本發(fā)明一般來說涉及具有燃燒馬達(dá)的馬達(dá)系統(tǒng)，尤其是涉及用于確定進(jìn)入到增壓的燃燒馬達(dá)中的新鮮空氣質(zhì)量流量的措施。

背景技術(shù)：

為了運(yùn)行燃燒馬達(dá)，馬達(dá)控制器一般來說要使用通過傳感器來檢測(cè)的、關(guān)于新鮮空氣質(zhì)量流量的說明，所述新鮮空氣質(zhì)量流量被輸送給燃燒馬達(dá)。所述新鮮空氣質(zhì)量流量一般來說用質(zhì)量流量傳感器、像例如熱膜式空氣質(zhì)量傳感器（hfm-傳感器）來測(cè)量。所測(cè)量的傳感器信號(hào)用作用于對(duì)輸送給所述燃燒馬達(dá)的空氣質(zhì)量流量進(jìn)行調(diào)節(jié)的實(shí)際值，從所述空氣質(zhì)量流量中確定所述燃燒馬達(dá)的空氣充填程度。一般來說，所述新鮮空氣質(zhì)量流量傳感器布置在空氣過濾器與增壓裝置、像例如廢氣渦輪增壓器的壓縮機(jī)的輸入端側(cè)之間。

所述新鮮空氣質(zhì)量流量經(jīng)常用于借助所謂的壓縮機(jī)組合特性曲線來獲取由所述壓縮機(jī)來提供的增壓壓力的模型值。所述壓縮機(jī)組合特性曲線表明用于一定的、流經(jīng)所述壓縮機(jī)的與壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速有關(guān)的質(zhì)量流量的壓力差。此外，所述壓縮機(jī)組合特性曲線可以表明相應(yīng)的壓縮機(jī)效率。由此可以在知道所述壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速和所述新鮮空氣質(zhì)量流量以及所述環(huán)境壓力的情況下借助于所述壓縮機(jī)組合特性曲線來確定所述增壓壓力。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

按照本發(fā)明，設(shè)置了一種按照權(quán)利要求1所述的用于確定在增壓的燃燒馬達(dá)中的新鮮空氣質(zhì)量流量的方法以及按照并列的權(quán)利要求所述的裝置和馬達(dá)系統(tǒng)。

其他的設(shè)計(jì)方案在從屬權(quán)利要求中得到了說明。

按照第一方面，設(shè)置了一種用于獲取在具有增壓裝置的燃燒馬達(dá)中的新鮮空氣質(zhì)量流量的方法，該方法具有以下步驟：

—在所述增壓裝置的壓縮機(jī)的壓縮機(jī)輸出端處測(cè)量所輸送的新鮮空氣的溫度；

—根據(jù)在所述壓縮機(jī)輸出端處所測(cè)量的溫度來獲取通過所述壓縮機(jī)來輸送的新鮮空氣的焓變化；

—借助于所提供的焓-新鮮空氣質(zhì)量流量-組合特性曲線來確定所述新鮮空氣質(zhì)量流量，所述焓-新鮮空氣質(zhì)量流量-組合特性曲線表明經(jīng)過所述壓縮機(jī)的焓變化、壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速和流經(jīng)所述壓縮機(jī)的新鮮空氣質(zhì)量流量的依賴關(guān)系。

可以規(guī)定，借助于坐標(biāo)變換從所提供的壓縮機(jī)組合特性曲線中確定所述焓-新鮮空氣質(zhì)量流量-組合特性曲線，其中所述壓縮機(jī)組合特性曲線表明經(jīng)過所述壓縮機(jī)的壓力變化、壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速和流經(jīng)所述壓縮機(jī)的新鮮空氣質(zhì)量流量的依賴關(guān)系。

上述方法的構(gòu)思在于，將壓縮機(jī)組合特性曲線用于確定燃燒馬達(dá)中的新鮮空氣質(zhì)量流量。為此，可以借助于坐標(biāo)變換將關(guān)于壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速和新鮮空氣質(zhì)量流量來描繪壓力差或者效率的傳統(tǒng)的壓縮機(jī)組合特性曲線轉(zhuǎn)換為焓-新鮮空氣質(zhì)量流量-組合特性曲線，并且根據(jù)在壓縮機(jī)輸出端處的溫度與壓縮機(jī)輸入端處的溫度之間的溫度差來獲取在所述壓縮機(jī)上面的新鮮空氣質(zhì)量流量的焓變化。由此可以借助于預(yù)先給定的、能夠以簡(jiǎn)單的方式從現(xiàn)有的壓縮機(jī)組合特性曲線中確定的焓-新鮮空氣質(zhì)量流量-組合特性曲線根據(jù)所述壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速和新鮮空氣在貫穿流過所述壓縮機(jī)時(shí)的焓變化來確定流經(jīng)所述壓縮機(jī)的新鮮空氣質(zhì)量流量。

這樣的方法的優(yōu)點(diǎn)在于，可以在所述焓-新鮮空氣質(zhì)量流量-組合特性曲線的基礎(chǔ)上更加精確地確定所述新鮮空氣質(zhì)量流量。其原因是在渦輪增壓器轉(zhuǎn)速恒定的情況下所述特性曲線的、與常規(guī)的壓縮機(jī)組合特性曲線相比明顯更為陡的變化（也就是在量方面更高的梯度），從而即使在焓變化較小的情況下也能夠更加精確地確定流經(jīng)所述壓縮機(jī)的新鮮空氣質(zhì)量流量。

所述壓縮機(jī)輸出端與所述壓縮機(jī)輸入端之間的溫度差優(yōu)選借助于合適的溫度傳感裝置來獲取。由此可以放棄通常作為單獨(dú)的構(gòu)件布置在所述空氣過濾器與所述壓縮機(jī)之間的空氣質(zhì)量傳感器并且替代地將所述溫度傳感器布置在所述壓縮機(jī)的輸出端側(cè)。

此外，可以周期性地實(shí)施所述方法。

尤其可以根據(jù)處于環(huán)境中的新鮮空氣的環(huán)境溫度來確定獲取通過所述壓縮機(jī)來輸送的新鮮空氣的焓變化。

按照一種實(shí)施方式，可以獲取壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速，以便借助于所述焓-新鮮空氣質(zhì)量流量-組合特性曲線來確定所述新鮮空氣質(zhì)量流量，其中借助于轉(zhuǎn)速傳感器來測(cè)量所述壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速或者根據(jù)由所述增壓裝置的渦輪機(jī)所消耗的渦輪機(jī)功率、由所述壓縮機(jī)提供的壓縮機(jī)功率和所述增壓裝置的渦輪機(jī)的效率來確定所述壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速。

按照另一個(gè)方面，設(shè)置了一種用于獲取在具有增壓裝置的燃燒馬達(dá)中的新鮮空氣質(zhì)量流量的裝置，其中所述裝置構(gòu)造用于：

—得到關(guān)于在所述增壓裝置的壓縮機(jī)的壓縮機(jī)輸出端處的溫度的說明；

—獲取通過所述壓縮機(jī)來輸送的新鮮空氣的焓變化；

—借助于所提供的焓-新鮮空氣質(zhì)量流量-組合特性曲線來確定所述新鮮空氣質(zhì)量流量，所述焓-新鮮空氣質(zhì)量流量-組合特性曲線表明了經(jīng)過所述壓縮機(jī)的焓變化、壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速和流經(jīng)所述壓縮機(jī)的新鮮空氣質(zhì)量流量的依賴關(guān)系。

按照另一個(gè)方面，設(shè)置了一種馬達(dá)系統(tǒng)，該馬達(dá)系統(tǒng)包括：

—具有增壓裝置的燃燒馬達(dá)，所述增壓裝置具有用于提供經(jīng)過壓縮的新鮮空氣的壓縮機(jī)；

—溫度傳感器，該溫度傳感器布置在所述壓縮機(jī)的壓縮機(jī)輸出端處，以便檢測(cè)所述經(jīng)過壓縮的新鮮空氣的溫度，以及

—上述裝置。

此外，所述溫度傳感器可以包括基于輻射熱測(cè)定儀原理（bolometerprinzip）的溫度傳感器。

尤其所述溫度傳感器可以具有在1ms與20ms之間、優(yōu)選在2ms與15ms之間、進(jìn)一步優(yōu)選在5ms與10ms之間的時(shí)間常數(shù)。

通過設(shè)置在所述壓縮機(jī)的輸出端側(cè)的、具有較短的時(shí)間常數(shù)的溫度傳感器可以在較快的周期中確定所述新鮮空氣質(zhì)量流量，從而始終向所述馬達(dá)控制器提供所述新鮮空氣質(zhì)量流量的最新的數(shù)值。由此可以略去以往為此所設(shè)置的、通常作為單獨(dú)的構(gòu)件布置在所述空氣過濾器與所述壓縮機(jī)之間的空氣質(zhì)量傳感器并且替代地在所述壓縮機(jī)的輸出端側(cè)布置所述溫度傳感器。

附圖說明

下面借助于附圖對(duì)實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)解釋。附圖示出：

圖1是具有增壓的燃燒馬達(dá)的馬達(dá)系統(tǒng)的示意圖；

圖2是用于對(duì)用來確定在所述燃燒馬達(dá)中的新鮮空氣質(zhì)量流量的方法進(jìn)行說明的流程圖；

圖3是傳統(tǒng)的壓縮機(jī)組合特性曲線的圖示；并且

圖4是經(jīng)過變換的壓縮機(jī)組合特性曲線的圖示，所述經(jīng)過變換的壓縮機(jī)組合特性曲線用于用在按照?qǐng)D2的、用來確定所述燃燒馬達(dá)中的新鮮空氣質(zhì)量流量的方法中。

具體實(shí)施方式

圖1示出了具有燃燒馬達(dá)2的馬達(dá)系統(tǒng)1的示意圖，所述燃燒馬達(dá)具有一定數(shù)目的（在當(dāng)前的實(shí)例中為四個(gè)）氣缸3。所述燃燒馬達(dá)2可以相當(dāng)于傳統(tǒng)的往復(fù)活塞式燃燒馬達(dá)，像例如汽油馬達(dá)或者柴油馬達(dá)。

通過空氣輸送系統(tǒng)4向所述燃燒馬達(dá)2輸送新鮮空氣，并且通過廢氣排出系統(tǒng)5來排出燃燒廢氣。在如此形成的導(dǎo)氣系統(tǒng)中設(shè)置了增壓裝置6，該增壓裝置具有渦輪機(jī)61，所述渦輪機(jī)布置在所述廢氣排出系統(tǒng)5中，以便將由燃燒廢氣提供的廢氣焓轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。

所述增壓裝置6此外具有壓縮機(jī)62，該壓縮機(jī)例如通過壓縮機(jī)軸63來與所述渦輪機(jī)61機(jī)械地耦聯(lián)。將從所述廢氣焓中獲得的機(jī)械功率輸送給所述壓縮機(jī)62，該壓縮機(jī)提供相應(yīng)的壓縮功率。所述壓縮機(jī)62布置在所述空氣輸送系統(tǒng)4中，并且用于通過壓縮機(jī)輸入端65通過空氣過濾器7從環(huán)境中吸入新鮮空氣并且在增壓壓力下在所述空氣輸送系統(tǒng)4的增壓壓力區(qū)段41中提供所述新鮮空氣。所述增壓壓力區(qū)段41表示處于所述空氣輸送系統(tǒng)4中的、在位于所述壓縮機(jī)62的出口處的壓縮機(jī)輸出端64與能夠?qū)M(jìn)入到所述燃燒馬達(dá)2中的氣流進(jìn)行控制的節(jié)流閥8之間的區(qū)域。

為了運(yùn)行所述燃燒馬達(dá)設(shè)置了控制器10，該控制器在例如能夠表明駕駛員期望力矩的預(yù)先規(guī)定參量v的基礎(chǔ)上并且在所述馬達(dá)系統(tǒng)1的、通過合適的傳感裝置來測(cè)量并且/或者通過建模來提供的系統(tǒng)狀態(tài)參量的基礎(chǔ)上運(yùn)行所述馬達(dá)系統(tǒng)1。為此，所述控制器10相應(yīng)地調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)發(fā)送器（stellgeber），所述調(diào)節(jié)發(fā)送器像例如用于：所述節(jié)流閥8、用來噴射預(yù)先給定的燃料量的噴射閥（未示出）、用來對(duì)所述增壓裝置6處的壓縮功率進(jìn)行調(diào)節(jié)的（未示出的）增壓調(diào)節(jié)器以及類似物。

所述新鮮空氣質(zhì)量流量代表著通常為了操控并且運(yùn)行所述燃燒馬達(dá)2所需要的參量之一，所述新鮮空氣質(zhì)量流量表示所吸入的新鮮空氣的質(zhì)量流量。一般來說，借助于例如熱膜式空氣質(zhì)量傳感器的形式的新鮮空氣質(zhì)量流量傳感器在所述空氣輸送系統(tǒng)4的、處于所述空氣過濾器7與所述壓縮機(jī)62之間的區(qū)域中測(cè)量所述新鮮空氣質(zhì)量流量。

借助于接下來所描述的方法來描述一種可行方案：放棄對(duì)所述新鮮空氣質(zhì)量流量傳感器的使用并且替代地借助于布置在所述增壓壓力區(qū)段41中的溫度傳感器9來對(duì)流過所述壓縮機(jī)62的新鮮空氣質(zhì)量流量進(jìn)行確定。

所使用的溫度傳感器9構(gòu)造用于：對(duì)輸出端側(cè)的溫度t02進(jìn)行快速的溫度測(cè)量。例如所述溫度傳感器能夠以輻射熱測(cè)定儀原理為基礎(chǔ)并且足夠快地檢測(cè)溫度變化。例如以集成的形式的ir-溫度傳感器以及類似物是合適的。所述溫度傳感器例如具有用于溫度測(cè)量的時(shí)間常數(shù)，該時(shí)間常數(shù)處于1ms與20ms之間、優(yōu)選處于2ms與15ms之間、優(yōu)選處于5ms與10ms之間。

在圖2中借助于流程圖描繪了一種用于在沒有使用新鮮空氣質(zhì)量流量傳感器的情況下確定新鮮空氣質(zhì)量流量的方法。

在步驟s1中，首先借助于所述溫度傳感器9來測(cè)量在所述壓縮機(jī)輸出端64處的溫度t02。

此外，在步驟s2中提供關(guān)于所述環(huán)境溫度t01的說明。所述環(huán)境溫度t01同樣可以借助于其他（未示出的）溫度傳感器來測(cè)量，其中其時(shí)間常數(shù)并不關(guān)鍵，因?yàn)樗霏h(huán)境溫度t01通常僅僅緩慢地變化。

在步驟s3中，在所述壓縮機(jī)輸出端64處的輸出端側(cè)的溫度與所述壓縮機(jī)輸入端65處的環(huán)境溫度t01之間的溫度差t02-t01的基礎(chǔ)上根據(jù)以下公式來獲取焓差（焓變化）δhc：

其中，cp相當(dāng)于空氣的熱容量并且δhc相當(dāng)于空氣在貫穿流過所述壓縮機(jī)62時(shí)的焓變化。

在步驟s4中首先獲取所述壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速n，該壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速要么能夠借助于增壓器-轉(zhuǎn)速傳感器來測(cè)量要么作為替代方案能夠通過合適的增壓器-轉(zhuǎn)速模型以本身已知的方式來確定。在將增壓器轉(zhuǎn)速模型用于確定所述壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速時(shí)，還可以優(yōu)選在所述壓縮機(jī)輸出端64處設(shè)置壓力傳感器，所述壓力傳感器一般來說以增壓壓力傳感器10的形式來設(shè)置。由此，在所述壓縮機(jī)輸出端64處測(cè)量所述增壓壓力和所述溫度。就像所述溫度傳感器9一樣，所述增壓壓力傳感器10也應(yīng)該具有相應(yīng)較小的時(shí)間常數(shù)，尤其是與所述溫度傳感器9相同的或者幾乎相同的時(shí)間常數(shù)。

所述壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速n例如可以通過解以下微分方程式來確定，在所述微分方程式中所述壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速n可以根據(jù)所述壓縮機(jī)功率pc、所述渦輪機(jī)61的渦輪機(jī)功率pt和效率η來計(jì)算：

其中，n相應(yīng)于所述增壓器轉(zhuǎn)速，k相應(yīng)于預(yù)先給定的常數(shù)并且j相應(yīng)于所述增壓裝置的慣性矩。所述壓縮機(jī)功率pc例如可以根據(jù)以下公式來獲?。?/p>

其中，相應(yīng)于流經(jīng)所述壓縮機(jī)62的新鮮空氣質(zhì)量流量。

相應(yīng)地，所述渦輪機(jī)功率pt可以根據(jù)以下公式來確定：

其中，相應(yīng)于流經(jīng)所述渦輪機(jī)61的廢氣質(zhì)量流量并且ta02-ta01相應(yīng)于所述渦輪機(jī)61上面的溫度差。

在步驟s5中，借助于預(yù)先給定的焓-新鮮空氣質(zhì)量流量-組合特性曲線來確定新鮮空氣質(zhì)量流量，所述焓-新鮮空氣質(zhì)量流量-組合特性曲線表明依賴于焓變化和壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速n的新鮮空氣質(zhì)量流。所述焓-新鮮空氣質(zhì)量流量-組合特性曲線可以從傳統(tǒng)的壓縮機(jī)組合特性曲線、像例如在圖3中所示出的那樣的壓縮機(jī)組合特性曲線中獲取。圖3示出了一種壓縮機(jī)組合特性曲線，該壓縮機(jī)組合特性曲線表明在“示范性的壓縮機(jī)62上面的壓力比p02/p01、流經(jīng)所述壓縮機(jī)62的新鮮空氣質(zhì)量流量和所述壓縮機(jī)62的壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速n或者效率η”之間的依賴關(guān)系。所述壓力比p02/p01通常被規(guī)定為在所述壓縮機(jī)輸出端64處的壓力p02與所述壓縮機(jī)輸入端65處的環(huán)境壓力p01之間的壓力比。

可以在常規(guī)的壓縮機(jī)模型的基礎(chǔ)上尤其在新鮮空氣質(zhì)量流量較小的情況下僅僅不太精確地確定所述新鮮空氣質(zhì)量流量，因?yàn)樗鎏匦郧€的變化在所述壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速n恒定的情況下在較小的新鮮空氣質(zhì)量流量的范圍內(nèi)非常平坦地演變。因此在所述范圍內(nèi)，所述新鮮空氣質(zhì)量流量的確定對(duì)所述壓力差的較小的變化都十分敏感。

因?yàn)樗鰤毫Σ钆c所述空氣質(zhì)量流量之間的依賴關(guān)系在一定的壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速n的情況下部分地僅僅稍許變化或者具有較小數(shù)值的斜率，所以將坐標(biāo)變換為焓-壓縮機(jī)質(zhì)量流量-組合特性曲線有意義。這種坐標(biāo)變換在以下方程式的基礎(chǔ)上進(jìn)行：

其中，ηc相應(yīng)于所述壓縮機(jī)62的效率并且γ相應(yīng)于等熵指數(shù)。

通過所述坐標(biāo)變換，產(chǎn)生像在圖4中示范性地示出的那樣的焓-新鮮空氣質(zhì)量流量-組合特性曲線。所述坐標(biāo)變換的優(yōu)點(diǎn)在于，所述新鮮空氣質(zhì)量流量可以在所述焓-新鮮空氣質(zhì)量流量-組合特性曲線的基礎(chǔ)上更加精確地被確定?？梢钥吹?，與所述傳統(tǒng)的壓縮機(jī)組合特性曲線相比，具有恒定的壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速n的特性曲線的變化具有明顯更陡的梯度。由此可以明顯更為穩(wěn)健地對(duì)所述新鮮空氣質(zhì)量流量進(jìn)行確定。

周期性地實(shí)施所述步驟s1至s5的方法，以便能夠提供所述新鮮空氣質(zhì)量流量的始終最新的數(shù)值。所述周期時(shí)間對(duì)于傳統(tǒng)的燃燒馬達(dá)2來說優(yōu)選在5ms與50ms之間。