本发明涉及一种用于热机的、用于估算再循环通过再循环阀的排出气体的流量的方法，尤其用于机动车辆。
背景技术：
在热机的进气处再循环一部分排出气体的原理是已知的，该热机装备（例如）机动车辆。将排出气体与所进入的新鲜空气混合改变了燃料混合物的燃烧进程。因此，呈化学惰性的并且具有高热容量的排出气体的存在允许降低排出气体的温度。在点火控制式发动机上，混合物的自燃倾向也被减少，这降低了爆震倾向。而且，排出气体的再循环允许降低由于泵送引起的损失。因此，排出气体再循环的使用允许降低燃料的比油耗，实际上，这使它成为一项非常有利的技术。为优化发动机的运行，再循环气体的流量应该持续地适配于运行情况。流量由具有可变开度的再循环阀控制。为了准确控制再循环气体的流量，需要能够准确估算该流量。
已知，例如由专利申请fr3011073已知，一种基于可压缩流体流量方程的再循环气体流量的估算方法。
该方程需要知道在再循环阀的上游和下游处的绝对压力，以及再循环气体的温度。因此需要布置两个不同的压力传感器，以及一个温度传感器。该解决方案因此相对昂贵，并且三个传感器在阀附近的集成可能是复杂的。
而且，当阀的上游和下游处的压力接近时，流量曲线具有很大的斜率，并且因此提供低准确度。尤其在发动机所输送的转矩较低时会遇到这些情况。事实上，在这些情况中在排气回路中的反压是较小的。因此，阀上游的压力与大气压力接近，且阀下游的压力也是如此。
技术实现要素：
本申请的发明目的在于减少排出气体再循环系统的成本并且改善再循环气体流量的计算准确度。
为此，本发明提出一种估算通过再循环阀的再循环排出气体的流量
-确定阀的上游和下游之间的压差
-确定穿过阀的再循环排出气体的密度
-确定阀的经校正的有效面积
-根据这三个参数，估算再循环排出气体的流量
再循环气体流量的确定只需要知道阀的上游和下游之间的压差。不需要知道阀的上游和下游的绝对压力。因此不需要布置两个不同的传感器。
根据优选的实施例，根据方程：
基于不可压缩流体力学的该方程允许简单地计算再循环排出气体的流量。
优选地，压差
差压传感器直接测量再循环阀的上游侧和下游侧的压差。
在变型中，压差
不同于布置直接测量再循环阀的上游侧和下游侧的压差的差压传感器，也可以使用仅测量阀的上游的绝对压力的传感器。阀的下游的绝对压力是根据大气压力所确定，该大气压力是由别处所确定的。由阀的上游处所测量的压力值减去阀的下游处的压力值，得到阀两侧的压差。因此能使用较不完善的且更便宜的传感器。
有利地，所述方法包括步骤：
-确定阀的下游的压力p，（步骤51）
-确定温度tegr，其表示流经阀中的气体温度，（步骤52）
-根据这两个参数，确定穿过阀的气体的密度
为了准确得到流量值，实时计算穿过阀的气体的密度。
有利地，温度tegr是由测量穿过再循环回路4的气体温度的传感器所确定的。
根据实施例，阀的下游的压力p是根据估算的大气压力的值所确定的。
阀的下游的压力是通过大气压力的值减去位于空气回路的入口与再循环回路的连接至空气回路的点之间的回路部分的压力损失（pertedecharge）所确定。大气压力是由别处所确定的。因此，不需要在阀的下游布置绝对压力传感器，这样限制了成本。
优选地，根据方程
温度以开尔文为单位所表示。
再循环排出气体的密度是通过理想气体方程所建模的。考虑到气体的温度和压力水平，这个方程是有效的。
根据优选的实施例，所述方法包括下列步骤：
-测量阀的可活动节流门的位置，所述可活动节流门被设置用于通过在最小流量位置和最大流量位置之间的移位来控制穿过阀的气体流量，（步骤54）
-根据节流门的测量位置，确定阀的有效面积seff，（步骤55）。
阀的有效面积是根据它的可活动节流门的位置所确定的。
根据实施例，阀的可活动节流门是旋转活门（volet），并且可活动节流门的测量位置是角度位置。
带有旋转活门的阀具有的压力损失很小，这有利于获得高流量。角度位置传感器允许了解活门的位置，并且由此了解阀的有效面积。
根据另一实施例，阀的可活动节流门是旋转栓塞，并且可活动节流门的测量位置是角度位置。
这种类型的阀具有的泄漏程度较低。如前所述，角度位置传感器允许确定旋转栓塞的位置，并且因此确定阀的有效面积
根据又另一实施例，阀的可活动节流门是可平移活动的阀门，并且可活动节流门的测量位置是线性位置。
这种类型的机构非常好地适合于可能在一些应用上所遇到的高温和高压，例如阀被安装在离心式增压装置的涡轮机上游时的情形。阀门的运动是线性的，线性位置传感器允许测量阀门的位置。根据这个信息，确定阀的有效面积。
优选地，所述方法包括下列步骤：
-确定阀的有效面积seff的校正因子fc，校正因子取决于阀的上游和下游之间所测量的压差，（步骤56）
-根据关系式seff_cor=seff*fc确定阀的经校正的有效面积seff_cor，（步骤57）。
有效面积仅是表征阀的开度的几何因素，但并未考虑流动的性质。由于在一些运行情况中可能发生湍流和声学效应，因此在流量计算中集成校正因子。
根据实施例，校正因子取决于可活动节流门的位置。
当阀的开度较小时，可活动节流门形成障碍并且扰乱流动。由于将校正因子引入至阀的有效面积，因此改善流量模型的准确度。
本发明还应用于估算穿过再循环阀的再循环排出气体的流量
-确定阀的上游和下游之间的压差
-确定穿过阀的再循环排出气体的密度
-确定阀的经校正的有效面积
-根据这三个参数，估算再循环排出气体的流量
根据方程：
本发明还涉及排出气体再循环系统，其包括：
-如上所述的再循环排出气体的流量的估算装置，
-进气回路，其设置用于向热机供应助燃气体，
-再循环阀，其设置用于使热机的排出气体再循环至进气回路。
为此目的，再循环排出气体的流量的估算装置是电子控制单元，所述电子控制单元被设置用于控制再循环阀的开度，以便控制再循环排出气体的流量。
再循环排出气体的流量的估算装置采集所需各个传感器的信号并且操纵再循环阀的开度。
优选地，进气回路被设置成使得再循环阀的下游的压力大致等于大气压力的值减去进气回路的位于再循环阀上游的部分的压力损失。当位于再循环回路的再连接至进气回路的点的上游的定量阀具有与其最大开度相近的开度时，得到这种情况。因此，由定量阀产生的压力损失较小，并且可以将再循环阀下游的压力近似于大气压力减去进气回路的位于再循环阀上游的部分的压力损失。
根据本发明的实施例，进气回路在位于排出气体再循环点上游的回路部分中不具有空气流量调节机构。当再循环气体流量是足够的不会在阀的下游产生低压时，位于气体再循环点上游的流量调节机构不是必需的。这个装置的成本因此被避免。
根据实施例，再循环系统包括增压压缩机，其被设置用于增加进气回路中流通的助燃气体压力，排出气体在增压压缩机的上游处被再循环。这种构造，通常称作“低压”，有利于获得高流量，因为再循环阀两端的压差总是有利的。
优选地，再循环系统包括热交换器，该热交换器被设置用于在再循环排出气体通过再循环阀之前使其冷却。当再循环气体被冷却后，再循环气体在燃烧过程上的有益效果更显著。
根据实施例，再循环系统包括反压阀，该反压阀被设置用于增加再循环阀上游的气体压力。如前所提及，该解决方案允许增加再循环气体流量并且是再循环点上游的进气回路阀系统的可替代方案。
优选地，反压阀被布置在排出气体去污装置的下游。
再循环排出气体进入再循环回路的点也被布置在排出气体去污装置的下游。
再循环气体因此被清除了存在于排出气体中的固态和气态的污染物的主要部分，这尤其减少了再循环回路的阻塞。
附图说明
在阅读附图中将会更好地理解本发明。
-图1以示意图的方式示出了装备有根据示例性实施例的再循环系统的燃烧式发动机。
-图2示出了前一个图的再循环系统的变型。
-图3是说明由图1和图2的装置实施的方法的不同步骤的示意性框图。
在图1上示出了配备有其不同部件的燃烧式发动机1。
发动机1包括助燃气体的进气回路2，经燃烧气体的排气回路3和排出气体的再循环回路4。
供应发动机1的助燃空气由进气回路2的入口16进入，然后由增压装置压缩，该增压装置包括压缩机6，所述压缩机6由涡轮机10驱动，该涡轮机10固连至与压缩机6相同的轴。从压缩机6出来的气流在热交换器8中被冷却。该流的流量通过称作蝶形盒的定量阀进行调节并且给发动机1供应助燃气体。进气分配器允许在发动机1的各个气缸之间分配经过蝶形盒的流。
燃料由喷射系统9喷射至发动机1中并且在燃烧室中燃烧，因此允许发动机1提供机械能。
发动机1是点火控制式发动机。
根据从置于发动机1上的各个传感器所接收的信息和安装在控制单元20的存储器中的控制律，控制单元20操纵发动机1所装备的各个致动器。
燃烧过程产生的气体混合物由排气回路3被排出发动机1。排出气体穿过涡轮机10并且以膨胀的方式提供穿过压缩机6的混合物的压缩所需的机械能。
在涡轮机10中膨胀之后，排出气体穿过包括催化剂的后处理装置11，所述催化剂催化存在于排出气体中的污染物的氧化和还原化学反应，这些污染物尤其来自于不完全燃烧。后处理装置11还包括颗粒过滤器，该颗粒过滤器用于阻拦在排出气体中所含有的颗粒。
大部分的排出气体之后被排放到大气中。一部分排出气体由再循环回路4被再循环至发动机1的进气回路2，该再循环回路4是再循环系统30的一部分。
排出气体再循环系统30包括：
-如上所述的再循环排出气体的流量估算装置20，
-进气回路2，其设置用于给热机1供应助燃气体，
-再循环阀5，其设置用于使热机1的排出气体再循环至进气回路2。
再循环排出气体的流量估算装置20是电子控制单元，其设置用于控制再循环阀5的开度，以便控制再循环排出气体的流量。
电子控制单元20采集来自装备发动机1的各个传感器的信号，并且操纵发动机的所有致动器。特别地，电子控制单元管理再循环阀5的开度。
在图1的示例中，再循环系统30包括增压压缩机6，该增压压缩机被设置用于增加进气回路2中流通的助燃气体的压力，在增压压缩机6的上游再循环排出气体。如本领域技术人员所熟知的，这种构造称作“低压”，在位于涡轮机10和去污装置11下游的点22处提取再循环排出气体，并且在压缩机6上游的进气回路2的点21处进行再循环。
再循环系统30包括热交换器13，该热交换器被设置用于在再循环排出气体通过再循环阀5之前使其冷却。
再循环阀5允许调节在再循环回路4中再循环的气体的流量。阀5包括允许改变气体通道截面的可活动节流门18。未示出的传感器允许控制单元20确定节流门的位置。
在所示出的示例中，阀5的可活动节流门是旋转活门，并且可活动节流门的测量位置是角度位置。
根据另一未示出的实施例，阀5的可活动节流门是旋转栓塞，并且可活动节流门的测量位置是角度位置。
根据另一也未示出的实施例，阀5的可活动节流门是一个平移可活动的阀门（soupage），并且可活动节流门的测量位置是线性位置。
这种类型的机构很好地适应于在一些应用上可能遇到的高温和高压，例如在阀被安装在离心式增压装置的涡轮机上游时。
图2示出了实现本发明主题的方法的各个步骤的示意框图
本方法旨在计算再循环排出气体的流量
穿过连接热机1的排气回路3与进气回路2的再循环阀5的再循环排出气体流量
-确定阀的上游和下游之间的压差
-确定穿过该阀的再循环排出气体的密度
-确定阀的经校正的有效面积
-基于这三个参数，估算再循环排出气体的流量
更准确地，根据方程：
基于不可压缩流体力学的该方程允许计算再循环排出气体的流量。这个公式明显地比以前尤其在文献fr3011073中所使用的专用于可压缩流的公式更简单。
而且，再循环气体流量的确定只需要知道阀的上游和下游之间的压差。不需要知道阀的上游和下游的绝对压力。因此不需要布置两个不同的传感器，这允许降低再循环系统的成本。
压差
差压传感器直接测量再循环阀的上游侧和下游侧之间的压差。在图1所示出的示例中，传感器通过两个橡皮管连接至再循环回路，这两个橡皮管在阀的两侧连接至再循环回路。
根据未示出的变型，差压传感器的连接件被直接布置在阀上，一个连接件位于可活动节流门的上游，以及另一个连接件位于可活动节流门的下游。
根据未示出的实施例，压差
阀5的下游的绝对压力是根据大气压力所确定，该大气压力是在别处所确定的。由在阀5的上游处所测量的压力值减去在阀5的下游的压力值，得到阀5两侧的压差。因此能使用与所示示例的差压传感器相比较不完善但更便宜的传感器。在阀5的下游处的压力等于大气压力减去位于空气回路2的入口16与再循环回路4的连接至空气回路2的点21之间的回路部分的压力损失。该压力损失与进入回路2的助燃空气的流量成正比。根据实施例，依据发动机转速和发动机转矩设定值对压力损失进行建模。根据另一未示出的示例，依据发动机转速和进气分配器中所测量的压力对压力损失进行建模。根据又另一未示出的示例，依据发动机的转速和位于进气回路2上的流量计所测量的空气流量对压力损失进行建模。
大气压力的值是由别处所确定并且稍后将详细描述其确定方式。
再循环排出气体的密度的计算包括以下步骤：
-确定阀5的下游处的压力p，（步骤51）
-确定温度tegr，其表示流经阀5中的气体的温度，（步骤52）
-由这两个参数确定穿过阀5的气体的密度
因此，实时计算穿过阀的气体的密度。
为此，温度tegr是由测量穿过再循环回路4的气体温度的传感器14所确定。
在图1和图2的示例中，温度传感器14被安装于再循环回路4中，在阀5的上游。温度传感器14被安装于热交换器13的下游。
根据未示出的实施例，温度传感器14能被安装于再循环回路4中，在阀5的下游，或在阀5本身上。
阀5下游的压力p是由估算的大气压力的值所确定。
事实上，阀5下游的压力是由大气压力的值减去位于空气回路的入口16与再循环回路的被连接至空气回路的点21之间的回路部分的压力损失所确定。大气压力是由别处所确定的。压力损失是以如上所述的方式所确定的。因此，不需要在阀的下游布置绝对压力传感器，这样限制了再循环系统的成本。
更准确地，根据方程
温度以开尔文为单位所表示。
再循环排出气体的密度是基于理想气体方程建模的，考虑到气体的温度和压力水平：从0到2bar和直到900℃，这个方程是有效的。
阀的有效面积seff的计算包括以下步骤：
-测量阀5的可活动节流门18的位置，可活动节流门18被设置用于通过在最小流量位置和最大流量位置之间的移位来控制穿过阀5的气体的流量，（步骤54）
-基于节流门18的测量位置，确定阀5的有效面积seff，（步骤55）。
节流门的位置与相应有效面积之间的关系被存储在电子控制单元20中。
在前一步骤中所确定的有效面积仅是表征阀的开度的几何因素，而并未考虑流动的性质。由于在一些运行情况中可能发生湍流和声学效应，因此在流量的计算中集成校正因子，以便改善准确度。
为此，所述方法包括下列步骤：
-确定阀5的有效面积seff的校正因子fc，该校正因子取决于阀5上游和下游之间所测量的压差，（步骤56）
-根据关系式seff_cor=seff*fc确定阀的经校正的有效面积seff_cor，（步骤57）。
校正因子允许至少部分地考虑到由可活动节流门18构成的障碍所引起的对气体流动的扰动。
流量模型的准确度通过引入阀的有效面积的校正因子得到改善。
校正因子也取决于可活动节流门18的位置。
模型的准确度由此能进一步得到改善。
如前所述，校正因子的值被存储在控制单元20中。
现在将详细描述确定大气压力的方式。
在所述示例中，电子控制单元20包括内部压力传感器。电子控制单元20的内部是处于大气压力下，因此直接得到大气压力的值。
根据未示出的实施例，根据在进气分配器中的主导压力测量估算大气压力。在发动机的一些运行情况中，分配器中的压力大致等于大气压力。大气压力的值因此能被确定。允许确定大气压力值的情况是例如发动机的启动阶段和蝶形盒7是足够打开的而增压压缩机6是不作用的情况。进气分配器中的压力因此等于大气压力减去在入口16与进气分配器之间的回路的压力损失。该压力损失与进入回路2中的助燃空气流量成正比。这个比例系数与用于在回路2的入口16与点21之间的压力损失的建模使用的比例系数是不同的，因为气体的路程更长。
该值将被使用于确定在再循环阀5下游的主导压力。
优选地，进气回路2被设置成使得再循环阀5下游的压力大致等于大气压力减去位于再循环阀上游的进气回路部分的压力损失。
当位于再循环回路的再连接至进气回路的点的上游处的定量阀17具有与其最大开度相近的开度时，得到这种情况。因此，由定量阀17产生的压力损失较小，并且可以将再循环阀5下游的压力近似于大气压力减去位于点21上游的进气回路部分的压力损失。
在图1的示例中，这意味着位于再循环回路4的再连接至进气回路3的点21的上游处的定量阀17具有与其最大开度相近的开度。因此，由定量阀产生的压力损失较小，并且可以将再循环阀5下游的压力近似于大气压力减去位于再循环阀上游的进气回路部分的压力损失。此图的情况对应于不需要降低阀5下游的压力用于达到再循环气体流量的设定值的情况。
阀的上游与下游之间的压差是足够小的以允许使用不可压缩流体流量方程，而不以明显的方式降低估算的准确度。使用的传感器的成本以及所需计算功率被减少。
根据图2的实施例，进气回路2在位于排出气体再循环的点21上游的回路部分中不具有气体流量调节机构。当在内燃机的整个运行范围上再循环排出气体流量是足够的不会在阀的下游产生低压时，位于气体再循环点上游的流量调节机构不是必需的。这个装置的成本因此被避免。
在图1所示的示例中，再循环系统30还包括反压阀12，其被设置用于增加在再循环阀5上游的气体压力。反压阀12被布置在排气回路3中，位于排出气体进入再循环回路的点22的下游处。反压阀12包括可旋转活动的活门，且允许以对抗气体流动的方式增加在其上游的回路部分中的反压。再循环气体的流量因此被增加，因为阀上游和下游之间的压差被增加。当在排气回路中存在的自然反压不足以达到再循环流量设定值时，能实施该解决方案。
反压阀12被布置在排出气体去污装置11的下游。
再循环排出气体进入再循环回路4的点22也被布置在排出气体去污装置的下游。
去污装置包括用于氧化和还原的催化剂。它也能包括颗粒过滤器。再循环排出气体因此被清除了存在于排出气体中的固态和气态的污染物的主要部分，这尤其减少了再循环回路的阻塞，并且避免磨料颗粒穿过增压压缩机。
图1的再循环系统30同时具有在进气处的定量阀17和在排气处的反压阀12。因此能够独立地增加阀5上游的压力和降低阀5下游的压力。此构造因此允许无论发动机的运行情况如何均能够达到非常高的再循环气体流量。
相反地，图2的再循环系统30既不包括定量阀17也不包括反压阀12。它的成本被限制，但不能为了增加再循环气体流量而增加阀端的压力。
根据未示出的实施例，再循环系统30包括在进气处的定量阀并且在排气处不具有反压阀。
根据另一也未示出的实施例，再循环系统30在进气处不包括定量阀，而在排气处包括反压阀。
后面这两个构造比图1的构造配置实施更简单并且更经济。它们代表了所示出的两种构造的折衷。
上述方法由穿过再循环阀5的再循环排出气体流量
-确定阀5的上游和下游之间的压差
-确定穿过阀5的再循环排出气体的密度
-确定阀5的经校正的有效面积
-根据这三个参数，估算再循环排出气体的流量
根据方程：