專利名稱：控制和/或調(diào)節(jié)排氣渦輪增壓器增壓壓力的方法和內(nèi)燃機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于對(duì)內(nèi)燃機(jī)排氣渦輪增壓器的增壓壓力進(jìn)行控制和/或調(diào)節(jié) 的方法，所述排氣渦輪增壓器包括一渦輪；一被該渦輪驅(qū)動(dòng)、給內(nèi)燃機(jī)提供壓縮流體的壓 縮機(jī)；以及一用于調(diào)節(jié)渦輪進(jìn)氣壓力的壓力調(diào)節(jié)裝置。本發(fā)明還涉及一種具有排氣渦輪增 壓器的內(nèi)燃機(jī)。
背景技術(shù)：
在帶有例如利用排氣渦輪增壓器以增壓方式運(yùn)行的內(nèi)燃機(jī)的機(jī)動(dòng)車中，在加速 時(shí)、特別是在從較低的轉(zhuǎn)速以滿負(fù)荷加速時(shí)，會(huì)嚴(yán)重地偏離希望的增壓壓力，原因是瞬時(shí)的 實(shí)際增壓壓力是與先前的較低轉(zhuǎn)速相協(xié)調(diào)的，而用于加速的希望增壓壓力卻(在某些情況 下明顯)較大。這時(shí)通過(guò)相應(yīng)地調(diào)節(jié)用于調(diào)節(jié)渦輪進(jìn)氣壓力的壓力調(diào)節(jié)裝置，盡量調(diào)節(jié)或 控制增壓壓力，盡可能快地使實(shí)際增壓壓力與希望增壓壓力相同。例如可以關(guān)閉排氣渦輪 增壓器的可變渦輪幾何結(jié)構(gòu)的導(dǎo)向葉片，從而使渦輪以及被該渦輪驅(qū)動(dòng)的壓縮機(jī)加速，使 實(shí)際增壓壓力升高。由對(duì)壓力調(diào)節(jié)裝置的調(diào)節(jié)引起渦輪進(jìn)氣壓力的急劇升高，內(nèi)燃機(jī)的平 均換氣壓力也隨之升高。但由于渦輪和壓縮機(jī)的慣性的作用，同時(shí)僅提供相對(duì)而言提高得 不多的進(jìn)氣道壓力來(lái)提高氣缸中的空氣量。亦即進(jìn)氣道壓力升高得比渦輪進(jìn)氣壓力慢。由 于渦輪進(jìn)氣壓力基本上等于內(nèi)燃機(jī)后面的壓力，因此內(nèi)燃機(jī)在排出排氣時(shí)必須克服該渦輪 進(jìn)氣壓力。由于在加速時(shí)渦輪進(jìn)氣壓力迅速升高而進(jìn)氣道壓力卻較慢地升高，所以內(nèi)燃機(jī) 的效率降低。因此，與機(jī)動(dòng)車駕駛員的意愿相反，不能在最大加速后在內(nèi)燃機(jī)的曲軸上提供 內(nèi)燃機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩。 DE 195 31 871 Cl公開了一種在利用具有可調(diào)渦輪導(dǎo)向器的排氣渦輪增壓器進(jìn) 行增壓的內(nèi)燃機(jī)中對(duì)增壓壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)的方法。其中按照一預(yù)定的與工作點(diǎn)相關(guān)的增壓壓 力值對(duì)增壓壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)。為此目的而求出一由渦輪進(jìn)氣壓力和進(jìn)氣道壓力計(jì)算出的差 壓。這些壓力通過(guò)傳感器測(cè)量，然后將測(cè)量值提供給控制單元。此外還將內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速以及 瞬時(shí)噴射量的測(cè)量值提供給控制單元。這種方法的缺點(diǎn)在于必須提供多個(gè)作為測(cè)量值的 值，因此傳感器的數(shù)量比較大。也沒(méi)有考慮到例如氣缸內(nèi)的殘余氣體量，也就是排氣過(guò)程后 留在氣缸內(nèi)的氣體量。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的目的在于，改進(jìn)用于對(duì)開頭所述類型的內(nèi)燃機(jī)的排氣渦輪增壓器的 渦輪進(jìn)氣壓力進(jìn)行控制和/或調(diào)節(jié)的方法，使得最少量的傳感器便夠用，但仍使內(nèi)燃機(jī)具 有高效率。 根據(jù)本發(fā)明所述目的這樣實(shí)現(xiàn)將渦輪進(jìn)氣壓力調(diào)節(jié)到一特定的渦輪進(jìn)氣壓力， 從而使內(nèi)燃機(jī)具有最大的平均指示壓力和/或最大的平均有效壓力；其中所述特定的渦輪 進(jìn)氣壓力借助于一空氣模型(Luftmodell)來(lái)計(jì)算。平均壓力是用于評(píng)估內(nèi)燃機(jī)效率和換 氣情況的計(jì)算參量。平均指示壓力相當(dāng)于在做功沖程期間內(nèi)燃機(jī)氣缸內(nèi)存在的壓力的平均值。平均有效壓力由內(nèi)燃機(jī)做的功和氣缸排量得出。平均指示壓力或平均有效壓力越高， 則內(nèi)燃機(jī)的效率越高。利用壓力調(diào)節(jié)裝置這樣調(diào)節(jié)渦輪進(jìn)氣壓力，使得——即使在內(nèi)燃機(jī) 加速期間——也存在盡可能高的平均指示壓力和/或盡可能高的平均有效壓力。所述特定 的渦輪進(jìn)氣壓力則相當(dāng)于最優(yōu)渦輪進(jìn)氣壓力，在該最優(yōu)渦輪進(jìn)氣壓力下內(nèi)燃機(jī)的效率高于 在內(nèi)燃機(jī)加速期間驟然增大渦輪進(jìn)氣壓力的情況。也可以通過(guò)局部最大值、即相應(yīng)的瞬時(shí) 時(shí)刻已知的最大值來(lái)描述最大平均指示壓力和/或最大平均有效壓力。利用空氣模型對(duì)所 述特定的渦輪進(jìn)氣壓力進(jìn)行計(jì)算。空氣模型可以計(jì)算內(nèi)燃機(jī)和/或渦輪增壓器的進(jìn)氣側(cè)和 /或排氣側(cè)的、尤其是在各希望的時(shí)刻的質(zhì)量流量、壓力和/或溫度。因此不必為空氣模型 設(shè)置用于檢測(cè)渦輪進(jìn)氣壓力或進(jìn)氣道壓力的壓力傳感器。但如果設(shè)有這種傳感器，則可以 將其用來(lái)改善或驗(yàn)證計(jì)算值。作為空氣模型的輸入?yún)⒘靠砂ㄒ韵聟⒘恐械闹辽僖粋€(gè)內(nèi) 燃機(jī)轉(zhuǎn)速、噴射量和駕駛員期望的轉(zhuǎn)矩。亦即利用基于模型的控制和/或調(diào)節(jié)，對(duì)渦輪進(jìn)氣 壓力的升高進(jìn)行限制或者說(shuō)調(diào)節(jié)和/或控制，使得內(nèi)燃機(jī)始終實(shí)現(xiàn)盡可能大的轉(zhuǎn)矩。
本發(fā)明的一種擴(kuò)展方案提出，朝向所述特定的渦輪進(jìn)氣壓力(p3,。pt)以連續(xù)的和/ 或步進(jìn)的歷程調(diào)節(jié)所述渦輪進(jìn)氣壓力(P3)。在確定所述特定的渦輪進(jìn)氣壓力后，優(yōu)選以一 平緩的、即無(wú)階躍的歷程將當(dāng)前的渦輪進(jìn)氣壓力調(diào)節(jié)到所述特定的渦輪進(jìn)氣壓力。渦輪進(jìn) 氣壓力不應(yīng)當(dāng)出現(xiàn)突然變化。否則渦輪增壓器將承受不必要的機(jī)械負(fù)荷。或者也可以給出 一種步進(jìn)式的歷程，使得渦輪進(jìn)氣壓力以多個(gè)步長(zhǎng)達(dá)到所述特定的渦輪進(jìn)氣壓力，所述步 長(zhǎng)比(當(dāng)前)渦輪進(jìn)氣壓力與所述特定的渦輪進(jìn)氣壓力之差小。 本發(fā)明的一種擴(kuò)展方案提出，利用所述空氣模型確定所述內(nèi)燃機(jī)的至少一個(gè)氣缸 內(nèi)的殘余氣體量和/或所述氣缸內(nèi)的輸入新鮮空氣量。因此，為空氣模型擴(kuò)充了一殘余氣 體模型，從而使空氣模型除能確定上述各參量之外，還能確定氣缸內(nèi)實(shí)際的殘余氣體量。這 樣便能確定或優(yōu)化在新鮮氣體進(jìn)入時(shí)的氣缸掃氣效率。作為替代或補(bǔ)充方案，也可以例 如根據(jù)殘余氣體量確定和/或計(jì)算進(jìn)氣結(jié)束時(shí)氣缸內(nèi)的新鮮空氣量或氣缸內(nèi)的空氣總量 (mLuZ)。如果不使用這種殘余氣體模型，則無(wú)法考慮較高的渦輪進(jìn)氣壓力對(duì)殘余氣體、進(jìn)而 對(duì)氣缸填充情況的影響，在確定氣缸內(nèi)的新鮮空氣量或總量(mLuZ)時(shí)的誤差可能會(huì)比較 大。這是因?yàn)檩^高的渦輪進(jìn)氣壓力會(huì)造成殘余氣體的分量較高，使得能夠流入氣缸中的新 鮮空氣較少。所以應(yīng)根據(jù)殘余氣體量確定氣缸內(nèi)的總量(mLuZ)。 本發(fā)明的一種擴(kuò)展方案提出，確定在氣缸進(jìn)氣結(jié)束時(shí)的殘余氣體量和/或新鮮空 氣量。進(jìn)氣結(jié)束是指氣缸進(jìn)氣門關(guān)閉、從而不能再有新鮮空氣進(jìn)入氣缸中的時(shí)刻。在進(jìn)氣 結(jié)束后即壓縮氣缸容積，并使噴入氣缸內(nèi)的燃料燃燒。為了計(jì)算對(duì)應(yīng)于最大平均指示壓力 和/或最大平均有效壓力的所述特定的渦輪進(jìn)氣壓力，必須已知?dú)飧變?nèi)所含的新鮮空氣量 或總量(mLuZ)，以便能夠通過(guò)匹配渦輪進(jìn)氣壓力的方式來(lái)優(yōu)化掃氣過(guò)程。為此目的也可以 確定留在氣缸內(nèi)的全部殘余氣體量。殘余氣體量在這種情況下表示由上一個(gè)沖程留在氣缸 內(nèi)的氣體量。 本發(fā)明的一種擴(kuò)展方案提出，在確定進(jìn)氣結(jié)束時(shí)氣缸內(nèi)的空氣總量(mLuZ)時(shí)考 慮留在殘余氣體中的空氣。在內(nèi)燃機(jī)稀燃運(yùn)行時(shí)，氣缸內(nèi)所含的空氣多于燃料完全燃燒所 需的空氣。這意味著，燃燒之后在殘余氣體內(nèi)仍含有并未直接參與燃燒過(guò)程的空氣。為了 能夠盡可能精確地確定總量(mLuZ)、進(jìn)而優(yōu)化所述特定的渦輪進(jìn)氣壓力(亦即達(dá)到較高的 最大平均指示壓力和/或較高的最大平均有效壓力)，在確定總量(mLuZ)時(shí)考慮留在殘余氣體中的空氣份額。這例如可以用模型來(lái)確定，因?yàn)橐霘飧椎男迈r空氣量以及噴射燃料 量基本上是已知的(或者通過(guò)測(cè)量、或者同樣通過(guò)模型來(lái)考慮)。 本發(fā)明的一種擴(kuò)展方案提出，根據(jù)總量(mLuZ)和噴射燃料量來(lái)確定一平均高壓 壓力。該平均高壓壓力是在高壓沖程——即壓縮與做功沖程——中的平均壓力。根據(jù)從空 氣模型或者從空氣模型和殘余氣體模型得知的總量(mLuZ)以及例如可測(cè)量和/或基于模 型確定的噴射燃料量，來(lái)求得平均高壓壓力。該平均高壓壓力是確定平均指示壓力和平均 有效壓力所需的參量。 本發(fā)明的一種擴(kuò)展方案提出，由一特性曲線來(lái)確定平均高壓壓力。所述特性曲線 例如存儲(chǔ)在內(nèi)燃機(jī)的控制/調(diào)節(jié)單元中。事先在試驗(yàn)臺(tái)上確定帶有轉(zhuǎn)速和總量(mLuZ)軸 的兩種內(nèi)燃機(jī)特性曲線，利用這些特性曲線可以在一給定的總量(mLuZ)下的最大可能燃 料量與所得出的平均高壓壓力之間建立經(jīng)驗(yàn)關(guān)系。在一定的內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速下對(duì)一給定的總量 (mLuZ)的最大可噴射燃料量，對(duì)于汽油發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)爆震極限得出，對(duì)于柴油機(jī)則通過(guò)最大 允許炭煙(量)得出。 本發(fā)明的一種擴(kuò)展方案提出，使用一換氣模型計(jì)算平均換氣壓力。平均換氣壓力 指的是在換氣沖程——即進(jìn)氣和排氣沖程——期間的平均壓力。 本發(fā)明的一種擴(kuò)展方案提出，換氣模型至少使用渦輪進(jìn)氣壓力、進(jìn)氣道壓力以及 內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速作為輸入?yún)⒘?。例如可以使用形式?
pLW = A* (P3_PSK)+B
的最簡(jiǎn)單的模型來(lái)確定平均換氣壓力。以關(guān)于內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速的特性曲線的形式保存
系數(shù)A和B。如上所述，至少通過(guò)模型來(lái)確定渦輪進(jìn)氣壓力和進(jìn)氣道壓力。如果設(shè)有用于采
集這些參量的傳感器，當(dāng)然也可以使用測(cè)量值來(lái)改進(jìn)平均換氣壓力的結(jié)果。 本發(fā)明的一種擴(kuò)展方案提出，至少由平均換氣壓力和平均高壓壓力來(lái)確定一瞬時(shí)
的平均指示壓力和/或一瞬時(shí)的平均有效壓力。如果存在平均換氣壓力和平均高壓壓力參
量，則可以確定平均指示壓力和平均有效壓力。這樣就可以通過(guò)瞬時(shí)的平均有效壓力和/
或瞬時(shí)的平均指示壓力來(lái)評(píng)估內(nèi)燃機(jī)的瞬時(shí)效率。 本發(fā)明的一種擴(kuò)展方案提出，除了瞬時(shí)的平均指示壓力和/或瞬時(shí)的平均有效壓 力之外，還計(jì)算在更高和/或更低渦輪進(jìn)氣壓力下的虛擬的平均指示壓力和/或虛擬的平 均有效壓力。與瞬時(shí)的平均壓力并行地計(jì)算虛擬的平均壓力，所述虛擬的平均壓力是在假 設(shè)渦輪進(jìn)氣壓力高于或者低于瞬時(shí)渦輪進(jìn)氣壓力時(shí)得出的?？梢砸跃嗨矔r(shí)渦輪進(jìn)氣壓力的 絕對(duì)距離，或者也可以以參照瞬時(shí)渦輪進(jìn)氣壓力的相對(duì)距離，選擇更高或者更低的渦輪進(jìn) 氣壓力。該相對(duì)距離可以被設(shè)定為不變的百分比，或者設(shè)定為關(guān)于渦輪進(jìn)氣壓力的特性曲 線的形式。在后一種情況(將相對(duì)距離設(shè)定為特性曲線的形式)下，可以存儲(chǔ)變化的相對(duì)距 離。為計(jì)算虛擬的平均指示壓力和/或平均有效壓力，在假設(shè)存在更高和/或更低渦輪進(jìn) 氣壓力的情況下確定中間參量，即通常的平均高壓壓力——尤其由具有轉(zhuǎn)速和總量(mLuZ) 軸的按經(jīng)驗(yàn)求得的特性曲線確定——和/或平均換氣壓力。這樣除了瞬時(shí)的平均指示壓力 和/或瞬時(shí)的平均有效壓力之外，也得知能夠與所述的瞬時(shí)平均壓力進(jìn)行比較的虛擬的平 均指示壓力和/或虛擬的平均有效壓力。這樣便得到是(當(dāng)前)平均指示壓力和/或平 均有效壓力已經(jīng)最大，還是它們能夠在更高和/或更低的渦輪進(jìn)氣壓力下達(dá)到更高值。
本發(fā)明的一種擴(kuò)展方案提出，當(dāng)相應(yīng)的虛擬的平均指示壓力或平均有效壓力高于瞬時(shí)的平均指示壓力或平均有效壓力時(shí)，使所述特定的渦輪進(jìn)氣壓力等于該更高或更低的 渦輪進(jìn)氣壓力。并行地對(duì)瞬時(shí)的平均壓力和虛擬的平均壓力(分別為指示值和/或有效 值)進(jìn)行分析，如果虛擬的平均壓力較大，則使特定的渦輪進(jìn)氣壓力等于該更高或更低的 渦輪進(jìn)氣壓力。這樣便能夠提高平均有效壓力和/或平均指示壓力。 如果多次執(zhí)行上述方法，則平均指示壓力或平均有效壓力接近可能的最大平均指 示壓力或平均有效壓力。這一點(diǎn)可以與連續(xù)或步進(jìn)地使渦輪進(jìn)氣壓力匹配于特定的渦輪進(jìn) 氣壓力相組合，使得不會(huì)出現(xiàn)平均指示壓力或平均有效壓力的階躍?？偠灾脡毫φ{(diào) 節(jié)裝置調(diào)節(jié)渦輪進(jìn)氣壓力以使渦輪進(jìn)氣壓力接近一最優(yōu)渦輪進(jìn)氣壓力，從而形成最大平均 指示壓力和/或平均有效壓力。這意味著內(nèi)燃機(jī)在任何時(shí)刻都提供最大的可能轉(zhuǎn)矩。為 了加速計(jì)算或者說(shuō)節(jié)約計(jì)算時(shí)間，有利地根據(jù)上一次計(jì)算結(jié)果，僅以更高和/或更低的渦 輪進(jìn)氣壓力進(jìn)行接下來(lái)的計(jì)算。 本發(fā)明的一種擴(kuò)展方案提出，在確定瞬時(shí)的或者虛擬的平均指示壓力和/或平均 有效壓力時(shí)，排氣渦輪增壓器——尤其是轉(zhuǎn)動(dòng)部分/轉(zhuǎn)子——的摩擦損失與油溫相關(guān)。轉(zhuǎn)動(dòng) 部分由排氣渦輪增壓器的旋轉(zhuǎn)零件構(gòu)成，也就是渦輪的渦輪葉輪、壓縮機(jī)的壓縮機(jī)葉輪以 及與二者相連的軸。轉(zhuǎn)動(dòng)部分的動(dòng)態(tài)特性與油溫的關(guān)系密切。因此有利的是給空氣模型 擴(kuò)展一考慮排氣渦輪增壓器、尤其是轉(zhuǎn)動(dòng)部分的摩擦損失的附加模塊。在計(jì)算中將摩擦損 失假設(shè)為油溫的函數(shù)。排氣渦輪增壓器的摩擦損失使達(dá)到一確定的狀態(tài)——例如排氣渦輪 增壓器的轉(zhuǎn)速——所需的時(shí)間增大，因此在摩擦損失較高時(shí)進(jìn)氣道壓力的升高明顯慢于在 摩擦損失較低的情況。在計(jì)算特定的渦輪進(jìn)氣壓力時(shí)，可以根據(jù)油溫引入這種附加的延時(shí)。 例如，當(dāng)摩擦損失較高時(shí)通過(guò)控制和/或調(diào)節(jié)而使特定的渦輪進(jìn)氣壓力的升高慢于(在加 速情況下)摩擦損失較低的情況。 本發(fā)明的一種擴(kuò)展方案提出，在確定瞬時(shí)的和/或虛擬的平均有效壓力時(shí)考慮內(nèi) 燃機(jī)的平均摩擦壓力。為了獲得內(nèi)燃機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩，有利地還考慮內(nèi)燃機(jī)的摩擦隨平均高 壓壓力的變化。由于有效轉(zhuǎn)矩(也就是平均有效壓力)不僅由平均指示壓力確定，而且與 平均摩擦壓力相關(guān)，所以較有利的是將這些參量納入優(yōu)化中。 本發(fā)明的一種擴(kuò)展方案提出，利用一特性曲線來(lái)確定所述平均摩擦壓力，在該特 性曲線中至少標(biāo)出內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速和平均高壓壓力。即設(shè)有一種特性曲線，在該特征曲線中 保存有與內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速和平均高壓壓力相關(guān)的平均摩擦壓力。該特性曲線例如可保存在控制 /調(diào)節(jié)單元中。借助于該特性曲線可確定所述特定的渦輪進(jìn)氣壓力以形成最大有效轉(zhuǎn)矩或 最大平均有效壓力。所述平均有效壓力等于平均指示壓力減去平均摩擦壓力。因此平均摩 擦壓力相當(dāng)于內(nèi)燃機(jī)中的摩擦引起的壓力損失。 本發(fā)明的一種擴(kuò)展方案提出，設(shè)有用于針對(duì)不同的冷卻劑溫度確定平均摩擦壓力 的特性曲線。冷卻劑溫度對(duì)平均摩擦壓力的影響特別大。因此優(yōu)選在確定平均摩擦壓力時(shí) 考慮冷卻劑溫度。因此存在針對(duì)不同的冷卻劑溫度來(lái)確定平均摩擦壓力的特性曲線。
本發(fā)明的一種擴(kuò)展方案提出，使用排氣旁通閥和/或可變渦輪幾何結(jié)構(gòu)作為所述 壓力調(diào)節(jié)裝置。排氣旁通閥是一種調(diào)節(jié)裝置，借助該調(diào)節(jié)裝置能通過(guò)使流體或排氣繞過(guò)排 氣渦輪增壓器或排放到周圍環(huán)境中而在排氣渦輪增壓器前降低流體壓力。較有利地也可以 使用可變渦輪幾何結(jié)構(gòu)，這種可變渦輪幾何結(jié)構(gòu)通常允許對(duì)導(dǎo)向葉片進(jìn)行調(diào)節(jié)，該導(dǎo)向葉 片設(shè)置在排氣渦輪增壓器中并將排氣引導(dǎo)到渦輪葉輪上。
本發(fā)明還涉及一種內(nèi)燃機(jī)，具有尤其用于實(shí)施根據(jù)上述實(shí)施形式的方法的排氣渦輪增壓器和一用于對(duì)所述排氣渦輪增壓器進(jìn)行控制和/或調(diào)節(jié)的控制/調(diào)節(jié)單元，所述排氣渦輪增壓器具有一渦輪、一被所述渦輪驅(qū)動(dòng)的為所述內(nèi)燃機(jī)提供壓縮流體的壓縮機(jī)以及一能被所述控制/調(diào)節(jié)單元調(diào)節(jié)的、用于調(diào)節(jié)渦輪進(jìn)氣壓力的壓力調(diào)節(jié)裝置。本發(fā)明提出，利用所述壓力調(diào)節(jié)裝置將渦輪進(jìn)氣壓力調(diào)節(jié)到一特定的渦輪進(jìn)氣壓力，使得內(nèi)燃機(jī)存在一最大平均指示壓力和/或一最大平均有效壓力，所述特定的渦輪進(jìn)氣壓力由所述控制/調(diào)節(jié)單元借助于一空氣模型來(lái)計(jì)算。當(dāng)然可以根據(jù)上述實(shí)施形式對(duì)內(nèi)燃機(jī)進(jìn)行改進(jìn)。除控制和/或調(diào)節(jié)排氣渦輪增壓器外，控制/調(diào)節(jié)單元還可以實(shí)現(xiàn)其它目的，例如控制和/或調(diào)節(jié)內(nèi)燃機(jī)。


下面將根據(jù)附圖所示的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)解釋，但本發(fā)明并非僅限于此。相關(guān)附圖如下 圖1示出具有排氣渦輪增壓器的內(nèi)燃機(jī)的示意圖，以及 圖2示出一曲線圖，其中示出隨渦輪進(jìn)氣壓力變化的平均指示壓力、平均換氣壓力以及進(jìn)氣道壓力。
具體實(shí)施例方式
圖1示出具有一排氣渦輪增壓器2的內(nèi)燃機(jī)1的示意圖。排氣渦輪增壓器2具有通過(guò)軸5有效連接的渦輪3和壓縮機(jī)4。渦輪3通過(guò)軸5驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)4。渦輪3通過(guò)至少一個(gè)排氣道6與內(nèi)燃機(jī)1的氣缸7的排氣門(圖中并未繪出)相連。而壓縮機(jī)4則通過(guò)至少一個(gè)進(jìn)氣道8與氣缸7的同樣未繪出的進(jìn)氣門相連。在排氣道6上、亦即在渦輪3與氣缸7的排氣門之間設(shè)有一設(shè)計(jì)成排氣旁通閥10的壓力調(diào)節(jié)裝置9。也可以使渦輪3具有可變渦輪幾何結(jié)構(gòu)來(lái)取代排氣旁通閥10。在內(nèi)燃機(jī)1的進(jìn)氣側(cè)ll，空氣可沿著箭頭12進(jìn)入壓縮機(jī)4并在該壓縮機(jī)中被壓縮。壓縮空氣通過(guò)進(jìn)氣道8進(jìn)入內(nèi)燃機(jī)的氣缸7。在該氣缸中進(jìn)行燃燒后，排氣通過(guò)排氣道6進(jìn)入渦輪3，并驅(qū)動(dòng)該渦輪。通過(guò)軸5將所產(chǎn)生的動(dòng)力傳遞給壓縮機(jī)4，使壓縮機(jī)能對(duì)流入的空氣進(jìn)行壓縮。在渦輪3后排氣沿著箭頭13排放到周圍環(huán)境中，或被輸送給排氣后處理系統(tǒng)。 圖2示出一曲線圖，其中示出隨渦輪進(jìn)氣壓力P3變化的平均指示壓力Pmi、平均換氣壓力PM以及進(jìn)氣道壓力PSK。進(jìn)氣道壓力存在于進(jìn)氣道8中，渦輪進(jìn)氣壓力存在于內(nèi)燃機(jī)l的排氣道6中。所有壓力的單位均為"巴(bar)"。該曲線圖示出在內(nèi)燃機(jī)l加速過(guò)程中的壓力曲線。也就是說(shuō)，壓力曲線與加速度和其它環(huán)境變量有關(guān)。顯而易見，在一特定的渦輪進(jìn)氣壓力P3處平均指示壓力存在一最大值14。將該渦輪進(jìn)氣壓力表示為P3,。pt。由于平均指示壓力是用于(衡量)內(nèi)燃機(jī)l的效率的指標(biāo)，因此有利的是始終將渦輪進(jìn)氣壓力P3選擇成，使得內(nèi)燃機(jī)1能夠以最大平均指示壓力Pmi(參見最大值14)工作。與平均指示壓
力類似，也可以使用平均有效壓力P^，該平均有效壓力Prff根據(jù)關(guān)系式P^ = Pmi-Pr得出，其中K表示內(nèi)燃機(jī)l的平均摩擦壓力。 附圖標(biāo)記清單
1 內(nèi)燃機(jī)
2 排氣渦輪增壓器 3 渦輪 4 壓縮機(jī) 5 軸 6 排氣道 7 氣缸 8 進(jìn)氣道 9 壓力調(diào)節(jié)裝置 10 排氣旁通閥 11 進(jìn)氣側(cè) 12 箭頭 13 箭頭 14 最大值 pmi平均指示壓力 Pu 平均換氣壓力 pSK進(jìn)氣道壓力 p3渦輪進(jìn)氣壓力 peff平均有效壓力
9
權(quán)利要求
一種用于對(duì)內(nèi)燃機(jī)(1)的排氣渦輪增壓器(2)的渦輪進(jìn)氣壓力進(jìn)行控制和/或調(diào)節(jié)的方法，其中所述排氣渦輪增壓器(2)具有一渦輪(3)、一被所述渦輪驅(qū)動(dòng)的為所述內(nèi)燃機(jī)(1)提供壓縮流體的壓縮機(jī)(4)以及一用于調(diào)節(jié)渦輪進(jìn)氣壓力(p3)的壓力調(diào)節(jié)裝置(9)，其特征在于，將渦輪進(jìn)氣壓力(p3)調(diào)節(jié)到一特定的渦輪進(jìn)氣壓力(p3，opt)，使得內(nèi)燃機(jī)(1)具有最大的平均指示壓力(pmi)和/或最大的平均有效壓力(peff)；其中所述特定的渦輪進(jìn)氣壓力(p3，opt)借助于一空氣模型來(lái)計(jì)算。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，以連續(xù)的和/或步進(jìn)的歷程將所述渦輪進(jìn) 氣壓力(P3)調(diào)節(jié)到所述特定的渦輪進(jìn)氣壓力(P3,。pt)。
3. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，利用所述空氣模型確定所述 內(nèi)燃機(jī)(1)的至少一個(gè)氣缸(7)內(nèi)的殘余氣體量和/或所述氣缸(7)內(nèi)輸入的新鮮空氣量。
4. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，確定在所述氣缸(7)的進(jìn)氣 結(jié)束時(shí)的殘余氣體量和/或新鮮空氣量。
5. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在確定進(jìn)氣結(jié)束時(shí)氣缸內(nèi)的 空氣總量(mLuZ)時(shí)考慮留在殘余氣體中的空氣。
6. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，根據(jù)所述總量(mLuZ)和噴射 燃料量來(lái)確定一平均高壓壓力。
7. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，根據(jù)特性曲線確定平均高壓 壓力。
8. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，使用一換氣模型計(jì)算平均換 氣壓力。
9. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述換氣模型至少使用渦輪 進(jìn)氣壓力(P》、進(jìn)氣道壓力(PSK)以及內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速作為輸入?yún)⒘俊?br> 10. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，至少由平均換氣壓力(pM) 和平均高壓壓力來(lái)確定一瞬時(shí)的平均指示壓力(Pmi)或一瞬時(shí)的平均有效壓力(Prff)。
11. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，除所述瞬時(shí)的平均指示壓力 (Pmi)和/或所述瞬時(shí)的平均有效壓力(Prff)夕卜，還計(jì)算在更高和/或更低的渦輪進(jìn)氣壓力 (p3)下的虛擬的平均指示壓力和/或虛擬的平均有效壓力。
12. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，當(dāng)虛擬的平均指示壓力高于 瞬時(shí)的平均指示壓力或虛擬的平均有效壓力高于瞬時(shí)的平均有效壓力時(shí)，使所述特定的渦 輪進(jìn)氣壓力(P3,。pt)等于該更高或者更低的渦輪進(jìn)氣壓力(P3)。
13. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在確定瞬時(shí)的和/或虛擬的 平均指示壓力和/或平均有效壓力時(shí)，排氣渦輪增壓器(2)——尤其是轉(zhuǎn)動(dòng)部分——的摩 擦損失與油溫相關(guān)。
14. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在確定瞬時(shí)的和/或虛擬的 平均有效壓力時(shí)考慮內(nèi)燃機(jī)的平均摩擦壓力。
15. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，利用一特性曲線來(lái)確定所述 平均摩擦壓力，在該特性曲線中至少標(biāo)出內(nèi)燃機(jī)(1)的轉(zhuǎn)速和平均高壓壓力。
16. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，設(shè)有用于針對(duì)不同的冷卻劑 溫度來(lái)確定平均摩擦壓力的特性曲線。
17. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，使用排氣旁通閥(10)和/或 可變渦輪幾何結(jié)構(gòu)作為所述壓力調(diào)節(jié)裝置(9)。
18. —種內(nèi)燃機(jī)(l)，具有尤其是用于實(shí)施根據(jù)上述權(quán)利要求中一項(xiàng)或多項(xiàng)所述方法 的排氣渦輪增壓器(2)和一用于對(duì)所述排氣渦輪增壓器(2)進(jìn)行控制和/或調(diào)節(jié)的控制 /調(diào)節(jié)單元，所述排氣渦輪增壓器(2)具有一渦輪(3)、一被所述渦輪驅(qū)動(dòng)的為所述內(nèi)燃機(jī) (1)提供壓縮流體的壓縮機(jī)(4)以及一能被所述控制/調(diào)節(jié)單元調(diào)節(jié)的、用于調(diào)節(jié)渦輪進(jìn) 氣壓力(P3)的壓力調(diào)節(jié)裝置(9)，其特征在于，利用所述壓力調(diào)節(jié)裝置(9)將渦輪進(jìn)氣壓力 (P3)調(diào)節(jié)到一特定的渦輪進(jìn)氣壓力(P3,。pt)，使得內(nèi)燃機(jī)(1)具有一最大平均指示壓力(Pmi) 和/或一最大平均有效壓力(P^)，所述特定的渦輪進(jìn)氣壓力(P3,。pt)由所述控制/調(diào)節(jié)單 元借助于一空氣模型來(lái)計(jì)算。
全文摘要
本發(fā)明涉及控制和/或調(diào)節(jié)排氣渦輪增壓器增壓壓力的方法和內(nèi)燃機(jī)。在對(duì)內(nèi)燃機(jī)(1)的排氣渦輪增壓器(2)的增壓壓力進(jìn)行控制和/或調(diào)節(jié)的方法中，所述排氣渦輪增壓器(2)具有渦輪(3)、由渦輪驅(qū)動(dòng)的為內(nèi)燃機(jī)(1)提供壓縮流體的壓縮機(jī)(4)以及用于調(diào)節(jié)渦輪進(jìn)氣壓力(p3)的壓力調(diào)節(jié)裝置(9)。本發(fā)明提出，將渦輪進(jìn)氣壓力(p3)調(diào)節(jié)到一特定的渦輪進(jìn)氣壓力(p3，opt)，使得內(nèi)燃機(jī)(1)具有最大的平均指示壓力(pmi)和/或最大的平均有效壓力(peff)，利用一空氣模型計(jì)算所述特定的渦輪進(jìn)氣壓力(p3，opt)。本發(fā)明還涉及一種具有排氣渦輪增壓器(2)的內(nèi)燃機(jī)(1)。
文檔編號(hào)F02B37/24GK101718220SQ20091025300
公開日2010年6月2日 申請(qǐng)日期2009年9月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月24日
發(fā)明者H·亨寧 申請(qǐng)人:奧迪股份公司