用于预测排气再循环速率的装置和方法与流程

相关申请的交叉参考

本申请要求于2016年4月29日提交的德国专利申请no.102016207358.3的优先权。以上参考的申请的全部内容以其全文以引用方式并入本文用于所有目的。

本公开涉及用于预测内燃发动机的排气再循环速率并且用于确定或估计到内燃发动机的新鲜空气流量的系统和方法。

背景技术：

在车辆的内燃发动机诸如柴油发动机的运行期间排气再循环(egr)的当前控制依赖于质量空气流量(maf)传感器，以便确定和调节再循环排气的量。在该上下文中，通过设定egr阀的位置来调节到发动机的新鲜空气的流量。

文献de19628852a1和us5,520,161描述了用于压燃式发动机的排气再循环的系统和用于控制压燃式发动机中排气再循环的方法。在该上下文中，第一压力传感器用于感测发动机的进气聚集管路中的绝对气体压力，第二压力传感器用于感测发动机的排气聚集管路中的绝对气体压力，并且发动机旋转速度传感器、燃料速率传感器、进气聚集管路中的温度传感器和另外的部件用于控制排气再循环阀的位置。

文献us6,944,530b2公开了用于排气再循环的系统，在该系统中来自排气歧管的排气被引导通过控制阀并且在它到达入口歧管之前通过测量喷嘴。喷嘴上游的压力和喷嘴下游的校正压力用于测量和控制排气流量。

文献us6,035,639描述了用于估计进入到内燃发动机中的入口空气流量的方法。这里，排气再循环流的量根据入口歧管压力、出口歧管压力、排气再循环阀的位置和流过排气再循环系统的排气的温度来确定。入口空气流量的值也用于控制排气再循环阀的位置。

文献us6,098,602描述了用于包括由步进马达操作的排气再循环阀的内燃发动机的排气再循环系统。特别地，描述了控制发动机以便实现所期望的排气再循环质量流率。

然而，本文的发明人已经认识到此类系统的潜在问题。例如，以上提及的系统和方法没有解决例如可影响egr流率的确定的诸如maf传感器飘移、部件的容差和部件的老化的效应。因此，随着车辆的逐渐老化，可显著地降低用于减少nox排放的egr控制的效率。

技术实现要素：

本公开的优点为获得用于预测内燃发动机的排气再循环速率的方法和装置，特别地，其中考虑了老化过程和/或传感器差异。在一个示例中，上述问题可通过一种系统来解决，所述系统包括联接到内燃发动机的入口系统(inletsystem)；联接在发动机的排气装置与入口系统之间的排气再循环(egr)阀；以及基于入口系统中气体的组成和egr阀的位置来预测egr速率的装置。以此方式，可在无需maf传感器的情况下准确地预测排气再循环速率。

作为一个示例，可响应于预测的egr速率不同于期望的egr速率来调整egr阀的位置，以便实现所期望的egr速率。因此，用于预测egr速率的装置可用于生成用于准确的egr控制的反馈。作为另一个示例，预测的egr速率可用于确定egr质量流量。更进一步地，所确定的egr质量流量可用于确定新鲜空气质量流量。因此，可基于用于预测egr流率的装置的输出而不是使用专用空气流量传感器来确定新鲜空气质量流量，并且可避免由于例如空气流量传感器老化而引起的退化的egr控制。

应理解的是，提供以上概述以便用简化的形式介绍在详细描述中进一步描述的概念的选择。以上概述并非意在标识所要求保护的主题的关键特征或基本特征，其范围由随附权利要求唯一地限定。此外，所要求保护的主题不局限于解决以上或在本公开的任何部分中提到的任何缺点的实施方式。

附图说明

图1为包括带有排气再循环(egr)系统和用于预测egr速率的装置的内燃发动机的机动车辆的示意图。

图2为用于使用根据本公开的装置预测egr速率并且用于进一步确定egr质量流量和进入内燃发动机的新鲜空气质量流量的示例方法的流程图。

图3为用于确定进入到内燃发动机中的新鲜空气质量流量的信号处理方法的实施例变体的示意图。

图4为用于确定进入到内燃发动机中的新鲜空气质量流量的信号处理方法的进一步的实施例变体的示意图。

图5为用于基于预测的egr速率来调整egr阀的位置的示例方法的流程图。

具体实施方式

提供根据本公开的装置用于预测内燃发动机的排气再循环(egr)速率。内燃发动机可包括入口系统(例如，进气管)和至少一个egr阀，诸如图1所示的示例发动机系统。装置包括布置在进气管中用于确定(例如，测量)流过进气管和进入到内燃发动机的气体的组成的传感器。例如，气体可包括新鲜空气和再循环排气的混合物。装置附加地包括用于确定egr阀的位置(例如，阀设定)的egr位置传感器以及例如呈动态观测设备形式的评估设备。egr阀位置传感器能够被构造用于测量排气再循环阀的位置。以此方式，实际阀位置可用于进一步的预测或评估。例如，使用图2的方法，实际阀位置可结合流过进气管的气体的组成使用来预测egr速率。egr速率可进一步用于确定egr质量流量和新鲜空气质量流量，如在图3和图4的信号处理示意图中所图示的。因此，评估设备被构造用于从装置的传感器接收带有关于入口系统中气体的组成的信息的信号、从egr阀位置传感器接收带有关于egr阀的位置或设定的信息的信号、评估所接收的信号并且确定和输出egr速率的值。此外，例如，根据图5的方法，评估设备能够被构造用于输出用于调节egr阀的位置的反馈信号。

由于基于egr阀的位置所估计的egr速率是基于如使用传感器确定的气体的组成来校正的，所以能够精确地预测egr速率。用于确定气体的组成的传感器能够为例如被构造为布置在进气管中的fman传感器的氧传感器，其中fman是指在进气气体中燃烧的气体的燃烧质量分数。

评估设备能够附加地被构造用于预测egr质量流量和/或预测通过布置在egr阀上游的空气滤清器的新鲜空气质量流量。例如，预测的egr速率能够乘以通过入口阀进入内燃发动机的增压空气质量流量。因此，如果egr速率乘以增压空气质量流量，则为了预测egr质量流量，使用egr速率的动态校正的预测是可能的。

先前所述的根据本公开的装置优点在于，能够基于经校正的(例如，预测的)egr速率而不必使用相应的空气流量传感器诸如热膜探针、热膜传感器或热线探针来确定并且估计或预测到内燃发动机的新鲜空气的流量。因此本公开获得在无需使用空气流量传感器或空气质量传感器的情况下调节再循环到入口中的一部分排气的方法。

先前所述的根据本公开的装置可包括在机动车辆中。特别地，该机动车辆与基于空气流量传感器的方法相比以更高准确性的egr速率预测并且进而更准确的egr速率调节和减少的nox排放著称。

根据本公开的用于预测内燃发动机的egr速率的方法包括确定内燃发动机的入口系统中气体的组成、确定egr阀的位置、基于所确定的egr阀的位置来估计egr速率并且通过基于所确定的内燃发动机的入口系统中气体的组成校正egr速率的估计来预测egr速率，该内燃发动机包括入口系统或进气管和至少一个egr阀。特别地，能够使用先前所述的根据本公开的装置来实施所述方法。在另一个示例中，能够由通信地联接到先前所述的装置的车辆控制器来实施该方法。另外，该方法具有与先前所述的根据本公开的装置相同的优点。

能够有利地使用氧传感器来实施入口系统中气体的组成的确定。特别地，能够通过测量来确定气体的组成。此外，内燃发动机能够包括进气歧管，其中氧传感器布置在进气歧管中。因此氧传感器能够被构造为fman传感器。能够确定(例如，测量)进气歧管中的氧浓度或氧含量。

在进一步的变体中，能够基于egr速率来预测egr质量流量。特别地，这能够使用评估设备来完成，其中预测的egr速率有利地乘以通过入口阀到达内燃发动机的增压空气质量流量。在该上下文中，能够例如通过测量(例如，使用质量空气流量传感器)来确定增压空气质量流量。

在进一步的变体中，针对布置在排气再循环阀上游的空气滤清器来预测新鲜空气质量力量。为此，预测的egr速率能够同样地乘以通过入口阀进入内燃发动机的增压空气质量流量。

现转向附图，图1示意性地示出了机动车辆1中包括了内燃发动机10的示例发动机系统100的各方面。在所描绘的实施例中，发动机10为联接到涡轮增压器13的升压发动机，涡轮增压器13包括经由轴19机械地联接到涡轮116的压缩机114，其中涡轮116由膨胀的排气驱动。在一些示例中，涡轮116可被构造为可变几何涡轮(vgt)。具有环境空气压力pamb的新鲜空气沿进气通道42被引入通过入口(或进气)系统60并且在流到压缩机114之前通过空气滤清器112。流动的方向由箭头11所示。压缩机114可为任何合适的进气空气压缩机，诸如马达驱动的或驱动轴驱动的增压器压缩机。在发动机系统100中，压缩机为由涡轮116驱动的涡轮增压器压缩机。废气门致动器92可被致动打开以将至少一些排气压力从涡轮116的上游经由废气门90解除(relieve)到涡轮下游的位置。通过降低涡轮上游的排气压力，可降低涡轮速度，这进而降低压缩机速度和引起的升压压力。

被压缩的空气充气从压缩机114通过增压空气冷却器(cac)17和节流阀20流到发动机10的进气歧管22。在一些示例中，进气歧管22可包括用于估计歧管压力(map)的进气歧管压力传感器124和/或用于估计进气歧管22中质量空气流量(maf)的进气空气流量传感器122。在其它示例中，maf传感器122可省略，如本文所述。例如，可使用速度-密度模型来确定增压空气质量流量，如关于图2进一步所述，并且可基于所确定的egr质量流量和所确定的增压空气质量流量来确定新鲜空气质量流量，如也关于图3和图4示意性所示。

进气歧管22通过一系列进气门(未示出)联接到一系列燃烧室(例如，汽缸)30。燃烧室30经由一系列排气门(未示出)进一步联接到排气歧管36。例如，每个燃烧室30可包括用于从进气歧管22接收空气充气的一个或更多个进气门和用于将燃烧反应产物(例如，排气)排出到排气歧管36的一个或更多个排气门。在所描绘的实施例中，示出了单个排气歧管36。然而，在其它实施例中，排气歧管可包括多个排气歧管节段。具有多个排气歧管节段的构造可使流出物能够从不同燃烧室被导向到发动机系统中的不同位置。

在一个实施例中，排气门和进气门中的每个均可被电致动或电控制。在另一个实施例中，排气门和进气门中的每个均可被凸轮致动或凸轮控制。无论电致动还是凸轮致动，可根据所期望的燃烧和排放-控制性能的需要来调整排气门和进气门打开和闭合的正时。

燃烧室30可经由燃料喷射器66(虽然在图1中仅仅示出了一个燃料喷射器，但每个燃烧室均包括联接到其中的燃料喷射器)被供给一种或更多种燃料，诸如汽油、乙醇燃料共混物、柴油、生物柴油、压缩天然气等等。燃料可通过燃料系统(未示出)被递送到燃料喷射器66，燃料系统包括燃料箱、燃料泵和燃料轨。燃料可经由直接喷射、进气道喷射、节流阀体喷射或它们的任何组合被供给到燃烧室。在图1的示例中，燃料喷射器66被示出将燃料直接喷射到燃烧室30。在燃烧室中，可经由火花点火和/或压缩点火来引发燃烧。

如图1所示，排气从排气歧管36被导向到涡轮116以驱动涡轮。然后来自涡轮116和废气门90的组合流流过定位在排气系统(或排气管)61内的排放控制装置170。一般来讲，一个或更多个排放控制装置170可包括被构造用于催化地处理排气并且从而减少排气中一种或更多种物质的量的一种或更多种排气后处理催化剂。例如，一种排气后处理催化剂可被构造用于在排气为稀时从排气中捕集nox并且在排气为富时还原所捕集的nox。在其它示例中，排气后处理催化剂可被构造用于歧化nox或在还原剂的帮助下选择性地还原nox。在另外的其它示例中，排气后处理催化剂可被构造用于氧化排气流中的残余碳氢化合物和/或一氧化碳。具有任何此类功能性的不同的排气后处理催化剂可分别地或一起布置在涂层(washcoat)中或排气后处理级中的其它地方。在一些实施例中，排气后处理级可包括被构造用于捕集和氧化排气中的碳烟微粒的可再生碳烟过滤器。来自排放控制装置170的所有或部分经处理的排气可在箭头21的方向上流动并且经由排气通道102在穿过消音器172之后被释放到大气中。在排气通道102中，排气在消音器172上游且在排放控制装置170下游的位置处具有压力pmuffun。

来自排气通道102的一部分排气可经由外部排气再循环(egr)系统被再循环到入口系统600。在图1的示例中，egr系统140为低压排气再循环(lp-egr)递送系统。在其它示例中，egr系统140可为高压排气再循环(hp-egr)递送系统。在另外的其它示例中，lp-egr递送系统和hp-egr递送系统两者皆可包括在egr系统140中。

如图1所示，egr通道180可在排放控制装置170下游的位置处流体地联接到排气通道102。来自排气通道102的一部分排气从涡轮116的下游经由egr通道180和egr阀52被递送到压缩机114上游的入口系统60。排气在egr通道180中的流动方向由箭头26示出。在进气通道42中压缩机114的上游且egr阀52的下游的流入到压缩机114中的空气或气体混合物处于压力pcompfun下。可调节egr阀52的开口以控制排气从排气通道102到入口系统60的流动，因此改变了气体混合物中排气的比例。例如，可调整阀瓣23的开口程度以允许受控量的排气流过egr阀52的阀开口并且流到压缩机114用于期望的燃烧和排放控制性能。可通过egr阀位置传感器4来确定(例如，测量)阀瓣23的位置以及因此egr阀52的位置，egr阀位置传感器4可包括在用于预测egr速率的装置2中，如以下进一步所述。进一步地，egr冷却器184可联接到egr通道180以便在排气被递送到入口系统60之前冷却该排气。

气体组成传感器3也可包括在装置2中。在一个示例中，气体组成传感器3为氧传感器。例如，气体组成传感器3可为被构造为fman传感器的氧传感器，以便确定入口系统60中气体的燃烧质量分数。气体组成传感器3可布置在压缩机114的上游且在ger阀52的下游，如图1所示，但另选地，气体组成传感器3可布置在压缩机114与发动机10的燃烧室30之间。

装置2可进一步包括评估设备5，评估设备5被构造用于从气体组成传感器3接收带有关于入口系统60中气体组成的信息的信号、从egr阀位置传感器4接收带有关于egr阀的位置或设定的信息的信号、评估所接收的信号并且确定和输出egr速率的值。此外，评估设备可被构造输出用于调节egr阀的位置的反馈信号，如以下关于图2进一步所述。

附加的传感器，诸如温度传感器、压力传感器和/或湿度传感器可联接到egr通道180用于提供关于组成和egr的条件的进一步细节。另选地，可通过联接到压缩机114上游的进气通道42的温度传感器55、压力传感器56和湿度传感器57中的一个或更多个来推测egr条件。例如，温度传感器55、压力传感器56和湿度传感器57也可用于提供关于进入进气歧管22的新鲜进气空气的组成和条件的细节。可请求被导引通过egr系统140的egr的量以获得期望的发动机稀释，从而提高燃料效率和排放质量，如关于图2进一步所述。所请求的egr的量可基于发动机工况，包括发动机载荷、发动机速度、发动机温度等等。

发动机系统100可进一步包括控制系统14。控制系统14可包括控制器12。例如，控制器12可为微型计算机，该微型计算机包括微处理器单元、输入/输出端、用于可执行程序和校正值的电子存储介质(诸如只读存储器芯片)、随机存取存储器、保活存储器和数据总线。控制器12被示出从多个传感器16(本文描述了其各种示例)接收信息并且将控制信号发送到多个致动器18(本文描述了其各种示例)。作为一个示例，传感器16可包括map传感器124、maf传感器122、排气温度传感器128、排气压力传感器129、排气氧传感器126、气体组成传感器3、egr阀位置传感器4、入口温度传感器55、入口压力传感器56、入口湿度传感器57、曲轴传感器、踏板位置传感器和发动机冷却液温度传感器。其它传感器诸如附加的压力传感器、温度传感器、空/燃比传感器和组成传感器可联接到发动机系统100中的各种位置。致动器18可包括例如节流阀20、egr阀52、废气门阀92和燃料喷射器66。控制器12可从各种传感器接收输入数据、处理输入数据，并且响应于经处理的输入数据基于对应于一个或更多个程序被编程于其中的指令或代码而触发各种致动器。控制器12也可将关于egr流率、egr质量流量、增压空气质量流量、新鲜空气质量流量等等的信号发送给装置2的评估设备5并且从装置2的评估设备5接收这些信号。在一个示例中，评估设备5为包括在控制系统14中用于确定egr流率和相关参数(egr质量流量等等)的专用微型计算机。例如，控制器12可使用由评估设备5生成的信息来调整egr阀52的位置、确定egr质量流量和/或确定流过空气滤清器112的新鲜空气的质量流量，如以下进一步所述。在另一个示例中，评估设备5可确定egr质量流量和/或新鲜空气质量流量。

图2示出了用于预测egr速率的示例方法200的流程图。例如，可使用包括egr阀位置传感器(例如，图1的egr阀位置传感器4)、气体组成传感器(例如，图1的气体组成传感器3)和评估设备(例如，图1的评估设备5)的装置(例如，图1的装置2)来预测egr速率。用于预测egr速率的装置可被定位在再循环排气被引入到入口系统中的接合处下游的内燃发动机的入口系统中。用于实施方法200和本文所包括的其余方法的指令可由控制器诸如图1的控制器12基于存储在控制器的存储器上的指令并且连同从发动机系统的传感器诸如以上参考图1所述的传感器接收的信号来执行。控制器可根据以下所述方法利用发动机系统的发动机致动器来调整发动机运行。进一步地，方法200的各方面可由评估设备基于存储在评估设备和/或控制器的存储器上的指令来执行，评估设备可通信地联接到控制器。

方法200开始于202并且包括估计和/或测量发动机工况。所估计的条件可包括例如发动机温度、发动机载荷、驾驶员转矩需求、升压需求、歧管空气流量、歧管空气压力、发动机速度、节气门位置、排气压力、排气空/燃比、环境条件(例如，环境温度、压力和湿度)等等。

在204处，确定是否请求egr。例如，在排气催化剂已经达到其起燃温度之后可期望egr。此外，可请求egr以达到期望的发动机稀释，从而提高燃料效率和排放质量。

如果没有请求egr，则方法200继续进行到206并且包括在不供给egr的条件下维持当前的发动机工况。因此，不必确定egr的流率，因为没有请求egr。然而，控制器可确认egr阀(例如，图1的egr阀52)处于闭合位置，从而使用egr阀位置传感器来阻止egr流。在206之后，方法200结束。

如果请求egr，则，方法200继续进行到208并且包括确定所请求的egr的量。所请求的egr的量可基于发动机工况，包括发动机载荷、发动机速度、发动机温度等等。例如，控制器可访问(refer)查找表，该查找表使发动机速度和发动机载荷作为输入并且使对应于施加到egr阀的开口程度的信号作为输出，开口程度提供了对应于输入的发动机速度-载荷的稀释量。在另外的其它示例中，控制器可依赖于将发动机载荷变化与发动机的稀释需求变化相关联并且进一步将发动机的稀释需求变化与egr需求变化相关联的模型。例如，随着发动机载荷从低载荷增加到中载荷，egr需求可增加并且可请求较大的egr阀开口。然后，随着发动机载荷从中载荷增加到高载荷，egr需求可降低并且可请求较小的egr阀开口。控制器可进一步通过考虑所期望的稀释速率的最佳燃料经济性映射来确定所请求的egr的量。

在210处，方法200包括打开egr阀以供给所请求的egr量。例如，可将egr阀调整到对应于所期望的稀释量的位置，其中egr阀开口的程度随着所请求的egr的量的增加而增加，如上所述。在另一个示例中，可响应于稀释需求的变化来调整egr阀的位置，也如上所述。

在212处，方法200包括确定入口系统中气体的组成。可使用气体组成传感器的输出来确定气体的组成，诸如燃烧的气体的比例(例如，fman)。例如，气体组成传感器可为氧传感器。

在214处，方法200包括确定egr阀的位置(例如，egr阀的实际位置)。可通过egr阀位置传感器来测量egr的位置，并且可通过评估设备基于egr阀位置传感器的输出来确定egr阀的位置。例如，如果egr阀包括阀瓣(例如，图1的阀瓣23)，则可确定阀瓣的位置，其中阀瓣的位置对应于egr阀的开口的程度或设定。

在216处，方法200包括基于egr阀的位置来估计egr速率。例如，评估设备可访问查找表，该查找表使所确定的egr阀的位置(例如，如在214处确定的)作为输入并且使所估计的egr速率作为输出。在另一个示例中，控制器可访问将egr阀的位置与所估计的egr速率相关联的模型。

在218处，方法包括基于所确定的入口系统中气体的组成来校正所估计的egr速率并且输出预测的egr速率。在一个示例中，尤其是如果发动机在稀燃料供给条件下运行，再循环排气可含有显著部分的氧，使得在通过egr实现的实际发动机稀释方面，基于egr阀的位置(如在214处确定的)所估计的egr速率不准确。因此，可通过考虑气体的组成(例如，如在212处确定的)来预测更准确的egr速率，该气体包括再循环排气和新鲜空气。评估设备可访问查找表，其中所确定的气体的组成和egr阀的位置作为输入并且经校正的预测的egr速率作为输出。例如，评估设备可向控制器输出预测的egr速率。

在220处，方法200任选地包括基于预测的egr速率来调整egr阀的位置。例如，如果预测的egr速率不等于(例如，与所请求的egr速率的差为阈值量)所请求的egr速率(例如，如在208处确定的)，控制器可增加(如果预测的egr速率低于所请求的egr速率)或减小(如果egr速率大于所请求的egr速率)egr阀的开口程度，如关于图5进一步所述。

在222处，方法200包括确定增压空气质量流量。在一个示例中，可由定位在发动机的进气歧管中的质量空气流量传感器(例如，图1的maf传感器122)来测量增压空气质量流量。在另一个示例中，可使用速度-密度模型基于歧管压力传感器(例如，图1的map传感器124)的输出结合其它发动机运行参数诸如发动机速度、进气空气温度和节气门位置来确定增压空气质量流量。

在224处，方法200包括基于预测的egr流率和所确定的增压空气质量流量来确定egr质量流量。例如，控制器可访问查找表，其中预测的egr速率和确定的增压空气质量流量作为输入，并且输出egr质量流量。

在226处，方法200包括基于所确定的egr质量流量和所确定的增压空气质量流量来确定新鲜空气质量流量。因为增压空气包括再循环排气和流过入口系统的空气滤清器(例如，图1的空气滤清器112)的新鲜空气，所以可通过从增压空气质量流量中减去egr质量流量来确定新鲜空气质量流量，如以下关于图3和图4进一步所述。在226之后，方法200结束。

因此，方法200提供了用于在不使用质量空气流量传感器的情况下准确地预测egr速率的方法。进一步地，预测的egr流率可结合增压空气质量流量使用来确定egr质量流量和新鲜空气质量流量二者。更进一步地，预测的egr流率可任选地用作用于调整egr阀的位置以便实现所期望的egr流率的反馈，如关于图5进一步所述。

图3和图4示出了信号处理示意图的实施例变体，其中输入被处理用于输出流过内燃发动机的入口系统的空气滤清器的预测的新鲜空气质量流量(简写wair_p)。例如，图3和图4中所图示的功能可作为图2的方法200的一部分来执行。在一个示例中，该功能可由控制器诸如图1的控制器12来执行。在另一个示例中，该功能可由包括在用于确定egr流率的装置中的、通信地联接到控制器的评估设备(例如，图1的装置2的评估设备5)来执行。例如，控制器和评估设备两者皆可包括在发动机的控制系统中。图3和图4中类似的元件用类似的附图标记标示并且不再重新介绍(例如，图3的330对应于图4的430)。

在箭头330处，获得预测的egr的燃烧质量分数水平(“flpegr_p”)(例如，基于排气氧传感器的输出，诸如图1的排气氧传感器126)。在箭头331处，获得预测的排气再循环速率(“rlpegr_p”)(诸如根据图2的方法200)。预测的排气再循环速率是例如基于egr阀位置来产生的，egr阀位置是通过egr阀位置传感器(例如，图1的egr阀位置传感器4)确定的。

信号331借助于求和点(summingjunction)或加法器元件333来标准化并且被转换成信号334。信号334对应于标准化的估计排气再循环速率。信号334，即标准化的估计排气再循环速率(“rlpegr_e”)，和信号330，预测的egr的燃烧质量分数水平，借助于乘法器332被转换成信号335，该信号335被馈送给加法器元件336。

在加法器元件336的范围内，从信号335中减去对应于预测的发动机的进气歧管中的燃烧质量分数(“fman_p”)的信号337。所得到的信号338通过延迟元件或过滤器1/tau_s339过滤并且被馈送给加法器元件340。加法器元件340将经过滤的信号338加到由调谐装置341生成的调谐参数ks，如以下进一步所述。

随后，生成的信号243通过放大器343按比例放大，在适当情况下，放大器343包括采样器并且将所述生成的信号342转换成信号337，信号337被馈送给加法器元件336，如以上所提及的。信号337还被输入到进一步的加法器元件334，加法器元件334将信号337加到所测量的进气歧管中的燃烧质量分数(“fman_m”)。例如，可基于定位在发动机入口的气体组成传感器(例如，图1的气体组成传感器3)的输出生成信号345。由加法器元件344生成的所得到的信号346被馈送给生成调谐参数ks的调谐装置341，而且在调谐装置347处用调谐参数ki设定或调谐之后也被馈送给能够包括采样器的放大器348。

由放大器348生成的信号349可用于加法器元件333，以用于加到信号331。如上所述由加法器元件333生成的信号334被馈送给乘法器332以及乘法器350。在乘法器350的范围内，所述信号334乘以预测的进入内燃发动机的质量流量(“wap_p”)351。可使用如关于图2所述的速度-密度模型来生成预测的质量流量。该信号351也被馈送给加法器元件352。另外，由乘法器350生成的信号353被馈送给加法器元件352，其中从信号351中减去信号353。所得到的信号354为预测的新鲜空气质量流量，即，通过空气滤清器的质量流量(“wair_p”)。因此，可基于预测的egr速率在不使用专用空气流量传感器的情况下确定新鲜空气质量流量。

与图3中的实施例变体形成对照，在图4所示的实施例变体中，在乘法器432与求和点或加法器元件436之间插入了步骤455。在步骤455处，由乘法器432生成的信号435在被馈送到加法器元件436之前被建模以考虑混合动力学和/或输送延迟。

现转向图5，示出了使用用于预测egr速率的装置(例如，图1的装置2)以帮助控制egr阀(例如，图1的egr阀52)的位置的方法。例如，方法500可作为图2的方法200的一部分(例如，在220处)来执行以便准确地控制进入内燃发动机的入口系统的egr的量。

方法500开始于502并且包括确定预测的egr速率(例如，来自图2的218)是否大于所请求的egr速率(例如，来自图2的208)。例如，如果预测的egr速率大于所请求的egr速率至少阈值量，则预测的egr速率可被确定为大于所请求的egr速率。

如果预测的egr速率大于所请求的egr速率，则方法500继续进行到504并且包括减小egr阀的开口。例如，控制器可访问查找表，该查找表使所请求的egr速率与预测的egr速率之间的差作为输入并且使对应于施加到egr阀的新的减小的开口程度的信号作为输出。在另外的其它示例中，控制器可依赖于模型，该模型将所请求的egr速率与预测的egr速率之间的差与egr阀位置的变化相关联并且进一步将egr阀位置的变化与施加到egr阀的信号相关联。然后方法500继续进行到512，如以下将描述的。

在502处，如果预测的egr速率不大于所请求的egr速率，则方法500继续进行到506并且包括确定预测的egr速率是否小于所请求的egr速率。例如，如果预测的egr速率小于所请求的egr速率至少阈值量，则预测的egr速率可被确定为小于所请求的egr速率。

如果预测的egr速率不小于所请求的egr速率，则方法继续进行到508并且包括维持egr阀位置。因为预测的egr速率有效地等于所请求的egr速率，所以不需要egr阀位置调整来提供所期望的发动机稀释。在508之后，方法500结束。

在506处，如果预测的egr速率小于所请求的egr速率，则方法500继续进行到504并且包括增加egr阀的开口。例如，控制器可访问查找表，该查找表使所请求的egr速率与预测的egr速率之间的差作为输入并且使对应于施加到egr阀的新的增加的开口程度的信号作为输出。在另外的其它示例中，控制器可依赖于模型，该模型将所请求的egr速率与预测的egr速率之间的差与egr阀位置的变化相关联并且进一步将egr阀位置的变化与施加到egr阀以进一步打开egr阀的信号相关联。

在512处，方法500包括确定新的egr阀位置。例如，可使用包括在用于预测egr速率的装置中的egr阀位置传感器(例如，图1的egr阀位置传感器5)来确定egr阀位置，如关于图2进一步所述(例如，在214处)

在514处，方法500包括基于新的egr阀位置来更新预测的egr速率。可通过包括在用于预测egr速率的装置中的评估设备(例如，图1的评估设备5)来确定经更新的预测的egr速率。例如，评估设备可基于新的egr阀位置来更新所估计的egr速率并且基于入口系统中气体的组成(例如，如由包括在用于预测egr速率的装置中的气体组成传感器所测量的)来校正所估计的egr速率，如关于图2进一步所述。在514之后，方法500结束。

以此方式，可在不使用专用空气流量传感器的情况下基于预测的egr速率来确定内燃发动机的新鲜空气质量流量，该预测的egr速率是使用用于预测egr速率的装置来确定的。预测的egr速率可为经校正的egr速率的估计，其中egr速率是基于限制进入到发动机的入口中的egr流的egr阀的位置来估计的，并且校正是基于所测量的入口中气体的组成而做出的。特别地，与基于空气流量传感器的方法相比较，可以以更高的准确性来预测egr速率。例如，预测的egr速率将不受诸如空气流量传感器漂移和老化的因素的影响。进一步地，可基于预测的egr速率来调整egr阀的位置，以便准确地提供所请求的发动机稀释。

使用用于预测egr速率的包括了egr阀位置传感器、气体组成传感器和评估设备的装置的技术效果为，可更准确地调节egr速率，从而引起减少的nox排放。

作为一个示例，提供了一种系统，该系统包括联接到内燃发动机的入口系统；联接在发动机的排气装置与入口系统之间的排气再循环(egr)阀；以及基于入口系统中气体的组成和egr阀的位置来预测egr速率的装置。在前述示例中，另外地或任选地，egr速率的预测基于对egr速率的估计的校正，其中估计基于egr阀的位置并且校正基于如使用布置在入口系统中的传感器所确定的入口系统中气体的组成。在任一或所有前述示例中，另外地或任选地，egr阀被构造为低压egr阀。在任一或所有前述示例中，另外地或任选地，传感器包括氧传感器。在任一或所有前述示例中，另外地或任选地，预测egr速率的装置进一步被构造用于预测egr质量流量并且预测布置在入口系统中egr阀上游的空气滤清器的新鲜空气质量流量。

作为另一个示例，提供了一种方法，该方法包括确定内燃发动机的入口系统中气体的组成；确定联接在发动机的排气装置与入口系统之间的排气再循环阀的位置；基于所确定的排气再循环阀的位置来估计排气再循环速率；以及通过基于所确定的内燃发动机的入口系统中气体的组成来校正对排气再循环速率的估计来预测排气循环速率。在前述示例中，另外地或任选地，入口系统中气体的组成是使用氧传感器来估计的。在任一或所有前述示例中，另外地或任选地，排气再循环阀为低压排气再循环阀。在任一或所有前述示例中，另外地或任选地，排气再循环阀的位置是通过用排气再循环阀传感器测量排气再循环阀的位置来确定的。在任一或所有前述示例中，方法另外地或任选地进一步包括，如果预测的排气再循环速率与所请求的排气再循环速率相差至少阈值量，则调整排气再循环阀的位置。在任一或所有前述示例中，方法另外地或任选地进一步包括基于预测的排气再循环速率预测排气再循环质量流量。在任一或所有前述示例中，另外地或任选地，预测的排气再循环质量流量是通过使预测的排气再循环速率乘以通过联接到内燃发动机的每个汽缸的入口阀进入内燃发动机的增压空气质量流量来确定的。在任一或所有前述示例中，另外地或任选地，增压空气质量流量是基于来自发动机传感器的信号来确定的，该信号包括发动机速度、歧管绝对压力、进气温度和进气质量空气流量中的至少一个。在任一或所有前述示例中，方法另外地或任选地进一步包括基于预测的排气再循环质量流量和增压空气质量流量来预测通过布置在排气再循环阀上游的空气滤清器的新鲜空气质量流量。

作为另一个示例，提供了一种用于车辆的系统，该系统包括联接到入口系统和排气系统的内燃发动机，内燃发动机包括多个汽缸；联接到入口系统的空气滤清器；包括布置在排气系统中的涡轮和布置在入口系统中的压缩机的涡轮增压器；用于将排气系统中来自涡轮下游的排气经由egr通道再循环到压缩机的上游及排气系统中空气滤清器的下游的低压排气再循环(egr)系统；联接到egr通道被构造用于限制或启动egr流的egr阀；用于预测egr流率的装置，包括气体组成传感器、egr阀位置传感器和评估设备；联接到入口系统的进气温度传感器和绝对压力传感器；发动机速度传感器；以及控制系统，该控制系统保存存储在一个或更多个永久存储器上的一个或更多个计算机可读指令，当执行该指令时，使得控制系统：基于发动机速度和发动机载荷确定所请求的egr速率；将egr阀打开至对应于所请求的egr速率的位置；确定egr阀的实际位置；基于egr阀的实际位置来确定所估计的egr速率；确定egr阀下游的入口系统中气体的组成；以及基于egr阀下游的入口系统中气体的组成来确定预测的egr速率作为估计的egr速率的校正。在前述示例中，另外地或任选地，气体组成传感器为氧传感器。在任一或所有前述示例中，另外地或任选地，控制系统保存另外的指令，当执行该指令时，引起控制系统：响应于预测的egr速率小于低于所请求的egr速率的阈值量，进一步打开egr阀；响应于预测的egr速率大于高于所请求的egr速率的阈值量，进一步关闭egr阀。在任一或所有前述示例中，另外地或任选地，控制系统保存另外的指令，当执行该指令时，使得控制系统：确定进入内燃发动机的增压空气的质量流量，其中增压空气由通过空气滤清器引入的新鲜空气和通过egr通道引入的再循环排气组成；确定egr质量流量；以及确定新鲜空气质量流量。在任一或所有前述示例中，另外地或任选地，egr质量流量是通过使预测的egr速率乘以增压空气的质量流量来确定的。在任一或所有前述示例中，另外地或任选地，新鲜空气质量流量是从增压空气的质量流量中减去egr质量流量来确定的。

应注意，本文所包括的示例控制器和估计程序能够与各种发动机和/或车辆系统构造一起使用。本文所公开的控制方法和程序可作为可执行指令存储在永久存储器中并且可由控制系统实施，控制器系统包括与各种传感器、致动器和其它发动机硬件结合的控制器。本文所述具体程序可表示任何数量的处理策略诸如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等等中的一种或更多种。同样地，所说明的各种动作、操作和/或功能可以以所说明的顺序、并行地执行或在一些情况下省略。同样地，处理的次序不是实现本文所述示例实施例的特征和优点所必需的，而是便于说明和描述而提供。取决于所使用的特定处理策略，可重复地执行所说明的动作、操作和/或功能中的一个或更多个。进一步地，所述动作、操作和/或功能可图形地表示被编程到发动机控制系统中计算机可读存储介质的永久存储器中的代码，其中所述动作通过执行系统中的指令来实施，该系统包括与电子控制器结合的各种发动机硬件组件。

应理解的是，本文所公开的构造和程序在本质上为示例性的，并且这些具体实施例不应视为具有限制意义，因为许多变化都是可能的。例如，以上技术能够被应用到v-6、i-4、v-12、对置4缸和其它发动机类型。本公开的主题包括本文所公开的各种系统和构造以及其它特征、功能和/或特性的所有新颖的和非显而易见的组合及子组合。

下列权利要求特别指出被认为是新颖的和非显而易见的某些组合及子组合。这些权利要求可涉及“一个”元件或“第一”元件或其等同物。此类权利要求应被理解为包括一个或更多个此类元件的合并，既不要求也不排除两个或更多个此类元件。可通过修正本权利要求或通过在本申请或相关申请中提出新的权利要求来要求保护所公开的特征、功能、元件和/或特性的其它组合及子组合。此类权利要求，无论在范围上与原始权利要求相比更宽、更窄、相等或不同，也被认为包括在本公开的主题内。