用于估算由内燃机产生的NOx的系统和方法

专利名称：用于估算由内燃机产生的NOx的系统和方法
技术领域：
本发明一般地涉及用于确定由内燃机产生的废气组分的系统和方法，并且更具体 而言涉及用于估算(estimate)由内燃机产生的NOx的系统和方法。
背景技术：
当在带有过量氧气的环境中发生燃烧时，峰值燃烧温度将会增加，这导致形成不 必要的发动机排放物，如氮氧化合物(例如，NOx)。期望确定由内燃机运行所产生的NOx量 和/或NOx速率，以用于诊断和/或发动机控制。

发明内容
本发明可包括所附权利要求中所陈述的特征中的一个或多个，和/或下文特征中 的一个或多个以及这些特征的组合。一种估算由内燃机产生的NOx的方法可包括监测供 应到发动机的燃料的流率(flowrate)、监测多个发动机运行参数、基于燃料流率与多个发 动机运行参数的函数的乘积来估算NOx以及将NOx估算量储存在存储器中。监测燃料流率、监测多个发动机运行参数、估算由发动机产生的NOx以及将NOx 估算量储存在存储器中可在每个发动机循环中进行一次。将NOx估算量储存在存储器中 可包括将NOx估算量添加到存储器中的已累积的(accumulated) NOx估算量值(estimate value)中。该方法还可包括确定多个模型常数。估算NOx可包括基于燃料流率和模型常数中 的至少一个的函数与多个发动机运行参数和模型常数中的剩余模型常数的函数的乘积来 估算由发动机产生的NOx。将NOx估算量储存在存储器中可包括将NOx估算量添加到存储器中的已积累的 NOx估算量值中。监测多个发动机运行参数可包括确定相应于进入发动机的充气(charge)的质量 的充气质量值。确定充气质量值可包括确定相应于进入发动机的充气的流率的充气流量值 (charge flow value)、确定发动机的转动速度(rotational speed)以及确定作为充气流 量值和发动机转动速度的函数的充气质量值。监测多个发动机运行参数可包括确定相应于进入发动机的充气的至少一部分成 分(composition)的充气成分值。确定充气成分值可包括确定相应于进入发动机的充气中 的再循环废气的比率(fraction)的EGR比率值。确定EGR比率值可包括确定相应于进入 发动机的充气的流率的充气流量值、确定相应于进入发动机的再循环废气的流率的EGR流 量值以及确定作为充气流量值和EGR流量值的函数的EGR比率值。确定充气成分值还可包 括确定作为EGR比率值的函数的二阶EGR比率值。备选地或附加地，监测多个发动机运行参数可包括确定相应于进入发动机的充 的温度的充气温度值。备选地或附加地，监测多个发动机运行参数可包括确定相应于相对 于参考定时值而供应至发动机的燃料的定时的燃料定时值。备选地或附加地，监测多个发动机运行参数可包括确定发动机的转动速度。备选地或附加地，监测多个发动机运行参数 可包括确定发动机的运行温度。确定发动机运行温度可包括确定相应于循环通过发动机的 冷却剂的温度的冷却剂温度。备选地或附加地，确定发动机运行温度可包括确定发动机内 的油的温度。 燃料系统可包括以流连通的方式(fluidly)联接至多个燃料喷射器的燃料轨道。 多个燃料喷射器可构造成选择性地将燃料从燃料轨道供应至发动机。监测多个发动机运行 参数可包括确定相应于燃料轨道内燃料的压力的燃料轨道压力。 多个发动机运行参数中的每一个可由发动机运行参数变量Tn表示，其中，N为大于 1的正整数。多个发动机运行参数的函数可为(I\+T2+. . .+Tn)的形式。该方法还可包括确 定多个模型常数。估算NOx可包括根据等式NOxe= O^FF)*^+!^+...+^估算由发动机 产生的NOx(NOXe),其中，FF为燃料的流率，K为多个模型常数中的一个。多个发动机运行 参数的函数可为[(C1^T1)+ (C2^T2)+. · .+(Cn^Tn)]的形式，其中，C1, C2, ...，Cn为多个模型常 数中的剩余的模型常数。估算由内燃机产生的NOx的方法可包括确定相应于供应到发动机的燃料的流率 的燃料流率，确定相应于相对于参考定时值而供应至发动机的燃料的定时的燃料定时，确 定相应于发动机的转动速度的发动机速度(engine speed)，确定相应于进入发动机的充气 的质量的充气质量，确定相应于进入发动机的充气的至少一部分成分的充气成分，确定相 应于进入发动机的充气的温度的充气温度，估算由发动机产生的作为燃料流率、燃料定时、 发动机速度、充气质量、充气成分以及充气温度的函数的NOx，以及将NOx估算量储存在存 储器中。确定燃料流率、确定燃料定时、确定发动机速度、确定充气质量、确定充气成分、确 定充气成分、估算、估算由发动机产生的NOx以及将NOx估算量储存在存储器中可在每个发 动机循环中进行一次。该方法还可包括通过监测相对于发动机参考位置的发动机位置监测 发动机循环。将NOx估算量储存在存储器中可包括将NOx估算量添加到存储器中已累积的 NOx估算量值中。该方法还可包括确定多个模型常数，其中，估算NOx包括估算由发动机产生的、还 作为多个模型常数的函数的NOx。估算NOx可包括根据函数NOxe= (K*FF) *[ (C1^Cm) + (C2 *Cc) + (C3^Ct) + (C4^FT) + (C5^ES) +C6]估算由发动机产生的NOx (NOxe)，其中，FF为燃料流率， Cm为充气质量，Cc为充气成分，Ct为充气温度，FT为燃料定时，ES为发动机速度，以及K和 C1-C6为多个模型常数。确定充气质量可包括确定相应于进入发动机的充气的流率的充气 流量(charge flow)，以及确定作为充气流量和发动机速度的函数的充气质量。确定充气 成分可包括确定相应于供应至发动机的充气中的再循环废气的比率的EGR比率。确定EGR 比率可包括确定相应于进入发动机的再循环废气的流率的EGR流量，以及确定作为充气流 量和EGR流量的函数的EGR比率。确定充气成分值还可包括确定作为EGR比率值的函数的 二阶EGR比率值，以及以EGR比率值和二阶EGR比率值的和来计算充气成分值，以使得估算 NOx 包括根据函数 NOxe = (K*FF) * [ (C1^f (CF, ES)) + (C2* [EGRF+f (EGRf) ) + (C3*CT) + (C4*FT) + ( C5*ES)+C6]估算由发动机产生的NOx，其中，CF为充气流量，f (CF，ES)为充气质量，EGRf为 EGR比率值，以及f (EGRf)为二阶EGR比率值。一种用于估算由内燃机产生的NOx的系统，该系统可包括联接至燃料源和发动机且构造成将燃料从燃料源供应至发动机的燃料系统，以及控制回路，该控制回路包括存储 器，该存储器在其中储存了指令，这些指令可由控制回路执行以确定相应于由燃料系统供 应到发动机的燃料的流率的燃料流量值、确定多个与发动机运行相关联的发动机运行参 数、以燃料流量值与多个发动机运行参数的函数的乘积估算由发动机产生的NOx。指令还可包括可由控制回路执行以将估算的NOx值储存在存储器中的指令。存储器可包括累加器(accumulator)，该累加器在其中已储存了累积的NOx估算 量值。该指令还可包括可由控制回路执行以将估算的NOx添加到存储器中已储存的累积的 NOx估算量值中。该系统还可包括构造成产生相应于相对于参考位置的发动机旋转位置的发动机 位置信号的发动机位置传感器。指令还可包括处理发动机位置信号以产生发动机位置值， 监测发动机位置值和确定燃料流量值、确定多个发动机运行参数以及在每个发动机循环中 估算一次由发动机产生的NOx的指令。该系统还可包括用于确定相应于进入发动机的充气的质量的充气质量值的手段 (means)、用于确定相应于进入发动机的充气的至少一部分成分的充气成分值的手段、用于 确定相应于进入发动机的充气的温度的充气温度的手段、用于确定相应于相对于参考定时 值而供应至发动机的定时燃料的燃料定时值的手段以及用于确定相应于发动机转动速度 的发动机速度值的手段。与发动机运行相关联的多个发动机运行参数可包括充气质量值、 充气成分值、充气温度值、燃料定时值以及发动机速度值。该系统还可包括多个储存在存储 器中的模型常数。指令还可包括根据等式NOxe = (K*FF) * [ (C1^Cm) + (C2^Cc) + (C3*CT) + (C4*F Τ)+ (C5^ES)+C6]估算由发动机产生的NOx(NOXe)的指令，其中，FF为燃料流率，Cm为充气质 量，Cc为充气成分，Ct为充气温度，FT为燃料定时，ES为发动机速度，以及K和C1-C6为多 个模型常数。用于确定充气成分值的手段可包括用于确定相应于进入发动机的充气中的再 循环废气的比率的EGR比率值的手段。用于确定充气成分值的手段还可包括用于确定作为 EGR比率值的函数的二阶EGR比率值和用于以EGR比率值和二阶EGR比率值的和来确定充 气成分值的手段。


图1是用于估算由内燃机产生的NOx的系统的一种说明性的实施例的框图。图2是图1中所描绘的燃料系统的一种说明性的实施例的框图。图3是用于估算由内燃机产生的NOx的过程(process)的一种说明性的实施例的 流程图。图4是图3中所描绘的过程中用于执行监测一个或多个发动机运行参数的过程的 一种说明性的实施例的流程图。图5是图4中所描绘的过程中用于执行确定充气的质量的过程的一种说明性的实 施例的流程图。图6是图4的过程中用于执行至少部分地确定充气的成分的过程的一种说明性的 实施例的流程图。图7是构造成根据图3-6的过程的一个特定的实现方案估算由发动机产生的NOx 的图1的控制回路的一种说明性的实施例的框图。
图8是图7的EGR和充气流量确定逻辑块(logic block)的一种说明性的实施例 的框图。
具体实施例方式为了促进对本发明原理的理解，现将参照一些在附图中所示的说明性的实施例并 且使用专用语言描述这些实施例。现参考图1，显示了用于估算由内燃机产生的NOx的系统10的一种说 明性的实施 例的图解说明。在该说明性的实施例中，系统10包括具有进气歧管14的内燃机12，该进气 歧管14通过进气导管20以流连通的方式联接至涡轮增压器18的压缩机16的出口。压缩 机16包括联接至进气导管22的入口以用于接收新鲜空气。在一些实施例中，如图1中以 虚线显示的那样，系统10可包括已知结构的、在涡轮增压器的压缩机16和进气歧管14之 间设置成与进气导管20共线的(in line with)的进气空气冷却器24。涡轮增压器的压缩 机16通过旋转驱动轴28机械地联接至涡轮增压器的涡轮机26，并且涡轮机26包括通过 排气导管32以流连通的方式联接至发动机12的排气歧管30的涡轮机入口。涡轮机26包 括通过排气导管34以流连通的方式联接至外界环境的涡轮机出口。在图1中以虚线框勾 画出涡轮增压器18，以表示一些实施例(如本说明性的实施例)可包括涡轮增压器18，而 其它实施例可不包括涡轮增压器18。因此，根据本公开，涡轮增压器18不是用于估算由发 动机12产生的NOx的必要部件，虽然在包括涡轮增压器18的实施例中，根据本公开在估算 NOx时可考虑一个或多个与涡轮增压器18的运行相关联的、影响由发动机12产生的NOx的 量和/或速率的发动机运行参数。图1中所说明的实施例中，系统10还包括废气再循环(EGR)系统35，该废气再循 环(EGR)系统35包括设置成与EGR导管36共线的EGR阀38，该EGR导管36在一端处以流 连通的方式联接至进气导管20并且在相对端处以流连通的方式联接至排气导管32。如图 1中以虚线显示的那样，已知结构的EGR冷却器40可可选地设置成在EGR阀38和进气导 管20之间与EGR导管36共线。在图1中以虚线框勾画出EGR系统35，以表示一些实施例 (如本说明性的实施例)可包括EGR系统35，而其它实施例可不包括EGR系统35。因此，根 据本公开，EGR系统35不是用于估算由发动机12产生的NOx的必要部件，虽然在包括EGR 系统35的实施例中，根据本公开在估算NOx时可考虑一个或多个与EGR系统35的运行相 关联的、影响由发动机12产生的NOx的量和/或速率的发动机运行参数。本公开还设想了 所谓的“缸内”EGR系统，在其中利用配气定时，以使得燃烧的充气中的一部分量留在气缸 内，并且根据本公开在估算NOx时可同样地考虑一个或多个与这样的EGR系统的运行相关 联的、影响由发动机12产生的NOx的量和/或速率的发动机运行参数。系统10包括通常可操作成控制和管理发动机12的总体运行的控制回路42。控制 回路42包括存储单元45以及多个用于与联接至发动机的各传感器和系统进行交互的输入 端和输出端。控制回路42说明性地为基于微处理器，虽然本公开设想了其它实施例，在其 中，控制回路42可备选地为或包括能够进行如下文所描述的操作的通用控制回路或专用 控制回路。在任何情况下，控制回路42可为已知的控制单元，有时称为电子或发动机控制 模块(ECM)、电子或发动机控制单元(ECU)或类似者。说明性地，控制回路42的存储器45 在其中已储存了一组或多组可由控制回路42执行的指令(如下文将详细描述的那样)以估算由发动机12产生的NOx。控制回路42包括多个用于接收来自于与系统10相关联的各传感器或传感系统 的信号的输入端。例如，系统10包括发动机速度和位置传感器44，其通过信号通道46以 电的方式连接至控制回路42的发动机速度和位置输入端ES/P。该发动机速度和位置传感 器44为常规传感器，并且可操作成产生信号，从该信号中可以常规的方式确定发动机速度 ES和相对于参考位置的发动机位置EP。发动机位置EP可例如为或包括发动机曲轴(未显 示)的角度，即相对于参考曲柄角(例如某个特定活塞(未显示)的上止点(TDC))的曲柄 角。在一种实施例中，传感器44是霍尔效应传感器，其可操作成通过检测形成在齿轮或音 轮(tone wheel)上的多个间隔的齿的经过来确定发动机速度和位置。备选地，发动机速度 和位置传感器44可为任何其它已知的、可如方才描述那样操作的传感器，其包括(但不限 于)可变磁阻传感器或类似者。再者备选地，发动机速度和位置传感器44可设成两个独立 传感器的形式；一个仅检测发动机转动速度并且另一个仅检测发动机位置。系统10还包括进气歧管温度传感器48，其设置成与发动机12的进气歧管14处 于流体连通，并且通过信号通道50以电的方式连接至控制回路42的进气歧管温度输入端 IMT。进气歧管温度传感器48可为已知结构并且可操作成在信号通道50上产生温度信号， 该温度信号表示流入进气歧管14中的“充气”的温度。用于本公开的术语“充气”通常限 定为将与燃料混合以在发动机气缸内燃烧的气体。在如上文简要描述的包括“缸内"EGR系 统的实施例中，术语“充气”限定为通过导管20流入进气歧管14中的新鲜空气和来自发动 机12的前一个燃烧循环的剩余的(即残余的)已燃烧的气体的组合。在不包括“缸内"EGR 系统的实施例中，术语“充气”限定为流入进气歧管14中的将与燃料混合以在发动机的气 缸内燃烧的气体。例如，在包括EGR系统35的实施例中，流入进气歧管14中的充气一般由 供应到进气导管20的新鲜空气(取决于系统10是否包括涡轮增压器18，新鲜空气可由或 不由涡轮增压器的压缩机16供应)和由EGR阀38供应的再循环废气组成。例如，在不包 括EGR系统35或“缸内”EGR系统的实施例中，流入进气歧管14中的充气一般为供应到进 气导管20的新鲜空气，取决于系统10是否包括涡轮增压器18，新鲜空气可由或不由涡轮 增压器的压缩机16供应。虽然在图1中说明了进气歧管温度传感器48定位成与进气歧管 14处于流体连通，但传感器48可备选地定位成与进气导管20处于流体连通。在包括EGR 系统35的这种实施例中，传感器48将一般定位成与进气导管20处于流体连通但定位在进 气导管20和EGR导管36交叉点的下游。系统10还包括进气歧管压力传感器52，其设置成与进气歧管14处于流体连通，并 且通过信号通道54以电的方式连接至控制回路42的进气歧管压力输入端IMP。进气歧管 压力传感器52可为已知结构，并且可操作成在信号通道54上产生压力信号，该压力信号表 示流入进气歧管14中的充气的压力。虽然在图1中说明了进气歧管压力传感器52定位成 与进气歧管14处于流体连通，但传感器52可备选地定位成与进气导管20处于流体连通。说明性地，如下文将更详细地所描述的那样，控制回路42可操作成估算例如作为 一个或多个发动机运行参数的函数的进入进气歧管的充气的流率，即充气流率。备选地或 附加地，如图1中以虚线显示的那样，系统10可包括质量流量传感器76，其设置成与进气导 管20 (或备选地与进气歧管14)处于流体连通，并且通过信号通道78以电的方式连接至控 制回路42的充气质量流量输入端CMF。在该实施例中，质量流量传感器76可为已知结构并且可操作成在信号通道78上产生质量流量信号，该质量流量信号表示进入进气歧管14的 充气的质量流率。在系统10包括传感器76的实施例中，由传感器76产生的质量流量信号 可用于确定进入进气歧管14的充气的质量流率(即充气流率)来代替充气流量估算算法， 或用于补充、比较和/或诊断由充气流量估算算法产生的估算的充气流率值。在之前的情 况中，充气流量估算算法可附加地用于提供估算的充气流率值，其可用于补充、比较和/或 诊断由传感器76产生的质量流率信号。
在包括EGR系统35的系统10的实施例中，系统10还包括压差传感器或Δ P传感 器56，其在一端处通过导管60靠近EGR阀38的废气入口以流连通的方式联接至EGR导管 36，并且在相对端处通过导管58靠近EGR阀38的废气出口以流连通的方式联接至EGR导 管36。备选地，Δ P传感器56可以流连通的方式被联接越过其它设置成与EGR导管36共 线的节流器或节流机构。在任何一种情况下，ΔP传感器56可为已知结构并且通过信号通 道62以电的方式连接至控制回路42的Δ P输入端。Δ P传感器62可操作成在信号通道 62上提供压差信号，该压差信号表示越过EGR阀38或设置成与EGR导管36共线的其它节 流器或节流机构的压差。在包括EGR系统35的系统10的实施例中，系统10还可包括EGR阀执行器64禾口 可操作地联接至EGR阀执行器64的EGR阀位置传感器68。EGR阀执行器64可为常规的执 行器并且通过信号通道66以电的方式连接至控制回路42的EGR阀控制输出端EGRC。EGR 阀执行器64对由控制回路42在EGRC输出端产生以控制相对于参考位置的EGR阀38的位 置的EGR阀控制信号进行响应。在这点上，EGR阀位置传感器68为常规传感器，其通过信 号通道70以电的方式连接至控制回路42的EGR阀位置输入端EGRP并且可操作成在信号 通道70上产生位置信号，该位置信号表示相对于参考位置的EGR阀38的位置。在使用已 知的反馈控制技术时，控制回路42可操作成通过基于在信号通道70上由EGR阀位置传感 器68产生的EGR阀位置信号EGRP来在信号通道66上产生EGR阀控制信号EGRC以将EGR 阀38控制到期望的EGR阀位置。因此，通过控制EGR阀38的位置，控制回路42可操作成 控制从排气歧管30到进气歧管14的再循环废气的流量。说明性地，如下文将更详细地所描述的那样，在包括EGR系统35的实施例中，控制 回路42可操作成估算例如作为一个或多个发动机运行参数的函数的再循环废气的流率， 即从排气歧管30通过EGR阀38和导管36进入到进气歧管14的废气流率。备选地或附加 地，如图1中以虚线所显示的那样，系统10可包括质量流量传感器84，其设置成与EGR导 管38处于流体连通，并且通过信号通道86以电的方式连接至控制回路42的EGR质量流量 输入端EGRMF。在该实施例中，质量流量传感器84可为已知结构并且可操作成在信号通道 86上产生质量流量信号，该质量流量信号表示通过EGR导管38流到发动机12的进气歧管 14的废气的质量流率。在系统10包括传感器84的实施例中，由传感器84产生的质量流量 信号可用于确定通过EGR导管38并进入进气歧管14的再循环废气的质量流率(即EGR流 率)来代替EGR流量估算算法，或用于补充、比较和/或诊断通过EGR流量估算算法产生的 估算的EGR流率值。在之前的情况中，EGR流量估算算法可附加地用于提供估算的EGR流 率值，其可用于补充、比较和/或诊断由传感器84产生的质量流率信号。说明性地，如下文将更详细地所描述的那样，在一些实施例中，控制回路42可操 作成估算例如作为一个或多个发动机运行参数的函数的由发动机12所产生的废气的温度。备选地或附加地，如图1中以虚线所显示的那样，系统10可包括废气温度传感器80，其 设置成与排气导管32处于流体连通(或与排气歧管30处于流体连通)，并且通过信号通道 82以电的方式连接至控制回路42的废气温度输入端ET。在该实施例中，发动机废气温度 传感器80可为已知结构，并且可操作成在信号通道82上产生温度信号，该温度信号表示由 发动机12产生的废气的温度。在系统10包括传感器80的实施例中，由传感器80产生的 废气温度信号可用于确定由发动机12产生的废气的温度来代替废气温度估算算法，或用 于补充、比较和/或诊断通过废气温度估算算法产生的估算的废气温度值。在之前的情况 中，废气温度估算算法可附加地用于提供估算的废气温度值，其可用于补充、比较和/或诊 断由传感器80产生的废气温度信号。在一种或多种实施例中，如图1中虚线所显示的那样，系统10还可包括发动机温 度传感器88，其通过信号通道90以电的方式连接至控制回路42的发动机温度输入端ENT。 说明性地，在包括发动机温度传感器88的实施例中，传感器88可设成常规冷却剂温度传感 器形式，该冷却剂温度传感器构造成产生表示发动机冷却剂温度的发动机温度信号。备选 地或附加地，传感器88可为或包括常规油温传感器，其构造成产生表示发动机油温的发动 机温度信号。在任何一种情况中，由发动机传感器88产生的发动机温度信号表示发动机12 的运行温度。系统10还包括通过多个信号通道74以电的方式连接至控制回路42的燃料命令 输出端口的燃料系统72。在图1和图2所说明的实施例中，发动机12为常规六气缸发动 机(例如，气缸C1-C6)，并且燃料系统72包括六个相应的燃料喷嘴11-16，各燃料喷嘴设 置成与六个气缸C1-C6中相应的一个气缸处于流体连通。在说明性的实施例中，六个燃料 喷嘴11-16通过共同的燃料管线98各自以流连通的方式联接至燃料轨道96，其中，燃料轨 道容纳由常规燃料泵(未显示)提供的加压燃料。六个燃料喷嘴11-16同样通过信号通 道74以电的方式连接至控制回路42。六个燃料喷嘴11-16中的每一个都由控制回路42 单独地控制，并且因此控制回路的燃料命令输出端口在图1中标记为FC1-FC6，以表示控制 回路42在六个相应的信号通道74上产生六个独立的燃料控制信号。通常，燃料系统72 对由控制回路42在信号通道74上产生的加燃料命令FC1-FC6进行响应，以通过燃料喷嘴 11-16向发动机12供应燃料，并且控制回路42构造成以本领域中众所周知的方式产生加燃 料命令FC1-FC6。更具体而言，加燃料命令FC1-FC6各自具有燃料定时分量(fuel timing component) FT 禾口燃料流量分量(fuel flowcomponent) FF0燃料定时分量FT相应于相对于参考定时的通过燃料喷嘴11-16中的每一个的燃料的喷射的定时。说明性地，燃料定时基于相对于发动机参考位置(例如，各气缸C1-C6中 的活塞(未显示)的上止点TDC)的发动机12的位置，例如曲柄角。然后，控制回路42通 过加燃料命令FC1-FC6的燃料定时分量FT来相应于相对于发动机参考位置的发动机位置 (在该位置处，燃料喷嘴11-16开始将燃料喷射到气缸C1-C6中的相应一个气缸中)控制用 于各燃料喷嘴11-16的喷射起始(SOI)。燃料流量分量FF相应于由燃料喷嘴11-16中的每 一个供应至气缸C1-C6中的相应的气缸的燃料的流率。燃料流率FF可典型地以mm3/冲程 的单位进行测量。将理解的是，虽然图2中说明了六气缸发动机12，但发动机12可备选地 具有任意数量的气缸，并且燃料流率FF相应于通过任意这种数量的燃料喷嘴供应到发动 机12的燃料的流率。
在一种或多种实施例中，如图1中以虚线所显示的那样，燃料系统72可包括压力 传感器92，其通过信号通道94以电的方式连接至控制回路42的轨道压力输入端RP。如图 2中所显示的那样，压力传感器92以流连通的方式连接至燃料轨道94(或共同的流体管线 98)，并且因此由传感器92产生的压力信号表示燃料轨道96内的燃料压力，例如轨道压力。本公开描述了这样的实施例，S卩，在这些实施例中，从当中计算和/或推导由发动 机产生的NOx的信息中的一些可通过一个或多个常规估算算法(即所谓的“虚拟传感器”) 进行估算。将理解的是，对于本公开来说，从当中计算和/或推导由发动机产生的NOx的发 动机运行状态中的任何一个或多个可通过一个或多个常规估算算法来确定，该一个或多个 常规估算算法由控制回路42执行，以基于一个或多个发动机运行参数来估算一个或多个 这样的发动机运行状态。现参看图3，显示了用于估算由发动机12产生的NOx的过程100的一种说明性的 实施例的流程图。说明性地，过程100以可由控制回路42执行以估算由发动机12产生的 NOx的指令的形式储存在控制回路42的存储器45内。过程100开始于步骤102，并且之后 在步骤104处控制回路42可操作成监测相应于由多个燃料喷嘴供应到发动机12的燃料的 流率的燃料流率FF。说明性地，控制回路42可操作成通过监测由控制回路42产生的加燃 料命令并且从中确定燃料流率FF来执行步骤104。在步骤104之后，控制回路42可在步 骤106操作成监测多个发动机运行参数Ε0Ρ。多个在步骤106处由控制回路42监测的发动 机运行参数EOP将通常包括影响由发动机12产生的NOx的量和/或速率的发动机运行参 数，并且估算的NOx值的精度将通常至少部分地取决于在步骤106处监测的发动机运行参 数EOP的质和量。下文将提供可在步骤106处由控制回路42监测的发动机运行参数EOP 的实例。从步骤106起，过程100前进到步骤108，在步骤108处，控制回路42可操作成从 存储器45中检索(retrieve)多个模型常数MC。通常，多个模型常数MC将由NOx估算器 模型(estimator model)的选择来规定(dictate)，并且模型常数MC的值将使用实验数据 来确定。下文将在实例中描述一种用于确定用于一个NOx模型实例的模型常数MC的过程。 从步骤108起，过程100前进到步骤110，在步骤110处，控制回路42可操作成计算相应于 由发动机12产生的NOx的估算量的估算的NOx值Ν0χε。在说明性的过程中，控制回路42 可操作成通常基于燃料流率FF与多个发动机运行参数EOP的函数的乘积来计算Ν0χε。以 等式的形式并在包括模型常数MC的情况下，控制计算机42在步骤110处可操作成根据关 系式NOxe = f (MC, FF) *f (MC, Ε0Ρ)来计算NOxe,其中，f (MC, FF)代表燃料流率FF和模型常 数MC中的至少一个的函数，并且f(MC，Ε0Ρ)代表多个发动机运行参数EOP和模型常数MC 中的剩余模型常数的函数。通常，该NOx估算器模型主要基于燃料流率FF和影响NOx产生的多个其它发动机 运行参数的函数。在一种说明性的实施例中，多个发动机运行状态EOC的函数为普通形式 (Ι\+Τ2+. . . +ΤΝ)，其中，各TX值相应于多个发动机运行状态中的一个不同的运行状态，并且 其中，N可为大于1的任意正整数。那么，NOx估算器模型将采用普通形式NOxe = (K*FF) * (Ι\+Τ2+· · ·+Tn)(1)其中，K代表模型常数MC中的一个。在剩余模型常数包括在等式(1)中的情况下， NOx估算器模型采用普通形式
NOXe = (K*FF) * [ (C1^T1) + (C2*T2) +· · · + (CN*TN) ](2)其中，C1;C2，. . . .，CN代表模型常数MC中的剩余模型常数。将理解的是，鉴于等式 (1)和(2)代表NOx估算器模型的一种实施例，本公开设想了多个发动机运行参数EOP的其 它函数。在步骤110之后，过程100前进到步骤112，在步骤112处，控制回路42可操作成 将NOx估算量NOxe储存在存储器45中。说明性地，存储器45包括累加器，该累加器在其 中已储存了相应于从累加器前一次重置后由发动机12产生的NOx量的累积的NOx估算量。 在该实施例中，控制回路42可操作成在步骤112处通过将当前NOxe值添加到在存储器45 的累加器中已储存的累积的NOx估算量来将NOx估算量NOxe储存在存储器45中。本领域 中的技术人员将认识到，本公开也设想了用于将NOx估算量NOxe储存在存储器45中的其 它常规技术以及任何此类其它常规技术。从步骤112起，过程100前进到步骤114，在步骤114处，控制回路42可操作成监 测发动机位置EP并且然后前进到步骤116，在步骤116处，控制回路42可操作成基于EP确 定当前发动机循环是否完成。说明性地，控制回路42可操作成通过监测由发动机速度和位 置传感器44产生的信号并且当EP到达特定发动机位置时确定当前发动机循环完成来执行 步骤114和116。如果在步骤114处控制回路42确定当前发动机循环未完成，则过程100 返回到步骤114。如果在步骤114处控制回路42确定当前发动机循环已完成，则过程100 返回到步骤104。因 此，在说明性的实施例中每个发动机循环计算一次NOx估算量NOxe，然 而将理解的是，备选地可以更高或更低的频率计算NOx估算量Ν0χε。现参看图4，显示了过程100的步骤106 (即监测多个发动机运行参数)的一种说 明性的实施例的流程图。通常，已经确定的是，足够影响NOx的产生从而证明应包含在NOx 估算器模型中的发动机运行参数包括(但不应限于)进入发动机12的充气的质量、成分 (至少部分成分)以及温度、进入发动机的燃料的定时(即由控制回路42产生的燃料命令 的燃料定时分量FT)以及影响NOx产生的可能的一个或多个附加参数AP。在图4中所说明 的实施例中，例如，步骤106开始于步骤150，在步骤150处，控制回路42可操作成确定进 入发动机的充气的质量CM。此后在步骤152处，控制回路42可操作成确定进入发动机12 的充气的至少部分成分CC。在步骤152之后，在步骤154处控制回路42可操作成确定进 入发动机12的充气的温度CT。此后在步骤156处，控制回路42可操作成确定进入发动机 12的燃料的定时FT。在步骤156之后，控制回路42可操作成确定可足够影响NOx的产生 从而证明应包含在被监测的发动机运行参数EOP中的一个或多个附加参数AP。在过程100(在其中根据图4中所示的过程执行步骤106)的实施例中，NOx估算 器模型说明性地采用以下形式NOxe = (K*FF) * [ (C1^CM) + (C2*Cc) + (C3*CT) + (C4*FT) + (C5*AP) +C6] (3)其中，Cm为充气质量，Cc为充气成分，Ct为充气温度，FT为燃料定时，AP包括一个 或多个附加参数(即附加的发动机运行状态)，以及!(和^、代表模型常数MC。一个或多 个附加参数AP的实例可包括(但不应限于)可由发动机速度或位置传感器44产生的发动 机速度信号ES提供的一个或多个发动机转动速度；可由发动机温度传感器88产生的发动 机温度信号ET(其为发动机冷却剂温度信号和发动机油温信号中的任意一种或两者的形 式)提供的发动机运行温度；以及可由压力传感器92产生的燃料轨道压力信号RP提供的燃料轨道压力。现参看图5，显示了图4的发动机运行参数监测过程的步骤150的一种说明性的实 施例的流程图。在图5中说明的实施例中，步骤150开始于步骤170，在步骤170处，控制回 路42可操作成确定进入发动机的、相应于进入发动机12的充气的流率的充气流量CF。在 一种实施例中，控制回路42可操作成通过根据常规充气流量估算算法确定CF来执行步骤 170，下文将为发动机12的一种说明性的构造详细描述其中一个实例。备选地，在包括质量 流量传感器76的系统10的实施例中，控制回路42可操作成通过监测由质量流量传感器76 产生的信号并且以已知的方式处理该信号以确定充气流率CF来执行步骤170。此后在步骤 172处，控制回路42可操作成监测相应于发动机12的转动速度的发动机速度ES。说明性 地，控制回路42可操作成通过监测由发动机速度和位置传感器44产生的信号并且以已知 的方式处理该信号以确定发动机速度值ES来执行步骤172。此后在步骤174处，控制回路 可操作成通过计算作为充气流率CF和发动机速度ES的函数的CM或CM = f(CF, ES)来确 定充气质量CM。下文将在整个系统实例中提供用于计算用于一种说明性的发动机构造的充 气质量CM的一种特定实例。通常，根据图4中说明的步骤106的过程通过控制回路42确定发动机运行参数 EOP中的一个或多个将至少部分取决于发动机12的构造。例如，在一些实施例中(在其中， 使用常规估算模型确定充气成分C。)，对于包括EGR系统35的发动机来说，该模型的形式不 同于不包括EGR系统35的发动机。例如，参看图6，显示了关于包括EGR系统35的发动机 构造实例的图4的发动机运行参数监测步骤106的步骤152的一种说明性的实施例的流程 图。在说明性的实施例中，步骤152开始于步骤180，在步骤180处，控制回路42可操作成 确定进入发动机的充气中的再循环废气的比率EGRf。说明性地，如将在下文系统实例中更 详细地所描述的那样，控制回路42可操作成通过首先确定再循环废气的流率EGRF和进入 发动机12的充气的流率CF以及计算作为EGRF和CF的比例的EGRf以确定EGRF。然而，将 理解的是，本公开设想了用于确定进入发动机12的充气中的再循环废气比率的其它常规 技术。将理解的是，多个发动机运行状态EOC中的任何一个可为或包括高阶EOC项。例 如，在图6中说明的过程中，充气成分Cc还包括影响NOx产生的二阶EGR比率分量。更具 体而言，步骤180前进到步骤182，在步骤182处，控制回路42可操作成计算作为EGR比率 EGRf的函数的二阶EGR比率项EGRF2。下文将在以下整个系统实例中提供关于一种说明性 的发动机构造的用于计算作为EGRf的函数的EGRf2的特定实例。实例现参看图7，显示了控制回路42的某些功能特征的说明性的实施例，以用于发动机12的一种特定实现方案。将理解的是，仅通过实例提供图7中的逻辑部件，并且NOx估算 器模型可备选地适用于如上文所描述的发动机12的其它实现方案。对于图7中说明的实 施例，发动机12为六气缸内燃机，其包括涡轮增压器18和EGR系统35。说明性地，控制回 路42包括常规EGR和充气流量确定逻辑200，该确定逻辑200构造成估算作为多个发动机 运行参数的函数的充气流率CF和再循环废气流率EGRF。控制回路42还包括运算块204， 该运算块204具有接收EGR流率值EGRF的乘法(multiplication)输入端，和接收充气流 率值CF的除法输入端，并且在输出端处产生作为EGRF与CF比例的EGR比率值EGRF。备选地，对于EGR和充气流量确定逻辑块200，在包括质量流率传感器的实施例中，可从相应的 质量流率传感器76和84中分别接收的EGR质量流率和充气质量流率信号来确定EGR流率 和充气流率值。在任何一种情况中，控制回路42还包括常规加燃料确定逻辑202，其构造成 接收发动机速度信号ES和其它输入并且以传统的方式计算作为发动机速度信号ES和其它 输入的函数的加燃料命令FC1-FC6。相应的燃料流率FF和燃料定时FT的值作为输入提供 到EGR和充气确定逻辑块200。
现参看图8，显示了图7的EGR和充气流量确定逻辑200的一种说明性的实施例 的方框图。图8的逻辑块200包括充气流量确定逻辑块210，其接收作为输入的信号通道 62上的压力差信号Δ P、信号通道50上的进气歧管温度信号ΙΜΤ、信号通道54上的进气歧 管压力信号IMP以及信号通道46上的发动机速度信号ES。充气流量确定逻辑块210构造 成处理这些输入信号并且产生作为这些输入信号的函数的充气流量值CF。逻辑块200还 包括废气温度确定逻辑块212，其接收作为输入的充气流量值CF、信号通道50上的进气歧 管温度信号IMT、信号通道54上的进气歧管压力信号IMP、信号通道46上的发动机速度信 号ES以及由加燃料确定逻辑块202分别产生的燃料流量值FF和燃料定时值FT。废气温 度确定逻辑块212构造成处理这些输入信号并产生作为这些输入信号的函数的估算的废 气温度值TEX。在包括废气温度传感器80的系统10的实施例中，由温度传感器80产生的 废气温度信号ET可直接提供到EGR流量确定逻辑块214，并且可忽略废气温度确定块212。 逻辑块200还包括EGR流量确定逻辑块214，其接收作为输入的信号通道62上的压差信号 Δ P、信号通道54上的进气歧管压力信号IMP、由废气温度确定逻辑块212产生的废气温度 值Tex以及由有效流通面积(effective flow area)确定逻辑块216产生的有效流通面积 值EFA。EGR流量确定逻辑块214构造成处理这些输入信号并且产生作为这些输入信号的 函数的EGR流量值EGRF。有效流通面积确定逻辑块216接收信号通道70上的EGR阀位置 信号EGRP并且构造成处理该信号并产生相应于通过EGR阀36的有效流通面积的有效流通 面积值EFA。充气流量确定逻辑块210可操作成通过首先估算充气进气系统的容积效率(ην) 并且然后使用常规速度/密度等式计算作为η 函数的CF来计算充气流量估算量CF。可 使用用于估算ην的任何已知技术，并且在逻辑块210的一种说明性的实施例中，根据如下 给出的已知的基于泰勒马赫数的容积效率等式计算nv:nv = A1* {(Bore/D)(stroke*ES) B/sqrt ( y *R*IMT) * [ (1+EP/IMP) +A2) ]} +A3 (4)其中，A1, A2, A3以及B都是基于绘制的(mapped)发动机数据的适合容积效率等式 的可标定的参数，Bore为进气阀孔长度，D为进气阀直径，stroke为活塞行程长度，其中， Bore,D以及stroke取决于发动机几何形状，Y和R为已知常数(例如，YR= 387. 414J/ kg/deg K)，ES为发动机速度，IMP为进气歧管压力，EP为废气压力，其中，EP = IMP+Δ P，并 且IMT为进气歧管温度。在根据等式(5)估算的容积效率值ην的情况下，由块210根据以下等式计算充 气流量值CF CF = nv*VDIS*ES*IMP/(2*R*IMT)(5)其中，η v为估算的容积效率，Vdis为发动机排量并且通常取决于发动机几何形状，ES为发动机速度，IMP为进气歧管压力，R为已知气体常数(如，R = 53. 3 ft-lbf/lbm deg R或R = 287J/Kg deg K)，以及IMT为进气歧管温度。 废气温度确定逻辑块212可操作成根据以下模型计算发动机废气温度的估算量 T ·
<formula>formula see original document page 16</formula>(6)其中，A，B，C以及D为模型常数，以及LHV为燃料的低热值，其为取决于发动机12 所使用的燃料类型的已知常数。在美国专利文件6，508，242中(该专利已转让给本公开的 受让人，并且该专利的公开通过参考结合到本文中)提供了关于该发动机废气温度模型和 其它发动机废气温度模型的进一步细节。EGR流量确定逻辑块214可操作成根据以下模型计算EGR流率值EGRF的估算量EGRF = EFA*sqrt [ (2* Δ P*IMP) / (R*TEX)(7)其中，R为如上文确定的已知的气体常数。有效流通面积确定块216说明性地包 括使EGR位置EGRP与有效流通面积值EFA关联的一个或多个等式、曲线和/或表格。应理 解的是，基于假设通过EGR阀38的废气温度为恒定的、通过EGR阀38的废气的流量为稳态 的、以及忽略由通过EGR阀38的再循环废气和到达发动机气缸中的相应的EGR部分之间的 可变延时所产生的影响，如上所描述的等式(7)以及EGR比率值EGRF的计算代表了这两个 参数的简化的近似值。在美国专利文件6，837，227中(该专利已转让给本公开的受让人， 并且该专利的公开通过参考结合到本文中)描述了与用于处理这种假设的策略相关的进 一步细节。在图7中说明的实施例中，控制回路42还包括NOx确定逻辑206，其构造成计算估 算的NOx值Ν0χε，并且将NOxe储存在存储单元(memory location) 208 (例如，如上文所描 述的NOx估算量累加器)中。NOx确定逻辑206包括以可由控制回路42执行以用于确定由 发动机产生的NOx的指令的形式的图3中说明的过程100，以及图4-图6中所说明的过程。 在该实例中，NOx确定逻辑206包括上文的等式(3)的NOx估算器模型的特定的实现方案， 在其中，附加参数AP仅包括发动机速度ES，在步骤174处根据等式Cm = [ (333. 3*CF) /ES] 计算充气质量项CM，在步骤180和182以EGRf* EGRf2的和计算充气成分项C。，其中，在步 骤182处根据等式EGRf2 = (I-EGRf)2计算EGRF2，以及从由进气歧管温度传感器48产生的 温度信号IMT中确定充气温度项CT。将这些关系代入等式(3)中得出以下NOx估算模型<formula>formula see original document page 16</formula>其中，CF为充气流率(kg/min)，ES为发动机12的转动速度(rpm)，EGRf为进入发 动机12的充气中的再循环废气的比率，IMT为进气歧管温度，FT为燃料定时值，以及K和 C1-C6为模型常数，并且将常数C2修正为两个独立的常数C21和c22。用于确定模型常数的一种说明性的技术为蒙特卡罗(Monte-Carlo)式随机点采 样。初始标定工具运行直至找到比第一阈值(threshold)(例如R2 > 0. 8)更合适的阈值。 之后在名义解上运行常规全局优化例行程序(routine)。这一途径(approach)在标定数据 组上典型地得出R2 > 0. 9，并且在二次数据组上接近或大于R2 > 0. 9。标定数据组通常为 从其中生成模型常数的数据组，并且二次数据组为在模型常数生成后由相同或类似的发动 机12生成的数据组。一种使用该途径以用于标定模型常数的说明性的步骤如下
1.使用用于NOxe的试验数据建立等式(8)，其中，常数K，C1, C3_C6，C21以及C22取 名义值，例如0. 1。2.比较试验NOxe数据与模型数据以确定误差值(例如，R2等)。说明性地，使用 NOx百分比误差，然而可备选地使用NOx绝对误差。3.运行初始优化程序以确定“名义解”。初始优化程序应运行直至R2 > 0. 85或运 行至保证更好的最终解。4.运行常规优化程序以使误差项的和最小化，使误差平方项的和最小化，或使其
它误差函数最小化。步骤3初始优化程序可说明性地以如下方式运行1.读入虫孔率(wormhole rate)(例如，每1000为20-200)。优化程序在小范围 内随机调整标定项，但允许虫孔偶然地显著改变项。2.读入当前RSQ值。3.启动用于迭代编号的计数器a)改变每个参数以得到高值、低值以及原值i)如果没有虫孔+/"随机0-1% ；即，新的值在旧值的0. 99和1. 01倍之间。如 果关系式的符号不确定，可允许参数跨越零点。ii)如果存在虫孔+/_随机0-100% ；即，新的值在旧值的0.01和2. 00倍之间。 如果关系式的符号不确定，可允许参数跨越零点，否则可禁止跨越零点(必须做出小的绝 对变化而不是做出百分比变化跨越零点)。b)重复步骤a)直到所有参数均被检验。每个循环，应以随机顺序改变参数。4.增加迭代。5.如果迭代<阈值，返回3，否则结束迭代。通常，可要求在400至达到几千次之间的迭代以收敛于R2 > 0. 85的解。虫孔率可 为0-1000。高于200的虫孔率可造成之后需要按比例决定(scale)的奇异解组(strange solution set)，并且高于400的虫孔率可由于大量的无用检验造成收敛时间显著延长。可利用任何常规优化程序执行从名义解到使误差项最小化的最终优化。典型地， 这类优化程序快速地找到局部最小值，然而如果在名义解之前已经利用了常规优化程序， R2可能收敛于0. 6-0. 7或更差，并且可能得不到好的最终解。如果如上文所描述的那样首 先确定名义解，则常规优化程序将典型地产生大于0. 9的R2值。尽管在前述附图和描述中详细地说明和描述了本发明，但相同者应视为说明性的 且在特征方面不是限制性的，可理解的是，仅仅显示和描述了本发明的说明性的实施例，并 且在本发明的精神范围内的所有变化和改型都期望得到保护。
权利要求
一种估算由内燃机产生的NOx的方法，所述方法包括监测供应到发动机的燃料的流率，监测多个发动机运行参数，确定多个模型常数，基于所述燃料流率和所述模型常数中的至少一个的函数与所述多个发动机运行参数和所述模型常数中的剩余模型常数的函数的乘积来估算由发动机产生的NOx，以及将NOx估算量储存在存储器中。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，监测燃料流率、监测多个发动机运行参 数、确定多个模型常数、估算由发动机产生的nox以及将nox估算量储存在存储器中在每个 发动机循环中全部进行一次。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述nox估算量储存在存储器中包括将 所述nox估算量添加到存储器中已累积的nox估算量值中。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，监测多个发动机运行参数包括确定相应 于进入发动机的充气的质量的充气质量值。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，监测多个发动机运行参数包括确定相应 于进入发动机的充气的至少一部分成分的充气成分值。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，监测多个发动机运行参数包括确定相应 于进入发动机的充气的温度的充气温度值。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，监测多个发动机运行参数包括确定相应 于相对于参考定时值而供应至发动机的燃料的定时的燃料定时值。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，监测多个发动机运行参数包括确定发动 机的转动速度。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，监测多个发动机运行参数包括确定发动 机的运行温度，并且其中，确定发动机的运行温度包括确定相应于循环通过发动机的冷却剂的温度的 冷却剂温度和发动机内油的温度中的至少一种。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，燃料系统包括以流连通的方式联接至多 个燃料喷嘴的燃料轨道，所述多个燃料喷嘴构造成选择性地将燃料从所述燃料轨道供应至 发动机，并且其中，监测多个发动机运行参数包括确定相应于所述燃料轨道内燃料的压力的燃 料轨道压力。
11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多个发动机运行参数中的每一个由 发动机运行参数变量TN表示，其中，N为大于1的正整数，并且其中，估算nox包括根据以下等式估算由发动机产生的n0x(n0xe)n0xe = (k*ff) * [ (c^ti) + (c2*t2) + + (cn*tn)]，其中，ff为燃料流率，以及k和q，c2，. . . cn包括所述多个模型常数。
12.—种估算由内燃机产生的nox的方法，所述方法包括确定相应于供应到发动机的燃料的流率的燃料流率，确定相应于相对于参考定时值而供应到发动机的燃料的定时的燃料定时，确定相应于发动机转动速度的发动机速度， 确定相应于进入发动机的充气的质量的充气质量， 确定相应于进入发动机的充气的至少一部分成分的充气成分， 确定相应于进入发动机的充气的温度的充气温度，估算由发动机产生的作为燃料流率、燃料定时、发动机速度、充气质量、充气成分以及 充气温度的函数的NOx，以及将NOx估算量储存在存储器中。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，确定燃料流率、确定燃料定时、确定发 动机速度、确定充气质量、确定充气成分、确定充气成分、估算、估算由发动机产生的NOx以 及将所述NOx估算量储存在存储器中在每个发动机循环中进行一次。
14.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，将所述NOx估算量储存在存储器中包括 将所述NOx估算量添加到存储器中已累积的NOx估算量值。
15.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，估算NOx包括根据以下函数估算由发动 机产生的N0X(N0Xe)N0xe = (K*FF) * [ (C^Cm) + (C2*Cc) + (C3*CT) + (C4*FT) + (C5*ES) +C6]， 其中，FF为燃料流率，CM为充气质量，Ce为充气成分，CT为充气温度，FT为燃料定时， ES为发动机速度，以及K和Ci-C；为模型常数。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，确定充气质量包括 确定相应于进入发动机的充气流率的充气流量，以及确定作为充气流量和发动机速度的函数的充气质量。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，确定充气成分包括确定相应于供应到 发动机的充气中的再循环废气的比率的EGR比率。
18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，确定EGR比率包括 确定相应于进入发动机的再循环废气流率的EGR流量，以及 确定作为充气流量和EGR流量的函数的EGR比率。
19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，确定充气成分值还包括 确定作为EGR比率值的函数的二阶EGR比率值，以及以所述EGR比率值和所述二阶EGR比率值的和来计算所述充气成分值，以使得估算NOx 包括根据以下函数估算由发动机产生的NOx N0xe = (K*FF) * [ (C^f (CF, ES)) + (C2* [EGRF+f (EGRF)) + (C3*CT) + (C4*FT) + (C5*ES) +C6]， 其中，CF为充气流量，f (CF，ES)为充气质量，EGRf为EGR比率值，以及f (EGRF)为二阶 EGR比率值。
20.一种用于估算由内燃机产生的NOx的系统，所述系统包括联接至燃料源和发动机且构造成将燃料从所述燃料源供应到发动机的燃料系统，以及 控制回路，所述控制回路包括存储器，所述存储器在其中已储存了指令，所述指令可由 所述控制回路执行以确定相应于由所述燃料系统供应到发动机的燃料的流率的燃料流量 值、确定多个与发动机运行相关的发动机运行参数、以所述燃料流量值与所述多个发动机 运行参数的函数的乘积估算由发动机产生的NOx并且将估算的NOx储存在所述存储器中。
21.根据权利要求20所述的系统，其特征在于，所述存储器包括累加器，所述累加器在其中已储存了累积的nox估算量值，并且其中，所述指令还包括可由所述控制回路执行以通过将估算的NOx添加到已储存 在存储器中的累积的nox估算量值来将估算的nox储存在存储器中的指令。
22.根据权利要求20所述的系统，其特征在于，所述系统还包括 用于确定相应于进入发动机的充气的质量的充气质量值的手段，用于确定相应于进入发动机的充气的至少一部分成分的充气成分值的手段， 用于确定相应于进入发动机的充气的温度的充气温度的手段， 用于确定相应于相对于参考定时值而供应到发动机的定时燃料的燃料定时值的手段，以及用于确定相应于发动机转动速度的发动机速度值的手段，其中，与发动机运行相关联的多个发动机运行参数包括所述充气质量值、所述充气成 分值、所述充气温度值、所述燃料定时值以及所述发动机速度值。
23.根据权利要求22所述的系统，其特征在于，所述系统还包括多个储存在存储器中 的模型常数，其中，指令还包括根据以下等式估算由发动机产生的nox(n0xe)的指令 n0xe = (k*ff) * [ (c^cm) + (c2*cc) + (c3*ct) + (c4*ft) + (c5*es) +c6]， 其中，FF为燃料流率，CM为充气质量，Ce为充气成分，CT为充气温度，FT为燃料定时， es为发动机速度，以及k和(「(；包括所述多个模型常数。
24.根据权利要求23所述的系统，其特征在于，用于确定充气成分值的手段包括用于 确定相应于进入发动机的充气中的再循环废气比率的egr比率值的手段。
25.根据权利要求24所述的系统，其特征在于，用于确定充气成分值的手段还包括用 于确定作为egr比率值的函数的二阶egr比率值以及用于以所述egr比率值和所述二阶 egr比率值的和来确定所述充气成分值的手段。
全文摘要
提供了用于估算由内燃机产生的NOx的系统和方法。监测供应到发动机的燃料的流率和多个发动机运行参数。基于燃料流率与多个发动机运行参数的函数的乘积来估算由发动机产生的NOx。NOx估算量储存在存储器中。
文档编号F01N3/00GK101835960SQ200880113826
公开日2010年9月15日 申请日期2008年8月19日 优先权日2007年10月30日
发明者S·J·威尔斯 申请人:卡明斯公司