排气再循环控制的制作方法
【专利摘要】本申请涉及排气再循环(EGR)控制。公开了用于通过确定排气背压估计的误差并基于这些误差适应于EGR流量估计来控制发动机中的排气再循环阀以满足发动机中的目标EGR稀释的方法和系统。在一种示例方法中，一种方法包含基于期望的EGR流量和估计的EGR流量调整阀位置，其中估计的流量基于估计的排气背压，并且基于实际的与期望的进气氧浓度之间的误差更新估计的排气背压。
【专利说明】
排气再循环控制
【背景技术】
[0001]发动机系统可以被配置有排气再循环(EGR)系统，其中至少一部分排气被再循环至发动机进气装置。这种EGR系统可以实现排气排放的减少，同时还可以增加燃料经济性。
[0002]各种传感器可以被包括在发动机系统中，以估计EGR流量并控制输送至发动机进气装置的EGR量。Tonetti等人在US 7，267，117中例举了这种EGR系统的一个示例。其中，氧传感器被包括在发动机空气进气装置中，并且基于氧传感器的输出，控制器被配置为调整EGR阀的位置，由此提供期望的EGR量。
[0003]EGR系统必须精确地控制再循环的排气的流量。例如，太多的EGR流量可能妨碍发动机性能，并导致加速的滞后。另一方面，例如，太少的EGR流量可能降低通过降低燃烧气体的温度来减少冷却液的热损失的能力，可能降低通过稀释并冷却废气来改善爆震容限的能力，以及可能降低通过降低排气温度来减少/消除加浓要求的能力。
[0004]EGR阀可以包括在EGR系统中以控制EGR质量流量，以便确保进气歧管中期望的EGR分数。EGR阀的主要功能是控制返回到内燃发动机进气歧管区域的燃烧排气的量。在一些方法中，可以基于期望的EGR质量流率和发动机的空气进气系统(AIS)处的测量的总EGR质量调整EGR阀。
【发明内容】
[0005]发明人在此已经认识到这种EGR控制系统方法的潜在问题。例如，发明人在此已经认识到，电动EGR阀的准确控制需要准确的排气背压估计，但该值可以具有降低EGR流量估计的各种误差源。例如，估计涡轮与EGR阀的输出之间的排气压力差的误差或估计EGR阀两端的压降的误差可以导致由控制器命令的EGR阀位置的潜在误差。这种估计误差可以导致过多或过少的EGR阀升程，并且因此导致基于发动机工况的到发动机进气装置的不准确的EGR量的输送。到发动机进气装置的不正确的EGR量的输送可以潜在地引起燃料经济性和尾气管排放退化，例如，由于被输送的过多EGR引起的发动机不点火。
[0006]因此，在一种示例方法中，可以通过一种使包括EGR通道和氧传感器的发动机运转的方法至少部分地解决上述问题，该方法包含:基于期望的EGR流量和估计的EGR流量调整阀位置，其中估计的流量基于估计的排气背压，并且基于实际的与期望的进气氧浓度之间的误差更新估计的排气背压。
[0007]以此方式，基于期望的EGR速率和经由进气空气氧传感器确定的实际的速率的排气背压确定的误差可以被用来适应于EGR阀两端的压力估计，以便可以准确地实现目标EGR流率。另外，实际的与期望的进气氧浓度之间的误差可以被用来适应性地更新排气背压估计，以便控制EGR阀，从而满足发动机中的目标EGR稀释。通过确定排气背压估计的误差并基于这些误差适应于EGR流量估计，可以实现EGR阀控制的增加的准确性，由此潜在地增加发动机性能，增加燃料经济性，并减少发动机排放。
[0008]应当理解，提供以上概述是为了以简化的形式引进一些概念，这些概念在【具体实施方式】中被进一步描述。这并不意味着确定所要求保护的主题的关键或基本特征，要求保护的主题的范围被紧随【具体实施方式】之后的权利要求唯一地限定。此外，要求保护的主题不限于解决在上面或在本公开的任何部分中提及的任何缺点的实施方式。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1示出了发动机和相关联的排气再循环系统的示意图。
[0010]图2示出了根据本公开的用于控制发动机中的排气再循环阀的示例方法。
[0011]图3图示说明了根据本公开的用于控制发动机中的排气再循环阀的示例方法。
【具体实施方式】
[0012]以下描述涉及用于通过确定排气背压估计的误差并基于这些误差适应于EGR流量估计来控制发动机(例如，图1所示的发动机系统)中的排气再循环阀以满足发动机中的目标EGR稀释的系统和方法。如图2和图3所示，基于期望的EGR速率和经由进气空气氧传感器所确定的实际的速率的排气背压确定的误差可以被用来适应于EGR阀两端的压力估计，以便可以准确地实现目标EGR流率。另外，实际的与期望的进气氧浓度之间的误差可以被用来适应性地更新排气背压估计，以便控制EGR阀，从而满足发动机中的目标EGR稀释。通过确定排气背压估计的误差并基于这些误差适应于EGR流量估计，可以实现EGR阀控制中的增加的准确性，由此潜在地增加发动机性能，增加燃料经济性，并减少发动机排放。
[0013]转向附图，图1示出了包括多缸内燃发动机10与双涡轮增压器120和130的示例涡轮增压发动机系统100的示意图。作为一个非限制性示例，发动机系统100可以被包括作为客车推进系统的一部分。发动机系统100可以经由进气通道140接收进气空气。进气通道140可以包括空气过滤器156。至少进气空气的一部分可以经由在142处指出的进气通道140的第一分支引导至涡轮增压器120的压缩机122，并且至少进气空气的一部分可以经由在144处指出的进气通道140的第二分支引导至涡轮增压器130的压缩机132。
[0014]可以经由压缩机122压缩总进气空气的第一部分，其中所述第一部分可以经由进气通道146被供应至进气歧管160。因此，进气通道142和146形成发动机的进气系统的第一分支。类似地，可以经由压缩机132压缩总进气空气的第二部分，其中所述第二部分可以经由进气通道148被供应至进气歧管160。因此，进气通道144和148形成发动机的进气系统的第二分支。如图1所示，来自进气通道146和148的进气空气可以在达到进气歧管160之前经由共用的进气通道149而被重新混合，其中进气空气可以被提供给发动机。在一些示例中，进气歧管160可以包括用于估计歧管压力(MAP)的进气歧管压力传感器182和/或用于估计歧管空气温度(MCT)的进气歧管温度传感器183，每一个传感器均与控制器12通信。进气通道149可以包括空气冷却器154和/或节气门158。可以经由被通信地耦接至控制器12的节气门致动器157通过控制系统调整节气门158的位置。在一些示例中，进气通道149可以包括用于估计进气节气门158上游压力的压力传感器172和/或用于估计空气温度(MCT)的温度传感器173，每一个传感器均与控制器12通信。进气通道149还可以包括氧传感器93。氧传感器93可以被布置在节气门158的上游，并且可以被用来确定发动机进气装置中的EGR稀释量，这将在下文中更详细地描述。
[0015]在一些示例中，可以提供防喘振阀152，以便经由旁通通道150选择性地绕过涡轮增压器120和130的压缩机段。作为一个示例，当压缩机上游的进气空气压力到达阈值值时，防喘振阀152可以打开以使进气空气能流过旁通通道150。
[0016]发动机10可以包括多个汽缸14。在所示出的示例中，发动机10包括以V形构造形式布置的六个汽缸。具体地，六个汽缸被布置在两个(汽缸)组13和15上,其中每一个(汽缸)组包括三个汽缸。在替代的示例中，发动机10可以包括两个或更多个汽缸，诸如4、5、8、10或更多个汽缸。这些不同的汽缸相同地分开，并且以替代的构造(诸如V形、直列式、箱形等)形式布置。每一个汽缸14可以被配置为具有燃料喷射器166。在所示出的示例中，燃料喷射器166是直接汽缸内喷射器。然而，在其他示例中，燃料喷射器166可以被配置为基于进气道的燃料喷射器。
[0017]经由共用的进气通道149向每一个汽缸14 (在本文中也被称为燃烧室14)供应的进气空气可以用于燃料燃烧，然后可以经由(汽缸)特定组的排气通道排出燃烧产物。在所示出的示例中，发动机10的第一汽缸组13可以经由共用的排气通道17排出燃烧产物，而第二汽缸组15可以经由共用的排气通道19排出燃烧产物。
[0018]发动机10经由排气通道17排出的燃烧产物可以通过涡轮增压器120的排气涡轮124被引导，这进而可以经由轴126为压缩机122提供机械功，以便为进气空气提供压缩。可替代地，流过排气通道17的一些或所有排气可以经由涡轮旁通通道123绕过涡轮124，这由废气门128控制。可以通过致动器(未示出)控制废气门128的位置，这由控制器12操纵。作为一个非限制性示例，控制器12可以经由电磁阀调整废气门128的位置。在这个具体示例中，电磁阀可以接收压力差，以便根据布置在压缩机122上游的进气通道142与布置在压缩机122下游的进气通道149之间的空气压力差促进经由致动器的废气门128的致动。在其他示例中，除了电磁阀外，其他合适的方法可以用于致动废气门128。
[0019]类似地，发动机10经由排气通道19排出的燃烧产物可以通过涡轮增压器130的排气涡轮134被引导，这进而可以经由轴136为压缩机132提供机械功，以便为流过发动机的进气系统的第二分支示的进气空气提供压缩。
[0020]可替代地，流过排气通道19的一些或所有排气可以经由涡轮旁通通道133绕过涡轮134，这由废气门138控制。可以通过致动器(未示出)控制废气门138的位置，这由控制器12操纵。作为一个非限制性示例，控制器12可以经由电磁阀调整废气门138的位置。在这个具体示例中，电磁阀可以接收压力差，以便根据布置在压缩机132上游的进气通道144与布置在压缩机132下游的进气通道149之间的空气压力差经由致动器促进废气门138的致动。在其他示例中，除了电磁阀外，其他合适的方法可以用于致动废气门138。
[0021]在一些示例中，排气涡轮124和134可以被配置为可变几何形状涡轮，其中控制器12可以调整涡轮叶轮桨叶(或叶片)的位置，以改变从排气流获得并传递给其各自压缩机的能量的水平。可替代地，排气涡轮124和134可以被配置为可变喷嘴涡轮，其中控制器12可以调整涡轮喷嘴的位置，以改变从排气流获得并传递给其各自压缩机的能量的水平。例如，控制系统可以被配置为经由各自的致动器独立地改变排气涡轮124和134的叶片或喷嘴位置。
[0022]汽缸经由排气通道19排出的燃烧产物可以经由排气通道170被引导至大气，而经由排气通道19排出的燃烧产物可以经由排气通道180被引导至大气。排气通道170和180可以包括一个或更多个排气后处理装置或排放控制装置(诸如催化剂)和一个或更多个排气传感器。排放控制装置的示例包括微粒过滤器、SCR催化剂、三元催化剂、稀NOx捕集器、氧化催化剂等。排放控制装置可以在排气通道中被设置在涡轮的上游和/或下游。
[0023]可以通过耦接至气门推杆的液压致动的挺柱或通过使用凸轮凸角的凸轮廓线变换机构来调节每一个汽缸14的进气门和排气门的位置。在这个示例中，至少每一个汽缸14的进气门可以通过使用凸轮致动系统的凸轮致动来控制。具体地，进气门凸轮致动系统25可以包括一个或更多个凸轮，并且可以利用可变凸轮正时或升程用于进气门和/或排气门。在可替代的实施例中，可以通过电气门致动控制进气门。类似地，可以通过凸轮致动系统或电气门致动控制排气门。
[0024]除了进气节气门158外，进气系统(AIS) 143可以包括进气系统节气门82，其被配置为调整通过进气通道142和144被接收的新鲜空气量。AIS节气门82可以被设置在进气节气门158的上游且在压缩机132和122的下游。如在下文中更详细地描述的，AIS节气门82可以被用来在发动机运转期间调整进气管道144和142中的压力。
[0025]发动机10还可以包括一个或更多个排气再循环(EGR)通道，用于将排气的至少一部分从排气通道170和/或180再循环至进气通道146和/或148。例如，发动机可以包括具有低压EGR(LP-EGR)通道73的LP-EGR系统72，其中LP-EGR通道73将涡轮124下游的发动机排气装置耦接至压缩机122上游的发动机进气装置。LP-EGR系统72可以在诸如涡轮增压器升压存在和/或当排气温度超过阈值时的条件期间运转。此外，通过调整AIS节气门82，LP-EGR系统72可以在涡轮增压器升压不存在或低升压水平存在的条件期间运转。设置在压缩机上游的LP-EGR通道73中的EGR阀39可以被配置为调整通过EGR通道转向的排气量和/或排气速率。EGR阀39可以是电动马达驱动的排气再循环阀，并且可以在打开与关闭位置之间的整个范围内由电动马达致动，以便实现几乎连续的EGR阀升程。如下所述，可以基于发动机进气装置中的期望的EGR量和实际的或估计的EGR量调整EGR阀39，其中基于氧传感器93的传感器读数确定估计的EGR量。LP-EGR通道73还可以包括设置在EGR阀39上游或下游(在本文中，示出设置在EGR阀39的下游)的LP-EGR冷却器74，以降低被再循环到发动机进气装置内的排气的温度。在这种构造中，EGR通道可以被配置为提供低压EGR，并且EGR阀39可以是LP-EGR阀。在替代的实施例中，也可以包括高压EGR(HP-EGR)系统(未示出)，其中HP-EGR通道可以被配置为使至少一些排气从涡轮上游的发动机排气装置转向至压缩机下游的发动机进气装置。
[0026]在一些示例中，发动机的两个(汽缸)组都可以包括EGR系统。例如，除了耦接至发动机组13的排气装置的EGR系统72外，EGR系统84可以被耦接至发动机(汽缸)组15的排气装置。EGR系统84可以包括LP-EGR通道85，所述LP-EGR通道85将涡轮134下游的发动机排气装置耦接至压缩机132上游的发动机进气装置。设置在压缩机上游的LP-EGR通道85中的EGR阀87可以被配置为调整通过EGR通道转向的排气量和/或排气速率。如下所述，基于发动机进气装置中的期望的EGR量和实际的或估计的EGR量还可以调整EGR阀87，其中基于氧传感器93的传感器读数确定估计的EGR量。LP-EGR通道85还可以包括设置在EGR阀87上游或下游(在本文中，示出设置在EGR阀87的下游)的LP-EGR冷却器86，以降低被再循环到发动机进气装置内的排气的温度。在这种构造中，EGR通道可以被配置为提供低压EGR，并且EGR阀87可以是LP-EGR阀。在替代的实施例中，也可以包括高压EGR(HP-EGR)系统(未示出)，其中HP-EGR通道可以被配置为使至少一些排气从涡轮上游的发动机排气装置转向至压缩机下游的发动机进气装置。
[0027]在一些实施例中，一个或更多个传感器可以被设置在LP-EGR通道73和LP-EGR通道85内，以提供通过LP-EGR通道再循环的排气的压力、温度和空燃比中的一个或更多个的指示。在位于LP-EGR通道73与进气通道142的汇合处的混合点处和在位于LP-EGR通道85与进气通道144的汇合处的混合点处，可以利用新鲜进气空气稀释通过LP-EGR通道73和LP-EGR通道85转向的排气。具体地，通过配合AIS节气门82 (设置在压缩机上游的发动机进气装置的空气进气通道中)调整EGR阀39和87，可以调整EGR流的稀释。
[0028]可以根据发动机进气流中的氧传感器93的输出推测EGR流的百分比稀释。具体地，氧传感器93可以设置在AIS节气门82的下游、在EGR阀39和85的下游且在进气节气门158的上游，以便可以准确确定进气节气门158处或靠近进气节气门158的EGR稀释。例如，氧传感器93可以是UEGO传感器。如在图2中所详述的，发动机控制器可以基于来自氧传感器93的反馈来估计EGR流的百分比稀释，并确定被用来控制EGR阀的排气背压计算的误差。基于这些经确定的误差，可以适应于EGR阀的控制，以便为发动机提供目标EGR稀释。
[0029]发动机系统100可以包括各种其他传感器。例如，进气通道142和144中的每一个都可以包括质量空气流量传感器(未示出)。在一些示例中，进气通道142和144中只有一个可以包括质量空气流量(MAF)传感器。在一些不例中，进气歧管160可以包括进气歧管压力(MAP)传感器182和/或进气歧管温度传感器183，每一个传感器均与控制器12通信。在一些示例中，共用的进气通道149可以包括用于估计节气门入口压力(TIP)的节气门入口压力(TIP)传感器(未示出)和/或用于估计节气门空气温度(TCT)的节气门入口温度传感器(未不出)，每一个传感器均与控制器12通信。
[0030]可以至少部分地通过包括控制器12的控制系统14以及通过经由输入装置192来自车辆操作者的输入控制发动机10。例如，输入装置192可以包括加速器踏板和用于产生成比例的踏板位置信号PP的踏板位置传感器194。控制系统14被配置以接收来自多个传感器16 (在本文中描述的传感器的各种示例)的信息，并将控制信号发送至多个致动器81。作为一个示例，传感器16可以包括LP-EGR通道73和85中的氧传感器93和各种传感器(未示出)。还包括在排放控制装置下游的排气通道中的各种排气传感器，诸如微粒物质(PM)传感器、NOx传感器、氧传感器、氨传感器、碳氢化合物传感器等。其他传感器(诸如另外的压力、温度、空燃比和成分传感器)可以被耦接至发动机系统中的各种位置。作为另一示例，致动器81可以包括燃料喷射器166、EGR阀39和87、AIS节气门82以及进气节气门158。其他致动器(诸如各种各样的另外的气门和节气门)可以被耦接至发动机系统中的各种位置。控制器12可以接收来自各种传感器的输入数据，处理输入数据，并且基于对应于一个或更多个程序被编程在其中的指令或代码，响应于已处理的输入数据而触发致动器。在本文中关于图2描述了示例控制程序。
[0031]应当理解，尽管图1示出了包括双涡轮增压器构造的示例发动机系统，但在其他示例中，可以使用任何数量的涡轮增压器和任何涡轮增压器构造。例如，发动机系统可以包括具有单个压缩机和涡轮的单个涡轮增压器。
[0032]图2示出了用于基于实际的与期望的进气氧浓度之间的误差控制排气再循环阀的示例方法200。例如，方法200基于根据发动机进气装置中的氧传感器93的测量确定的误差可以被用来调整EGR阀39和/或EGR阀87。
[0033]在202处，方法200包括估计和/或测量发动机工况。例如，这些可以包括发动机转速、驾驶员请求的扭矩、发动机冷却液温度、催化剂温度、VCT、MAP、BP、MAT等。在204处，基于估计的工况和期望的扭矩，可以确定期望的EGR量。这可以包括基于转速、负荷、发动机温度和其他发动机工况确定期望的EGR百分比稀释。另外，可以根据期望的EGR流量、发动机的空气进气系统中的质量空气流率(例如，根据发动机进气装置中的MAF传感器确定的)和EGR的温度确定期望的进气氧浓度。例如，期望的进气氧浓度可以是由对应于期望的EGR流率的氧传感器93测量的期望的氧浓度。
[0034]在206处，可以接收进气氧传感器的输出。例如，位于进气节气门158上游与压缩机下游的氧传感器93的输出可以由控制器12接收。在一个示例中，可以接收传感器输出作为传感器电压。传感器电压可以是进气流的氧浓度的测量。因此，基于氧浓度，可以确定进气流中的EGR的百分比稀释，即进气流中的新鲜空气与再循环的排气之比。
[0035]在208处，方法200包括估计EGR流量。如上所述，EGR流量可以根据氧传感器读数进行估计，并且可以进一步基于在发动机进气装置中的测量的空气质量流率(例如，经由发动机进气装置中的MAF传感器)和发动机进气装置中的温度和/或压力(例如，EGR的温度和/或压力)。在一些示例中，可以基于估计的排气背压确定EGR流量，其中排气背压是涡轮(例如，涡轮124或134)与EGR阀(例如，阀39或阀87)之间的位置处的EGR通道中的压力量。
[0036]在210处，方法200包括估计排气背压中的误差。例如，实际的与期望的进气氧浓度之间的误差可以被用来估计EGR系统中的排气背压的误差。具体地，实际的与期望的进气氧浓度之间的差可以被用来确定涡轮(例如，涡轮124或134)与EGR阀(例如，阀39或阀87)的输出之间的排气压力差的误差量。
[0037]在一个示例中，该方法可以使用期望的进气氧浓度(EGR单元中的)减去实际的进气氧浓度(EGR单元中的)来确定误差项。该方法可以确定该误差中的至少一些是由于EGR阀控制压力是不正确的。小控制增益可以应用于误差，并且随着时间缓慢地对其进行积分。如果积分项处在最小值或最大值，则可以执行值的修剪。最终的经修剪的值然后可以被存储到存储器(诸如保活存储器(KAM))内。积分值然后可以乘以总发动机空气质量或空气流量，并加到推测的排气背压。例如，该新的背压项然后可以在EGR阀Λ压力的确定中使用，其中EGR阀Λ压力用于测量EGR流量，然后用于控制到期望的EGR流量的流动，以维持期望的进气氧浓度。
[0038]在212处，方法200包括基于估计的排气背压的误差和空气质量适应于推测的排气背压。例如，可以通过将合适的修正应用于基于确定的误差的排气背压估计来确定基于实际的与期望的进气氧浓度之间的误差的更新的排气背压和EGR空气质量。
[0039]在214处，方法200包括基于适应的排气压力确定EGR阀两端的压力。例如，可以基于压缩机(例如，压缩机122或压缩机132)上游或者压缩机入口处或附近的压力和更新的、经修正的排气背压确定EGR阀两端的压力。例如，EGR阀两端的压力可以基于压缩机上游的压力与排气背压之间的差，其中已经为在上述步骤210中确定的误差适应于排气背压。
[0040]在一些示例中，在216处，方法200可以包括调整空气进气系统节气门(例如，AIS节气门82)以实现EGR阀两端的目标压力或期望的压力差。EGR阀两端的目标压力差可以基于期望的EGR流量，以确保EGR阀两端的压力差对于闭环控制器是足够大的，从而实现其设定值。例如，如果EGR阀两端的压力低于目标压力差，那么可以调整AIS节气门，以便将EGR阀两端的压力差增加至目标压力差。
[0041]在218处，方法200包括基于EGR阀两端的压力调整EGR阀，其中基于如上所述的实际的与期望的进气氧浓度之间的误差调整EGR阀两端的压力。例如，可以基于压缩机入口压力和排气背压增加或减小EGR阀升程，其中基于实际的与期望的进气氧浓度之间的误差更新排气背压。在一些示例中，可以基于阀两端的压力差根据查询表确定阀升程，以实现发动机进气装置中的目标EGR稀释。例如，基于期望的EGR流量和经修正的、估计的EGR流量，可以通过响应于估计的EGR流量小于期望的EGR流量而增加EGR阀的打开量来调整EGR阀位置。作为另一示例，基于期望的EGR流量和经修正的、估计的EGR流量调整阀位置可以包括，响应于估计的EGR流量大于期望的EGR流量而减小EGR阀的打开量。
[0042]在220处，方法200包括基于EGR阀升程调整发动机工况。例如，可以基于EGR阀位置的调整来调整进气节气门(例如，节气门158)。例如，可以通过增加EGR阀的打开量来调整EGR阀位置，并且作为响应，随着EGR阀的打开量增加，进气节气门可以成比例地被关闭。作为另一示例，响应于EGR阀的打开量的减小，随着EGR阀的打开量减小，进气节气门可以成比例地被打开。另外，在一些示例中，可以基于EGR阀升程调整发动机火花正时。例如，响应于由于EGR阀的打开量的增加而导致的EGR稀释的增加，可以执行更积极的火花正时。
[0043]图3图示说明了用于基于实际的与期望的进气氧浓度之间的误差控制排气再循环阀的示例方法(例如，如上所述的方法200)。图3中的曲线图302示出了 EGR流量随时间的变化，其中曲线314示出了示例目标或期望的EGR流量，而曲线316示出了根据发动机的进气装置中的氧传感器(例如，传感器93)确定的实际的EGR流量。曲线图304示出了排气背压误差随时间的变化，其中基于在曲线图302中所示的期望的EGR流量与实际的EGR流量之间的差确定排气背压误差。曲线图306示出了 EGR阀两端的压力(例如，EGR阀39或EGR阀87上游与下游的压力之间的压力差)随时间的变化。如上所述，排气背压误差可以在EGR阀两端的压力的确定中使用。曲线图308示出了 EGR阀升程随时间的变化，其中基于经修正的EGR阀两端的压力调整EGR阀升程。曲线图310示出了空气进气系统(AIS)节气门(例如，节气门82)随时间的变化。如上所述，可以调整AIS节气门82，以实现基于期望的EGR流量的EGR阀两端的目标压力。曲线图312示出了进气节气门158位置随时间的变化，其中进气节气门基于发动机工况被用来测量输送至发动机的EGR和进气空气的量。曲线图333示出了来自发动机进气装置中的氧传感器93的测量随时间的变化。如上所述，来自氧传感器93的氧传感器读数可以与所估计的空气质量流量一起被使用以确定发动机进气装置中的所估计的EGR流量。
[0044]在时间t0处，发动机以少于由曲线314所指示的期望的EGR量的由曲线图302中的曲线316所指示的实际的EGR量运转。经由来自发动机进气装置中的氧传感器93的氧传感器读数、发动机进气装置中的空气质量流量和发动机进气装置中的温度和/或压力来确定实际的EGR量。可以基于实际的EGR量与目标EGR量之间的差确定如曲线图304所示的排气背压的误差量。该背压误差通过计算更新的背压与压缩机上游的进气系统中的压力之间的差可以被用来确定EGR阀两端的更新的或经修正的压力。如曲线图306所示，EGR阀两端的压力小于EGR阀两端的期望的或目标压力320。为了增加EGR阀两端的压力，调整AIS节气门82，从而在时间tl处增加EGR阀两端的背压，以便达到EGR阀两端的目标压力。在时间tl处还增加EGR阀的打开量，以便在时间t2处将EGR的量增加至目标EGR值。另外，在时间tl与t2之间，基于EGR阀调整进气节气门158，以便基于发动机工况控制输送至发动机的EGR和进气空气。
[0045]在时间t2处，响应于例如发动机转速、发动机负荷、扭矩需求等的发动机工况，期望的EGR量增加。由于期望的EGR量的增加，曲线316所示的实际的EGR再次降至期望的EGR以下，从而导致排气背压估计的误差。在时间t2与t3之间，基于该误差再次确定EGR阀两端的压力。另外，在时间t2与t3之间，调整AIS节气门，以便将EGR阀两端的压力增加至目标压力322，其中由于期望的EGR流量的增加，相比于目标压力320，目标压力322增力口。在时间t3处，然后增加EGR阀升程，以便在时间t4处将通过氧传感器确定的实际的EGR流量增加至期望的EGR值，同时调整进气节气门，以便控制到发动机的EGR输送。
[0046]在时间t5处，例如，响应于发动机工况而请求降低期望的EGR流量。在时间t5之后，通过氧传感器确定的实际的EGR流量大于期望的EGR流量，使得排气背压估计中的误差存在。然后基于该误差适应性改变EGR阀两端估计的压力，以便在时间t5与t6之间获得EGR阀两端的经修正的压力。然而，由于EGR阀两端的压力大于EGR阀两端的目标压力324，因此调整AIS节气门，以便在时间t6处将EGR阀两端的压力差降至目标值324。在时间t6处，减小EGR阀的打开量，以便在时间t7处将实际的EGR量降至期望的EGR量，同时对进气节气门做出调整，以便基于EGR阀调整控制到发动机的EGR输送。
[0047]以此方式，通过确定排气背压估计的误差并基于这些误差适应于EGR流量估计，可以实现EGR阀控制中增加的准确性，由此潜在地增加发动机性能，增加燃料经济性，并减少发动机排放。
[0048]注意，本文中包括的示例控制和估计程序能够与各种发动机和/或车辆系统配置一起使用。在本文中所描述的具体程序可以表示任意数量的处理策略中的一个或更多个，诸如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等。因此，所描述的各种动作、操作和/或功能可以所示顺序执行、并行执行，或者在一些情况下被省略。同样，实现在本文中所描述的示例实施例的特征和优点不一定需要所述处理顺序，但是为了便于图释和说明而提供了所述处理顺序。所示出的动作、操作和/或功能中的一个或更多个可以取决于所使用的特定策略而被重复执行。另外，所描述的动作、操作和/或功能可以图形化地表示有待编入发动机控制系统中的计算机可读存储介质的非临时性存储器的代码。
[0049]应认识到，在本文中所公开的构造和程序本质上是示范性的，并且这些具体的实施例不被认为是限制性的，因为许多变体是可能的。例如，上述技术能够应用于V-6、1-4、1-6、V-12、对置4缸和其它发动机类型。本公开的主题包括在本文中所公开的各种系统和构造和其它的特征、功能和/或性质的所有新颖的和非显而易见的组合和子组合。
[0050]所附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和子组合。这些权利要求可以涉及“一个”要素或“第一”要素或其等同物。这样的权利要求应当理解为包括一个或更多个这样的要素合并，既不要求也不排除两个或更多个这样的要素。公开的特征、功能、要素和/或属性的其它组合和子组合可以通过修改当前的权利要求或在本申请或相关申请里通过正式提交的新权利要求来要求保护。这样的权利要求，无论是比原权利要求范围更宽、更窄、相同或不同，均被认为包含在本公开的主题内。
【权利要求】
1.一种用于控制发动机中的排气再循环阀的方法，其包含: 基于期望的EGR流量和估计的EGR流量调整阀位置，所述估计的流量基于估计的排气背压，基于实际的与期望的进气氧浓度之间的误差更新所述估计的排气背压。
2.根据权利要求1所述的方法，其中经由所述发动机的空气进气系统中的氧传感器来确定所述实际的进气氧浓度。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述氧传感器被布置在所述发动机的进气装置中的进气节气门的上游且在压缩机的下游，并且所述方法还包含，调整空气进气系统节气门，以实现所述EGR阀两端的期望的压力差，其中所述空气进气系统节气门被布置在所述压缩机的上游。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述期望的进气氧浓度基于所述期望的EGR流量、所述发动机的空气进气系统中的质量空气流率和所述EGR的温度。
5.根据权利要求1所述的方法，其中根据所述实际的进气氧浓度、所述发动机的空气进气系统中的质量空气流率和所述EGR的温度确定所述估计的EGR流量。
6.根据权利要求1所述的方法，其中基于期望的EGR流量和估计的EGR流量调整阀位置包含基于压缩机入口压力和排气背压调整EGR阀升程，其中基于实际的与期望的进气氧浓度之间的误差更新所述排气背压。
7.根据权利要求6所述的方法，其中根据查询表确定所述阀升程。
8.根据权利要求1所述的方法，其还包含，调整空气进气系统节气门以实现所述EGR阀两端的目标压力差，所述目标压力差基于所述期望的EGR流量。
9.根据权利要求1所述的方法，其中基于期望的EGR流量和估计的EGR流量调整阀位置包括，响应于所述估计的EGR流量小于所述期望的EGR流量而增加所述EGR阀的打开量。
10.根据权利要求9所述的方法，其还包含，随着所述EGR阀的所述打开量增加成比例地关闭进气节气门。
11.根据权利要求1所述的方法，其中基于期望的EGR流量和估计的EGR流量调整阀位置包括，响应于所述估计的EGR流量大于所述期望的EGR流量而减小所述EGR阀的打开量。
12.根据权利要求11所述的方法，其还包含，随着所述EGR阀的所述打开量减小成比例地打开进气节气门。
13.—种使包括氧传感器和耦接在发动机进气装置与发动机排气装置之间的EGR通道的发动机运转的方法，所述方法包含: 基于实际的与期望的进气氧浓度之间的误差确定更新的排气背压；以及 基于EGR阀两端的压力差调整所述EGR阀的位置，所述压力差基于所述更新的排气背压。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述发动机包括涡轮增压器，并且所述EGR通道将涡轮下游的发动机排气装置耦接至压缩机上游的发动机进气装置，并且基于所述压缩机的入口处的压力和所述更新的排气背压之间的差确定所述阀两端的所述压力差。
15.根据权利要求13所述的方法，其中基于实际的与期望的进气氧浓度之间的误差和EGR空气质量确定所述更新的排气背压。
16.根据权利要求13所述的方法，其中经由所述氧传感器来确定所述实际的进气氧浓度，其中所述氧传感器被布置在进气节气门上游的所述发动机的空气进气系统中。
17.根据权利要求13所述的方法，其还包含，基于EGR阀位置的调整来调整进气节气门。
18.—种发动机系统,其包含: 发动机进气装置； 发动机排气装置； 涡轮增压器，其包括压缩机和涡轮，被耦接在所述发动机进气装置与发动机排气装置之间； 低压EGR通道，其被配置为使至少一些排气从所述涡轮下游的所述发动机排气装置转向至所述压缩机上游的所述发动机进气装置； EGR阀，其被设置在所述压缩机上游的所述EGR通道中，并且被配置为调整通过所述EGR通道被转向的排气量； 进气节气门，其在所述发动机的进气装置中，被布置在所述压缩机的下游； 空气进气系统节气门，其被布置在所述压缩机的上游； 氧传感器，其被耦接至在所述进气节气门上游且在所述压缩机下游的所述发动机的所述进气装置； 控制器，其被配置为: 基于实际的与期望的进气氧浓度之间的误差确定更新的排气背压，其中经由所述氧传感器确定所述实际的进气氧浓度；以及 基于所述阀两端的压力差调整所述EGR阀的位置，所述压力差基于所述压缩机的入口处的压力和所述更新的排气背压。
19.根据权利要求18所述的系统，其中所述控制器被进一步配置为，调整所述空气进气系统节气门以实现所述EGR阀两端的目标压力差，其中所述目标压力差基于所述期望的EGR流量。
20.根据权利要求19所述的系统，其中所述控制器被进一步配置为，基于所述EGR阀的所述位置调整所述进气节气门。
【文档编号】F02M25/07GK104343581SQ201410373353
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2014年7月31日 优先权日:2013年7月31日
【发明者】I·H·马基, T·J·克拉克 申请人:福特环球技术公司