[发明专利]控制和/或调节排气涡轮增压器增压压力的方法和内燃机

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于对内燃机排气涡轮增压器的增压压力进行控制和 /或调节的方法，所述排气涡轮增压器包括：一涡轮；一被该涡轮驱动、给 内燃机提供压缩流体的压缩机；以及一用于调节涡轮进气压力的压力调节 装置。本发明还涉及一种具有排气涡轮增压器的内燃机。

背景技术

在带有例如利用排气涡轮增压器以增压方式运行的内燃机的机动车 中，在加速时、特别是在从较低的转速以满负荷加速时，会严重地偏离希 望的增压压力，原因是瞬时的实际增压压力是与先前的较低转速相协调的， 而用于加速的希望增压压力却(在某些情况下明显)较大。这时通过相应 地调节用于调节涡轮进气压力的压力调节装置，尽量调节或控制增压压力， 尽可能快地使实际增压压力与希望增压压力相同。例如可以关闭排气涡轮 增压器的可变涡轮几何结构的导向叶片，从而使涡轮以及被该涡轮驱动的 压缩机加速，使实际增压压力升高。由对压力调节装置的调节引起涡轮进 气压力的急剧升高，内燃机的平均换气压力也随之升高。但由于涡轮和压 缩机的惯性的作用，同时仅提供相对而言提高得不多的进气道压力来提高 气缸中的空气量。亦即进气道压力升高得比涡轮进气压力慢。由于涡轮进 气压力基本上等于内燃机后面的压力，因此内燃机在排出排气时必须克服 该涡轮进气压力。由于在加速时涡轮进气压力迅速升高而进气道压力却较 慢地升高，所以内燃机的效率降低。因此，与机动车驾驶员的意愿相反， 不能在最大加速后在内燃机的曲轴上提供内燃机的最大转矩。

DE 195 31 871 C1公开了一种在利用具有可调涡轮导向器的排气涡轮 增压器进行增压的内燃机中对增压压力进行调节的方法。其中按照一预定 的与工作点相关的增压压力值对增压压力进行调节。为此目的而求出一由 涡轮进气压力和进气道压力计算出的差压。这些压力通过传感器测量，然 后将测量值提供给控制单元。此外还将内燃机转速以及瞬时喷射量的测量 值提供给控制单元。这种方法的缺点在于：必须提供多个作为测量值的值， 因此传感器的数量比较大。也没有考虑到例如气缸内的残余气体量，也就 是排气过程后留在气缸内的气体量。

发明内容

因此本发明的目的在于，改进用于对开头所述类型的内燃机的排气涡 轮增压器的涡轮进气压力进行控制和/或调节的方法，使得最少量的传感器 便够用，但仍使内燃机具有高效率。

根据本发明所述目的这样实现：将涡轮进气压力调节到一特定的涡轮 进气压力，从而使内燃机具有最大的平均指示压力和/或最大的平均有效压 力；其中所述特定的涡轮进气压力借助于一空气模型(Luftmodell)来计 算。平均压力是用于评估内燃机效率和换气情况的计算参量。平均指示压 力相当于在做功冲程期间内燃机气缸内存在的压力的平均值。平均有效压 力由内燃机做的功和气缸排量得出。平均指示压力或平均有效压力越高， 则内燃机的效率越高。利用压力调节装置这样调节涡轮进气压力，使得—— 即使在内燃机加速期间——也存在尽可能高的平均指示压力和/或尽可能 高的平均有效压力。所述特定的涡轮进气压力则相当于最优涡轮进气压力， 在该最优涡轮进气压力下内燃机的效率高于在内燃机加速期间骤然增大涡 轮进气压力的情况。也可以通过局部最大值、即相应的瞬时时刻已知的最 大值来描述最大平均指示压力和/或最大平均有效压力。利用空气模型对所 述特定的涡轮进气压力进行计算。空气模型可以计算内燃机和/或涡轮增压 器的进气侧和/或排气侧的、尤其是在各希望的时刻的质量流量、压力和/ 或温度。因此不必为空气模型设置用于检测涡轮进气压力或进气道压力的 压力传感器。但如果设有这种传感器，则可以将其用来改善或验证计算值。 作为空气模型的输入参量可包括以下参量中的至少一个：内燃机转速、喷 射量和驾驶员期望的转矩。亦即利用基于模型的控制和/或调节，对涡轮进 气压力的升高进行限制或者说调节和/或控制，使得内燃机始终实现尽可能 大的转矩。