用于确定在内燃发动机的每个气缸中捕获的空气量的方法技术

一种用于确定在内燃发动机(1)的每个气缸(3)中捕获的空气量(m)的方法，该方法包括基于使用测量和/或估算的物理量的模型来确定用于第一组参考量的值；基于所述模型根据内燃发动机(1)的旋转速度(n)和进气阀(5)的关闭延迟角(IVC)来确定每个气缸(3)的实际内部体积(V)；并根据第一组参考量和每个气缸(3)的实际内部体积(V)来计算在每个气缸(3)中捕获的空气量(m)。

Method for determining the amount of air captured in each cylinder of an internal combustion engine

【技术实现步骤摘要】
用于确定在内燃发动机的每个气缸中捕获的空气量的方法相关申请的交叉引用本专利申请要求于2018年11月8日提交的、号为102018000010164的意大利专利申请的优先权，其全部公开内容通过引用并入本文。
本专利技术涉及一种用于确定在内燃发动机的每个气缸中捕获的空气量的方法。
技术介绍
如已知的那样，借助于涡轮增压器增压系统增压的内燃发动机包括多个喷射器，它们将燃料喷射到相应的气缸中，每个气缸通过至少一个相应的进气阀与进气歧管相连，并通过至少一个相应的排气阀与排气歧管相连。进气歧管接收包含废气和新鲜空气(即通过进气管道从外部进入的空气)的气体混合物，该进气管道设置有用于新鲜空气流的空气过滤器并由节流阀调节。沿着进气管道，优选地在空气过滤器的下游，还提供空气流量计。空气流量计是连接到电子控制单元并设计成检测由内燃发动机吸入的新鲜空气流量(flowrate)的传感器。由内燃发动机吸入的新鲜空气流量对于发动机控制而言是非常重要的参数，特别是用于确定要喷射到气缸中的燃料量，以便在排气歧管下游的排气管道中获得给定的空气/燃料比。然而，空气流量计通常是非常昂贵且相当精密的部件，因为油蒸气和灰尘会弄脏空气流量计，从而改变由内燃发动机吸入的新鲜空气流量值的读数。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于确定在内燃发动机的每个气缸中捕获的空气量的方法，该方法易于实施且经济。根据本专利技术，提供一种用于确定在内燃发动机的每个气缸中捕获的空气量的方法，其中内燃发动机包括多个气缸，每个气缸连接至进气歧管，每个气缸通过至少一个相应的进气阀从进气歧管接收新鲜的空气，并且每个气缸连接至排气歧管，每个气缸通过至少一个相应的排气阀将由燃烧产生的废气引入到排气歧管中；并且其中控制进气阀和/或排气阀以改变其定时；该方法包括：检测进气歧管内部的压力P、内燃发动机的旋转速度n和进气阀的关闭延迟角IVC；确定在前一工作循环中由燃烧产生的并存在于气缸内部的气体量OFF；根据内燃发动机的旋转速度n和进气阀的关闭延迟角IVC确定每个气缸的内部体积V；以及通过压力P与每个气缸的内部体积V的乘积确定在每个气缸中捕获的空气量，从中减去气体量OFF；其中确定气体量OFF的步骤包括以下子步骤：通过以下方程式计算气体量MOVL，气体量MOVL在每个进气阀和相应的排气阀同时打开的重叠阶段期间从排气到进气流动并且在随后的进气阶段期间通过进气阀被重新吸入到气缸内，其中气缸的燃烧室代表通道段：Sid理想通道段的面积；n内燃发动机的速度；P0_REF通道段上游的参考压力；T0_REF通道段上游的参考温度；T0通道段上游的温度；P0，P分别为通道段上游和下游的压力；其中通过在第一函数和第二函数之间的乘积计算理想通道段的面积Sid，第一函数是内燃发动机速度n和重叠阶段的持续时间OVL的第一函数，第二函数是内燃发动机速度n和在上止点PMS与重叠阶段的重心G之间的角度差异的第二函数；以及根据量MOVL计算气体量OFF。附图说明现在将参考示出其非限制性实施例的附图来描述本专利技术，其中：-图1示意性地示出设置有实施根据本专利技术方法的电子控制单元的内燃发动机的优选实施例；-图2详细示出图1的发动机的气缸；-图3和图4示意性地示出图1发动机的进气阀和排气阀的重叠阶段；以及-图5示出在根据本专利技术的方法中使用的函数β的发展。具体实施方式在图1和图2中，附图标记1指示作为总体的内燃发动机，优选地其借助于涡轮增压器增压系统进行增压。内燃发动机1包括多个喷射器2，所述喷射器2将燃料直接喷射到四个气缸3(优选地成一直线布置的四个气缸)中，每个气缸均通过至少一个相应的进气阀5连接到进气歧管4(图3中所示)，以及通过至少一个相应的排气阀7连接到排气歧管6(图2中所示)。对于每个气缸3，设置有相应的喷射器2；根据图2中所示的实施例，喷射是间接喷射，并且因此，每个喷射器2在将进气歧管4连接到气缸3的进气管道8中布置在气缸3的上游。在本文未示出的替代实施例中，喷射是直接喷射，并且因此，每个喷射器2通过气缸3的冠端部分地布置在气缸3内部。根据图1，每个气缸3容纳有相应的活塞9，该活塞9通过连杆机械地连接至驱动轴10，从而以已知的方式将由气缸3内部的燃烧产生的力传递至驱动轴10本身。进气歧管4接收包含排放气体(如下文中更详细描述的那样)和新鲜空气的气体混合物，新鲜空气即通过进气管道8来自外部的空气，该进气管道8优选地设置有用于新鲜空气流的空气过滤器并由节流阀12调节，节流阀12优选为电子控制阀，并且可在关闭位置和最大打开位置之间移动。此外，沿进气管道8未设置空气流量计。进气阀5和/或排气阀7由VVT(可变阀定时)装置控制，该装置相应地液压地作用在使进气阀5和/或排气阀7运行的轴上，从而改变其相对于驱动轴的倾斜度。特别地，每个排气阀7的位置直接由凸轮轴13控制，凸轮轴13接收驱动轴10的运动；类似地，每个进气阀5的位置由凸轮轴14直接控制，凸轮轴14接收驱动轴10的运动。沿着进气管8优选地布置有中间冷却器，该中间冷却器执行冷却所吸入空气的功能并且优选地内置于进气歧管4中。排气歧管6连接到排气管道18，排气管道18将由燃烧产生的排放气体供给到排气系统，该系统将由燃烧产生的气体释放到大气中，并且通常包括至少一个催化转化器(如有必要，设置有柴油颗粒过滤器)和设置在催化转化器下游的至少一个消音器。内燃发动机1的增压系统包括涡轮增压器和压缩机，所述涡轮增压器设置有涡轮机，该涡轮机沿着排气管道18布置以便由于从气缸3排出的排放气体的作用而以高速旋转，而所述压缩机沿进气管道8布置并且机械地连接至涡轮机，以便由涡轮机自身而导致旋转，从而增加存在于供给管道8中的空气的压力。上面的描述明确地涉及借助于涡轮增压器增压的内燃发动机1。可替代地，上述控制方法可以在任何增压的内燃发动机中发现有利的应用，例如借助动态或体积式压缩机增压的发动机。根据一个优选的变型，沿着排气管道18设置有旁路管道，该旁路管道与涡轮机并联连接，以使其端部连接在涡轮机自身的上游和下游。内燃发动机1还有利地包括高压排放气体再循环回路EGRHP，该高压排放气体再循环回路EGRHP又包括与由四个气缸3、进气歧管4和排气歧管6构成的组合件并联连接的旁路管道。沿旁路管道设置有EGR阀，该EGR阀设计成调节流经旁路管道的排放气体的流量，并由电动马达控制。沿着旁路管道，在EGR阀的下游，设置有热交换器，该热交换器执行冷却从排气歧管流出的气体的功能。可替代地，沿着进气管道8设置有旁路管道，该旁路管道与压缩机并联连接，以使其端部连接在压缩机本身的上游和下游；沿着旁路管道设置有阀Poff，该阀Poff设计成调节流过旁路管道道的空气的流量并且由电动致动器控制。内燃发动机1由电子控制单元30控制，该电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于确定在内燃发动机(1)的每个气缸(3)中捕获的空气量(m)的方法，其中内燃发动机(1)包括多个气缸(3)，每个气缸(3)连接至进气歧管(4)，每个气缸(3)通过至少一个相应的进气阀(5)从进气歧管(4)接收新鲜的空气，并且每个气缸(3)连接至排气歧管(6)，每个气缸(3)通过至少一个相应的排气阀(7)将由燃烧产生的废气引入到排气歧管(6)中；并且其中控制进气阀(5)和/或排气阀(7)以改变其定时；所述方法包括：/n检测在进气歧管(4)内部的压力P、内燃发动机(1)的旋转速度n和进气阀(5)的关闭延迟角IVC；/n确定在前一工作循环中由燃烧产生的并存在于气缸内部(3)的气体量OFF；/n根据内燃发动机(1)的旋转速度n和进气阀(5)的关闭延迟角IVC确定每个气缸(3)的内部体积V；以及/n通过压力P与每个气缸(3)的内部体积V的乘积来确定在每个气缸(3)中捕获的空气量，从中减去气体量OFF；/n所述方法的特征在于确定气体量OFF的步骤包括以下子步骤：/n通过以下方程式计算以下气体的量M

【技术特征摘要】
20181108 IT 1020180000101641.一种用于确定在内燃发动机(1)的每个气缸(3)中捕获的空气量(m)的方法，其中内燃发动机(1)包括多个气缸(3)，每个气缸(3)连接至进气歧管(4)，每个气缸(3)通过至少一个相应的进气阀(5)从进气歧管(4)接收新鲜的空气，并且每个气缸(3)连接至排气歧管(6)，每个气缸(3)通过至少一个相应的排气阀(7)将由燃烧产生的废气引入到排气歧管(6)中；并且其中控制进气阀(5)和/或排气阀(7)以改变其定时；所述方法包括：
检测在进气歧管(4)内部的压力P、内燃发动机(1)的旋转速度n和进气阀(5)的关闭延迟角IVC；
确定在前一工作循环中由燃烧产生的并存在于气缸内部(3)的气体量OFF；
根据内燃发动机(1)的旋转速度n和进气阀(5)的关闭延迟角IVC确定每个气缸(3)的内部体积V；以及
通过压力P与每个气缸(3)的内部体积V的乘积来确定在每个气缸(3)中捕获的空气量，从中减去气体量OFF；
所述方法的特征在于确定气体量OFF的步骤包括以下子步骤：
通过以下方程式计算以下气体的量MOVL，该气体在每个进气阀(5)和相应的排气阀(7)同时打开的重叠阶段期间从排气到进气流动，并且在随后的进气阶段期间通过进气阀(5)被重新吸入到气缸(3)内，其中气缸(3)的燃烧室代表通道段：



Sid理想通道段的面积；
n内燃发动机(1)的速度；
P0_REF通道段上游的参考压力；
T0_REF通道段上游的参考温度；
T0通道段上游的温度；
P0，P分别为通道段上游和下游的压力；
其中通过在第一函数和第二函数之间的乘积来计算理想通道段的面积Sid，第一函数是内燃发动机(1)的速度n和重叠阶段的持续时间OVL的函数，第二函数是内燃发动机(1)的速度n与在上止点PMS和重叠阶段的重心G之间的角度差异的函数；以及
根据量MOVL计算气体量OFF。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于还包括以下步骤：
检测排气中气流的压力PEXH和排气中气流的温度TEXH；
通过以下方程式计算气体量OFF：
OFF＝PEXH*VCC/R*TEXH+MOVL
VCC气缸(3)的燃烧室的死体积；以及
R新鲜空气和/或排放气体混合物的常数。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于还包括以下步骤：在进气歧管(4)内部的P大于排气中气流的压力PEXH的情况下通过以下方程式计算气体量OFF
OFF＝PEXH*VCC/(R*TEXH)-MEXH_SCAV[16]
VCC气缸(3)的燃烧室的死体积；
MEXH_SCAV存在于气缸(3)燃烧室内部的并通过相应的排气阀(7)直接引向排气歧管(6)的排放气体的剩余量；以及
R新鲜空气和/或排放气体混合物的常数。


4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于所述内燃发动机(1)包括低压排放气体再循环回路；所述方法包括进一步的步骤：计算指示低压回路对进气管道(6)中流动的气体混合物的影响的量(REGR)；以及根据指示低压回路的影响的所述量来计算气体量OFF。


5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于还通过第一映射和第二映射来计算每个气缸(3)的内部体积V，所述第一映射是进气阀(5)的关闭延迟角(IVC)和内燃发动机(1)的旋转速度n的函数，所述第二映射是进气歧管(4)内部的压力P和内燃发动机(1)的旋转速度的函数。


6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于在每个气缸(3)中捕获的空气量m乘以第一因子和第二因子，所述第一因子是进气歧管(4)...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·潘奇罗利，
申请(专利权)人：马涅蒂马瑞利公司，
类型：发明
国别省市：意大利;IT