Изобретение относится к двигателю внутреннего сгорания, в частности к газовому двигателю, для транспортного средства, в частности для автомобиля промышленного назначения согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения, к способу функционирования двигателя внутреннего сгорания, в частности газового двигателя, согласно ограничительной части пункта 9 формулы изобретения, а также к транспортному средству, в частности к автомобилю промышленного назначения, с двигателем внутреннего сгорания и/или для осуществления способа по пункту 15 формулы изобретения.
Для выполнения обязательных требований по нормам токсичности отработавших газов известно, что газовые двигатели или двигатели на горючем газе, например двигатели на природном газе, перенастраиваются с режима работы на обедненной смеси на стехиометрический режим работы. Для того чтобы компенсировать получаемую отсюда потерю кпд газового двигателя или повысить кпд газового двигателя, подходит, например, охлаждаемая и регулируемая рециркуляция отработавшего газа (AGR), посредством которой часть отработавшего газа газового двигателя вновь подводится к газовому двигателю. Возвращаемый отработавший газ действует при последующем сгорании в блоке цилиндр-поршень газового двигателя по существу как инертный газ.
В случае газовых двигателей без AGR и с подводом горючего газа во впускной такт газового двигателя массовый поток заряда рабочей смеси, подаваемый в блок цилиндр-поршень, обычно вычисляется посредством выполняемой в управляющем устройстве модели коэффициента наполнения цилиндра, которая отражает поглощающую способность мотора в зависимости от числа оборотов. Для этого сначала посредством датчика давления и датчика температуры измеряется давление заряда рабочей смеси (абсолютное давление во впускном коллекторе - МАР) и температура заряда рабочей смеси во впускном тракте в зоне блока цилиндр-поршень. Из измеренного давления заряда рабочей смеси, температуры заряда рабочей смеси и числа оборотов двигателя посредством модели коэффициента наполнения цилиндра может вычисляться подводимый массовый поток заряда рабочей смеси. Посредством коэффициента избытка воздуха в цилиндре может тогда также вычисляться подводимый к блоку цилиндр-поршень массовый поток воздуха. Однако этот способ действий невозможен в случае газовых двигателей с AGR, так как доля отработавшего газа в заряде рабочей смеси, выполненной, например, как смесь горючего газа/воздуха/отработавшего газа, не известна.
Поэтому для определения массового потока воздуха в газовых двигателях с AGR обычно выше по потоку от AGR и выше по потоку от подвода горючего газа посредством расходомера массы воздуха, например, посредством термоанемометрического пленочного расходомера массы воздуха измеряется массовый поток воздуха во впускном тракте. Посредством измеренного массового потока воздуха и массового потока заряда рабочей смеси, определенного посредством уже упомянутой модели коэффициента наполнения цилиндра, может тогда определяться возвращенный массовый поток отработавшего газа. Измерение массового потока воздуха посредством расходомера массы воздуха оказалось, особенно ввиду его чувствительности к загрязнениям, весьма подверженным ошибкам.
Поэтому задачей изобретения является предоставить двигатель внутреннего сгорания, в частности газовый двигатель, для транспортного средства, в частности для автомобиля промышленного назначения, а также способ функционирования двигателя внутреннего сгорания, в частности газового двигателя, при которых подаваемый к блоку сгорания массовый поток воздуха и/или возвращенный массовый поток отработавшего газа определяются альтернативным, надежным и одновременно экономичным способом.
Эта задача решается признаками независимых пунктов формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления приведены в зависимых пунктах формулы изобретения.
Изобретение относится к двигателю внутреннего сгорания, в частности газовому двигателю, для транспортного средства, в частности для автомобиля промышленного назначения, с впускным трактом, посредством которого к блоку сгорания, в частности к блоку цилиндр-поршень, может подводиться газ, в частности газовая смесь горючего газа/воздуха/отработавшего газа, и с рециркуляцией отработавшего газа, посредством которой к газу, подводимому к блоку сгорания, в частности к газовой смеси горючего газа и воздуха, в зоне подмешивания отработавшего газа может подводиться отработавший газ блока сгорания, причем во впускном тракте выше по потоку от блока сгорания и ниже по потоку от зоны подмешивания отработавшего газа расположено по меньшей мере одно измерительное устройство, посредством которого может определяться массовый поток газа, в частности массовый поток горючего газа/воздуха/отработавшего газа, и температура газа, в частности температура горючего газа/воздуха/отработавшего газа. В соответствии с изобретением, в частности для определения возвращенного массового потока отработавшего газа и/или подведенного к блоку сгорания массового потока воздуха, дополнительно к измерительному устройству, как в рециркуляции отработавшего газа, так и во впускном тракте соответственно, выше по потоку от зоны подмешивания отработавшего газа расположен по меньшей мере один датчик температуры.
Таким способом возвращенный массовый поток отработавшего газа и подведенный к блоку сгорания массовый поток воздуха могут определяться особенно экономичным и надежным образом, так как для этого, например, не требуется предусматривать никакого расходомера массы воздуха для измерения массового потока воздуха. Вместо этого применяются заметно более надежные и более экономичные датчики температуры. Применение датчиков температуры к тому же является также особенно простой альтернативой расходомеру массы воздуха, так как обычно и без того предусмотренное во впускном тракте измерительное устройство применяется для определения возвращенного массового потока отработавшего газа и подведенного массового потока воздуха.
С помощью определенного, в текущий момент возвращенного массового потока отработавшего газа и определенного, в текущий момент подведенного к блоку сгорания массового потока воздуха могут тогда, например, возвращенный массовый поток отработавшего газа и массовый поток воздуха посредством управляющего устройства двигателя регулироваться в замкнутом контуре регулирования до определенных номинальных значений. Эти номинальные значения могут, например, зависеть от текущего режима работы двигателя внутреннего сгорания, а также от других параметров.
Из определенного возвращенного массового потока отработавшего газа и определенного массового потока воздуха также может дополнительно вычисляться, например, текущая доля возвращения отработавшего газа.
В конкретном выполнении соответствующего изобретению двигателя внутреннего сгорания может предусматриваться управляющее устройство, посредством которого из параметров, определенных посредством измерительного устройства и датчиков температуры, и из жестко предварительно установленного и/или измеренного посредством лямбда-зонда коэффициента избытка воздуха в цилиндре могут вычисляться возвращенный массовый поток отработавшего газа и/или поданный к блоку сгорания массовый поток воздуха. Посредством подобного управляющего устройства из измеренных параметров могут просто и автоматически или автономно вычисляться возвращенный массовый поток отработавшего газа и/или массовый поток воздуха.
Предпочтительным образом измерительное устройство и датчики температуры расположены в определенной ближней зоне, предпочтительно в непосредственно ближней зоне к зоне подмешивания отработавшего газа, чтобы определять возвращенное количество отработавшего газа и долю воздуха в газе, подведенном к блоку сгорания, с особенно высокой точностью.
Предпочтительным образом измерительное устройство для определения массового потока газа, в частности массового потока горючего газа/воздуха/отработавшего газа, содержит расположенный во впускном тракте датчик давления, в частности МАР-датчик, посредством которого может измеряться давление газа, в частности давление горючего газа/воздуха/отработавшего газа. Посредством управляющего устройства тогда можно, в частности с помощью модели коэффициента наполнения цилиндра, из давления газа, измеренного посредством датчика давления, в частности давления горючего газа/воздуха/отработавшего газа, температуры, измеренной посредством измерительного устройства, и числа оборотов двигателя внутреннего сгорания вычислить массовый поток газа, особенно массовый поток горючего газа/воздуха/отработавшего газа. Таким способом массовый поток газа может определяться надежным и одновременно также особенно экономичным образом.
Предпочтительным образом измерительное устройство для измерения температуры может иметь датчик температуры, чтобы определять температуру простым способом и с высокой точностью.
Кроме того, предпочтительным образом датчик температуры, расположенный выше по потоку от зоны подмешивания отработавшего газа в рециркуляции отработавшего газа, расположен ниже по потоку от устройства охлаждения отработавшего газа рециркуляции отработавшего газа и/или выше по потоку от обратного клапана рециркуляции отработавшего газа, чтобы с высокой точностью определять возвращенный массовый поток отработавшего газа и массовый поток воздуха, подводимый к блоку сгорания.
Предпочтительным образом, к тому же, расположенный выше по потоку от зоны подмешивания отработавшего газа во впускном тракте датчик температуры расположен ниже по потоку от смесителя горючего газа/воздуха и/или дроссельного клапана и/или устройства охлаждения нагнетаемого воздуха и/или нагнетателя турбокомпрессора, работающего на отработавшем газе, впускного тракта. Тем самым точность, с которой определяются возвращенный массовый поток отработавшего газа и подведенный к блоку сгорания массовый поток воздуха, дополнительно повышается.
В принципе, следует отметить, что измерительное устройство и датчики температуры предпочтительным образом должны располагаться таким образом, что в то время как газы протекают от датчиков температуры к измерительному устройству, изменение энергии газа и массы газа было по возможности минимальным. Тогда возвращенный массовый поток отработавшего газа и подведенный массовый поток воздуха могут определяться с высокой точностью.
В другом предпочтительном выполнении предусмотрено измерительное устройство, посредством которого возвращенный массовый поток отработавшего газа и/или подведенный к блоку сгорания массовый поток воздуха могут определяться дополнительно и/или в зависимости от определенных рабочих состояний двигателя внутреннего сгорания альтернативно к уже описанному способу. Тем самым может, например, выполняться проверка достоверности в отношении определенных значений. Также, например, возможно, в зависимости от режима работы двигателя внутреннего сгорания, альтернативно и/или дополнительно определенный массовый поток отработавшего газа и/или альтернативно дополнительно определенный массовый поток воздуха применять или не применять при управлении и/или регулировании двигателя внутреннего сгорания. Так, например, в зависимости от режима работы двигателя внутреннего сгорания могут применяться более надежные или более точные значения для регулирования двигателя внутреннего сгорания. Конкретно альтернативное и/или дополнительное определение возвращенного массового потока отработавшего газа и/или подведенного к блоку сгорания массового потока воздуха может при этом осуществляться, например, посредством выполняемой в управляющем устройстве модели охладителя нагнетаемого воздуха и/или посредством выполняемой в управляющем устройстве модели дроссельного клапана.
В случае относящейся к определенному компоненту модели, например, вышеупомянутой модели охладителя нагнетаемого воздуха или вышеупомянутой модели дроссельного клапана, речь идет о постоянно загруженной в вычислительный блок, описывающей этот компонент математической функции и/или характеристике или параметрических поверхностях, с помощью которых вычисляется параметр процесса в зависимости от определенным образом предварительно заданных входных сигналов.
Для решения вышеуказанной задачи, кроме того, заявлен способ функционирования двигателя внутреннего сгорания, в частности газового двигателя, для транспортного средства, в частности для автомобиля промышленного назначения, с впускным трактом, посредством которого к блоку сгорания, в частности блоку цилиндр-поршень, двигателя внутреннего сгорания может подводиться газ, в частности газовая смесь горючего газа/воздуха/отработавшего газа, и с рециркуляцией отработавшего газа, посредством которой к подводимому к блоку сгорания газу в зоне подмешивания отработавшего газа подводится отработавший газ блока сгорания. В соответствии с изобретением, посредством измерительного и управляющего устройства из массового потока газа, в частности массового потока горючего газа/воздуха/отработавшего газа, и температуры газа, в частности температуры горючего газа/воздуха/отработавшего газа, во впускном тракте выше по потоку от блока сгорания и ниже по потоку от зоны подмешивания отработавшего газа из температуры отработавшего газа в рециркуляции отработавшего газа выше по потоку от зоны подмешивания отработавшего газа и из температуры газа, в частности температуры горючего газа/воздуха, во впускном тракте выше по потоку от зоны подмешивания отработавшего газа определяется возвращенный массовый поток отработавшего газа и/или подведенный к блоку сгорания массовый поток воздуха.
Как уже пояснено, возвращенный массовый поток отработавшего газа и подведенный к блоку сгорания массовый поток воздуха могут тем самым определяться особенно экономичным и надежным образом.
В предпочтительном выполнении способа при вычислении выполняется баланс массового потока и баланс энергии, в частности в определенной и/или непосредственно ближней зоне, в зоне подмешивания отработавшего газа, причем при балансе массового потока и при балансе энергии учитываются массовый поток отработавшего газа рециркуляции отработавшего газа, массовый поток газа, в частности массовый поток горючего газа/воздуха, во впускном тракте выше по потоку от зоны подмешивания отработавшего газа и массовый поток газа, в частности массовый поток горючего газа/воздуха/отработавшего газа, во впускном тракте ниже по потоку от зоны подмешивания отработавшего газа и выше по потоку от блока сгорания. С использованием баланса массового потока и баланса энергии в зоне подмешивания отработавшего газа возвращенный массовый поток отработавшего газа и подведенный к блоку сгорания массовый поток воздуха могут вычисляться простым способом с помощью измеренных параметров.
Конкретно массовый поток газа во впускном тракте выше по потоку от зоны подмешивания отработавшего газа в случае выполненного как газовый двигатель двигателя внутреннего сгорания может быть, например, смесью горючего газа/воздуха с определенным коэффициентом избытка воздуха в цилиндре. Предпочтительным образом тогда при вычислении подведенный к блоку сгорания массовый поток горючего газа выражается через коэффициент избытка воздуха в цилиндре в зависимости от подведенного к блоку сгорания массового потока воздуха, чтобы простым способом вычислять возвращенный массовый поток отработавшего газа и подведенный к блоку сгорания массовый поток воздуха.
Для определения массового потока газа, в частности массового потока горючего газа/воздуха/отработавшего газа, выше по потоку от блока сгорания и ниже по потоку от зоны подмешивания отработавшего газа, предпочтительно может измеряться давление газа, в частности давление горючего газа/воздуха/отработавшего газа, во впускном тракте выше по потоку от блока сгорания и ниже по потоку от зоны подмешивания отработавшего газа, причем посредством измерительного и управляющего устройства, в частности посредством модели коэффициента наполнения цилиндра, из измеренного давления газа, в частности давления горючего газа/воздуха/отработавшего газа, температуры, измеренной посредством измерительного и управляющего устройства, и числа оборотов двигателя внутреннего сгорания вычисляется массовый поток газа, в частности массовый поток горючего газа/воздуха/отработавшего газа. Тем самым массовый поток газа, как уже пояснено, может определяться особенно экономичным и надежным образом.
Предпочтительным образом к тому же предусмотрено измерительное устройство, посредством которого возвращенный массовый поток отработавшего газа и подведенный к блоку сгорания массовый поток воздуха, дополнительно или в зависимости от режима двигателя внутреннего сгорания, также может определяться альтернативным образом. Получаемые отсюда преимущества уже также были пояснены. Конкретно альтернативное и/или дополнительное определение возвращенного массового потока отработавшего газа и подведенного к блоку сгорания массового потока воздуха может при этом осуществляться, например, посредством выполняемой в управляющем устройстве модели охладителя нагнетаемого воздуха и/или посредством выполняемой в управляющем устройстве модели дроссельного клапана.
Особенно предпочтительным образом при регулировании и/или управлении возвращенным массовым потоком отработавшего газа в зависимости от определенных рабочих состояний двигателя внутреннего сгорания альтернативно и/или дополнительно определенный возвращенный массовый поток отработавшего газа применяется или нет. Точно так же при регулировании и/или управлении подводимым к блоку сгорания массовым потоком воздуха в зависимости от определенных рабочих состояний двигателя внутреннего сгорания альтернативно и/или дополнительно определенный подведенный массовый поток воздуха может применяться или нет. Так, регулирование и/или управление возвращенного отработавшего газа и подведенного массового потока воздуха может улучшаться уже поясненным образом.
Кроме того, заявлено транспортное средство, в частности автомобиль промышленного назначения, с соответствующим изобретению двигателем внутреннего сгорания. Получаемые отсюда преимущества идентичны уже оцененным преимуществам соответствующего изобретению двигателя внутреннего сгорания, так что они здесь не будут повторяться.
Вышеописанные и/или отраженные в зависимых пунктах предпочтительные варианты осуществления изобретения могут кроме, например, случаев однозначных зависимостей или необъединяемых альтернатив применяться отдельно или также в любой комбинации друг с другом.
Изобретение и его предпочтительные варианты осуществления, а также их преимущества далее поясняются на основе фиг. 1 только в качестве примера.
На фиг. 1 показано схематичное представление примерной формы выполнения соответствующего изобретению двигателя внутреннего сгорания, который здесь выполнен как двигатель 1 на природном газе с регулируемой и охлаждаемой рециркуляцией 2 отработавшего газа.
Массовый поток воздуха (стрелка 3) подводится к блоку 10 двигателя через впускной тракт 25, причем массовый поток 3 воздуха сначала протекает через нагнетатель 4, который является компонентом турбокомпрессора 5, работающего на отработавшем газе, и затем через охладитель 6 нагнетаемого воздуха. Оттуда охлажденный массовый поток 3 воздуха протекает через управляемый дроссельный клапан 7 к смесителю 8 газа, к которому дополнительно подводится массовый поток природного газа (стрелка 9). Выходя из смесителя 8 газа, образованная там смесь 26 природного газа и воздуха течет к блоку 11 цилиндр-поршень, в котором происходит процесс сгорания. Затем массовый поток отработавшего газа (стрелка 12) течет через турбину 13 турбокомпрессора 5, работающего на отработавшем газе, причем турбина 13 механически связана с нагнетателем 4 и приводит его в действие.
Выше по потоку от турбины 13 под управлением AGR-регулирующего клапана 15 в месте 17 разветвления часть массового потока отработавшего газа ответвляется как AGR-массовый поток 14. Этот AGR-массовый поток 14 протекает в рециркуляции 2 отработавшего газа через AGR-регулирующий клапан 15, AGR-охладитель 16 и обратный клапан, здесь, например, лепестковый клапан 33, к зоне 18 подмешивания отработавшего газа, которая размещена ниже по потоку от смесителя 8 газа, а также выше по потоку от блока 10 двигателя во впускном тракте, так что AGR-массовый поток 14 подмешивается к газовой смеси 26 природного газа и воздуха. Посредством подвода природного газа во впускной тракт 25 смесь воздуха/природного газа/отработавшего газа образуется здесь вне блока 11 цилиндр-поршень, так что здесь имеет место внешнее образование смеси. Альтернативно природный газ может также подаваться к блоку 11 цилиндр-поршень или инжектироваться в блок 11 цилиндр-поршень, так что смесь воздуха/природного газа/отработавшего газа образуется только в камерах сгорания блока 11 цилиндр-поршень. В этом случае имеет место внутреннее образование смеси.
Кроме того, во впускном тракте 25 между блоком 10 двигателя и зоной 18 подмешивания отработавшего газа размещен датчик 22 давления, предпочтительно МАР-датчик давления впускного трубопровода, посредством которого измеряется давление заряда рабочей смеси. К тому же во впускном тракте 25 между блоком 10 двигателя и зоной 18 подмешивания отработавшего газа также расположен датчик 27 температуры, посредством которого измеряется температура заряда рабочей смеси. Далее во впускном тракте 25 выше по потоку от зоны 18 подмешивания отработавшего газа и ниже по потоку от смесителя 8 газа расположен датчик 31 температуры, посредством которого также измеряется температура заряда рабочей смеси. Кроме того, в рециркуляции 2 отработавшего газа выше по потоку от лепесткового клапана 33 и ниже по потоку от AGR-охладителя 16 также расположен датчик 29 температуры, посредством которого измеряется температура отработавшего газа.
Вышеописанные датчики 27, 29 и 31 температуры, а также датчик 22 давления сигнально-технически связаны с управляющим устройством 21, так что их измеренные величины передаются на измерительное устройство 21. Посредством измерительного устройства 21 может выполняться модель коэффициента наполнения цилиндра, с помощью которой из давления заряда рабочей смеси, измеренного посредством датчика 22 давления, и температуры заряда рабочей смеси, измеренной датчиком 27 температуры, может определяться массовый поток заряда рабочей смеси из свежего воздуха, горючего газа и возвращенного отработавшего газа. Из температур, измеренных посредством датчиков 27, 29 и 31 температуры, вычисленного массового потока заряда рабочей смеси и измеренного, например, посредством лямбда-зонда 24 коэффициента λ избытка воздуха в цилиндре для газовой смеси воздуха и природного газа, могут тогда с помощью управляющего устройства 21 вычисляться AGR-массовый поток 14 и массовый поток 3 воздуха. Конкретно это вычисление может, например, осуществляться посредством баланса массового потока и баланса энергии в границах 33 системы, указанных пунктирными линиями. Для этого могут, например, применяться следующие формулы:
Кроме того, опционально также выше по потоку от охладителя 6 нагнетаемого воздуха расположен датчик 19 давления, а ниже по потоку от охладителя 6 нагнетаемого воздуха расположен датчик 20 давления во впускном тракте 25, посредством которых измеряется потеря давления массового потока 3 воздуха через охладитель 6 нагнетаемого воздуха. Измеренные сигналы датчиков 19, 20 давления, соответствующие дифференциальному давлению, подаются на выполняемую в управляющем устройстве 21 модель охладителя нагнетаемого воздуха, посредством которой из измеренного дифференциального давления может вычисляться протекающий через охладитель 6 нагнетаемого воздуха массовый поток 3 воздуха. Из вычисленного массового потока 3 воздуха, массового потока заряда рабочей смеси, вычисленного посредством модели коэффициента наполнения цилиндра, и коэффициента избытка воздуха в цилиндре может затем вычисляться также AGR-массовый поток 14.
Вышеописанные датчики 19, 20 давления и модель охладителя нагнетаемого воздуха обеспечивают возможность альтернативного или дополнительного определения массового потока 3 воздуха и AGR-массового потока 14. Так, например, может выполняться проверка достоверности в отношении значений, определенных посредством датчиков 22, 27, 29 и 31. Также, например, возможно, в зависимости от режима работы двигателя 1 на природном газе, альтернативно или дополнительно определенные значения или значения, определенные посредством датчиков 22, 27, 29 и 31, применять или не применять при регулировании массового потока 3 воздуха и AGR-массового потока 14. Так, например, в зависимости от режима работы двигателя 1 на природном газе, для этого регулирования на основании опыта могут применяться более надежные и/или более точные значения.
Альтернативно или дополнительно к определению массового потока 3 воздуха, посредством модели охладителя нагнетаемого воздуха, массовый поток 3 воздуха может, например, также определяться посредством выполняемой на управляющем устройстве 21 модели дроссельного клапана. Эта модель дроссельного клапана содержит в качестве входных значений потерю давления на дроссельном клапане 7 и текущую установку дроссельного клапана. Измерение потери давления на дроссельном клапане 7 может при этом осуществляться посредством расположенного выше по потоку от дроссельного клапана 7 датчика 20 давления и посредством не показанного на фиг. 1 датчика давления, расположенного между дроссельным клапаном 7 и смесителем 8 газа во впускном тракте 25.
Перечень ссылочных позиций
1 двигатель на природном газе
2 рециркуляция отработавшего газа
3 стрелка (массовый поток воздуха)
4 нагнетатель
5 турбокомпрессор, работающий на отработавшем газе
6 охладитель нагнетаемого воздуха
7 дроссельный клапан
8 смеситель газа
9 стрелка (массовый поток природного газа)
10 блок двигателя
11 блок цилиндр-поршень
12 стрелка (массовый поток отработавшего газа)
13 турбина
14 AGR-массовый поток
15 AGR-регулирующий клапан
16 AGR-охладитель
17 место разветвления
18 зона ввода отработавшего газа
19 датчик давления
20 датчик давления
21 вычислительный блок
22 датчик давления
24 лямбда-зонд
25 впускной тракт
26 газовая смесь природного газа/воздуха
27 датчик температуры
29 датчик температуры
31 датчик температуры
33 лепестковый клапан
сp,AGR удельная теплоемкость отработавшего газа
сp,горюч. газ удельная теплоемкость горючего газа
сp,общ удельная теплоемкость заряда рабочей смеси
сp,возд удельная теплоемкость воздуха
Lmin минимальное потребление воздуха
массовый поток горючего газа
массовый поток заряда рабочей смеси
массовый поток воздуха
TAGR температура возвращенного отработавшего газа
TBL температура газовой смеси горючего газа/воздуха
Tобщ температура заряда рабочей смеси
λ коэффициент наполнения цилиндра
Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания (ДВС). Предложен ДВС с впускным трактом (25), посредством которого к блоку (11) сгорания, в частности к блоку цилиндр-поршень двигателя (1) внутреннего сгорания, может подводиться газ, в частности газовая смесь горючего газа/воздуха/отработавшего газа, и с рециркуляцией (2) отработавшего газа, посредством которой к газу, подводимому к блоку (11) сгорания в зоне (18) подмешивания отработавшего газа, может подводиться отработавший газ блока (11) сгорания. Во впускном тракте (25) выше по потоку от блока (11) сгорания и ниже по потоку от зоны (18) подмешивания отработавшего газа расположено по меньшей мере одно измерительное устройство (22, 27), посредством которого может определяться массовый поток газа, в частности массовый поток горючего газа/воздуха/отработавшего газа, и температура газа, в частности температура горючего газа/воздуха/отработавшего газа. В соответствии с изобретением, для определения возвращенного массового потока (14) отработавшего газа и/или подведенного в блок (11) сгорания массового потока воздуха, дополнительно к измерительному устройству (22, 27), как в рециркуляции (2) отработавшего газа, так и во впускном тракте (25) соответственно, выше по потоку от зоны (18) подмешивания отработавшего газа расположен по меньшей мере один датчик (29, 31) температуры. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 1 ил.
1. Двигатель внутреннего сгорания для транспортного средства с впускным трактом (25), посредством которого к блоку (11) сгорания двигателя (1) внутреннего сгорания может подводиться газ, и с рециркуляцией (2) отработавшего газа, посредством которой к газу, подводимому к блоку (11) сгорания, в зоне (18) подмешивания отработавшего газа может подводиться отработавший газ блока (11) сгорания, причем во впускном тракте (25) выше по потоку от блока (11) сгорания и ниже по потоку от зоны (18) подмешивания отработавшего газа расположено по меньшей мере одно измерительное устройство (22, 27), посредством которого может определяться массовый поток газа и температура газа, отличающийся тем, что для определения возвращенного массового потока (14) отработавшего газа и/или подведенного к блоку (11) сгорания массового потока (3) воздуха, дополнительно к измерительному устройству (22, 27), как в рециркуляции (2) отработавшего газа, так и во впускном тракте (25) соответственно, выше по потоку от зоны (18) подмешивания отработавшего газа расположен по меньшей мере один датчик (29, 31) температуры.
2. Двигатель внутреннего сгорания по п. 1, отличающийся тем, что предусмотрено управляющее устройство (21), посредством которого из параметров, определенных посредством измерительного устройства (22, 27) и датчиков (29, 31) температуры, и из жестко предварительно установленного и/или измеренного посредством лямбда-зонда (24) коэффициента (λ) избытка воздуха в цилиндре могут вычисляться возвращенный массовый поток (14) отработавшего газа и/или поданный к блоку (11) сгорания массовый поток (3) воздуха.
3. Двигатель внутреннего сгорания по п. 1 или 2, отличающийся тем, что измерительное устройство (22, 27) и датчики (29, 31) температуры расположены в определенной ближней зоне, предпочтительно в непосредственно ближней зоне к зоне (18) подмешивания отработавшего газа.
4. Двигатель внутреннего сгорания по п. 1 или 2, отличающийся тем, что измерительное устройство (22, 27) для определения массового потока газа, в частности массового потока горючего газа/воздуха/отработавшего газа, содержит по меньшей мере один расположенный во впускном тракте (25) датчик (22) давления, в частности МАР-датчик, посредством которого может измеряться давление газа, в частности давление горючего газа/воздуха/отработавшего газа, и что предусмотрено управляющее устройство (21), посредством которого, в частности посредством модели коэффициента наполнения цилиндра, из давления газа, измеренного посредством датчика (22) давления, в частности давления горючего газа/воздуха/отработавшего газа, температуры, измеренной посредством измерительного устройства (27), и числа оборотов двигателя (1) внутреннего сгорания может вычисляться массовый поток газа, в частности массовый поток горючего газа/воздуха/отработавшего газа.
5. Двигатель внутреннего сгорания по п. 1 или 2, отличающийся тем, что измерительное устройство (22, 27) для измерения температуры имеет по меньшей мере один датчик (27) температуры.
6. Двигатель внутреннего сгорания по п. 1 или 2, отличающийся тем, что датчик (29) температуры, расположенный выше по потоку от зоны (18) подмешивания отработавшего газа в рециркуляции (16) отработавшего газа, расположен ниже по потоку от устройства (16) охлаждения отработавшего газа рециркуляции (2) отработавшего газа и/или выше по потоку от обратного клапана (33) рециркуляции (2) отработавшего газа.
7. Двигатель внутреннего сгорания по п. 1 или 2, отличающийся тем, что датчик (31) температуры, расположенный выше по потоку от зоны (18) подмешивания отработавшего газа во впускном тракте (25), расположен ниже по потоку от смесителя (8) горючего газа/воздуха, и/или дроссельного клапана (7), и/или устройства (6) охлаждения нагнетаемого воздуха, и/или нагнетателя (4) турбокомпрессора (5), работающего на отработавшем газе, впускного тракта (25).
8. Двигатель внутреннего сгорания по п. 1 или 2, отличающийся тем, что предусмотрено измерительное устройство (20, 19), посредством которого возвращенный массовый поток (14) отработавшего газа и/или подведенный к блоку (11) сгорания массовый поток (3) воздуха также могут определяться альтернативно, дополнительно и/или в зависимости от определенного рабочего состояния двигателя (1) внутреннего сгорания, причем предпочтительно предусмотрено, что альтернативное и/или дополнительное определение возвращенного массового потока (14) отработавшего газа и/или подведенного массового потока (3) воздуха осуществляется посредством выполняемой в управляющем устройстве (21) модели охладителя нагнетаемого воздуха и/или посредством выполняемой в управляющем устройстве (21) модели дроссельного клапана.
9. Способ функционирования двигателя внутреннего сгорания по любому из пп. 1-8 для транспортного средства с впускным трактом (25), посредством которого к блоку (11) сгорания двигателя (1) внутреннего сгорания может подводиться газ, и с рециркуляцией (2) отработавшего газа, посредством которой к подводимому к блоку (11) сгорания газу в зоне (18) подмешивания отработавшего газа может подводиться отработавший газ блока (11) сгорания, отличающийся тем, что посредством измерительного и управляющего устройства (21, 22, 27, 29, 31) из массового потока газа и температуры газа во впускном тракте (25) выше по потоку от блока (11) сгорания и ниже по потоку от зоны (18) подмешивания отработавшего газа, из температуры отработавшего газа в рециркуляции (2) отработавшего газа выше по потоку от зоны (18) подмешивания отработавшего газа, а также из температуры газа во впускном тракте (25) выше по потоку от зоны (18) подмешивания отработавшего газа определяют возвращенный массовый поток (14) отработавшего газа и/или подведенный к блоку (11) сгорания массовый поток (3) воздуха.
10. Способ по п. 9, отличающийся тем, что при вычислении выполняется баланс массового потока и баланс энергии, в частности в определенной и/или непосредственно ближней зоне, в области зоны (18) подмешивания отработавшего газа, причем при балансе массового потока и балансе энергии учитываются массовый поток (14) отработавшего газа рециркуляции (2) отработавшего газа, массовый поток газа, в частности массовый поток горючего газа/воздуха, во впускном тракте (25) выше по потоку от зоны (18) подмешивания отработавшего газа и массовый поток газа, в частности массовый поток горючего газа/воздуха/отработавшего газа, во впускном тракте (25) ниже по потоку от зоны (18) подмешивания отработавшего газа и выше по потоку от блока (11) сгорания.
11. Способ по п. 10, отличающийся тем, что массовый поток газа во впускном тракте (25) выше по потоку от зоны (18) подмешивания отработавшего газа представляет собой смесь горючего газа/воздуха с определенным коэффициентом (λ) избытка воздуха в цилиндре, причем предпочтительно предусмотрено, что при вычислении подведенный массовый поток (9) горючего газа выражается через коэффициент (λ) избытка воздуха в цилиндре в зависимости от подведенного массового потока (3) воздуха.
12. Способ по любому из пп. 9-11, отличающийся тем, что для определения массового потока газа, в частности массового потока горючего газа/воздуха/отработавшего газа, выше по потоку от блока (11) сгорания и ниже по потоку от зоны (18) подмешивания отработавшего газа измеряется давление газа, в частности давление горючего газа/воздуха/отработавшего газа, во впускном тракте (25) выше по потоку от блока (11) сгорания и ниже по потоку от зоны (18) подмешивания отработавшего газа, причем посредством измерительного и управляющего устройства (21, 22, 27, 29, 31), в частности посредством модели коэффициента наполнения цилиндра, из измеренного давления газа, в частности давления горючего газа/воздуха/отработавшего газа, температуры, измеренной посредством измерительного и управляющего устройства (21, 27, 29, 31), и числа оборотов двигателя (1) внутреннего сгорания вычисляется массовый поток газа, в частности массовый поток горючего газа/воздуха/отработавшего газа.
13. Способ по любому из пп. 9-11, отличающийся тем, что предусмотрено измерительное устройство (20, 19), посредством которого возвращенный массовый поток (14) отработавшего газа и/или подведенный к блоку (11) сгорания массовый поток (3) воздуха дополнительно или в зависимости от режима двигателя (1) внутреннего сгорания определяется альтернативным образом, причем предпочтительно предусмотрено, что альтернативное и/или дополнительное определение возвращенного массового потока (14) отработавшего газа и/или подведенного массового потока (3) воздуха осуществляется посредством выполняемой на управляющем устройстве (21) модели охладителя нагнетаемого воздуха и/или посредством выполняемой на управляющем устройстве (21) модели дроссельного клапана.
14. Способ по п. 13, отличающийся тем, что при регулировании и/или управлении возвращенным массовым потоком (14) отработавшего газа и/или подводимого к блоку (11) сгорания массового потока (3) воздуха в зависимости от определенных рабочих состояний двигателя (1) внутреннего сгорания альтернативно и/или дополнительно определенный возвращенный массовый поток (14) отработавшего газа и/или альтернативно и/или дополнительно определенный массовый поток (3) воздуха применяются или нет.
15. Транспортное средство с двигателем внутреннего сгорания по любому из пп. 1-8 и/или для осуществления способа по любому из пп. 9-14.
| US 20070227139 A1, 04.10.2007 | |||
| WO 2013175779 A1, 28.11.2013 | |||
| СПОСОБ И УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ДВИГАТЕЛЕМ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ С СИСТЕМОЙ ВПУСКА ВОЗДУХА | 2000 |
|
RU2264550C2 |
