发动机对外排放控制的制作方法_2

文档序号:9916240阅读:来源:国知局
控制器通过诸如控制器局域网络(CAN)的网络通信)中。
[0018]继续参考图2,控制器230包括燃烧管理器232,该燃烧管理器230被配置成在系统220的运行期间确定多个燃烧基准值。如本文所利用的,燃烧基准是指由控制器在确定用于一个或多个致动器的命令从而影响向发动机的气缸提供的燃烧成分时所参考的参数。燃烧基准可以与指定具体作用或结果的直接控制参数(例如,指定针对一种或多种排放成分的量或范围的直接排放控制参数及指定致动器的状态或运动的直接致动器控制参数)相对比。应当理解的是,燃烧基准可以包括设定点,生成这些设定点以管理多个权衡功能并且向各种子系统水平控制器提供这些设定点,并且直接控制参数可以利用燃烧基准以通过调节致动器来控制每个子系统。在某些形式中,利用随发动机运行条件变化为燃烧基准参数指定值的多个表来确定燃烧基准值。在某些形式中,发动机运行条件包括来自动力系系统(车辆或应用)的发动机速度和扭矩要求,并且燃烧基准参数包括EGR流量、充气流量、燃料加注量及多次脉冲的喷射正时,以及喷射器轨压。燃烧管理器向排放管理器234和操作器246提供确定的燃烧基准值。
[0019]排放管理器234基于由燃烧管理器234在系统220的运行期间提供的燃烧基准值确定一个或多个发动机对外排放目标值或范围。在某些形式中,发动机对外排放目标值或范围包括发动机对外排出NOx目标值或范围和发动机对外排出AFR值或范围。应当理解的是,发动机对外排出AFR值或范围可以根据由发动机输出的废气的氧含量,以及由发动机输出的废气的空气-燃料比(包括空气与燃料的比、燃料与空气的比、空气-燃料当量比(有时称为λ)和限定燃烧中所涉及的空气与燃料之间的关系的其它比)来表达或限定。系统的充气-燃料比(充气在柴油发动机中限定为空气流量+EGR流量,并且在诸如天然气和汽油系统的SI发动机中限定为空气流量+燃料+egr流量)是限定燃烧过程的各种输入之间的关系的另一重要变量。应当理解的是,还可以测量发动机进口处的充气-燃料比,并且将其用在燃烧控制过程中。发动机对外排放目标值或范围也可以基于整体排放标准,该标准考虑了下游排气后处理系统和部件满足环境排放标准或目标以及其运行的效率的目标(诸如使再生事件最小化,和降低还原剂消耗)的性能或能力。
[0020]排放管理器234向操作器236提供确定的发动机对外排放目标值,该操作器236还接收感测的系统220的发动机对外排放信息。应当理解的是,感测的发动机对外排放信息可以包括与系统220相关联的物理传感器、被构造成确定或估计与220相关联的参数的虚拟传感器或其组合的输出。操作器236确定从排放管理器234接收的确定的发动机对外排放目标值与感测的系统220的发动机对外排放信息之间的差异或误差。
[0021]操作器236向动态控制器238和操作器240提供确定的差异或误差。动态控制器238基于从操作器236接收的确定的差异或误差来确定燃烧基准参数的校正因子。基于确定的误差的示例性校正参数包括向空气处理控制系统提供的EGR分数的量和充气-燃料比设定点的修改或调节。例如,如果发动机标定要求某种量的EGR分数和充气流量,那么校正因子可以基于对发动机对外排出的NOx和AFR的测量调整这些参数。可以应用的其它校正参数包括燃料脉冲正时(通常被称为喷射开始)和燃料轨压的修改。操作器240确定与校正因子相关联的权重因子,其随从操作器236接收的确定的差异或误差的变化而变化。在某些形式中,操作器240根据结合图4示出和描述的逻辑(于下文进一步详细描述)来确定权重因子。在所示出的形式中,动态控制器238被构造成确定可能被调整的每一个燃烧基准参数的校正因子,而不论由操作器240并行确定的权重因子如何。在其它形式中,可以在确定校正因子之前确定权重因子,并且然后仅确定权重非零的校正因子。
[0022]动态控制器238和操作器240向操作器242提供它们的相应输出,该操作器242将由操作器240确定的权重因子应用于由动态控制器242所确定的校正因子,并向操作器244输出权重调整的校正因子。操作器244被构造成对权重调整的校正因子在时间上求积分。操作器244的输出被提供给操作器246,该操作器246将从操作器244接收的时间积分的权重调整的校正因子应用于从燃烧管理器232接收的燃烧基准值,从而提供修改的燃烧基准值。
[0023]向致动器控制248提供由操作器246确定的修改的燃烧基准值,这些致动器控制248确定与系统220相关联的一个或多个致动器的控制参数。控制参数可以包括针对可变几何构造涡轮机、涡轮增压机废气旁通、EGR阀、喷射器轨道栗、喷射器致动器、进气节气门以及排气节气门中一个或多个的控制参数。由致动器控制248确定的控制参数被用于控制系统220的相应致动器。
[0024]参考图3,示出了描述示例性控制过程300的流程图。过程300是以开始操作302起始,并且行进到操作304,该操作304确认控制下的发动机系统正在运行并且处于适于利用过程300的运行状态。过程300从操作304行进到操作306,该操作306确定多个燃烧基准参数的标称值并且向操作308提供这些标称燃烧基准值。
[0025]操作308基于从操作306接收的标称燃烧基准值确定排放目标或范围,并向操作310提供该排放目标或范围。操作310确定从操作308接收的排放目标或范围与感测的排放信息之间的差异或误差,并向操作312提供该差异或误差。操作312基于从操作310接收的输入确定校正因子值和校正因子值的相应权重,并向操作314提供这些校正因子值和相应权重。
[0026]操作314应用这些校正因子值和相应权重以修改由操作306确定的标称燃烧基准值,并向操作316提供修改的燃烧基准值。操作316使用这些修改的燃烧基准值控制一个或多个发动机系统致动器。过程300从操作316行进到操作318并且可以重复或结束。
[0027]参考图4,示出了图400,其描绘了可以由上文结合图2描述的控制系统的部件(诸如操作器240)实现和执行的控制逻辑。图400的X轴表示目标发动机对外排出NOx值或范围与感测的发动机对外排出NOx之间的差异或误差的大小(eNOx)。图400的y轴表示目标发动机对外排出AFR值或范围与感测的发动机对外排出AFR值或范围之间的差异或误差的大小(eAFR)o
[0028]图400包括限定区域401、402、403及404的阈值410和412。在某些实施例中,阈值410和412可以是静态的或者在某些运行条件或持续时间中可以是静态的。在某些实施例中,可以动态地确定阈值410和412。可以基于各种子系统的输入确定阈值410和412。例如,如果确定后处理的状态能够支撑来自发动机的NOx的量的增加,那么可以修改阈值410。将基于优化整个燃料和DEF (尿素)消耗的系统行为确定这些阈值。可以利用区域401、402、403及404确定校正因子权重。
[0029]在区域401中,eNOx和eAFR的大小被视为足够低,使得所有校正因子权重都可以被设定为零并且不进行校正。在某些实施例中,权重可以替代地设定为非零值,选择这些值以限制发生的校正的量。
[0030]在区域402中,eNOx的大小被视为可接受的并且相关的燃烧基准值的校正被视为并非必须的,而eAFR的大小被视为应当进行其相关燃烧基准值的校正。为了减小eAFR,可以增加充气流量燃烧基准。其它可能的措施包括改变EGR流量基准或空气流量基准。在不修改EGR流量基准的情况下增加充气流量燃烧基准对于经由空气处理控制系统的发动机对外排放具有监管控制作用,该空气处理控制系统控制与充气流量相关联的致动器(例如,可变几何构造涡轮增压机或涡轮增压机废气旁通致动器),从而使得可能由不完全燃烧产生的发动机对外排出的颗粒物或烟尘的量减少。
[0031]在区域403中,eNOx和eAFR两者的大小都被视为应当进行其相关联的燃烧基准值的校正。为了减小eAFR和eNOx,可以增加充气流量燃烧基准。此外,可以调整一个或多个燃料加注相关的燃烧基准值和/或可以增加EGR流量。调整燃料加注相关的燃烧基准值可以包括,例如增加喷射器轨压、将喷射开始提前和/或调整其它燃料喷射相关的燃烧基准参数。如上文提及的,增加充气流量燃烧基准对于经由与充气流量相关联的致动器(例如,可变几何构造涡轮增压机或涡轮增压机废气旁通致动器)的发动机对外排放具有监管控制作用,从而使得可能由不完全燃烧产生的发动机对外排出颗粒物或烟尘的量减少。应当理解的是,调整与燃料加注相关更多的燃烧基准值和/或EGR流量值对于经由致动器的发动
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