专利名称：用于控制内燃机的废气再循环的方法
用于控制内燃机的废气再循环的方法
技术领域：
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的方法。该方法 用于在内燃机中控制废气再循环，其中，使废气中的一部分从排气系
统(Abgastrakt)通过外部管路再循环至进气管并与供给至气缸的新鲜 空气相混合，并且，使废气中的另外的一部分通过气门(Ventile)内部 地(intern)再次供给至发动机的燃烧室。因此在此存在有外部的和内部 的废气再循环率(下面也称为EGR率)。
从运行实践中已知的发动机中的内部EGR率是固定的，因为凸 轮相位(Nockenphasen)不可调节。
为了遵守针对柴油发动机或汽油发动机的越来越严格的排放限 值，必须对燃烧进行精确的控制。对此，对废气再循环率(下面也称为 EGR率)的快速且精确的控制是重要的前提条件。这在这样的已知的 废气再循环系统中是有困难的——在该系统中，废气通过外部管路从 排气系统再循环至进气管中(例如见Europa-Lehrmittel出版社的 FachkundeKraftfahrzeugtechnik,第26版,第311页)。
在发动机的暖机(Warmlaufen)中，为实现无故障的燃烧 (einwandfreie Verbrennung)，需要热的再循环废气，而通过外部废气再 循环系统无法在足够的程度上实现这一点，因为废气在从排气系统到 进气管的路途中会强烈地被冷却。为了达到较高的EGR率，必须以 部分节流的运行来行驶；但是，这会提高燃耗。这样，以此方式只能 获得较低的EGR率的动态特性(Dynamik)。
本发明的目的在于，创造一种用于在内燃机中控制废气再循环 的、可改善废气再循环的动态特性的方法。通过提高混合物温度，在 发动机的暖机中无故障的燃烧同样可得到确保。本发明的目的通过权利要求1的特征得以实现。
在该方法中，内部再循环的废气量通过凸轮相位的控制(依赖于发
动机负载和发动机转速)而被调整(einstellen)。不同的凸轮相位会导致 气缸中的不同的新鲜空气量和废气再循环量。其优点在于，已燃烧的
方法一一下面也称为VVT系统一一中，已燃烧的气体可直接地再次 供下一燃烧所使用。在EGR率的调整精度方面，该VVT系统也比带 有外部废气再循环的已知系统更出色。
本发明的适宜的改进方案记在从属权利要求中。
下面借助附图解释本发明的实施例。其中
图l显示了一图表，用于解释^f艮据本发明的方法；而
图2显示了在根据本发明的方法中被执行的程序的流程图。
图1描绘了 EGR率的不同的时间曲线。在从图1中可看到的图 表中，示出了发动机负载以及发动机的下列变量和状态参量的依赖于 时间的曲线
废气再循环-理论值 EGR一SP
内部废气再循环-理论值 VVT—EGR—SP
内部废气再循环率 VVT—EGR
外部废气再循环 ext. EGR
已知的外部废气再循环 常规的ext. EGR
内部废气再循环率+外部废气再循环率的和 VVT+ ext. EGR
发动机负载
发动机负载由驾驶员的意愿决定，即，其相应于驾驶员对油门的操纵。
内部EGR率VVT—EGR包括两个部分量(Teilmengen)。该一个量 被推出并立即重新地通过排气门而被吸入。该另 一部分量则从一开始就完全不被推出。两个部分量均可利用可变凸轮轴而被调节。
通过根据本发明的凸轮相位控制装置(Nockenphasensteuerung) VVT(variable valve timing),即，通过凸轮轴的适宜的调节，来获得该 内部废气再循环率VVT—EGR。不同的凸轮相位会导致气缸中的不同 的新鲜空气量和EGR量。在发动机中已燃烧的气体不必通过管路而 被从出口引导至发动机的入口。在该VVT系统中，已燃烧的气体可 直接地重新供下一次的燃烧所使用。
针对发动机的每个转速点或负载点而言都存在有最佳EGR率。 其常规地通过外部EGR系统而稳定地(stationaer)被调整。在发动机的 动态运行中存在这样的要求，即，为实现无故障的运行，必须以与转 速点或负载点的动态特性相同的动态特性来调节EGR率。这利用外 部EGR系统是不可能实现的，因为执行期(Laufzeit)明显大于发动机 动态特性。相反，在该VVT系统中，废气再循环率EGR—Rate的变化 速度仅依赖于凸轮相位调节器(Nockenphasensteller)的变化速度，而对 大多数的行驶状况而言该凸轮相位调节器都可提供足够的动态特性。
这通过如下做法实现，即，EGR理论值与外部EGR系统的废气 再循环率之间的差由该VVT系统提供(图1中的箭头VVT—EGR)。由 此，就如同从图1可看到的一样，废气再循环的建立显著地被加快 根据本发明的废气再循环(加粗的实线'^丁+ ext. EGR")的上升早于 已知的废气再循环(虛线"常规的ext. EGR")的上升而出现。为能同样 相应地快速地展现出EGR下降(EGR-Abbau)，则EGR率的一部分同 样须稳定地由该VVT系统提供。这样，可通过VVT系统的控制来补 偿外部EGR系统的延迟的动作时间(verzoegerte Ansprechzeit)。这就是 说，必须为外部EGR系统确定特有的理论值，该理论值小于发动机 的EGR理论值。然后，用于该VVT系统的理论值从发动机的EGR 理论值与外部EGR率之间的差值中得出。这个差值由图1中的箭头 VVT—EGR—SP来表示。
在发动机的暖机期间，高的混合物温度是有利的。以此可改善混
5合物的形成并相应地降低有害的废气排放。在此，外部EGR系统的 缺点是，再循环的过程中废气被冷却。在该VVT系统中则不存在该 冷却效应。因此，针对暖机阶段而为外部EGR系统确定特有的理论 值。该理论值低于已暖机的发动机的理论值——在一个实例中EGR 率处于为30%的值处——并由此提高了该VVT系统的废气再循环率。 在迄今为止的或常规的系统中在暖机时使用绕过EGR冷却器的旁路 (Bypass),以便获得尽可能高的废气再循环温度。在该VVT系统中这 样的旁路可被省去。
在仅利用外部EGR系统的运行中，为达到较高的EGR率，必须 对新鲜空气供给进行节流。这种节流提高了废气再循环率并降低了新 鲜空气率，但同样也导致了更高的燃料消耗。在该VVT方法中，不 再需要或仅在很小的程度上需要该节流。为控制该VVT系统，确定 用于外部EGR系统的特有的理论值，该理i仑值比标准理论值 (Standard-Sollwert)小。由此设定了更高的EGR率，这在即使没有节流 或仅带有轻微的节流的情况下也会导致所期望的废气再循环率。
通过废气再循环的建立中的有所改善动态特性和特有的EGR理 论值的应用(在暖机时以及在颗粒再生期间)既降低了燃料消耗又降低 了排放。用于废气再循环冷却器的旁路的费用被节省。
在从图2可见的、在根据本发明的方法中为在内燃机中控制废气 再循环而被执行的程序的流程图中，在
开始之后，在步骤
SI中， 将用于废气再循环的理论值EGR一SP作为发动机负载 和发动机转速的函数而加以确定，并且将用于外部废气再循环EGR 的理论值EXT—EGR—SP作为发动机负载和发动机转速的函数而加以 确定。
在步骤
S2中， 将外部废气再循环率EXT—EGR—RATE和内部废气再 循环率VVT—EGI^RATE作为发动机负载、发动机转速N、凸轮轴的当前位置CAM一AV、进气管压力MAP、排气背压PRS—EX以及如需 要时其它运行参量的函数而加以确定。在步骤
S3中， 将用于内部废气再循环率的理论值VVT_EGR—RATE (带有可变凸轮相位控制)作为理论值EGR一SP与外部废气再循环率 EXT—EGR—RATE之间的差值而加以计算。在步骤
S4中， 用于外部废气再循环的EXT—EGR控制器产生用于外 部废气再循环EGR的脉宽调制值EGR—PWM，并且，用于内部废气 再循环的VVT一EGR控制器产生用于内部的(即，凸4仑相位控制的)废 气再循环的脉宽调制值VVT一EGR一PWM。从而，该程序结束。
该此程序持续地被执行。
在前面描述的计算步骤中所用到的运行参量和状态参量的数值 依赖于相应的发动机类型。它们在发动机的设计中以经验的方式被获 取并以特性曲线的形式存储在发动机控制装置中。
权利要求
1.一种用于控制内燃机中的废气再循环的方法，在该方法中，使废气中的一部分从排气系统通过外部管路再循环至进气管并与供给至气缸的新鲜空气相混合，并且，使废气中的另一部分通过气门内部地再次供给至发动机的燃烧室，其特征在于，依赖于发动机负载和发动机转速而控制凸轮相位(VVT)从而调整内部再循环的废气量。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将利用凸轮相位控 制装置的内部废气再循环率的理论值(VVT一EGR—RATE)作为废气再 循环的理论值(EGR一SP)与外部废气再循环率(EXT一EGR—RATE)之间 的差值而加以计算。
3. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，将外部废气再循环 率(EXT一EGR—RATE)和内部废气再循环率(VVT一EGR—RATE)作为发 动机负载、转速(N)、凸轮轴的当前位置(CAM一AV)、进气管压力(MAP) 和排气背压(PRS一EX)的函数而加以确定。
4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将废气再循环的理 论值(EGR—SP)作为发动机负载和转速(N)的函数而加以确定，并且， 将外部废气再循环(EGR)的理论值(EXT—EGR—SP)作为发动机负载和 转速的函lt而加以确定。
5. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，用于外部废气再循 环的控制器(EXTJEGR控制器)产生用于控制外部废气再循环(EGR)的 脉宽调制值(EGR一PWM)。
6. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，用于内部废气再循 环的控制器(VVT一EGR控制器)产生脉宽调制值(VVT—EGR—PWM)以 便于对内部的、凸轮相位控制的废气再循环进行控制。
全文摘要
在本方法中，使废气中的一部分从排气系统通过外部管路再循环至进气管并与供给至气缸的新鲜空气相混合，并使废气中的另外的一部分通过气门内部地再次供给至发动机的燃烧室。通过依赖于发动机负载和发动机转速而控制凸轮相位(VVT)从而调整内部再循环的废气量。将内部废气再循环率的理论值(VVT_EGR_SP)作为废气再循环的理论值(EGR_SP)与外部废气再循环率(EXT_EGR_RATE)之间的差值而加以计算。
文档编号F02D41/00GK101600870SQ200880002983
公开日2009年12月9日 申请日期2008年1月22日 优先权日2007年1月25日
发明者F·韦斯, H·张 申请人:欧陆汽车有限责任公司