带有贫燃NOx捕集器的涡轮增压的内燃机的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种内燃机(110)，包括：贫燃NOx捕集器(285)、具有涡轮(250)和电子控制装置(450)的涡轮增压器(230)，电子控制装置(450)设计用于：?实施用于贫燃NOx捕集器的再生过程，和?在再生过程期间调节促动器(290,251)的位置，借助带有闭式调节回路的用于控制进气管(205)中涡轮增压器(230)的压缩机(240)下游和节流阀(330)上游的气压的策略，促动器(290,251)影响涡轮(250)的旋转速度。
【专利说明】
带有贫燃N0X捕集器的涡轮増压的内燃机
技术领域
[0001] 本发明涉及一种涡轮增压的内燃机。本发明尤其涉及一种配有贫燃NOx捕集器的 涡轮增压的内燃机和机动车系统。
【背景技术】
[0002] 已知的是，涡轮增压的内燃机的再处理系统除了其他设备还可以包括贫燃N0X捕 集器(Lean NOx Trap，LNT)，该贫燃N0X捕集器是作为SCR(选择性催化还原）的成本有益的 备选方案。
[0003] LNT是催化设备，该催化设备包含催化剂材料，例如铑，Pt和Pd以及吸附剂，例如提 供活性部位或活性中心的钠基材料，其适合用于，结合并且收集包含在废气中的氮氧化物 (N0 x)〇
[0004] 为了周期性恢复其原始效率，贫燃N0X捕集器(LNT)必须经历再生步骤或过程，其 中，减少并且脱附了收集到的氮氧化物(N0 X)。
[0005] 该再生过程实施的方式是，内燃机从贫燃模式切换成富燃模式(例如λ值为0.95或 接近1)，从而脱附存储在LNT的吸附剂的活性部位上的Ν0 Χ并且通过在废气中包含的还原剂 而降低其数量。
[0006] 为了确保再生过程，内燃机的电子控制装置通常设计用于，在内燃机的工作点位 于预校准范围，亦即发动机转速-发动机扭矩图的所谓富燃工作范围以内之后才激活再生 过程。
[0007] 通过上面的曲线限定尤其是富燃工作范围，以保证停止或防止在预先确定的发动 机扭矩上阈值(例如230-250Nm)上方的再生过程。
[0008] 当实施再生过程，而发动机在上方曲线上方工作时，这实际上导致，再处理设备承 受较高的热负载，因为尤其是涡轮增压器常见的控制策略不允许以必要的精度控制增压压 力。
[0009] 但有人认为，在高负载条件下实施的再生过程可能在N0X_转化方面更高效并且导 致更少的燃料消耗，因此一般希望富燃工作范围向上扩宽。
【发明内容】
[0010] 因此本发明所要解决的技术问题在于，提供一种内燃机，该内燃机即使在高负载 运行条件下也能实施可靠的再生过程，这能够在再生过程中实现有效的N0 X-还原和更少的 燃料消耗。
[0011] 该技术问题通过一种内燃机解决。该内燃机包括：
[0012] 贫燃N0X捕集器，
[0013]带有涡轮的涡轮增压器或和
[0014]电子控制装置，该电子控制装置设计用于：
[0015]-实施用于贫燃N0X捕集器的再生过程，并且
[0016] -在实施再生过程期间调节促动器的位置，该促动器即借助带有闭式调节回路的 用于控制在进气管中的涡轮增压器的压缩机下游和节流阀的上游的气压的策略影响涡轮 的旋转速度。
[0017] 根据该技术方案，增压压力控制在再生过程中非常精确，并且即使在内燃机的高 负载运行条件下也能实施可靠的再生过程。以这种方式可以向上扩宽富燃的工作范围、例 如不超过满载曲线(Volllastkurve)，这提高了再生过程的频率，这增大了成功完成每个再 生过程的可能性并且这导致在再生过程中更高效的N0 X-还原和更少的燃料消耗。
[0018] 按本发明的一个方面，电子控制装置可以设计用于，以下列步骤实施带有闭式调 节回路的控制策略：
[0019]-确定在进气管中的压缩机下游和节流阀上游的空气压力值和其目标值，
[0020] -计算在压力值和目标值之间的差，并且
[0021] -将计算而得的差作为输入量输入第一控制器，该第一控制器设计用于，将促动器 的位置调节成，使得计算而得的差被最小化。
[0022] 本发明的这个方面提供一种简单且实用的用于激活带有闭式调节回路的用于控 制在进气管中的气压的策略的解决方案。
[0023] 按本发明的另一个方面，电子控制装置可以设计用于，基于发动机转速和发动机 扭矩确定促动器的位置。
[0024] 以这种方式可以实现，在瞬时工作条件下促动器的位置并因此涡轮旋转速度的调 节变得更快且更高效。
[0025] 按本发明的一个方面，电子控制装置可以设计用于，基于节流阀的位置确定气压 值。
[0026] 以这种方式可以控制气压值，而不必改变内燃机的构造。
[0027]作为其备选，电子控制装置设计用于，借助压力传感器测量气压值，该压力传感器 布置在进气管中的压缩机下游和节流阀上游。
[0028] 以这种方式可以精确地确定气压值。
[0029] 按本发明的一个实施形式，电子控制装置可以设计用于，在实施再生过程期间借 助带有闭式调节回路的用于控制在进气歧管中的节流阀下游的气压的第二策略调节节流 阀的位置。
[0030] 本发明的该方面能够实现，精确控制在再生过程中进入发动机的空气质量流量。
[0031] 详细地，电子控制装置可以设计用于，以下列步骤实施带有闭式调节回路的第二 控制策略：
[0032] -确定进气歧管中的空气的压力值和其目标值，
[0033]-计算在压力值和目标值之间的差，并且
[0034] -将计算而得的差作为输入量输入第二控制器，该第二控制器设计用于，将节流阀 的位置调节成，使得计算而得的差最小化。
[0035] 本发明的该方面提供一种简单且实用的用于激活带有闭式调节回路的用于控制 在进气歧管中的气压的策略的解决方案。
[0036] 该电子控制装置也可以设计用于，基于在进气管中的压缩机下游和节流阀上游的 气压值、在进气管中的压缩机下游和节流阀上游的空气的温度值、通过节流阀的空气质量 流量的目标值和进气歧管中气压的已确定的目标值来确定节流阀的位置。
[0037] 以这种方式，节流阀位置的调节在瞬时工作条件下变得更快速且由此更高效。
[0038] 按本发明的另一个实施形式，内燃机还可以包括:布置发动机燃烧室的排气歧管 和进气歧管之间的废气再循环管道和调节在废气再循环管道中的废气流的废气再循环阀， 其中，该电子控制装置可以设计用于，在实施再生过程期间实施下列步骤：
[0039] -确定再循环废气的量值和其目标值，
[0040] -计算在量值和目标值之间的差，并且
[0041]-将计算而得的差作为输入量输入第三控制器，该第三控制器设计用于，将废气再 循环阀的位置调节成，使得计算而得的差最小化。
[0042] 根据该实施形式，在再生过程中可以实施精确且有效的基于闭式调节回路的在废 气再循环管道中再循环废气的量值控制。
[0043] 按本发明的另一个实施形式，内燃机还可以包括燃料喷射器，该燃料喷射器设计 用于，将燃料喷入燃烧室中，其中，电子控制装置可以设计用于，在实施再生过程期间实施 下列步骤：
[0044] -确定废气的λ值和其目标值；
[0045] -计算在目标值和已确定的λ值之间的差，并且
[0046] -将计算而得的差作为输入量输入第四控制器，该第四控制器设计用于，将通过燃 料喷射器作为后喷射(Nacheinspitzung)而喷入的燃料量调节为，使得计算而得的差最小 化。
[0047] 根据该实施形式，可以在再生过程中实施精确且有效的基于闭式调节回路对废气 λ值的控制。
[0048]本发明的另一个实施形式提供一种机动车系统，尤其是乘用车，其包括上述内燃 机。
[0049] 本发明的另一个实施形式提供一种用于控制在内燃机中的贫燃Ν0Χ捕集器的再生 过程的方法，该内燃机包括带有涡轮的涡轮增压器，其中，该方法包括下列步骤：
[0050] -实施用于贫燃N0X捕集器的再生过程，并且
[0051] -在实施再生过程期间进行的促动器位置调节，该促动器借助带有闭式调节回路 的用于控制在进气管中的涡轮增压器的压缩机下游和节流阀的上游的气压的策略来影响 涡轮的旋转速度。
[0052] 根据该解决方案，在再生过程中的增压压力控制非常精确，并且即使在内燃机的 高负载条件下也能够实施可靠的再生过程。以这种方式可以向上扩宽富燃工作范围，例如 不超过满载曲线，这提高了再生过程的频率，从而增大每个再生过程成功完成的可能性并 且这又导致在再生过程中更高效的N0 X-还原和更少的燃料消耗。
[0053] 按本发明的一个方面，以下列步骤实施带有闭式调节回路的控制策略：
[0054] -确定在进气管中的压缩机下游和节流阀上游的空气的压力值和其目标值，
[0055]-计算在压力值和目标值之间的差，并且
[0056] -将计算而得的差作为输入量输入第一控制器，该第一控制器设计用于，将促动器 的位置调节为，使得计算而得的差被最小化。
[0057] 本发明的该方面提供一种简单且实用的用于激活带有闭式调节回路的用于控制 在进气管中的气压的策略的解决方案。
[0058] 按本发明的另一个方面，该方法包括下列步骤：
[0059] -基于发动机转速和发动机扭矩确定促动器的位置。
[0060] 以这种方式，在瞬时工作条件中促动器位置并因此涡轮旋转速度的调节变得更快 速并由此更高效。
[0061] 按本发明的一方面，实施确定气压值的步骤的方式是，基于节流阀的位置估计气 压值。
[0062] 以这种方式可以控制气压值，而不用改变内燃机的构造。
[0063] 作为其备选，实施确定气压值的步骤的方式是，借助压力传感器测量气压值，该压 力传感器布置在进气管中的压缩机下游和节流阀上游。
[0064] 以这种方式可以值精确地确定气压值。
[0065] 按本发明的一种实施形式，该方法还包括的步骤是，在实施再生过程期间借助带 有闭式调节回路的用于控制在进气歧管中的节流阀下游的气压的第二策略调节节流阀位 置。
[0066] 本发明的该方面能够实现，精确控制在再生过程中浸入发动机的空气质量流量。
[0067] 详细地，带有闭式调节回路的第二控制策略可以以下列步骤实施：
[0068]-确定进气歧管的空气的压力值和其目标值，
[0069]-计算在压力值和目标值之间的差，并且
[0070] -将计算而得的差作为输入量输入第二控制器，该第二控制器设计用于，将节流阀 的位置调节为，使得计算而得的差被最小化。
[0071] 本发明的该方面提供一种简单且实用的用于激活带有闭式调节回路的用于控制 在进气歧管中的气压的策略的解决方案。
[0072] 该方法还可以包括的步骤是，基于在进气管中的压缩机下游和节流阀上游气压 值、在进气管中的压缩机下游和节流阀上游的空气温度值、通过节流阀的空气质量流量的 目标值和进气歧管中气压的已确定的目标值来确定节流阀位置。
[0073] 以这种方式，在瞬时工作条件下的节流阀位置的调节变得更快速并由此更高效。
[0074] 按本发明的另一实施形式，内燃机还可以包括:布置在发动机燃烧室的排气歧管 和进气歧管之间的废气再循环管道和调节在废气再循环管道中的废气流的废气再循环阀， 其中，该方法可以包括下列步骤，在实施再生过程期间实施的步骤是：
[0075] -确定再循环废气的量值和其目标值，
[0076] -计算在量值和目标值之间的差，并且
[0077]-将计算而得的差作为输入量输入第三控制器，该第三控制器设计用于，将废气再 循环阀的位置调节成，使得计算而得的差被最小化。
[0078] 根据该实施形式，在再生过程中可以实施精确的且有效的基于闭式调节回路的在 废气再循环管道中再循环废气的量值控制。
[0079] 按本发明的另一个实施形式，内燃机还可以包括燃料喷射器，该燃料喷射器设计 用于，将燃料喷入燃烧室，其中，该方法可以包括在再生过程中实施的下列步骤：
[0080] -确定废气的λ值和其目标值；
[0081 ]-计算在目标值和已确定的λ值之间的差，并且
[0082] -将计算而得的差作为输入量输入第四控制器，该第四控制器设计用于，将通过燃 料喷射器作为后喷射而喷入的燃料量调节成，使得计算而得的差被最小化。
[0083] 根据实施形式可以在再生过程中实施精确的且有效的基于闭式调节回路对废气λ 值的控制。
[0084]本发明的另一个实施形式提供一种用于控制内燃机中的贫燃NOx捕集器的过程的 设备，该内燃机包括带有涡轮的涡轮增压器，其中，控制设备包括下列器件：
[0085]-用于实施用于贫燃NOx捕集器的再生过程的器件，和
[0086] -用于在实施在再生过程期间调节促动器的位置的器件，该促动器影响涡轮的旋 转速度，即借助带有闭式调节回路的用于控制在进气管中的涡轮增压器的压缩机下游和节 流阀的上游的气压的策略来实现。
[0087] 根据该解决方案，在再生过程中增压压力控制非常精确，并且在内燃机高负载运 行条件下可以实施更可靠的再生过程。以这种方式，可向上扩宽富燃的工作范围，例如不超 过满载曲线，从而提高了再生过程的频率，这增大了成功完成每个再生过程的可能性，并且 这导致在再生过程中更高效的N0 X-还原和更少的燃料消耗。
[0088] 按本发明的一个方案，该设备还可以包括下列器件，以便实施带有闭式调节回路 的控制策略：
[0089] -用于确定在进气管中的压缩机下游和节流阀上游的空气的压力值和其目标值的 器件，
[0090] -用于计算在压力值和目标值之间的差的器件，和
[0091] -用于将计算而得的差作为输入量输入第一控制器的器件，该第一控制器设计用 于，将促动器的位置调节成，使得计算而得的差被最小化。
[0092] 本发明的该方面提供一种简单且实用的用于激活带有闭式调节回路的用于控制 在进气管中的气压的策略的解决方案。
[0093] 按本发明的另一个方面，该设备可以包括下列器件：
[0094] -用于基于发动机转速和发动机扭矩确定促动器位置的器件。
[0095] 以这种方式，在瞬时的工作条件下促动器的位置并因此涡轮旋转速度的调节变得 更快并且由此更高效。
[0096] 按本发明的一个方面，控制设备可以包括器件，以便基于节流阀的位置估计气压 值。
[0097] 以这种方式可以控制气压值，而不改变内燃机的构造。
[0098]作为其备选，该设备可以包括器件，以便借助压力传感器测量气压值，该压力传感 器布置在进气管中的压缩机下游和节流阀上游。
[0099] 以这种方式可以精确地确定气压值。
[0100] 按本发明的一种实施形式，设备可以包括器件，以便在实施再生过程期间借助带 有闭式调节回路的用于控制在进气歧管中的节流阀下游的气压的第二策略调节节流阀的 位置。
[0101] 本发明的该方面允许，精确地控制在再生过程中进入发动机的空气质量流量。
[0102] 详细地，设备可以包括下列器件，以便实施带有闭式调节回路的第二控制策略：
[0103] -用于确定在进气歧管中的空气的压力值和其目标值的器件，
[0104] -用于计算在压力值和目标值之间的差的器件，和
[0105] -用于将计算而得的差作为输入量输入第二控制器的器件，该第二控制器设计用 于，将节流阀的位置调节成，使得计算而得的差被最小化。
[0106] 本发明的这个方面提供一种简单且实用的用于激活带有闭式调节回路的用于控 制在进气歧管中的气压的策略的解决方案。
[0107] 该设备也可以包括器件，用于基于在进气管中的压缩机下游和节流阀上游的气压 值，基于在进气管中的压缩机下游和节流阀上游的气压值、在进气管中的压缩机下游和节 流阀上游的空气温度值、通过节流阀的空气质量流量的目标值和在进气歧管中的气压的已 确定的目标值来确定节流阀的位置。
[0108] 以这种方式，在瞬时工作条件下节流阀位置的调节变得更快速和有效。
[0109] 按本发明的另一个实施形式，内燃机还可以包括:布置在发动机的燃烧室的排气 歧管和进气歧管之间的废气再循环管道和废气再循环阀，该废气再循环阀调节在废气再循 环管道中的废气流，其中，用于实施再生过程的设备可以包括：
[0110] -用于确定再循环废气的量值和其目标值的器件， -用于计算在量值和目标值之间的差的器件，和
[0112]-用于将计算而得的差作为输入量输入第三控制器的器件，该第三控制器设计用 于，将废气再循环阀的位置调节成，使得计算而得的差被最小化。
[0113] 根据该实施形式可以在再生过程中实施精确且有效的基于闭式调节回路的在废 气再循环管道中再循环的废气的量值控制。
[0114] 按本发明的另一个实施形式，内燃机还可以包括燃料喷射器，该燃料喷射器设计 用于将燃料喷入燃烧室中，其中，用于实施再生过程的设备可以包括：
[0115] -用于确定废气的λ值和其目标值的器件；
[0116] -用于计算在目标值和已确定的λ值之间的差的器件，和
[0117] -用于将计算而得的差作为输入量输入第四控制器的器件，该第四控制器设计用 于，将通过燃料喷射器作为后喷射而喷入的燃料量调节成，使得计算而得的差被最小化。
[0118] 根据该实施形式，在再生过程中可以实施精确的且有效的、基于闭式调节回路对 废气Μ直的控制。
【附图说明】
[0119] 现在例示性地参照附图应当描述本发明的不同的实施形式，其中：
[0120] 图1是机动车系统；
[0121]图2是与图1的机动车系统对应的内燃机的横截面；
[0122] 图3-6是本发明一种实施形式的主要步骤的示意图；
[0123] 图7是与图1的机动车系统对应的内燃机的涡轮增压器的备选实施形式。
【具体实施方式】
[0124] -些实施形式可以包含机动车系统100,该机动车系统100在图1和2中示出并且具 有带有发动机缸体120的内燃机(ICE) 110,该发动机缸体限定至少一个带有活塞140的至少 一个气缸125,该活塞140具有联接装置，借助该联接装置转动曲轴145。气缸头130与活塞 140共同作用，以便限定一个燃烧室150。空气-燃料混合物(未示出）被引入燃烧室150并且 点燃，这导致热膨胀的燃烧气体，该燃烧气体导致活塞140的往复运动。燃料由至少一个燃 料喷射器160提供，空气通过至少一个入口 210提供。燃料在较高的压力下由燃料管170输送 至燃料喷射器160，该燃料管170导入流体地与提高来自燃料源190的燃料的压力的高压栗 180连接。
[0125] 每个气缸125具有至少两个气门215,该至少两个气门215由凸轮轴135驱动，该凸 轮轴135与曲轴145同时或适时旋转。气门215可以选择性地让空气从入口 210进入燃烧室 150并且允许交替地废气通过出口 220排出。在多个实施例中，使用凸轮轴调节系统155,以 便选择性地改变在凸轮轴135和曲轴145之间的时序或正时。
[0126] 通过进气歧管200可以将空气输送给空气入口 210。空气进气管205将环境空气输 送给进气歧管200。在其他的实施形式中，可以选择节气门或节流阀330,以便调节到达进气 歧管200的空气流。在其他实施形式中，使用压缩空气的系统，例如具有压缩机240的涡轮增 压器230,该压缩机240与涡轮250共同地旋转。压缩机240的旋转提高管道205和进气歧管 200中的空气的压力和温度。包含在管道205中的中间冷却器260可以降低空气的温度。此 外，在管道205中可以设置压力传感器206。
[0127] 涡轮250在来自排气歧管225的废气流入时旋转，该排气歧管225将废气从出口 220 通过一系列的导向叶片导出，之后该废气通过涡轮250膨胀。废气离开涡轮250并且导引至 废气再处理系统270。该实施例示出一个具有VGT-促动器290的可变截面(VGT)涡轮，该VGT-促动器290设计用于使导向叶片或翼运动，以便翼改变废气通过涡轮250的流动。在图7所示 的另一个实施形式中，涡轮增压器230可以配备具有固定截面的涡轮250,该具有固定截面 的涡轮具有废气旁通阀251，该废气旁通阀251通过废气旁通阀-促动器252操作。
[0128] 废气旁通阀251设置在旁路管道253上，该旁路管道253绕开涡轮250布置。
[0129] 废气旁通阀251设计用于将废气从涡轮250引开，废气旁通阀251的开口的调节装 置调节涡轮250的旋转速度，其本身调节压缩机240的旋转速度。尤其是，废气旁通阀可以调 节在涡轮增压器230中的增压压力。
[0130] 废气再处理系统270可以具有废气管道275,该废气管道275具有一个或多个废气 再处理设备280。再处理设备280可以是任何可改变废气成分的设备。再处理设备280的一些 实施例包括，但并不局限与此，（二元或三元)催化转化转换器，例如触媒氧化器(亦即，柴油 触媒氧化器，D0C)和贫燃N0 X捕集器(LNT285)。详细地，LNT285是催化设备，该催化设备包含 催化剂材料，例如铑、Pt和Pd以及吸附剂，例如钠基材料，该钠基材料提供活性部位，该活性 部位适合用于结合包含在废气中的氮氧化物(N0 X)，以便在该设备中捕集氮氧化物。
[0131] 另外用于再处理设备280的例子是颗粒过滤器（亦即，柴油颗粒过滤器，DPF)和用 于选择性催化还原(SCR)的系统。其他的实施形式包括废气再循环管道(EGR)300,该废气再 循环管道(EGR)300与排气歧管225和进气歧管200连接。EGR-管道300可以具有EGR-冷却器 310，以便降低在EGR-管道300中的废气的温度。EGR-阀320调节在EGR-管道300中的废气流。
[0132] 机动车系统100还可以具有电子控制装置(ECM)450,该电子控制装置(ECM)450设 计用于向不同的与ICE 110连接的传感器和/或装置发送不同的信号或从不同的与ICE 110 连接的传感器和/或装置中接收不同的信号。ECM450可从不同的设计用于产生与关于ICE 110的不同物理参数成正比的信号的传感器中接收输入信号。传感器包括(但不局限于此）， 上述压力传感器206、用于空气的质量流、压力和温度传感器340、用于歧管的压力和温度传 感器350、用于燃烧室中压力的传感器360、用于冷却液和油的温度和/或对应液位的传感器 380、用于燃料的压力传感器400、凸轮轴位置传感器410、曲轴位置传感器420、用于的废气 压力和温度的传感器430、EGR-温度传感器440以及用于油门的位置传感器445。
[0133] 此外，ECM 450可以向不同的控制装置，例如燃料喷射器160、节流阀330、EGR-阀 320、VGT-促动器290、废气旁通阀-促动器252和凸轮轴调节系统155发送输出信号，以控制 ICE 110的运行。但应当注意的是，利用虚线来表示在不同传感器、设备和ECM 450之间不同 的连接装置，其中，但为清楚起见省略了其他部件。
[0134] 控制装置450可以具有与存储系统和总线系统数据连接的数字微处理单元（CHJ 460)<XPU设计用于处理设计成存储在存储系统中的程序的指令、从数据线中采集输入信号 和向数据线发送输出信号。存储系统可以具有不同的存储介质，如光学介质、磁性介质、固 体和另外非易失性介质。数据线可以设计用于向不同传感器和控制设备发送模拟和/或数 字信号，从不同传感器和控制设备接受信号并且将其调制。程序可以设计成，使得它能够具 体表现或实施此处描述的方法，从而CPU可以实施这种方法的步骤并因此可以控制ICE 110〇
[0135] 存储在存储系统中的程序有线或无线地从外部输送给控制装置。在机动车系统 100的外部，程序通常显现在计算机程序产品上，该计算机程序产品在专业领域中也称作计 算机或机器可读的介质，并且它应当理解为在载体上的计算机程序代码。载体在此可以具 有易失性或非易失性(或称为瞬时或非瞬时）的性质，载体的这种性质导致人们也会谈及计 算机程序产品的易失性或非易失性。
[0136] 对于易失性计算机程序产品的一个例子是信号，例如电磁信号，如光信号，该光信 号是用于计算机程序代码的易失性载体。计算机程序代码的承载实现的方式是，用传统调 制方法，如用于数字数据的QPSK调制信号，从而代表计算机程序代码的二进制数据转化为 易失性电磁信号。在计算机程序代码无线地通过WiFi连接装置传递至手提电脑时，例如利 用这些信号。
[0137] 在非易失性的计算机程序产品的情况下，计算机程序代码具体表现在与基质有关 的存储介质中。然后，存储介质是上述的非易失性载体，使得计算机程序代码永久或非永久 地以可调用的方式存储在存储介质中或存储介质上。存储介质可以是传统的类型，如它在 计算机技术的领域内已知的，例如闪存、转用集成电路、CD和类似物。
[0138] 代替发动机控制装置450,机动车系统100可以具有另一种处理器，以便提供电子 逻辑电路，例如嵌入式控制装置(原文:embedded controller)、车载电脑或另一种可以使 用在车辆中的处理器。
[0139] 按本发明的一种实施形式，ECM 450可以设计用于实施LNT 285的再生过程，例如 DeN0x-再生过程和/或DeS0x-再生过程。用于LNT 285的再生过程实施的方式是，内燃机从 通常贫燃的燃烧模式(λ值>>1)转换成富燃的燃烧模式(例如λ值》1)。富燃的燃烧模式实现 的方式是，操作例如燃料喷射器160，以便基于包括一次或多次燃料后喷射的多重喷射方案 (Mehrfacheinspritzmuster)将燃料喷入发动机的燃烧室150中。
[0140] 后喷射是燃料喷射器160在活塞140的上死点（0ΤΡ)之后和在打开出口 220之前实 施的燃料喷射，从而后喷入的燃料量实际上在燃烧室中燃烧，但对扭矩的产生并没有显著 的影响。
[0141] ECM 450设计用于，在再生过程期间，控制促动器、例如VGT-促动器290或废气旁通 阀-促动器252的位置，这会影响涡轮250的旋转速度，以便用精确的方式实现在进气管205 中期望的增压压力。
[0142] 如图3中所示，若涡轮是VGT 250,则ECM 450可以在再生过程期间控制VGT-促动器 290的位置，由此，影响VGT 250、亦即VGT 250可移动的翼的位置(该翼通过VGT-促动器290 操作），以便用精确的方式实现在进气管205中期望的增压压力。
[0143] 为此目的，ECM 450可以设计用于，基于带有开式调节回路的控制策略确定VGT-促 动器290的位置(亦即，VGT 250的位置），并且然后精确地调节已确定的VGT-位置，即借助带 有闭式调节回路的用于控制空气的压力的策略，该空气在进气管205的压缩机240的下游和 节流阀330的上游流动。
[0144] 尤其是，控制策略设有开式调节回路，其根据瞬时发动机工作点，亦即，瞬时发动 机转速和发动机扭矩值确定VGT-促动器290(亦即，VGT 250)的位置(方框S1)。
[0145] 例如，VGT-促动器290(VGT 250)的位置可以作为预校准的特征曲线的输出而被提 供，该特征曲线获得作为输入的瞬时发动机转速值和发动机扭矩值。该特征曲线可以通过 试验台上的试验而预先确定并且存储在存储系统460中。
[0146] 同时，控制策略可以设有闭式调节回路，从而确定在进气管205中的压缩机240的 下游和节流阀330上游的气压的目标值(方框S2)。
[0147] 该目标值可以作为预校准的特征曲线的输出而被提供，该预校准的特征曲线获得 作为输入的瞬时发动机转速值和发动机扭矩值。该特征曲线族也可以通过在试验台上的试 验预先确定并且存储在存储系统460中。
[0148] ECM 450可以设计用于，然后确定在进气管205中的压缩机240下游和节流阀330上 游的实际气压值(方框S3)。
[0149] 根据一种实施形式，通过ECM 450根据下列参数可以估算压力值:节流阀330的瞬 时位置和在进气歧管200中的(通过用于歧管压力和温度350的传感器测得的）瞬时气压值、 通过空气质量传感器340测得的空气质量流和在进气管205中的压缩机240下游和节流阀 330上游的估算的空气温度。
[0150] 例如可以通过ECM 450监控节流阀330的位置、空气质量流和进气歧管压力并且将 之作为输入量输入物理模型中，该物理模型获得作为输出量的在管道205中压缩机240下游 和节流阀330上游的相应气压值。
[0151]按另一个实施形式，气压值可以借助自身的压力传感器206被测量，该压力传感器 206布置在进气管205中并且在压缩机240和节流阀330之间。
[0152] ECM 450可以设计用于，在已知这些参数之后，计算在估算得或测得的压力值和目 标值之间的差(S4)、并且将计算而得的所述差作为输入量输入到第一控制器500中，例如使 用比例-积分-微分-控制器(PID-控制器），其输出量与(在方框S1中确定的)VGT-促动器的 位置相加(方框S6)，由此，VGT-促动器290(亦即，VGT 250)的位置调节成，使得计算而得的 所述差被最小化。
[0153]按图7中所示的备选实施形式，ECM 450设计用于，在再生过程期间，控制废气旁通 阀-促动器252的位置，该废气旁通阀-促动器252影响废气旁通阀251的位置，以便以精确的 方式实现在进气管205中期望的增压压力。
[0154] 为此目的，ECM 450,如前面公开的，可以根据图3的控制图工作，其中，ECM 450尤 其是可以设计用于，按照带有开式调节回路的控制策略来确定废气旁通阀-促动器252的位 置，然后借助带有闭式调节回路的用于控制在进气管205中压缩机240的下游和节流阀330 的上游流动空气的压力的策略，精确地调节废气旁通阀-促动器的已确定的位置。
[0155] 控制策略尤其可以设有开式调节回路，根据瞬时发动机工作点，亦即，瞬时发动机 转速和发动机扭矩值确定废气旁通阀-促动器252的位置(和/或废气旁通阀251的位置）（方 框 Sl)〇
[0156] 废气旁通阀-促动器252的位置例如可以作为预校准的特征曲线的输出量而被提 供，该预校准的特征曲线获得作为输入量的瞬时发动机转速值和发动机扭矩值。该特征曲 线可以通过试验台上的试验预先确定并且存储在存储系统460中。
[0157] 同时，控制策略可以设有闭式调节回路，用于确定在进气管205中的压缩机240下 游和节流阀330上游气压的目标值(方框S2)。
[0158]该目标值可以作为预校准的特征曲线的输出量而被提供，该预校准的特征曲线获 得作为输入量的瞬时发动机转速值和发动机扭矩值。该特征曲线也可以通过在试验台上的 试验预先确定并且存储在存储系统460中。
[0159] ECM 450可以设计用于，然后确定在进气管205中压缩机240下游和节流阀330上游 的实际气压值(方框S3)。
[0160] 按一种实施形式，通过ECM 450根据下列参数可以估计压力值:节流阀330的瞬时 位置和在进气歧管200中的通过用于歧管压力和温度的传感器350测得的瞬时气压值、通过 空气质量传感器340测得的空气质量流和在进气管205中的压缩机240下游和节流阀330上 游的空气的估计温度。
[0161] 通过ECM 450例如可以监控节流阀330的位置、空气质量流和进气歧管压力并且将 之用作输入量输入物理模型中，该物理模型获得作为输出量的在管道205中的压缩机240下 游和节流阀330上游的相应气压值。
[0162]按另一个实施形式，气压值可以借助自身的压力传感器206测量，该压力传感器布 置在进气管205中并且在压缩机240和节流阀330之间。
[0163] ECM 450可以设计用于，在已知这些参数之后，计算在估计的或测得的压力值和目 标值之间的差(S4)、并且使用计算而得的所述差作为输入第一控制器500、例如比例-积分-微分-控制器(PID-控制器)的输入量，其输出量与废气旁通阀-促动器的（在方框S1中确定 的)位置相加(方框S6)，由此将废气旁通阀-促动器252的位置调节成，使得计算而得的所述 差被最小化。
[0164] 如图4中所示，ECM 450可以设计用于，在实施再生过程期间同时确定通过节流阀 330(S5)的空气质量流量的目标值和在进气歧管200(S8)中气压的目标值、并且控制节流阀 330的位置，亦即，节流阀330的作用面，以便用精确的方式实现空气质量流量的目标值。
[0165] 为此目的，ECM 450可以设计用于，根据带有开式调节回路的控制策略确定节流阀 330的作用面，然后借助带有闭式调节回路的用于控制在进气歧管220中的气压的策略精确 地调节已确定的作用面。
[0166] ECM 450尤其可以在带有开式调节回路的控制策略的范围内根据下列输入量确定 节流阀330的作用面(方框S7):通过节流阀330的空气质量流量的目标值、在进气歧管200中 的气压的目标值、在进气管205中的压缩机240的下游和节流阀330的上游的测得的或估计 的气压值和在进气管205中的压缩机240的下游和节流阀330的上游的空气温度值(它可以 借助特征曲线估计，该特征曲线通过试验台上的试验确定并且存储在存储系统460中）。
[0167] 详细地，带有开式调节回路的控制策略使用下列公式：
[0168]
[0169]
[0170] Aeff,0L是节流阀330的作用面；
[0171] mthrottle，TGT是通过节流阀330的空气质量流量的目标值；
[0172] Tup，throttle是在进气管205中的压缩机240下游和节流阀330上游的空气温度 值；
[0173] pintake，TGT是在进气歧管200中的气压的目标值；
[0174] f(i3)是流量系数（表示为β，亦即，节流阀330下游和上游的压力值之间的比的函 数）；以及
[0175] R是理想的气体常数。
[0176] 可以使用低通过滤器501来改善节流阀330的计算而得的作用面Aeff,QL的可靠性。
[0177] 同时，ECM 450可以在带有闭式调节回路的控制策略的范围内确定在进气歧管200 中的节流阀330下游的实际的气压值(方框S9)。例如，ECM 450可以设计用于，借助用于歧管 压力和温度350的传感器测量在进气歧管200中的气压值。
[0178] ECM 450还设计用于，计算在测得的压力值和已确定的目标值之间的差（方框 510) 、并且将该计算而得的差作为输入量输入第二控制器502,例如比例-积分-控制器(PI-控制器）中，其输出量与（通过带有开式调节回路的控制策略确定的）作用面相加（方框 511) ，由此，作用面和因此节流阀330的位置调整成，使得计算而得的所述差被最小化。
[0179] 同时，ECM450可以设计用于，在实施再生过程期间借助基于闭式调节回路的在 EGR-管道300中再循环的废气量的控制策略调节EGR-阀320的位置，如图5中所示。
[0180] 为此目的，ECM 450可以设计用于，确定在EGR-管道300中再循环的废气的量值(方 框S12)和目标值(方框S13)。
[0181] 该量值例如可以根据在可进入发动机的估算的总气体质量流(其根据发动机已知 的容积效率以及根据进气歧管的温度和压力计算而得)和通过用于空气的质量流、压力和 温度传感器340测得的新鲜空气质量流之间的差而被估算。
[0182]在EGR-管道300中再循环的废气的目标值可以作为预校准的特征曲线的输出量而 被提供，该预校准的特征曲线获得作为输入量的瞬时发动机转速值和发动机扭矩值。该特 征曲线族可以通过在试验台上的试验预先确定并且存储在存储系统460中。
[0183] ECM 450还设计用于，计算在量值和目标值之间的差(方框S14)并且将该计算而得 的差用作输入第三控制器503、例如比例-积分-微分-控制器(PID-控制器）中的输入量，该 控制器设计用于，将EGR-阀320的位置调节成，（方框S15)，使得计算而得的所述差被最小 化。
[0184] 如图6中所示，ECM 450同时可以设计用于，在实施再生过程期间借助带有开式调 节回路的控制策略确定燃料量，该燃料量通过燃料喷射器160作为后喷射而被喷入，然后借 助基于闭式调节回路的用于控制废气在废气管道275中的λ值的策略精确地调节通过燃料 喷射器160作为后喷射而被喷入的燃料量。
[0185] 尤其是，控制策略设有开式调节回路，该控制策略根据瞬时发动机工作点，亦即， 瞬时发动机转速和发动机扭矩值确定通过燃料喷射器160作为后喷射而被喷入的燃料量 (方框S16)。
[0186] 通过燃料喷射器160作为后喷射而被喷入的燃料量例如可以作为预校准的特征曲 线的输出量而被提供，该预校准的特征曲线获得作为输入量的瞬时发动机转速值和发动机 扭矩值。该特征曲线可以通过在试验台上的试验预先确定并且存储在存储系统460中。
[0187] 同时，控制策略设有闭式调节回路，用于确定废气在废气管道275中的实际的λ值 (方框S17)。
[0188] 例如，λ值可以通过布置在废气管道275中的λ传感器276测得。
[0189] ECM 450也设计用于，确定废气的λ值的目标值(方框S18)。
[0190] 废气的λ值的目标值可以作为预校准的特征曲线的输出量而被提供，该预校准的 特征曲线获得作为输入量的瞬时发动机转速值和发动机扭矩值。该特征曲线可以通过在试 验台上的试验预先确定并且存储在存储系统460中。
[0191] 同时，ECM 450设计用于，计算在目标值和已确定的λ值之间的差(方框S19)并且将 计算而得的差用作输入量输入第四控制器504,例如比例-积分-微分-控制器(PID-控制器） 或比例-积分-控制器(ΡI -控制器），其输出量与（在方框S16中确定的）燃料量相加（方框 S20 )，该燃料量通过燃料喷射器160作为后喷射而被喷入，从而使得计算而得的所述差被最 小化。
[0192] 在摘要和详细的说明书中介绍了至少一个例示性的实施形式;但应当注意的是， 存在大量的变型可能。也应当注意，例示性的实施形式或例示性的实施形式只是举例而已 并不会以任何方式总限制保护范围、可应用性或结构。而摘要和详细的说明书实际地指导 技术人员转化至少一个例示性的实施形式，其中，不言而喻，可以对根据例示性的实施形式 描述的元件的功能和布置进行各种不同的修改，只要不偏离本发明在权利要求和其等同替 代方案中限定的保护范围即可。
[0193] 附图标记列表
[0194] 1〇〇 机动车系统
[0195] 11〇 内燃机
[0196] 120 发动机缸体
[0197] 125 气缸
[0198] 130 气缸头
[0199] 135 凸轮轴
[0200] 140 活塞
[0201] 145 曲轴
[0202] 150 燃烧室
[0203] 155 凸轮轴调节系统
[0204] 160 燃料喷射器
[0205] 165 燃料喷射系统
[0206] 170 燃料管
[0207] 180 燃料栗
[0208] 190 燃料源
[0209] 200 进气歧管
[0210] 205 空气进气管
[0211] 206 压力传感器
[0212] 210 入口
[0213] 215 气门
[0214] 220 出口
[0215] 225 排气歧管
[0216] 230 涡轮增压器
[0217] 240 压缩机
[0218] 245 涡轮增压器轴
[0219] 250 涡轮
[0220] 251 废气旁通阀
[0221] 252 废气旁通阀-促动器
[0222] 253 旁路管道
[0223] 260 中间冷却器
[0224] 270 废气再处理系统
[0225] 275 废气管道
[0226] 276 λ 传感器
[0227] 280 再处理设备
[0228] 285 LNT
[0229] 290 VGT-促动器
[0230] 300 废气再循环管道(EGR)
[0231] 310 EGR-冷却器
[0232] 320 EGR-阀
[0233] 330 节流阀
[0234] 340 用于空气的质量流、压力和温度传感器
[0235] 350 用于歧管压力和温度的传感器
[0236] 360 燃烧压力传感器
[0237] 380 用于冷却液温度和对应液位的传感器
[0238] 385 用于润滑油温度和对应液位的传感器
[0239] 390 金属温度传感器
[0240] 400 数字燃料管路压力传感器
[0241] 410 凸轮轴位置传感器
[0242] 420 曲轴位置传感器
[0243] 430 用于废气压力和温度的传感器
[0244] 440 EGR-温度传感器
[0245] 445 油门位置传感器
[0246] 446 油门
[0247] 450 电子控制装置(ECM)/控制器
[0248] 500 第一控制器
[0249] 501 低通过滤器
[0250] 502 第二控制器
[0251] 503 第三控制器
[0252] 504 第四控制器
[0253] S1-S20 方框
【主权项】
1. 一种内燃机（110)，包括： 贫燃NOx捕集器(285)， 具有涡轮(250)的涡轮增压器(230)和 电子控制装置(450)，所述电子控制装置(450)设计用于： -实施用于贫燃NOx捕集器(285)的再生过程，并且 -在实施再生过程期间调节促动器(290,251)的位置，借助带有闭式调节回路的用于控 制在进气管（205)中的涡轮增压器(230)的压缩机(240)下游和节流阀（330)上游的气压的 策略，所述促动器(290，251)影响涡轮(250)的旋转速度。2. 按权利要求1所述的内燃机（110)，其中，所述电子控制装置(450)设计用于，以下列 步骤实施带有闭式调节回路的控制策略： -确定在所述进气管（205)中的压缩机(240)下游和所述节流阀（330)上游的空气压力 值和其目标值， -计算在压力值和目标值之间的差，并且 -将计算而得的差输入第一控制器(500)，所述第一控制器(500)设计用于，将所述促动 器(290，252)的位置调节成，使得所述计算而得的差被最小化.3. 按权利要求2所述的内燃机（110)，其中，所述电子控制装置(450)设计用于，基于发 动机转速和发动机扭矩确定所述促动器(290，251)的位置。4. 按前述权利要求之一所述的内燃机(110)，其中，所述电子控制装置(450)设计用于， 基于所述节流阀（330)的位置确定气压值。5. 按前述权利要求1-3之一所述的内燃机（110)，其中，所述电子控制装置(450)设计用 于，借助压力传感器(206)测量气压值，所述压力传感器(206)布置在所述进气管(205)中的 压缩机(240)下游和所述节流阀（330)的上游。6. 按权利要求1所述的内燃机（110)，其中，所述电子控制装置(450)设计用于，在实施 再生过程期间借助带有用于调节在进气歧管（200)中的所述节流阀（330)下游的气压的闭 式调节回路的第二策略调节所述节流阀（330)的位置。7. 按权利要求6所述的内燃机（110)，其中，所述电子控制装置(450)设计用于，所述电 子控制装置(450)以下列步骤实施带有闭式调节回路的第二控制策略： -确定在所述进气歧管(200)中的空气的压力值和其目标值， -计算在压力值和目标值之间的差，并且 -将计算而得的差作为输入量输入第二控制器(502)，所述第二控制器(502)设计用于， 将所述节流阀（330)的位置调节成，使得计算而得的差被最小化。8. 按权利要求7所述的内燃机（110)，其中，所述电子控制装置(450)设计用于，基于在 进气管(205)中的压缩机(240)下游和节流阀（330)上游的气压值、在进气管(205)中的所述 压缩机(240)下游和所述节流阀（330)上游的空气温度值、通过节流阀（330)的空气质量流 量的目标值和在进气歧管(200)中的气压的已确定的目标值确定所述节流阀（330)的位置。9. 按前述权利要求之一所述的内燃机（110)，还包括废气再循环管道(300)和废气再循 环阀（320 )，所述废气再循环管道(300)布置在发动机的燃烧室（150)的排气歧管(225)和进 气歧管(200)之间，所述废气再循环阀（320)调节在所述废气再循环管道(300)中的废气流， 其中，所述电子控制装置(450)设计用于，在实施再生过程期间实施下列步骤： -确定再循环废气的量值和其目标值， -计算在量值和目标值之间的差，并且 -将计算而得的差作为输入量输入第三控制器(503)，所述第三控制器(503)设计用于， 将所述废气再循环阀（320)的位置调节成，使得计算而得的差被最小化。10.按前述权利要求之一所述的内燃机（110)，还包括燃料喷射器（160)，所述燃料喷射 器（160)设计用于，将燃料喷入所述燃烧室（150)中，其中，所述电子控制装置(450)设计用 于，在实施再生过程期间实施下列步骤： -确定废气的λ值和其目标值； -计算在目标值和已确定的λ值之间的差，并且 -将计算而得的差作为输入量输入第四控制器(504)，所述第四控制器(504)设计用于， 将通过所述燃料喷射器（160)作为后喷射而喷入的燃料量调节成，使得计算而得的差被最 小化。
【文档编号】F01N9/00GK105863793SQ201610040972
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年1月21日
【发明人】D.F.默丘里, P.奥尔莫, D.格萨罗利, G.纳蒂
【申请人】通用汽车环球科技运作有限责任公司