用于求出内燃机运行时氮氧化物排放量的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种按权利要求1前序部分所述的用于求出内燃机运行时氮氧化物 排放量的方法。
【背景技术】
[0002] 已知若干设计用于确定氮值的方法。
[0003] DE 10 2011 075 875 A1涉及一种用于计算内燃机的未处理的NOx排放量的方 法。为此使用内燃机的运行参数。校正功能考虑到了增压压力。
[0004] 由DE 10 2010 041 907 A1已知一种用于运行内燃机的方法，在该方法中，借助 NOx模型来求出建模的NOx值。尤其考虑到了喷射系统的构件公差和空气系统的构件公差。 为氮氧化物排放量求出的值例如用于校正燃料喷射量和/或尿素喷射量，以便改善催化剂 的功能以及因此最终总体上减少氮氧化物。
【发明内容】
[0005] 本发明所要解决的技术问题通过一种按权利要求1所述的方法解决。通过根据在 燃烧室内的燃烧温度以及根据燃烧后的氧含量求出氮氧化物排放量，可以有利地也在内燃 机的瞬间的运行范围内可靠地求出氮氧化物排放量。瞬间的运行范围例如指的是负荷下降 或负荷增长，它们随相比之前的燃烧冲程所配量的燃料质量的增长或所配量的燃料质量的 减小而来。有利的是，用所建议的方法可以达到相比NOx传感器的值有所提高的精度以及 因此可以更佳地监控或甚至替换NOx传感器。取消NOx传感器时会有利地节省传感器的费 用以及因此切断了可能的错误源头。
[0006] 在一种有利的实施形式中，根据三个事先确定的参数求出氮氧化物排放量，这简 化了计算消耗。
[0007] 在一种有利的实施形式中，专门通过在发动机出口区域内借助氮氧化物传感器测 得的氮氧化物排放量来求出内燃机的三个事先被确定的参数以及将它们储存。因此在应用 期间确定了一套参数，一种类型的所有内燃机都配备有这套参数。
[0008] 在一种有利的实施形式中，所测得的氮氧化物排放量被低通过滤。根据至少一个 在内燃机的静止的状态下求出的经低通过滤的氮氧化物排放量来求出事先确定的参数。静 止的状态包括内燃机的基本上保持不变的转速。所测得的氮氧化物排放量的低通过滤被用 于考虑到废气流穿过从发动机出口直至氮氧化物传感器的路段的宣传。因此在内燃机的运 行参数动态变化时，在此设定的模型的和NOx传感器的两个NOx参数的变得可能有可比性。 内燃机的运行状态的动态的变化例如包括内燃机的转速的变化。低通过滤尤其有利于三个 参数的确定，因为避免了或强烈减少了值的偏差。
[0009] 本发明的其它的特征、应用可能性和优势由接下来对本发明的附图所示的实施例 的说明得出。在此，所有已说明的或示出的特征本身或任意组合形成了本发明的主题，与它 们在权利要求中的摘要或它们的回引无关以及与它们在说明书或附图中的措辞或描绘无 关。
【附图说明】
[0010] 唯一的附图示出了带有进气系统、排气系统和废气再循环系统的内燃机。
【具体实施方式】
[0011] 唯一的附图示出了带有进气系统4、排气系统6和废气再循环系统8的内燃机2。 此外还示出了燃烧室10。此外示出了区域12至20。所示的内燃机2按汽油机燃烧方法、柴 油机燃烧方法或其它的燃烧方法伴随将燃料经由喷射器22直接喷入燃烧室10而工作。在 汽油发动机中，用火花塞24完成对由空气和喷入的燃料构成的燃烧室填充物的火花点火。 若内燃机2是柴油发动机，那么可以取消火花塞24。
[0012] 每一个燃烧室10都被活塞26活动式密封以及通过进气系统4用空气填充。燃烧 室10的经燃烧的填充物被射出进入排气系统6。燃烧室填充物的转变由换气阀28和30控 制。废气再循环系统8在废气回收阀32被打开时被这样运行，使得废气被引回到燃烧室10 中，以便减小内燃机10的未处理的氮氧化物排放。进气系统4从新鲜空气侧起将来自分区 12的气体输送到分区16中以及最终输送给燃烧室10。废气再循环系统8在分区12和分 区16之间返回通到进气系统4。分区16也被称为进气管。
[0013] 排气系统6具有一个NOx传感器34,它将它的信号输送给控制器36。随方法的实 施方案的不同可以取消NOx传感器34。此外，排气系统在区域18内或区域18前具有一个 λ传感器38,它处在到废气再循环系统的分支之前。用传感器40检测曲轴的转动位置。此 外，还可以在内燃机2的其它区域中布置未被示出的另外的温度传感器或其它的传感器。 控制器36被这样构造，使得可以实施在此未示出的若干方法。控制器36为此尤其配设有 一个数字的计算设备，该计算设备上可以实施一个计算机程序。
[0014] 用传感器38可以例如求出燃烧后还在废气中存在的氧含量。但取代传感器38的 是也能在燃烧室10布置一个传感器，用其可以求出燃烧后的氧含量。在另一个实施形式 中，根据其它已经在控制器中存在的参数求出燃烧后的氧含量。
[0015] 优选基于接下来说明的方程式13来计算燃烧期间燃烧室10内的燃烧温度。在一 种有利的形式中，根据预定的参数求出未处理的NOx排放量，这简化了计算消耗。
[0016] 在内燃机2的区域12至20中的质量组成通常可以借助按方程式1的质量矢量 被说明，其中，在方程式1中的被下标的标记说明了相关质量的各自的物质、各自的分 子或燃料(燃油)。
[0017] 在进气系统4的区域12中，可以按方程式2求出一个燃烧冲程k的质量矢量 ，其中，f 表示湿度以及被适当地选择。在区域12中的总质量^ 借助空气质量传感器40求出。
[0018] 存在两种可行方案来选择湿度。在第一种可行方案中提供一个传感器以用于测量 湿度，以及传感器值可以被用来改善现有模型的结果的精度。在第二种可行方案中，没有传 感器可供用于选择湿度以及在所说明的时间间隔内使用一个固定的值。
[0019] 在废气再循环系统8的区域14中根据按方程式3的质量矢量
得出燃 烧冲程k时的质量组成，其中，求出在时间点p-句:上的质量矢量，以便考虑到基于回收路 程的延迟。
[0020] 在燃烧行程k中将按方程式4的燃料质量
输送给燃烧室10。
[0021] 因此针对燃烧前在燃烧室10内的质量组成得出了一种按方程式5的相互联系。
[0022] 燃烧后的质量组成相比燃烧前燃烧室10内的质量组成
的变化，表 示了按方程式（6)的质量组成：
，其中，
表示燃烧前的氧气质量，其中，
是在区域12中的氧气的份额，其中，用于柴油内燃机以及 =%:=:親_用于汽油内燃机，其中，
是燃烧前的燃料质量，其中，^^是氮氧化 物的摩尔质量，其中，是在燃烧冲程k中的材料量，以及其中，质量组成:_纟:的指 数"C"代表"combustion"，亦即燃烧。__?，其中，％^表示针对完全燃烧的最小的极限。 对汽油来说。对柴油内燃机来说可以求出:?.的值，这个值改善了模型的精度。
[0023] 针对燃烧时的一个时间点的方程式7适用于:_。意味着，一部分燃料没有 被燃烧，因为在燃烧时缺少相应需要的一部分氧气。
[0024] 根据方程式8得出燃烧后在燃烧室10中以及在区域18中的质量组成
[0025] 按方程式9得到燃烧后的总质量掏。
[0026] 按方程式10得到在废气再循环系统8的区域14中的质量浓度烫||，其中，@^是 针对每一份额的质量浓度。
[0027] 按方程式11得出矢量_，其中，单值是各自的摩尔质量的倒数。
[0028] 按方程式12可以用矢量:求出燃烧后的总量。
[0029] 按方程式13得出燃烧时的燃烧温度
其中，按方程式14的是有 等压的单独的比热容的矢量，其中，得出了
以及
1的单值，柴油燃料的燃烧值例如为
[0030] 可以形成按方程式（15)的相互联系，其中，参数，二是真实的数字。
[0031] 在空间：
中，用参数
：撑开一个平 面。按方程式16可以用的事先确定的值为每一个燃烧冲程k求出NOx量
也被称为氮氧化物排放量。
【主权项】
1. 用于求出内燃机（2)运行时氮氧化物排放量的方法，其特征在于，根据燃 烧室（10)内的燃烧温度> 以及根据燃烧后的氧含量'）求出氮氧化物排 放量2. 按权利要求1所述的方法，其中，根据所输入的燃料质量、根据在内燃机 (2)内的质量组成^以及根据温度|求出燃烧温度（3. 按权利要求1或2所述的方法，其中，根据在发动机入口（ 12)上的第一质量组成和在发动机入口（12)上的第一温度>、根据在废气再循环系统（8)中 的第二质量组成和在废气再循环系统（8)内的第二温度以及根据燃 烧室（10)内燃烧后的第三质量组试> 求出燃烧温度4. 按前述权利要求任一项所述的方法，其中，求出每个燃烧冲程（k)的氮氧化物排放 量（NOx)。5. 按前述权利要求任一项所述的方法，其中，按照求出燃烧温度，其中，是燃料的燃烧值，其中，是输送给燃 烧室（10)的燃料质量，其中，是发动机入口（12)上的温度，其中很:包含热容量，其 中是发动机入口（12)上的质量组成，其中：是在废气再循环系统（8)中的 温度，其4t是在废气再循环系统（8)中的质量组成，其中是燃烧后的质量组 成。6. 按前述权利要求任一项所述的方法，其中，按照根据三个事先确定的参数（al、a2、a3)求出氮氧化物排放量（NOx)。7. 按前述权利要求任一项所述的方法，其中，在内燃机类型特定的情况下通过在发动 机出口（20)的区域中的氮氧化物传感器（34)的所测得的氮氧化物排放量求出并存储三个 事先确定的参数（al、a2、a3)。8. 按前述权利要求任一项所述的方法，其中，在内燃机（2)的基本上静止的状态中求 出事先确定的参数（al、a2、a3)。9. 用于数字的计算设备的计算机程序，其被设计用于实施按前述权利要求任一项所述 的方法。10. 用于运行内燃机（2)的控制器（36)，该控制器配设有数字的计算设备尤其微处理 器，在该计算设备上能运行按前述权利要求所述的计算机程序。
【专利摘要】本发明涉及一种用于求出内燃机（2）运行时的氮氧化物排放量的方法。根据燃烧室（10）内的燃烧温度以及根据燃烧后的氧含量求出氮氧化物排放连。
【IPC分类】F02D41/00
【公开号】CN105275636
【申请号】CN201510302291
【发明人】J.策勒, L.佐马卡尔
【申请人】罗伯特·博世有限公司
【公开日】2016年1月27日
【申请日】2015年6月5日
【公告号】DE102014210841A1