专利名称：评估内燃机的排气管中的排气温度的方法
技术领域：
本发明一般涉及用于在沿内燃机的排气管的预定位置中评估(确定)排气温度的方法。更具体地，本发明涉及一种用于评估位 于排气管的涡轮增压器涡轮的入口处的排气温度的方法。
背景技术：
如所知的，内燃发动机传统地包括发动机缸体，其包括多个汽缸，每一个汽缸都容纳有往复运动的活塞且由汽缸盖闭合，该汽缸盖和活塞协作限定燃烧室。活塞被机械联接至发动机曲轴，使得由于相应的燃烧室中的燃料的燃烧产生的每一个活塞的往复运动被转换成发动机曲轴的转动。为了运行，内燃机还装备有用于将新鲜空气馈送进入燃烧室中的进气系统、用于将计量过的燃料量馈送进入燃烧室中的燃料喷射系统、以及用于在燃料燃烧后将排气从燃烧室中排出的排气系统。进气系统大致包括将新鲜空气从环境中引导进入进气歧管的进气歧管。进气歧管包括多个支路，其中每一个都经由一个或多个相应的进气口连接至相应的发动机汽缸。燃料喷射系统大致包括多个燃料喷射器，其经由燃料泵连接至燃料箱，且由发动机控制单元(ECU)根据预定的喷射策略操作。喷射策略大致规定ECU感知加速器踏板或其他由用户(驾驶者)促动的加速器装置，以使用该加速器位置以及可能的其他合适的输出以确定将在发动机循环中喷入发动机汽缸中的燃料量的请求值，并相应地操作燃料喷射器。最终排气系统包括排气歧管，该排气歧管包括多个支路以及将排气从排气歧管引导至环境的排气管，其中每一个支路都经由一个或多个相应的排气口连接至相应的发动机汽缸。一个或多个后处理装置，通常为诸如柴油氧化催化器(DOC)以及其他的催化后处理装置，通常位于排气管中，用于降低内燃机的污染物排放。大部分内燃机当前还配置有具有增加进入发动机汽缸的新鲜空气压力的功能的涡轮增压器，以加强发动机扭矩并降低燃料消耗。涡轮增压器通常包括位于进气管中的压缩机，其由位于后处理装置上游的排气管中的涡轮机械地驱动。事实上，涡轮增压器涡轮包括涡轮叶轮，其配置有多个叶片且通过刚性轴连接至压缩机。在排气管中流动的排气作用在涡轮叶片上，从而涡轮叶轮旋转并还使得压缩机轮产生旋转运动。由于这一结构，涡轮增压器涡轮是特别地受在其中流动的排气的温度影响的发动机构件。例如，如果排气过热，涡轮叶片的外侧端部(此处材料最薄)可能变得炽热(incandescent)且熔化。因此，涡轮叶轮变得不平衡，使得支撑涡轮增压器轴的轴承快速磨损。反过来，轴承的磨损可导致涡轮增压器轴失灵，并由此引发涡轮和压缩机轮的大的损害。过高的排气温度还能腐蚀涡轮壳体或使得其开裂，在该壳体中收纳有涡轮叶轮。在极端情形中，由过热的排气提供的附加的热能可驱动涡轮增压器进入过速状态，其超过设计的运行速度，从而涡轮叶轮或压缩机轮可甚至爆裂。此外，涡轮增压器涡轮并非唯一受排气温度影响的发动机构件。例如，过高的排气温度保持过长时间可损坏发动机活塞。这样的损坏可包括活塞变形、熔化、燃烧、成孔、开裂等。在另一方面，排气温度是发动机性能的指标排气温度越高，发动机产生的功率越多。因此，通常建议操作内燃机以达到由涡轮增压器涡轮的结构限制以及受其影响的其他发动机构件所允许的排气温度的较高值。 排气温度还影响后处理装置的效率，这是因为催化后处理装置的性能通常当其运行在其中转化效率最大化的温度时可观地增强，而过低或过高的温度将导致不佳的性能和/或物理损坏。出于这些原因，E⑶通常规定在内燃机的运行中控制排气温度。事实上，E⑶在沿排气管的预定位置中检测排气温度的值，通常在涡轮增压器的入口处，并可能调节排气温度，例如通过操作燃料喷射系统从而改动进入燃烧室中的燃料比，如果排气温度的检测值位于其所允许的值的范围之外的话。为了使得该控制策略生效，因此在排气温度值的确定中实现更高的精确度是必要的。当前，排气温度的确定是通过温度传感器进行的，其位于排气管中，涡轮增压器的上游或下游，并和E⑶连通。该传感器可为模拟温度传感器，例如正热力学系数(PTC)电热调节器或负热力学系数(NTC)电热调节器，或其可为数字温度传感器，例如热电偶。虽然这些温度传感器被广泛地使用，其通常通过长的响应时间(S卩，传感器所需要的感知温度变化的时间)来检测，这极大地降低了温度测量的准确度，特别是当内燃机在快速瞬态条件下运行时，从而排气温度的控制策略并不一直是有效的。因此，为了确定保护涡轮增压器涡轮以及后处理装置不受损坏，通常必须限制排气温度的允许值的范围，其副作用为降低内燃机的最大性能。有鉴于此，本发明的实施例的目标是提供用于在沿排气管的预定位置中(通常在涡轮入口处)评估排气温度的策略，其在稳态或瞬态发动机运行条件中都具有很好的准确度。另一个目标是使用简单、合理以及较不昂贵的解决方案实现上述目标。

发明内容
通过如在独立权利要求中报告的本发明的实施例的特征来实现所述以及其他目标。从属权利要求涉及本发明的各个实施例的优选和/或特别有优势的方面。特别地，本发明的实施例提供了一种在沿内燃机的排气管的预定位置中确定排气温度的值的方法，通常是在涡轮增压器的涡轮的入口处，其包括的步骤有
-使用温度传感器测量排气管中排气温度的值，-使用压力传感器测量内燃机的汽缸中的压力的值，
-基于测量的压力值估计排气管中的排气温度的值，-检测内燃机是否在瞬态条件中运行，-如果未检测到瞬态条件，则基于测量的排气温度值确定预定位置中的排气温度的值，否则-基于估计的排气温度值确定预定位置中的排气温度的值，归功于该方案，不论是内燃机在瞬态条件中运行或是内燃机在非瞬态条件中运行(即在稳态条件中)，都可以足够的准确度评估预定位置中的排气温度。事实上，如果内燃机在稳态条件下运行，排气温度被期望为不发生大的变动，从而通过使用温度传感器的直接测量评估更可靠和准确，这是因为在该情形中温度传感器的相对长的响应时间不影响测量。如果相反地，内燃机在瞬态条件下运行，排气温度被期望为针对温度传感器的响应时间变动过快，从而预定位置中的排气温度通过基于发动机汽缸中压力值评估更加可靠和准确，该压力值由汽缸内压力传感器准确地测量，其具有较温度传感器快得多的响应时间，这是因为汽缸内的压力和驾驶者/踏板请求同时变化。根据本发明的实施例的方面，瞬态条件的检测包括下列步骤-检测和发动机扭矩相关的发动机运行参数在时间上的变动的值，该参数通常是在发动机循环中喷射的燃料的请求的量，-如果该发动机运行参数在时间上的变动的值超过其预定的阈值则识别出瞬态条件。假设发动机运行参数的阈值被恰当地校准，本发明的该方面的优势是提供用于确定发动机是否运行在瞬态条件下的可靠的标准。为了增加该标准的鲁棒性，本发明的该实施例的方面规定瞬态条件的检测包括检测内燃机的加速器(通常是加速器踏板)的位置在时间上的变动的值的附加步骤；如果检测到的加速器位置在时间上变动的值也超过其预定的阈值则识别出瞬态条件。假设加速器位置的阈值被恰当地校准，本发明的该方面具有增加对瞬态条件的检测的鲁棒性的优势。根据本发明此外的另一方面，基于估计的排气温度值确定预定位置中的排气温度值所包括的步骤有-计算排气温度的估计值和此前的发动机循环(previousengine cycle)中估计的排气温度的值之间的差值，-将预定位置中的排气温度的值计算为所述差值和在此前的发动机循环中确定的预定位置中的排气温度的值的和。根据该方案，通过基于压力的估计所确定的每一个排气温度值都基于前一个值的基础上计算出。因此，在检测出瞬态条件后，通过基于压力的估计确定的第一排气温度值是基于最近的测量值计算出，且排气温度的评估的准确度因此被优势地增加。根据本发明的方法可在计算机程序的帮助下被实施，所述计算机程序包括用于实施所述方法的全部步骤的程序编码，且表现为包括所述计算机程序的计算机程序产品。该计算机程序产品能够实现为装备有ECU的内燃机、和ECU相关的数据载体、以及存储在数据载体中的计算机程序，从而，当ECU执行计算机程序时，该方法的上述全部步骤被实施。该方法也可被实现为电磁信号，所述信号被调制以承载代表用于实施所述方法的全部步骤的计算机程序的数据位序列。本发明的另一实施例提供了一种在沿内燃机的排气管的预定位置中确定排气温度的值的设备，通常是在涡轮增压器的涡轮的入口处，其中该设备包括-用于测量排气管中排气温度的值的温度传感器， -用于测量内燃机的汽缸中的压力的值的压力传感器，-用于基于测量的压力值估计排气管中的排气温度的值的装置，-用于检测内燃机是否在瞬态条件中运行的装置，-用于如果未检测到瞬态条件则基于测量的排气温度值确定预定位置中的排气温度的值的装置，和-用于如果检测到瞬态条件则基于估计的排气温度值确定预定位置中的排气温度的值的装置。本发明的实施例具有以上公开的方法的优势，即不论内燃机是运行在瞬态条件下或是内燃机是运行在稳态条件下都允许对排气温度的可靠的评估。本发明的又一实施例提供一种汽车系统，其包括内燃机(ICE )、排气管、位于排气管中的温度传感器、位于内燃机的汽缸中的至少一压力传感器、和与温度传感器以及压力传感器连通的电子控制单元(ECU)，其中ECU配置为-使用温度传感器测量排气管中排气温度的值，-使用压力传感器测量内燃机的汽缸中的压力的值，-基于测量的压力值估计排气管中的排气温度的值，-检测内燃机是否在瞬态条件中运行，-如果未检测到瞬态条件，则基于测量的排气温度值确定预定位置中的排气温度的值，否则-基于估计的排气温度值确定预定位置中的排气温度的值，本发明的实施例具有以上公开的方法的优势，即不论内燃机是运行在瞬态条件下或是内燃机是运行在稳态条件下都允许对排气温度的可靠的评估。


将通过示例的方式参照附图对本发明进行描述。图I示出了汽车系统。图2是附属于图I中的汽车系统的内燃发动机的部分。图3是根据本发明的实施例，确定沿图I中的汽车系统的排气管的预定位置中的排气温度的值的方法的流程图。附图标记10 块11 块12 块13 块14 块15 块16判定块17 块18 块19 块20 块21 块
22 块100汽车系统110内燃发动机120发动机缸体125 汽缸130汽缸盖135凸轮轴140 活塞145 曲轴150燃烧室155凸轮移相器160燃料喷射器170燃料轨道180燃料泵190燃料源200进气歧管205空气进气管道210 进气口215 阀门220 排气口225排气歧管230涡轮增压器240压缩机260 涡轮260中冷器
270排气系统275排气管280后处理装置290VGT 促动器300排气再循环系统310EGR 冷却器320EGR 阀330节流阀本体340质量空气流动和温度传感器350歧管压力和温度传感器360汽缸内压力传感器380冷却剂和机油温度和水平传感器400燃料轨道压力传感器410凸轮位置传感器420曲轴角位置传感器430排气压力和温度传感器431附加排气温度传感器440EGR温度传感器445加速器踏板位置传感器446加速器踏板450ECU460存储系统
具体实施例方式一些实施例可包括汽车系统100，如图I和2所示，其包括内燃发动机(ICE) 110，在该示例性柴油发动机中，该发动机包括限定了至少一个具有联接以旋转曲轴145的活塞140的汽缸125的发动机缸体120。汽缸盖130和活塞140协作以限定燃烧室150。燃料和空气混合物(未示出)被布置在燃烧室150中且点燃，导致热的膨胀的排气，其导致活塞140的往复运动。燃料由至少一个燃料喷射器160提供，而空气通过至少一个进气口 210提供。燃料以高压从燃料轨道170提供至燃料喷射器160，燃料轨道170和高压燃料泵180流体连通，该高压燃料泵180增加从燃料源190处接收的燃料的压力。每一个汽缸125都包括至少两个阀门215，其由正时地和曲轴145—起旋转的凸轮轴135促动。阀门215选择地允许空气从口 210进入燃烧室150，并替换地允许排气通过口 220离开。在一些示例中，凸轮移相器155可选择地变动凸轮轴135和曲轴145之间的正时。更准确地，每一个燃烧室150都规定为循环地运行发动机循环。在该示例中，每一个发动机循环都涉及曲轴145的两次完整的循环，其对应于活塞140在相关的汽缸125中的四个冲程，包括吸气冲程(其中阀门215允许空气进入燃烧室)、压缩冲程(其中阀门215被闭合，以允许活塞压缩燃烧室150中的空气)、膨胀冲程(其中阀门215仍然被闭合，而活塞由于气体膨胀移动)、以及排气冲程(其中阀门215允许排气排出燃烧室150)。燃料大致在压缩冲程结束处被喷在燃烧室150中。在该示例中，ICEllO包括四个燃烧室150，其每一个都规定为如上所述的循环地操作发动机循环。在这些燃烧室150的每一个中操作的发动机循环在时间上和在其余的燃烧室150中操作的发动机循环交错，使得发动机循环的每一个阶段(例如燃料喷射和燃烧阶段)都在不同的时间发生在不同的燃烧室150中。作为结果，内燃机110全局地按顺序执行发动机循环，其中序列中最近的发动机循环已知在不同于前一发动机循环的燃烧室150中进行，并这样地继续。空气可通过进气歧管200配送至空气进气口(一个或多个)210。空气进气管道205可从周围环境提供空气至进气歧管200。在其他实施例中，可提供节流阀体部330以调节进入歧管200中的空气流动。排气离开排气口 220 (—个或多个)并被引导进入排气系统270中。 排气系统270可包括排气歧管225，其将排气从排气口 220引导至包括一个或多个排气后处理装置的280的排气管275。后处理装置可为配置为改变排气成分的任意装置。后处理装置280的一些示例包括但不限于，催化转换器(二元或三元的)、氧化催化器、稀NOx采集器、碳氢化合物吸收器、选择催化还原(SCR)系统和颗粒过滤器。其他实施例可包括排气再循环(EGR)系统300，其联接在排气歧管225和进气歧管200之间。EGR系统300可包括EGR冷却器310，以降低EGR系统300中的排气的温度。EGR阀门320调节EGR系统300中的排气的流动。在一些实施例中，可提供诸如涡轮增压器230的强制进气系统，其包括旋转地联接至涡轮250的压缩机240。压缩机240的旋转增加了管道205和歧管200中的空气的压力和温度。布置在管道205中的中冷器260可降低空气的温度。涡轮250定位在位于后处理装置280上游的排气管275中，并通过从排气歧管225接收排气而旋转，其将排气从排气口 220引导通过一系列叶片，继而通过涡轮250膨胀。该示例示出了可变几何涡轮(VGT)，其具有布置为移动叶片以改变通过涡轮250的排气的流动的VGT促动器290。在其他实施例中，涡轮增压器230可为固定几何的和/或包括废气门。汽车系统100还可包括电子控制单元(E⑶)450，其和一个或多个与ICEllO相关的装置和/或传感器连通。ECU450可从多个传感器处接收信号，传感器被配置为产生信号，该信号和与ICEllO相关的各个物理参数成比例。传感器包括但不限于质量空气流动和温度传感器340、歧管压力和温度传感器350、汽缸内或燃烧压力传感器360、冷却剂和机油温度和水平传感器380、燃料轨道压力传感器400、凸轮位置传感器410、曲轴位置传感器420、排气压力和温度传感器430、EGR温度传感器440、和加速器踏板446的宽范围位置传感器445。此外，E⑶可产生至各个控制装置的输出信号，该控制装置被配置为控制ICEllO的运行，其包括但不限于，燃料喷射器160、节流阀本体330、EGR阀320、VGT促动器290、和凸轮移相器155。注意，虚线用于指示E⑶450和各个传感器和装置之间的连通，但一些出于清楚的目的被忽略。在该示例中，传感器还包括附加的排气温度传感器431，其用于测量涡轮250的入口处的排气温度。附加的温度传感器431定位在位于排气歧管225和涡轮250之间的排气管275中，且其和E⑶450连通，且向该E⑶450传导和排气温度成比列的信号用于分析和处理。在其他实施例中，附加的温度传感器431可位于涡轮250紧下游。在该情形中，E⑶450被恰当地配置用于将涡轮入口处的排气温度值计算为涡轮出口处的排气温度的函数。附加的温度传感器431可为模拟传感器或数字式传感器。模拟传感器可基本被视作电阻，其随温度改变。模拟传感器接收电流并返回模拟电压作为输出，该模拟电压的值作为电阻的值的函数进行变化，且因此作为温度的值的函数进行变化。通过这样的方式，传感器输出是模拟电信号，且ECU450通过模拟接口接收该模拟信号；此后模拟至数字的转换在ECU450内部进行。通过该技术，信号获取的准确度/性能主要取决于接口特征和模拟至数字转换器。数字传感器结构上和模拟传感器类似，但其返回数字电压信号作为输出。该电信号被通过LIN/CAN接口驱动至E⑶450，LIN/CAN接口为串行标准通信协议。通过这样的方式，E⑶450不引入由于模拟至数字转换造成的任何误差，且大致地，该技术具有更佳的准确度/响应时间。 现在转向E⑶450，该装置可包括和存储器系统460以及接口总线连通的数字中央处理器(CPU)。CPU被配置为执行作为程序存储在存储器系统460中的指令，并发送信号至接口总线以及从接口总线接收信号。存储器系统460可包括多种存储器类型，包括光存储器、磁存储器、固态存储器、以及其他非易失性存储器。接口总线可被配置为发送、接收、和调制模拟和/或数字信号至/从各个传感器和控制装置。程序可实现此处公开的方法，允许CPU执行该方法步骤并控制ICE110。具体地，E⑶450配置为确定在每一个发动机循环中喷射的燃料的请求量，以及相应地操作燃料喷射器160。更精确地，由于发动机循环被按顺序地操作，且每一个都在不同的燃烧室150中，E⑶450被配置为循环地确定在序列中的上一发动机循环中喷射的燃料的请求量，并相应地操作相关的燃烧室150的燃料喷射器160。为了完成该任务，ECU450确定在当前发动机循环中产生的发动机扭矩的请求值，通常基于由传感器445所提供的加速器踏板446的上一位置。更具体地，E⑶450大致使用加速器踏板446的测量位置作为校准后的映射(map)的输入，该映射返回相应的发动机扭矩请求值作为输出。确定的发动机扭矩请求值继而被应用至另一校准后的映射，其返回在发动机循环中喷射的燃料的量的请求值。事实上，如果ICEllO运行在理想条件中，燃料量请求值对应于为了获得发动机扭矩的请求值而期待的燃料量。燃料量请求值可由ECU450根据其他发动机部件和/或功能的具体控制策略而校准，所述具体控制策略例如后处理装置再生阶段的控制策略。在发动机循环中喷射的燃料量确定燃烧室150中的燃料和空气混合物的空气-燃料比，其直接地影响排气温度。在柴油发动机中，该空气-燃料比越高，排气温度越高。大致地，过高的排气温度可具有严重的副作用。通过示例的方式，其可造成发动机损坏，特别是对涡轮增压器230的涡轮250以及对后处理装置280的损坏，且其还可降低后处理装置280的效率。出于这些以及其他原因，E⑶450配置用于在ICEllO的运行中重复地确定(检测)排气管270的预定位置中的排气温度值EGT，在该示例中该位置在涡轮增压器涡轮250的入口处。根据本发明的实施例，E⑶450在每一个发动机循环中确定一次排气温度值EGT，且每次都通过图3流程图示出的程序。由于发动机循环如上所述地按顺序运行，该程序总是参照序列的上一发动机循环而进行。程序首先规定E⑶450通过附加的排气温度传感器431测量排气温度的值EGT_m(块 10)。程序还规定E⑶450获取由位于汽缸125中的汽缸内压力传感器360在上一发动机循环中产生的信号(块11)。通过已知的处理方法，E⑶450在相应的一个或多个排气口 220在上一发动机循环中打开的时刻处从获取的压力信号推测(extrapolate)上述汽缸125内的压力的值P_EV0。测量的汽缸内压力值P_EV0继而被E⑶450用于计算(块13)在一个或多个排气口220打开的时刻处汽缸125内的排气的温度的值T_EV0。温度值根据理想气体法则的公式计算出
PV=mRT特别地，温度值T_EV0使用下列公式计算出y KVQ = P-KV0'f
m · R其中V是一个或多个排气口 220打开的时刻处的汽缸(燃烧室)体积的值，m是汽缸125内截留的气体的质量值，而R是比气体常数。体积值V可由E⑶450通过实施基于ICEllO的几何的已知策略计算出。质量m可由E⑶450计算为截留在汽缸125中的空气质量(其可通过质量空气流动传感器340测量得)、汽缸125中截留的再循环排气的质量(其可由E⑶450根据EGR系统控制策略确定)、以及燃料喷射量(其已经由E⑶450确定以操作燃料喷射器150)的和。比气体常数R是存储在和E⑶450连通的存储器系统460中的系数。计算出的温度值T_EV0继而被E⑶450用于估计(块14)涡轮增压器涡轮250的入口处的排气温度的值EGT_es，该估计是根据下列公式EGT_es=T_EV0 · X · Y其中X是取决于发动机载荷的第一校准因子，而Y是取决于发动机速度的第二校准因子。第一校准因子的值X由E⑶450通过获取发动机载荷的实际值和通过将值用作将发动机载荷和第一校准因子的相应的值X关联的第一映射的输入而确定。类似地，第二校准因子的值Y由ECU450通过获取发动机速度的实际值和通过将该值用作将发动机速度值和第二校准因子的相应的值Y关联的第二映射的输入而确定。第一映射和第二映射在校准活动中确定，且存储在和E⑶450连通的存储器系统460中。EQJ450继而计算在上一发动机循环(the last engine cycle)中估计的排气温度值EGT_es e和在该上一发动机循环(the very previous engine cycle)中由程序估计并记录在存储器系统460中的排气温度值EGT_es (-1)之间的差值Δ =EGT_es_EGT_es (_1)在该点处，程序规定E⑶450检测ICEllO是否正运行在瞬态条件下。该检测通过考虑在检测自身紧之前的预定数量的发动机循环中已经请求的燃料喷射量而实施。这些燃料请求值可由ECU450从存储其的存储器系统460中读出。燃料请求值继而被ECU450用于计算请求燃料量的梯度值RFG，即在时间上的变动。同时，ECU450确定梯度值PPG，即在此前提及的发动机循环实施的同一时间段期间加速器踏板446的位置在时间上的变动。加速器踏板位置的值由传感器445测量且存储在存储器系统460中。梯度值RFG和PPG被用作判定块16的输入，其中梯度值RFG被和燃料请求量梯度的预定的阈值RFG_th比较，而梯度值PPG被和踏板位置梯度的预定的阈值PPG_th比较。阈值RFG_th和PPG_th在校准活动中确定，以代表在瞬态条件(通常是快速瞬态条件)下运行的ICEllO和未在该瞬态条件下运行的ICEllO之间的界限。阈值RFG_th和PPG_th被存储在和E⑶450连通的存储器系统460中。如果梯度值RFG超过阈值RFG_th且同时梯度值PPG超过阈值PPG_th，则判定块16识别出ICEllO正在瞬态条件下运行，否则判定块16识别出ICEllO未在瞬态条件下运行，即ICEllO正在稳态条件下运行。如果判定快16返回ICEllO正在瞬态条件下运行，则ECU450基于估计的值EGT_es确定涡轮入口处的排气温度的值EGT (块17)。
更具体地，E⑶将前一发动机循环的值EGT计算为此前计算出的值Λ和由程序在该前一发动机循环中确定并存储在存储器系统460中的值EGT (-1)的和EGT=EGT (-1) +Λ—旦排气温度EGT已经被如此地确定，E⑶450在重复用于下一发动机循环的程序之前将值EGT (-1)更新至新确定值EGT (块18)，且将值EGT_es (_1)更新至新确定值EGT_es (块 19).如果相反地，判定块16识别出ICEllO未在瞬态条件下运行，则E⑶450基于由附加的温度传感器431测量的值EGT_m确定涡轮入口处的排气温度的值EGT (±夹20)。在本示例中，由于附加的温度传感器431位于涡轮250的入口处，根据下列公式，E⑶450简单地设定测量值EGT_m为值EGT :EGT=EGT_m如果附加温度传感器431位于涡轮250下游，E⑶450将会将EGT值计算为测量值EGT_m的函数。将涡轮入口处的排气温度和涡轮出口处的排气温度相关联的函数是确定性的，且可使用校准活动确定。也在该情形中，排气温度EGT已经确定，E⑶450在重复用于下一发动机循环的程序之前将值EGT (-1)更新至新确定值EGT (块21)，且将值EGT_es (_1)更新至新确定值EGT_es (块 22)。应理解，在第一次进行上述程序，即用于ICE119启动后的第一个发动机循环之前，EGT (-1)和EGT_es (-1)的值都应该被初始化为零。归功于该方案，不论是内燃机在瞬态条件中运行或是内燃机在非瞬态条件中运行(即在稳态条件中)，都可以足够的准确度评估预定位置中的排气温度。事实上，已经发现，如果内燃机110在稳态条件下运行，涡轮入口处的排气温度被通过使用附加的温度传感器431的直接测量更可靠和准确地评估，这是因为在该情形中温度传感器431的相对长的响应时间不影响测量。如果相反地，内燃机110在瞬态条件下运行，涡轮入口处的排气温度被通过基于发动机汽缸125中的压力值更加可靠和准确地评估，该压力值由汽缸内压力传感器360准确地测量，其具有较温度传感器431快得多的响应时间，这是因为汽缸内的压力和驾驶者/踏板请求同时变化。涡轮入口处的排气温度值EGT是有用的参数，其涉及由E⑶450执行的许多ICE控制策略，以获得优化的涡轮增压器性能和增强后处理装置280的有效性。通过示例的方式，通过控制涡轮入口处的排气温度，E⑶450能够改进发动机性能(通常是满载荷)，允许ICEllO在靠近涡轮250的结构极限处运行而不造成对其的损坏；在后处理装置280的再生阶段中优化燃料消耗并降低排放，例如通过允许ICEllO使用刚好足以迅速地升高排气温度而不消耗比所需要的更多的燃料。通常，E⑶450可通过将排气温度的检测值GT和涡轮入口处温度的允许值的预定范围进行比较而控制涡轮入口排气温度。该值的范围可被经验地校准以不损坏涡轮和/或后处理装置280，和/或确保后处理装置280的效率的高水平。如果监视值EGT落在其允许值范围之外，则ECU450可校准在发动机汽缸125中喷射的燃料的请求量，以将监视值EGT带回至范围之中。 由于由上述策略所提供的监视值EGT在瞬态条件和在稳态条件中都准确，带来的是该检测策略还改进了对排气温度的控制以及由此造成的该控制实现的好处。尽管在前述的概述以及详细描述中示出了至少一个示例性实施例，应理解存在很多数量的变动之处。应理解所述一个或多个示例性实施例仅为实例，而不意图以任何方式限定范围、用途或配置。而是，上述概述和详细描述将为本领域技术人员提供用于实施至少一个示例性实施例的方便的说明，被理解的是可对示例性实施例中描述的元件的功能和布置进行各种变动，而不背离如在所附的权利要求书以及其法律意义上的等价物中阐明的范围。
权利要求
1.一种用于确定沿内燃机(110)的排气管(275)的预定位置中的排气温度的值(EGT)的方法，包括步骤 -使用温度传感器(431)测量排气管(275)中排气温度的值(EGT_m)， -使用压力传感器(360)测量内燃机(110)的汽缸(125)中的压力的值(P_EVO)， -基于测量的压力值(P_EVO)估计排气管(275)中的排气温度的值(EGT_es)， -检测内燃机(110)是否在瞬态条件中运行， -如果未检测到瞬态条件，则基于测量的排气温度值(EGT_m)确定所述预定位置中的排气温度的值(EGT)， 否则 -基于估计的排气温度值(EGT_es)确定所述预定位置中的排气温度的值(EGT)。
2.如权利要求I所述的方法，其中瞬态条件的检测包括下列步骤 -检测和发动机扭矩相关的发动机运行参数在时间上的变动的值(RFG)， -如果该发动机运行参数在时间上的变动的检测值(RFG)超过其预定的阈值(RFG_th)则识别出瞬态条件。
3.如权利要求2所述的方法，其中瞬态条件的检测包括检测内燃机(110)的加速器的位置在时间上的变动的值(PPG)的附加步骤，且其中如果检测到的加速器位置在时间上变动的值(PPG)也超过其预定的阈值(PPG_th)则识别出瞬态条件。
4.如前述任一权利要求所述的方法，其中基于估计的排气温度值(EGT_es)确定所述预定位置中的排气温度的值(EGT)所包括的步骤有 -计算排气温度的估计值(EGT_es)和此前的发动机循环中估计的排气温度的值(EGT_es (-1))之间的差值(Λ )， -将所述预定位置中的排气温度的值(EGT)计算为所述差值(Δ )和在此前的发动机循环中确定的所述预定位置中的排气温度的值(EGT (-1))的和。
5.一种计算机程序，包括适于实施根据前述任意一项权利要求的方法的计算机编码。
6.一种计算机程序，其上存储有根据权利要求5的计算机程序。
7.一种内燃机(110)，包括排气管(275)、发动机控制单元(450)、和发动机控制单元(450)相关的数据载体(460)、以及存储在数据载体(460)中如权利要求5所述的计算机程序。
8.—种电磁信号，调制成为代表根据权利要求5的计算机程序的一系列数据位的载体。
9.一种用于确定沿内燃机(110)的排气管(275)的预定位置中的排气温度的值(EGT)的设备，其中该设备包括 -用于测量排气管(275)中排气温度的值(EGT_m)的温度传感器(431)， -用于测量内燃机(110)的汽缸(125)中的压力的值(P_EVO)的压力传感器(360)， -基于测量的压力值(P_EVO)估计排气管(275)中的排气温度的值(EGT_es)的装置， -用于检测内燃机(110 )是否在瞬态条件中运行的装置(450 )， -用于如果未检测到瞬态条件则基于测量的排气温度值(EGT_m)确定预定位置中的排气温度的值(EGT)的装置(450)， 和-用于如果检测到瞬态条件则基于估计的排气温度值(EGT_es)确定预定位置中的排气温度的值(EGT)的装置(450)。
10.一种汽车系统(100)，包括 内燃机(110)、排气管(275)、位于排气管(275)中的温度传感器(431)、位于内燃机(110)的汽缸(125)中的压力传感器(360)、和与温度传感器(431)以及压力传感器(360)连通的电子控制单元(450)，其中电子控制单元(450)配置为 -使用温度传感器(431)测量排气管(275)中排气温度的值(EGT_m)， -使用压力传感器(360)测量内燃机(110)的汽缸(125)中的压力的值(P_EVO)， -基于测量的压力值(P_EVO)估计排气管(275)中的排气温度的值(EGT_es)， -检测内燃机(110)是否在瞬态条件中运行， -如果未检测到瞬态条件，则基于测量的排气温度值(EGT_m)确定预定位置中的排气温度的值(EGT)， 否则 -基于估计的排气温度值(EGT_es)确定预定位置中的排气温度的值(EGT)。
全文摘要
本发明的实施例提供了一种确定沿内燃机(110)的排气管(275)的预定位置中的排气温度的值(EGT)的方法，包括的步骤有使用温度传感器(431)测量排气管(275)中的排气温度的值(EGT_m)；使用压力传感器(360)测量内燃机(110)的汽缸(125)中的压力的值(P-EVO)；基于测量的压力值(P_EVO)估计排气管(275)中的排气温度的值(EGT_es)；检测内燃机(110)是否在瞬态条件下运行；如果未检测出瞬态条件，则基于测量的排气温度值(EGT_m)确定预定位置中的排气温度的值(EGT)，否则则基于估计的排气温度值(EGT_es)确定预定位置中的排气温度的值(EGT)。
文档编号G01K13/02GK102852609SQ20121021883
公开日2013年1月2日 申请日期2012年6月28日 优先权日2011年6月28日
发明者M.图格诺洛, F.查恩弗朗 申请人:通用汽车环球科技运作有限责任公司