进气门5闭合时气缸2内部具有的新鲜空气质量Ma：

其中：

-P_ADM为进气压力，

-Vcyl_FA为在空气进气门5闭合时计算的气缸2的体积，

-r为理想气体常数，

-T_mélange为气缸2内的新鲜空气和烟气的混合物的温度，

-Mb为烟气质量，

-Ta为新鲜气体的温度，

-cpa为新鲜气体在恒定压力下的比热容，

-cpb为烟气在恒定压力下的比热容，

-Tb为烟气温度。

控制这种内燃机1的空气供应的方法包括计算空气进气系数A_ADM，以用于确定调节部件8的位置，所述计算步骤考虑根据上述公式的容置在空气供应管道5内的空气柱14的声学调谐频率f₀的变化。

然后，所述控制方法包括定位调节部件8的步骤，以用于适应空气进气系数A_ADM，为了优化内燃机1的工作。

内燃机1装配有实施这种控制方法的装置14。装置14包括电子控制单元15，所述电子控制单元与至少是第一温度传感器11和/或第二温度传感器12以及与调节部件8相关联。

Claims

1.一种装配在机动车辆上的内燃机(1)的空气供应的控制方法，所述内燃机(1)装配有空气供应管道(5)，所述空气供应管道设置有在所述空气供应管道(5)内部循环的气流(9)流量的调节部件(8)，所述控制方法包括定位调节部件(8)的步骤，所述调节部件可在完全开启位置和闭合位置之间移动，在所述完全开启位置中调节部件(8)允许气流(9)通过，在所述闭合位置中调节部件(8)禁止所述通过，所述控制方法包括计算空气进气系数A_ADM的步骤，以用于确定调节部件(8)的位置，其特征在于，所述计算步骤考虑容置在空气供应管道(5)内的空气柱(14)的声学调谐频率f₀的变化。

2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，根据如下公式计算所述空气进气系数A_ADM：

A_ADM＝A_{ADM_ATMO}+k_{ATMO_TURBO}×(A_{ADM_TURBO}×A_{ADM_ATMO}-A_{ADM_ATMO})

其中：

-

k_{ATNO_TURBO} = \max (0; \min (1; \frac{P_{ADM} - f_{A} (N_{2}, FA) \times \frac{P_{ATMO}}{Po}}{f_{B} (N_{2}) \times \frac{P_{ATMO}}{Po}})),

其中：

■P_ATMO为大气压，

■Po为参考压力和温度的标准状况的压力，

3.一种装置(14)，其用于实施根据权利要求1或2所述的控制方法，其特征在于，所述装置(14)包括电子控制单元(15)，所述电子控制单元包括计算空气进气系数A_ADM的计算设备(16)。

4.根据权利要求3所述的装置(14)，其特征在于，所述装置(14)与调节部件(8)相关联。

5.根据权利要求3和4中任一项所述的装置(14)，其特征在于，所述电子控制单元(15)与第一温度传感器(11)和第二温度传感器(12)中的至少任一个相关联，第一温度传感器(11)和第二温度传感器(12)分别安置在调节部件(8)沿气流(9)在空气供应管道(5)内的流动方向的上游和下游。

6.一种机动车辆，其装配有根据权利要求3到5中任一项所述的装置(14)。