[发明专利]控制具有EGR和内部燃烧废气再循环的内燃机汽缸内的燃烧废气分数的方法

说明书

技术领域

本发明涉及内燃机控制领域，更具体地涉及配有VVT型(Variable ValveTiming，定时可变阀门定时)的可变定时装置并配有用于低压排气（exhaustgas）的外部再循环回路(EGR)的汽油内燃机的空气系统控制的一部分。可变定时是允许内燃机中的若干参数改变、特别定时、进气阀和排气阀的开启时间和/或抬升的技术。

背景技术

在这种类型的内燃机中，进气阀关闭时汽缸内的燃烧废气（burnt gas）的量是通过下面两种方式获得的：通过经由进气阀和排气阀致动器的内部燃烧废气再循环(IGR)，这是被称为VVT致动器的可变定时手段，以及通过经由EGR回路的外部再循环。

事实上，可变定时允许通过控制进气阀和排气阀的开启/关闭实现燃烧废气的内部再循环。当进气阀和排气阀同时开启时，排气从排气管流回到进气管。在内部气体再循环的情形下，阀同时开启的持续时间和幅度是再循环气体量的决定因素。在这种情形下，可变定时装置能使至少一个进气阀受控，以使其在汽缸内活塞上止点之前开启，同时使至少一个排气阀受控，以使其就在该活塞上止点之前关闭。然后使两个阀同时开启并使排气再循环。内部气体再循环相比外部再循环的优势在于，系统的快速响应以及再循环气体的良好分布。

这两个燃烧废气源具有极为不同的响应时间。实际上，IGR通过阀的相移受到控制，阀的相移是非常快的。另一方面，因为燃烧废气在排气再循环回路中的流动时间很长(由于该回路的长度)，因此EGR控制非常缓慢。这似乎与控制瞬时条件下的快速量(藉由VVT致动器的IGR)以补偿EGR缓慢性(藉由EGR阀)有关；事实上，对于瞬时条件，快速响应时间是必需的。

瞬时条件的常见例是在高负载下放松气动踏板。在瞬态开始时，EGR速率很高；实际上，EGR速率在高负载下很高以将内燃机爆震的极限向回推。在瞬态结束时，在部分负载下，速率为零而IGR速率增加；事实上，IGR速率在部分负载下较高，因为考虑到减小内燃机泵送损失的阀重叠。然而，在瞬时条件下，由于燃烧废气遍布进气管，进入汽缸的EGR量不为零。因此存在高风险，即腔室内存在过量的燃烧废气(EGR加上IGR)并因此内燃机燃烧中断。在瞬态情形下，目的则是尽可能地限制IGR量，直到进气管排空其含有的燃烧废气为止。

图3示出根据现有技术的带EGR和IGR的汽油内燃机的空气环路的设定点确定方案。从内燃机扭矩设定点和内燃机速度测量N_e来看，内燃机图(MAP)允许相对于抽吸空气质量设定点进气歧管中的燃烧废气分数对于内燃机扭矩设定点寻求的稳态的进气阀和排气阀致动器的位置和来定义设定点。随后使用进气歧管中的燃烧废气分数的值X_int将空气质量设定点修正为抽吸质量设定点进气歧管中的这种燃烧废气分数可通过任何手段获得，特别是估算方法或测量方法。从抽吸质量设定点和排气(13)阀和进气(12)阀的致动器(8、9)的位置VVT_exh和VVT_int的测量来看，填充模型(MR)允许给出进气歧管中的压强设定点

控制器(15)允许控制进气压强、EGR和变化定时装置(8、9)以保证压强设定点进气歧管中的燃烧废气分数设定点以及稳态下的进气阀和排气阀致动器的位置和

图3中描述的方法因此不允许控制在瞬时条件下汽缸中的燃烧废气分数。

根据本发明的内燃机控制方法允许通过在瞬时条件下优化汽缸中的燃烧废气分数而控制EGR和IGR组合的汽缸中的燃烧废气分数。根据本发明的方法基于使用基于汽缸填充模型的燃烧废气流模型对进气阀和排气阀的致动器的控制。该方法不需要校正，除了使用能估计汽缸中的抽吸质量和燃烧废气质量的汽缸填充模型外。

发明内容

本发明涉及控制内燃内燃机的方法，该内燃机包括至少一个汽缸、在汽缸中的至少一个进气阀以及用于将燃烧废气从所述汽缸中排出的至少一个排气阀，所述内燃机配有排气再循环回路并配有可变定时装置，所述可变定时装置包括所述进气阀的第一致动器和所述排气阀的第二致动器。所述方法包括以下阶段：

－获取所述内燃机的扭矩设定点

－通过应用将所述致动器的位置设定点关联于内燃机扭矩设定点的燃烧废气流模型(MEGB)，确定所述第一致动器的位置设定点和所述第二致动器的位置设定点所述燃烧废气流模型(MEGB)包括汽缸填充模型(MR)，以及

－通过将位置设定点和应用于所述可变定时装置来控制所述汽缸中的燃烧废气分数。