用于排气再循环控制的方法和系统的制作方法_4

文档序号:9724311阅读:来源:国知局
如,较低的AFR状态)期间基于AFR的模型是精确的,但是它不如在高的AFR状态(例如,80:1或更高的AFR)期间那样精确。因此,在304处如果AFR高于阈值,则方法300进入308以基于从多个不同稳态模型中选择的稳态模型来估计稳态新鲜进气空气流,而不是依赖于基于AFR的模型。
[0065]稳态模型可以根据预定的构造来选择。在一个示例中,,来自上述的全部模型的新鲜进气空气流估计是进入多端口开关的输入,并且如在310处所指示的,来自选择的所有模型的最小新鲜进气空气流估计将会用作进入复合模型的输入。这种的结构允许关于新鲜进气空气流的低压侧上出错,导致高压侧上的EGR流计算出错,并且因此实际传输的EGR可在低压侧出错,从而增加裕度以极小化烟雾产生。在另一个示例中,期望的稳态模型可基于运行状态来选择,如312所指示的。在一个特定的示例中,当发动机负载低于阈值(例如,在空载运行时),所选择的稳态模型可以是基于NOx的模型,其中新鲜进气空气流基于总气缸空气流(使用容积效率模型来确定)、排气NOx浓度,并且进一步基于湿度、发动机转速和/或气缸燃料量(尤其是产生EGR的气缸,或者称为供体气缸)来估计。
[0066]—旦选择了瞬态新鲜进气空气流估计和稳态新鲜进气空气流估计,方法300进入314以输出最终的新鲜进气空气流估计为通过稳态估计修正的瞬态估计值。通过稳态估计来修正瞬态估计可包括在316处的确定瞬态和稳态估计之间的差值,在318处的过滤差值,以及在320处的将过滤的差值加至瞬态新鲜进气空气流估计。方法300随后结束。
[0067]图4是控制图400,其示出了根据上述方法200和300估计的新鲜进气空气流的过程。控制图400包括根据上面描述的估计模型确定的多个新鲜进气空气流估计,其被输入复联开关和复合模型以确定最终的新鲜进气空气流。
[0068]控制图包括多端口开关402,其中从多个新鲜进气空气流估计模型输出的多个稳态新鲜进气空气流估计404是输入。多端口开关基于预定的开关构造选择一个估计。尽管在控制图中示出了五个分离的稳态估计,但将理解该图表本质上是示意性的而非限制,并且因此其它的开关构造也是可能的。在一个示例中,稳态估计1包括来自基于AFR的模型和基于NOx的模型的新鲜进气空气流估计的最小值,稳态估计2包括来自基于AFR的模型的新鲜进气空气流估计,稳态估计3包括来自基于NOx的模型的新鲜进气空气流估计,稳态估计4包括来自基于AFR的模型和容积效率模型的新鲜进气空气流估计的最小值,以及稳态估计5包括来自压缩机流模型的新鲜进气空气流估计。在另一个示例中,可以包括等于瞬态估计的附加稳态估计值,如下所述。可基于运行状态、基于最小值、或其它构造来选择来自多端口开关的估计输出。
[0069]来自多端口开关402的输出(例如,选择的新鲜进气空气流估计)连同基于AFR的估计(例如,使用基于AFR的模型确定的新鲜进气空气流估计)一起被供给进入开关406 ο开关406基于AFR从基于AFR的估计和来自开关402的估计输出选择,其中低的AFR导致基于AFR的估计被选择,高的AFR导致来自开关402的估计输出被选择。来自开关406的输出(其可称为稳态估计值)被供给进入复合的预测器/修正器模型410。
[0070]复合的预测器/修正器模型410包括模块412,在其中确定稳态估计和选择的瞬态估计之间的差值。例如,可从稳态估计减去瞬态估计。如先前所解释的,瞬态估计可以是使用排气阀位置模型(例如,基于总气缸空气流、排气阀位置和进气歧管压力)或另一个适合的模型来确定新鲜进气空气流估计。来自模块412的差值被供给进入低通过滤器414(但是其它的过滤器、或者没有过滤器都是可能的),并且过滤后的差值连同瞬态估计一起供给进入模块416。过滤后的差值和瞬态估计值可以在模块416处加在一起。来自模块416的输出可以是使用复合模型410确定的最终的新鲜进气空气流估计,并且可被输入开关418。
[0071]开关418基于复合模型是否确定是可运行的(在一些示例中可包括当瞬态估计是可运行的时,即便稳态估计是不可运行的,复合模型也还是可运行的)和/或基于EGR是否启用来选择来自复合模型的输出或者来自容积效率模型的新鲜进气空气流估计输出。在一个示例中,如果EGR启用,则选择来自复合模型的输出,如果EGR停用,则选择来自容积效率模型的输出,与其它的运行状态无关。在另一个示例中,如果复合模型是可运行的,则选择来自复合模型的输出,如果复合模型是不可运行的,则选择来自容积效率模型的输出,与EGR状态无关。这可包括当用来确定来自复合模型的输出的传感器不在线时(例如,当传感器还未达到点火温度、正在经历校准时等)选择来自容积效率模型的输出。来自开关418的输出是最终的新鲜空气流估计,其可用来确定目标EGR流率和/或调整其它的发动机运行参数。
[0072]上面关于图3-4描述的复合模型基于一个或更多个新鲜进气空气流估计(包括基于容积效率的估计、瞬态估计、以及稳态估计)来确定新鲜进气空气流。如上所述,稳态估计可基于运行状态从多个稳态估计中选择。同样地,瞬态估计也可基于运行状态从多个瞬态估计中选择。尽管该复合模型可越过宽范围的运行状态提供精确的新鲜进气空气流估计,但也是十分复杂的且可能难以适当地校准。
[0073]因此,如关于图6所描述的,可实行复合模型的简化版本。在该简化版本中,可以省去多端口开关以及瞬态估计选择,支持单个稳态模型(也称为“修正器”)和单个瞬态模型(也称为“预测器”),如下面所描述的。
[0074]图6是控制图600,其示出根据上面描述的方法200和300估计新鲜进气空气流的简化过程。控制图600包括预测器/修正器模块602,其基于瞬态和稳态模型的组合输出新鲜进气空气流估计。在此使用的稳态估计是基于AFR的估计,其中基于AFR和燃料流估计新鲜进气空气流。基于AFR的估计(“修正器”)连同瞬态估计一起被供给进入模块604。在此使用的瞬态估计(“预测器”)是基于排气阀位置的估计,其中新鲜进气空气流基于容积效率、排气阀位置和进气歧管压力来估计。在一些运行状态中,基于AFR的估计可能是不可靠的,诸如当AFR是高的时和/或当排气氧传感器未达到点火温度时。在这些状态期间,修正器和预测器之间的差值(例如,模块604的输出)可以是零。
[0075]在模块604处,修正器和预测器之间的差值被确定并供给进入606处的过滤器。来自模块606的过滤的输出连同预测器值一起输入模块608,在其中两个值相加。来自模块608的输出被供给进入开关610。
[0076]开关610从预测器/修正器的输出(例如,来自模块608的输出)和基于容积效率的估计(例如,未考虑EGR的总进气空气流估计)之间选择。两个估计之间的选择可基于进入预测器/修正器的输入是否是健康的,类似于上述的开关418。在一些示例中,为了从预测器/修正器选择输出,仅预测器需要是健康的。也就是说,即便AFR是高的(例如,80:1或更大)和/或排气氧传感器是不运行的,因此致使修正器输出是不可靠的时,预测器/修正器模型可用来确定新鲜进气空气流估计(仅仅基于预测器估计,其中来自修正器和预测器之间的差值的调整简单地设置为0)。
[0077]因此,本文中描述的方法和系统提供了一种系统的实施例,包括:发动机,其具有进气歧管以接收新鲜进气空气;排气再循环(EGR)系统以供应EGR至进气歧管,穿过EGR系统的EGR的流由一个或更多个排气阀控制;以及控制器,其构造成基于估计的新鲜进气空气流率调整一个或更多个排气阀的位置,其中在第一组运行状态期间,新鲜进气空气流率基于进入发动机的总气体流率并进一步基于一个或更多个排气阀的当前位置、进气歧管压力、空气-燃料比、以及至发动机的一个或更多个气缸的燃料流来估计。
[0078]在一个示例中,控制器构造成通过以下来估计新鲜进气空气流率:基于进入发动机的总气体流率、一个或更多个排气阀的当前位置、以及进气歧管压力来确定第一新鲜进气空气流率;基于进入发动机的总气体流率、空气-燃料比、以及燃料流确定第二新鲜进气空气流率;以及估计新鲜进气空气流率为通过第二新鲜进气空气流率修正的第一新鲜进气空气流率。
[0079]发动机包括流体地联接至EGR系统的第一分组气缸和流体地联接至排气通道而不联接至EGR系统的第二分组气缸,其中至发动机的一个或更多个气缸的燃料流包括至第一分组气缸的燃料流。
[0080]第一组运行状态包括在空气-燃料比低于阈值的非冷启动发动机运行。在一个示例中,阈值是大约80:1的空气-燃料比。控制器构造成在第二组运行状态期间基于进入发动机的总气体流率并进一步基于一个或更多个排气阀的当前位置和进气歧管压力估计新鲜进气空气流率。第二组运行状态包括非冷的发动机启动运行和阈值之上的空气-燃料比。
[0081]控制器构造成在第三组运行状态期间仅基于进入发动机的总气体流率估计新鲜进气空气流率。第三组运行状态包括冷启动发动机运行状态。控制器构造成基于发动机转速、排气压力、进气歧管压力、以及进气歧管温度确定至发动机的总气体流率。
[0082]在一个示例中,当一个或更多个排气阀的当前位置的确定是不可得到的(例如,如果阀位置反馈传感器是失效的)时,控制器构造成基于随着越过涡轮增压器的压缩机的压力比变化的压缩机空气流的特性图估计给定的涡轮增压器转速下的新鲜进气空气流率。
[0083]系统的另一个实施例包括:发动机,其具有进气歧管以接收新鲜进气空气;排气再循环(EGR)系统以供应EGR至进气歧管,穿过EGR系统的EGR的流由一个或更多个排气阀控制;以及控制器,其构造成基于估计的新鲜进气空气流率调整一个或更多个排气阀的位置,其中在第一组运行状态期间,新鲜进气空气流率基于进入发动机的总气体流率并进一步基于一个或更多个排气阀的当前位置和排气NOx浓度来估计。
[0084]在一个示例中,第一组运行状态包括在低的发动机负载和高的空气-燃料比的非冷启动发动机运行。
[0085]控制器构造成通过以下基于进入发动机的总空气流率并进一步基于一个或更多个排气阀的当前位置和排气NOx浓度来估计新鲜进气空气流率:基于进入发动机的总空气流率和一个或更多个排气阀的当前位置来确定第一新鲜进气空气流率;基于进入发动机的总空气流率、排气NOx浓度,以及发动机转速、至一个或更多个发动机的气缸的燃料流、以及环境湿度中的一个或更多个来确定第二新鲜进气空气流率;以及估计新鲜进气空气流率为通过第二新鲜进气空气流率修正的第一新鲜进气空气流率。
[0086]发动机包括流体地联接至EGR系统的第一分组气缸和流体地联接至排气通道而不联接至EGR系统的第二分组气缸,并且至发动机的一个或更多个气缸的燃料流包括至第一分组气缸的燃料流。
[0087]控制器构造成在第二组运行状态期间基于进入发动机的总气体流率并进一步基于一个或更多个排气阀的当前位置和进气歧管压力、空气-燃料比、以及至发动机的汽缸的燃料流估计新鲜进气空气流率。在一个示例中,第二组运行状态包括在低的空气-燃料比的非冷启动发动机运行。
[0088]控制器构造成通过以下基于进入发动机的总空气流率并进一步基于一个或更多个排气阀的当前位置、进气歧管压力、空气-燃料比、以及至气缸的燃料流来确定新
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