控制燃烧废气的再循环阀的方法与流程

本发明涉及内燃发动机的领域。本发明更具体地涉及一种控制燃烧废气的再循环阀的方法。本发明还涉及一种适于实施这种方法的计算机并且涉及一种包括配备有这种计算机的内燃发动机的机动车辆。

背景技术：

来自与由内燃发动机运行所产生的污染物的排放水平相关的标准，例如称为EURO VI的欧洲标准的限制变得越来越严格。

对于发动机的控制功能所要求的性能水平因此越来越苛刻，尤其在发动机运行的过渡阶段中需要具有对进入发动机的空气量的控制。

尤其在朝向配备有再循环气体的流量控制阀(还表示为EGR阀)的进气口配备有诸如涡轮增压器和燃烧废气的再循环环路(还表示为EGR环路)的增压系统的内燃发动机的情况下，在发动机运行的过渡阶段期间，EGR阀与涡轮增压器的涡轮机同步是必要的，以具有对进入发动机的空气量的该控制。

已知例如文件WO2013111385描述了一种方法，其中对EGR阀和涡轮增压器的涡轮机位置的控制基于剩余氧气系数的计算来确定，并且在检测到过渡阶段的情况下改变。然而这种方法未考虑EGR阀的响应时间，并因此不允许与涡轮增压器的涡轮机同步的EGR阀的运行，这在对EGR阀的控制上存在延迟的可能性。

在发动机运行的过渡阶段时，EGR阀与涡轮增压器的涡轮机的较差的同步对发动机的影响是：

-气穴，当燃烧废气的再循环阀保持打开时，其产生由驾驶员感受到的力矩穴(trou de couple)，并因此不利于驾驶体验。

-空气过量，当燃烧废气的再循环阀保持关闭时，其产生排放的烟雾并形成不可控的烟灰。

技术实现要素：

因此，本发明的目的在于确保在过渡状态时EGR阀与涡轮增压器的涡轮机之间良好的同步。

为了达到该目的，根据本发明提出一种控制内燃发动机产生的燃烧废气的再循环阀的方法，该发动机包括：

空气的进气管路，

燃烧废气的排气管路，

燃烧废气的再循环环路，其在排气管路和进气管路之间延伸并且包括再循环阀，

涡轮增压器，其包括设置在排气管路中的燃烧废气的膨胀式涡轮机，

本方法的特征在于，其包括以下步骤：

确定涡轮机上游的实际压力，

确定涡轮机中的燃烧废气的流量的控制值，

对于确定的所述涡轮机中的废气的流量的所述控制值，确定所述涡轮机上游的预期压力，

根据预期压力和涡轮机上游的实际压力确定参考压力，

基于确定的参考压力确定再循环阀的控制值，

控制再循环阀至所确定的控制值。

在涡轮机包括位置可调节的叶片的变型例中，涡轮机中的燃烧废气的流量的控制值对应于叶片位置的值。

在变型例中，预期压力的确定步骤包括以下的附加步骤：

确定空气流量值，

确定涡轮机上游的温度，

确定涡轮机下游的压力，

确定预期压力，根据：

-基于空气流量值、涡轮机上游的温度以及涡轮机下游的压力获得的标准空气流量值，

-涡轮机的运行范围。

在涡轮机包括涡轮机放气阀的变型例中，涡轮机中的燃烧废气的流量的控制值对应于放气阀打开的值。

在变型例中，参考压力的确定步骤包括预期压力的滤波步骤并且参考压力通过以下关系确定：

P_f＝P_proj-(P_projfiltrée-P_rat)

其中P_projfiltrée是滤波后的预期压力。

在变型例中，调整滤波使得当涡轮机上游的燃烧废气的压力不稳定时，参考压力等于预期压力。

在变型例中，调整滤波使得当涡轮机上游的燃烧废气的压力不稳定时，参考压力(P_f)等于涡轮机上游(7)的实际压力(P_rat)。

优选地，预期压力的滤波由一阶滤波器实现。

本发明也涉及一种电子计算机，其特征在于其包括采集装置、处理装置和控制装置以及实施根据前述变型例中任一个所述的方法所需的软件指令。

本发明还涉及一种包括内燃发动机的机动车辆，该发动机包括：

空气的进气管路，

燃烧废气的排气管路，

燃烧废气的再循环环路，其在排气管路和进气管路之间延伸并且包括再循环阀，

涡轮增压器，其包括设置在排气管路中的燃烧废气的膨胀式涡轮机，

其特征在于，该发动机包括本发明的计算机。

附图说明

通过阅读下文对本发明的非限制性具体实施方式的描述，并参照附图，使得其它的特征和优点得以显现，在附图中：

-图1是配备有燃烧废气的再循环环路和涡轮增压器的内燃发动机的示意图。

-图2是控制燃烧废气的再循环阀的方法的示意图。

具体实施方式

图1图示了可以配备在机动车辆中的内燃发动机1，例如狄塞尔(Diesel)类型的通过压缩点火的发动机。发动机1通常包括用于接收空气和燃烧所需的碳氢燃料的至少一个燃烧室2。图1中示出了四个燃烧室，但是发动机可以包括不同数目的燃烧室。内燃发动机1包括进气管路3，其允许将进入的空气带入燃烧室2中。内燃发动机1还包括排气管路4，其允许排出燃烧室2中的排放气体。排气管路4包括排气收集器5，排气管路通过该排气收集器连接到内燃发动机1。

内燃发动机1还包括涡轮增压器，其中进气增压器6设置在进气管路3中，并且膨胀式涡轮机7设置在排气管路4中。涡轮机7与增压器通过未示出的共同旋转轴连接，并且通过燃烧废气在排气管路4中的循环所驱动的涡轮机7因此允许驱动对进气增压器6的驱动。

排气管路4还可以至少包括一个消除污染的部件，例如氧化催化器8、氮氧化物的选择性还原催化器9和微粒过滤器10。

发动机1还包括再循环环路11，其在排气管路4和进气管路3之间延伸并且允许提取一部分排放的燃烧废气，以便将其朝进气口再带回来。再循环环路11包括再循环阀12。再循环环路11中的燃烧废气的流量通过再循环阀12来控制。更具体地，再循环环路11自涡轮机7的上游朝向进气增压器6的下游延伸。

在进气管路3中，相对于进入发动机的空气的流动方向定义上游和下游。在排气管路4中，相对于排出发动机的燃烧废气的流动方向定义上游和下游。

发动机1还包括计算机13，该计算机包括采集装置、处理装置和控制装置以及软件指令，指令适于实施本发明的控制再循环阀12的方法中的步骤，其中优选实施方式在图2中示出。计算机13也适于控制涡轮机7。

图2示出了配置中的方法的优选实施方式，在配置中涡轮增压器具有可变的几何形状，也就是说，其包括包含位置可调节的叶片(未示出)的涡轮机7。对叶片位置的调节允许调整在涡轮机入口处的燃烧废气的循环，因此调节了流量，以便根据所需的负载优化涡轮机的功率。

在该实施方式中，方法首先包括确定多个输入变量的步骤：

-利用传感器或测量仪确定涡轮机7上游的燃烧废气的实际压力P_rat，

-利用测量仪确定涡轮机7中的燃烧废气的流量的控制值C_t。在该实施方式中，涡轮机7中的燃烧废气的流量的控制值C_t对应于涡轮机7的叶片位置的值。

-利用测量仪确定空气流量值C_da，

-利用传感器或测量仪确定涡轮机7上游的温度T_amt，

-利用传感器或测量仪确定涡轮机7下游的压力P_avt，

然后，基于空气流量值C_da、涡轮机7上游的温度T_amt以及涡轮机7下游的压力P_avt来确定(图2中的方框14)标准空气流量值C_dan。标准空气流量值C_dan通过以下关系获得：

其中R＝287,085J.kg^-1.K^-1,其为理想气体通用常数。

基于该标准空气流量值C_dan和涡轮机7的叶片位置的值Ct，可以借助记在适当的图纸(cartographie)中的涡轮机7的运行范围来确定(图2中的方框15)涡轮机上游压力/涡轮机下游压力的预期比例Ratio_{amont/aval turbine}，然后最后可以针对所确定的涡轮机7中的燃烧废气的流量的控制值C_t来计算(图2中的方框16)涡轮机7上游的预期压力P_proj：

P_proj＝P_avt×Ratio_{amont/aval turbine}

换言之，当满足值C_t时，涡轮机7上游的压力等于P_proj。本方法因此允许预先确定涡轮机7上游的压力。

下一个步骤(图2中的方框17)在于根据预期压力P_proj和涡轮机7上游的实际压力P_rat确定参考压力P_f。该参考压力P_f是涡轮机7上游的燃烧废气的压力值，其被保留以确定再循环阀12的控制值C_egr。

更确切地，在该步骤中实现了在预期压力P_proj和涡轮机7上游的燃烧废气的实际压力P_rat之间的动态摆动，这避免了要确定本身的过渡/稳定状态，并且无论发动机运行与否，允许设置参考压力P_f。

因此，基于预期压力P_proj确定(图2中的方框18)滤波后的预期压力P_projfiltrée，并且通过以下关系计算参考压力P_f：

P_f＝P_proj-(P_projfiltrée-P_rat)

对预期压力P_proj的滤波优选地通过一阶滤波器实现。滤波器主要是低通的以消除高频噪声。实践中，滤波器是带通的。滤波器允许模拟时间延迟以补偿由于涡轮增压器的动态引起的排气收集器中的压力响应时间。

例如利用滤波器的时间常数的适当值来调整滤波，使得：

-当涡轮机7上游的燃烧废气的压力随时间不稳定时，即发动机1以过渡状态运行时，滤波后的预期压力P_projfiltrée等于实际压力P_rat，但是预期压力P_proj相对于实际压力P_rat是提前的(基于涡轮增压器的致动器的值而非基于其位置的提前原理)。在该过渡阶段，参考压力P_f等于预期压力P_proj。

-当涡轮机7上游的燃烧废气的压力随时间稳定时，滤波后的预期压力P_projfiltrée等于预期压力P_proj(P_proj＝P_projfiltrée)，并因此参考压力P_f等于涡轮机7上游的实际压力P_rat(P_f＝P_rat)。

滤波器的时间常数的值在介于300ms和500ms之间为宜(在本文的情况中，约定时间常数表示达到2/3的最终值的时长)。

基于参考压力P_f，然后确定(图2中的方框19)燃烧废气的再循环阀12的控制值C_egr。因此，在显然使用预期压力P_roj的值作为参考压力P_f的过渡状态时，因此提前再循环阀12的控制值以补偿再循环阀12的致动响应时间，并因此最后具有再循环阀12与涡轮机7更好的同步和由此具有对燃烧废气的比率更好的控制(因此最终提前了进入发动机的空气流量)。同样在使用实际压力P_rat的值作为参考压力P_f的稳定状态时，确保对再循环气体比率控制的精确性和稳定性，并因此最终确保空气流量的精确性和稳定性。

最终，控制(参见图1)再循环阀12至所确定的控制值C_egr。

本发明不限于描述的实施方式。在变型例中，发动机也可以是控制点火类型的。在涡轮增压器未设置有可调节的叶片但设置有限制涡轮增压器的涡轮机轮上的排放气体压力的放气阀(发动机专家通常表示为央格鲁-撒克逊术语的排气泄压阀)的另一个变型例中，燃烧废气的流量的控制值对应于放气阀打开的值。放气阀通过打开排放气体的旁路控制涡轮机中燃烧废气的流量，使得排放气体不再通过涡轮机，这允许限制涡轮机的转速，因此也限制了增压器中轮的转速。

本发明允许在过渡状态的运行阶段期间，通过发动机获得进气量控制上的动态收益。由于动态摆动的存在，本发明允许在稳定态的发动机运行阶段时保持性能。

该发明可以标准化以适用于无论何种构造的排气管路。