确定涡轮增压器的废气上游压力和流经所述涡轮增压器中涡轮机的流量的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及增压式内燃机的领域。更具体地，本发明涉及一种确定涡轮增压器的 废气上游压力和流经所述涡轮增压器中涡轮机的流量的方法。
【背景技术】
[0002] 出于与由内燃机运行产生的污染的排放水平有关的标准（例如欧洲标准Euro VI)的约束变得越来越严格。
[0003] 因此控制发动机的功能所需的性能水平越来越高，很好地获知要控制的系统的状 态是有利的。这种获知目前通过植入由现有物理现象建模辅助的传感器来实现。因此系统 的特殊量（grandeursp6cifique)可通过传感器的测量和建模的结果估算。
[0004] 更具体地，在受控点火内燃机装配有增压系统（如涡轮增压器）的情况中，流经涡 轮增压器中涡轮机的废气流量的估算能够运行控制发动机的主要功能中一个功能，即填充 新鲜空气的估算。
[0005] 尤其使用该估算以确定喷射的汽油量以及要控制的提前点火量。流经涡轮机的排 气量的估算对于操控增压的压力同样是必需的。在集气管位置处的平均排气压力的估算对 于操控增压的压力同样是必需的。
[0006] 例如从文件FR2947589A1已知一种软件装置被应用于发动机的工作台以根据进 气测定（relev6)量确保涡轮增压器的调节和提供排气流量的模型。然而该文件未考虑排 气旁通阀（在发动机生产商中通常由英文术语"Wastegate"表示）存在于涡轮增压器上和 所述涡轮增压器的运行改变实际流经所述涡轮增压器中涡轮机的流量的情况的存在。
[0007] 因此当涡轮增压器装配有由排气旁通阀控制的废气旁通管时，存在精确估算实际 流经涡轮增压器中涡轮机的流量的需求。
【发明内容】
[0008] 本发明的目的在于提供一种能够改善估算实际流经涡轮增压器中涡轮机的流量 的精确度的方法。
[0009] 为达到该目的，根据本发明提供一种确定由内燃机产生的废气的流经涡轮增压器 中降压部分中涡轮机的废气流量和确定所述涡轮增压器中降压部分的废气上游压力的方 法，所述降压部分由涡轮机和废气旁通管形成，所述旁通管装配有控制所述管路中废气通 道的开口量的控制部件，在所述方法中：
[0010] 确定涡轮增压器中降压部分的下游压力，
[0011] 确定由内燃机产生的废气的总废气流量，
[0012] 确定控制开口量的控制部件的开口量，
[0013] 其特征在于，所述方法包括通过求解方程组确定流经涡轮机的废气流量和涡轮增 压器中降压部分的废气上游压力的方法，所述方程组包括：
[0014]-在第一表达式中，涡轮增压器中降压部分的废气上游压力通过涡轮增压器中降 压部分的下游压力和流经涡轮机的废气流量表达，
[0015]-在第二表达式中，流经涡轮机的废气流量通过由内燃机产生的废气的总废气流 量与流经所述管路的废气流量的差值表达，所述流经所述管路的废气流量由控制部件的开 口量、涡轮增压器中降压部分的下游压力和涡轮增压器中降压部分的废气上游压力限定。
[0016] 优选地，涡轮增压器中降压部分的废气上游压力被定义为：
[0017] P3= P 4X Cdet
[0018] 其中P3为涡轮增压器中降压部分的上游压力，P4为涡轮增压器中降压部分的下游 压力，Cdet对应于随流经涡轮机的废气流量和内燃机转速变化的系数。
[0019] 还优选地，所述系数C&由确立随流经涡轮机（20)的标准化废气流量 (□TuAineN()RM)和内燃机转速变化的所述系数Cdet的映射量（cartographie)定义。
[0020] 在一种变型中，流经旁通管的废气流量由第一关系式确定：
[0021]
[0022] 其中：
[0023] ?口WastegateBSV为由第一关系式得到的流经旁通管的废气流量值，
[0024] ?Swe为旁通管中废气管路的控制废气通道的开口量的控制部件的有效截面面积。
[0025] ?Cp为涡轮增压器中降压部分的废气上游压力和涡轮增压器中降压部分的废气下 游压力之间的Barr6deStVenant函数。
[0026] ?T3为涡轮增压器中降压部分的确定的上游温度。
[0027] 优选地，所述截面面积SJ昔助于随确立控制所述旁通管中气体通道的控制部件 的开口量和内燃机转速变化的所述有效截面面积的映射量确立。
[0028] 还优选地，当涡轮增压器中降压部分的废气上游压力和涡轮增压器中降压部分的 废气上游压力之间的差值小于确定的阈值时，流经旁通管的废气流量也由第二关系式确 定：
[0029]
[0030]其中：
[0031] ? □WastagateMF为由该第二关系式得到的流经旁通管的废气流量值，
[0032] ? □Eehappe_t为流经涡轮增压器中降压部分的内燃机产生的废气的流量，
[0033] ?RMF为占流经排气旁通阀的总废气流量的分数量，所述分数量由确立随控制旁通 管中气体通道的控制部件的开口量和内燃机转速变化的所述废气分数量的映射量确立。
[0034] 优选地，所述确定的阈值在2500Pa和5000Pa之间。
[0035] 在一种变型中，预设的流经旁通管的废气流量对应于：
[0036]
[0037] 其中：MaximumO对应于取得由第一关系式和第二关系式得到的两个流经旁通管 的废气流量中最大值的函数。
[0038] 在另一种变型中，控制旁通管中废气通道的开口量的控制部件包括排气旁通阀。
【附图说明】
[0039] 通过阅读下文本发明非限制性实施例的详细说明和附图，本发明的其它特征和优 点将更加清楚，在附图中：
[0040]-图1为适于实施本发明方法的内燃机的示意性视图。
[0041]-图2为涡轮增压器中包括涡轮机和旁通管的降压部分的示意性视图。
【具体实施方式】
[0042] 图1示意性示出了装配有内燃机的车辆1。例如，车辆1为机动车辆（如轿车）。
[0043] 车辆1的发动机装配有多个气缸。然而，为了简化插图，图1上仅示出一个内燃机 气缸2。在气缸2的内部，活塞3装配成可在上止点（PMH)和下止点（PMB)之间平移移动。 该活塞3由连杆6驱动曲轴5的曲柄4的旋转。曲轴5由未示出的机构驱动车辆2的驱动 轮（如车轮7)的旋转。
[0044] 气缸2限定了由活塞3的上部和未示出的气缸盖划定界限的燃烧室8。新鲜空气 的进气管9通过进气口通入腔室8。进气阀10在闭合位置和开启位置之间移动，所述进气 阀在闭合位置上以密封新鲜空气的气密方式闭合进气口，和在开启位置上，新鲜空气可通 过进气口进入到腔室8的内部。阀门10通过进气阀的致动器11在开启位置和闭合位置之 间移动。
[0045] 在此处所示中，发动机为间接喷射碳氢燃料型，换句话说，碳氢燃料喷嘴12设置 在管路9中以将所述碳氢燃料喷射到输入腔室8内部的新鲜空气中。这样，新鲜空气/碳 氢燃料的混合物开始在进气管的内部产生。然而内燃机可为直接喷射汽油型，即使用植入 的碳氢燃料喷嘴以直接在燃烧室中喷射碳氢燃料。
[0046] 管路9与涡轮增压器14的增压器13连接并且内通流体，所述涡轮增压器适于压 缩进入腔室8内部的新鲜空气。这里被压缩的新鲜空气被称为增压的新鲜空气。
[0047] 火花塞15适于点燃通入腔室8的新鲜空气/碳氢燃料的混合物。该火花塞由点 火装置16控制。
[0048] 排气管17还通过排气口通入腔室8的内部。该排气口可由在闭合位置和开启位 置之间移动的排气阀18阻塞，在所述开启位置上，在腔室8内部包括的烟气可由管路17排 气。阀门18可通过阀门致动器19在开启位置和闭合位置之间移动。
[0049] 阀门致动器11和19可为机械的阀门致动器。
[0050] 与通入腔室18的开口端相反的管路17的端部与涡轮增压器13中涡轮机20连接 并且内通流体。所述涡轮机20尤其能够在将废气传送到排气线路21中之前使废气降压。 为了限制压力，涡轮增压器装配有涡轮机20的废气旁通管22。该旁通管22本身装配有控 制旁通管22中废气通道的开口量的控制部件23。控制部件23例如可为排气旁通阀（还由 英文术语"Wastegate"表示）。涡轮机20、旁通管22和控制旁通管22中废气通道的开口 量的控制部件23形成的组件以涡轮增压器14中所述降压部分表示。
[0051] 易于控制的不同发动机设备（如致动器11、19,点火装置16又或碳氢燃料喷嘴 12)与发动机或计算机的控制单元24连接。为了简化图1，该单元24和不同控制设备之间 的连接未示出。
[0052] 计算机24还与多个传感器（例如曲轴5的角位置DV的传感器25和发动机转速N 的传感器26)连接。于此处发动机转速N定义为例如由发动机驱动轴实施的每分钟转数。 计算机24包括实施本发明方法所需的采集和处理部件。计算机24尤其包括本文下文中提 及的映射量。
[0053] 本发明涉及确定由内燃机产生的废气的流经涡轮机20的废气流量和确定涡轮增 压器14中降压部分的上游压力的方法。
[0054] 现在阐述本发明的方法：
[0055] 结合示出了废气在涡轮机20和旁通管22之间的流量分配的图2,努力估算的流经 涡轮机20的废气流量□ Turt_以下述方式表达：
[0056]
[0057]其中：
[0058] □ Turt_为流经涡轮机的废气流量，
[0059] 为由内燃机产生的废气的流经涡轮增压器中降压部分的总废气流量，
[0060] □Wastegate为流经旁通管22的废气流量。
[0061] 涡轮增压器14中降压部分的废气上游压力以下述方式表达：
[0062] P3= P 4X