[发明专利]用于确定及调节内燃机的废气再循环率的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及具有废气再循环的内燃机。本发明尤其涉及内燃机中废气再循环率的确定及调节。

背景技术

在低混合比的内燃机、如分层充气的内燃机上在每个汽缸的燃烧室中具有过量的空气。通过低混合比工作可作到：使内燃机以高效率运行。但低混合比工作将导致氧化氮排放量的增高，其通常超过允许的氧化氮的极限值。因此为了减小氧化氮的排放设有一个外部废气再循环装置，在此情况下由内燃机产生的废气的一部分被回馈到内燃机的吸气管中，以便由那里重新进入内燃机的汽缸。

在氧化氮排放的一个优化方案中回馈由工作点确定的废气量。该废气量通常由所谓的废气再循环率来指示，该废气再循环率给出输入新鲜空气中废气的份额。回馈的废气量的定量配给通常在考虑到用于废气再循环的进气阀的位置响应信号的情况下预控制地进行。

因为废气再循环率不可直接地测量，至今它必需根据一个适合的模型来计算。该模型化的废气再循环率然后被用来使废气再循环率调节到一个由工作点确定的给定值上。真实回馈到汽缸的废气量的计算是基于以压力传感器的空气质量流为基础的流入/流出的空气/废气质量的平衡来实现的。在尤其低混合比工作时所采用的完全去节流的发动机运行中，实际回馈废气量或实际废气再循环率的模型计算的误差显著地上升。

尤其在内燃机的低混合比工作中燃烧特性随着废气再循环率的升高急剧地变差及可能在通过预给定的给定值稍微增高的废气再循环率的情况下导致燃烧的中止。如果实际输入的废气再循环率下降到为实现最小氧化氮排放而优化的废气再循环率以下，则氧化氮排放超正比地升高，这将导致显著消耗的缺点，因为所使用的氧化氮存储器式催化器必需频繁地再生。

发明内容

因此本发明的任务在于，提供一种用于确定废气再循环率的方法及装置，其中废气再循环率的误差很小。本发明的另一任务是提供用于调节内燃机中废气再循环率的方法及装置，其中相对废气再循环率的预给定的给定值的调节偏差可被减小。

这些任务将通过根据权利要求1的用于确定废气再循环率的方法及通过根据并列独立权利要求的用于调节废气再循环率的方法及装置来解决。

其它有利的构型给出在从属权利要求中。

根据本发明的第一方面设置了一个用于确定内燃机中废气再循环率的方法，其中废气再循环率给出输入到内燃机的一个汽缸中的气体量中的废气份额，其中在内燃机的汽缸中在燃烧阶段期间周期地进行燃烧。该方法包括以下步骤：

求得关于内燃机的汽缸中的燃烧分布的燃烧分布数据；

借助一个预给定的废气再循环率函数由该燃烧分布数据求得实际的废气再循环率。

为了确定废气再循环率还可设置：废气再循环率函数考虑内燃机的至少一个另外的工作状态量，尤其内燃机的转速、所要求的驾驶员目标转矩及关于燃料质量的数据。

根据本发明的另一方面设置了一个用于调节内燃机中废气再循环率的方法，其中废气再循环率给出输入到内燃机的一个汽缸中的气体量中的废气份额，其中在内燃机的汽缸中在燃烧阶段期间周期地进行燃烧。该方法包括以下步骤：

求得关于内燃机的汽缸中的燃烧分布的燃烧分布数据；

提供一个与内燃机的工作点相关的给定数据；

进行用于补偿调节偏差的调节，该调节偏差由该给定数据与该燃烧分布数据得出。

本发明的构思在于，由汽缸中燃烧的燃烧分布数据确定和/或调节废气再循环率。本发明基于这样的观察：在废气再循环率与燃烧分布、尤其点火延迟之间存在一个指数函数关系，点火延迟为点火火花停止与由其引起的燃料的燃烧重心之间的时间。因此通过表征燃烧分布或燃烧的时间位置及持续时间的燃烧分布数据的求得可得到当前废气再循环率的数据。燃烧分布例如可通过借助燃烧室压力传感器对燃烧室压力的直接测量来检测。由此一方面通过燃烧分布数据确定废气再循环率或另一方面将废气再循环率调节到一个预给定值上。

此外可设置：相应于给定废气再循环率的数据的给定数据根据一个或多个工作状态量、尤其转速和/或所要求的驾驶员目标转矩由给定值特性曲线族求得，其中借助废气再循环率函数由燃烧分布数据求得实际的废气再循环率。

根据一个变换的实施形式给定数据可相应于给定燃烧位置的数据-尤其是给定点火延迟或给定燃烧重心，及由一个给定值特性曲线族根据一个或多个工作状态量-尤其转速和/或所要求的驾驶员目标转矩-来求得，其中求得一个燃烧位置的数据作为燃烧分布数据。

此外可测量汽缸中的燃烧室压力，其中燃烧分布数据作为汽缸中燃烧阶段期间与燃烧室压力相应的燃烧室压力数据的分布的局部最大值的时刻来求得。